泥质岩变质作用
变质作用与变质岩_普通地质学
片岩中矿物的定向排列（薄片）
二、变质岩的结构
• 3、碎裂结构：岩石受到机械力的破坏而产生的结构，
是动力变质的典型结构。可依碎裂程度进一步划分：碎裂 结构、碎斑结构、糜棱结构等。
• 4、交代结构：交代作用中，岩石原有矿物被溶解同时
被新生矿物所臵换，即形成交代结构。有的原矿物被臵换 后，仍保持原矿物的晶形者，为交代假象结构；交代作用 中还能形成斑晶者，为交代斑状结构等。交代结构的类型 很多，大多需在显微镜下才能鉴别。
片岩
片麻岩
压力增大往往伴随着温度升高，因此在温度、压
力的共同作用下，也会产生重结晶并形成新的矿物。
如：泥岩→板岩、千枚岩、片岩、片麻岩
母岩：泥岩
板岩
千枚岩
片岩
片麻岩
p.218-219b
original artwork by Gary Hincks
红柱石
Fig. 8.08
硅线石 兰晶石
W. W. Norton
变成构造
1、斑点状构造：岩石中某些组分集中成疏密不等的 斑点。斑点成分多为炭质、硅质、铁质、云母等。 如斑点板岩。
斑 点 板 岩
2、片理构造：岩石中片状或长条状矿物连续而平行
排列，形成平行、密集的纹理——片理，沿片理方向岩 石易劈开。主要是由于定向压力造成。
颗 粒 定 向
挤压力 方向
挤压力 方向
主要出现在沉积 岩中的矿物
粘土矿物 蛋白石 玉髓 海绿石 水铝石 褐铁矿 石膏 硬石膏 盐类矿物 有机碳质
主要出现在变质岩 中的矿物
红柱石 蓝晶石 硅线石 硅灰石 绿帘石 符山石 透闪石 透辉石 阳起石 硬绿泥石 蛇纹石 滑石 石墨 十字石 镁橄榄石 石榴石 刚玉
二、变质岩的结构
变质岩1
第四篇变质岩一变质作用1、变质作用的概念：由于地质环境的改变，物理化学条件发生了变化，促使地壳中已经形成的矿物群体（岩石和矿石）发生矿物成分及结构构造的变化，有时伴有化学成分的变化，在特殊条件下，可产生重熔（溶），形成部分流体相，这些作用的总和称之为变质作用。
变质作用是一个基本保持固体状态下的转变过程，主要包括变质结晶、变形和变质分异作用等。
注意两种过渡的状态：在高级变质中可出现部分熔融，可以划在岩浆作用范畴；在很低级变质（埋藏变质）中还可出现压实作用，则主要属于沉积成岩作用范畴。
2、变质岩：地壳形成和发展过程中，由于地质环境的改变、物理化学条件也随之变化，致使固态岩石在矿物成分和结构构造方面遭受改造而变化成新的岩石。
其形成与地壳的发生和发展密切相关。
二变质作用机制（“方式”）：⑴重结晶⑵交代1、重结晶作用(recrystallization)（1）重结晶作用：岩石在基本保持固体状态的条件下，矿物重新组合和通过化学反应形成新矿物的过程。
（2）基本特征：除了H2O、CO2等挥发分以外，重结晶前后，岩石总化学成分不变。
（3）分类：①静态重结晶：一般发生在低应变区或应力消失以后, 是在没有应力或应力较弱的条件下发生的重结晶作用。
形成的矿物近等轴粒状，无定向组构，同种矿物之间往往发育三边平衡结构。
②动态重结晶：一般发生在强应变区, 是在有较强应力作用条件下发生的重结晶作用。
一般具有定向构造。
2、交代作用（metasomatism或replacement）（1）交代作用：在变质条件下，由于变质岩以外物质的带入和原岩物质的带出，而造成的岩石中一种矿物被另一种化学成分不同的矿物所置换的过程。
即固体岩石在化学活动性流体作用下通过组分的带入带出，使岩石总化学成分和矿物成分发生变化的过程。
（2）基本特征：在交代过程中岩石体积保持不变（开放系统）。
尽管岩石基本处于固态，但以H2O和CO2为主的流体流体的存在是必要条件。
变质岩资料
1.变质作用：变质作用是与地壳形成和发展密切相关的一种地质作用，是在地壳形成和演化过程中，由于地球内力的变化，特别是上地幔对于地壳的影响，区域热流和应力发生变化，使已存的地壳岩石，在基本保持固态的条件下，从原岩化学成分、矿物组成和结构构造等方面，进行了调整，在特殊条件下，还可以产生重溶或重熔，形成部分流体相（岩浆）的各种作用的总和。
2.变质岩：是地壳中已经存在的岩石受变质作用后的产物。
3.变质作用的分类：区域变质作用：泛指变质作用因素复杂且受影响的岩石范围也较广的一种变质作用。
接触变质作用：是在岩浆作用影响下，围岩主要受岩浆体温度的影响而产生的一种局部性变质作用。
动力变质作用：是在构造作用过程中所产生的强应力作用下，岩石发生破碎、变形，在破碎变形的同时伴有一定的变质结晶、重结晶作用的一类变质作用。
气液变质作用：是由热的气体及溶液作用于已形成的岩石，使已有岩石产生矿物成分、化学成分及结构构造的变化，称为气液变质作用。
4.变质作用的影响因素：温度，压力，具有化学活动性的流体，时间。
5.变质岩的结构：变余（残留）结构，由于变质结晶作用不彻底，原岩的矿物成分和结构构造特征很可能部分地被保留下来，形成此类结构。
变晶结构：是岩石在变质作用过程中重结晶和变质结晶作用所成的结构。
交代结构：是交代作用所形成的结构。
特点是：岩石中原有矿物的溶解消失和新矿物的产生是同时进行的，即可置换原有矿物而保持原来矿物的结构形成假象矿物，也可以交代重结晶的方式形成新矿物。
碎裂结构：当刚性岩石在低温下所受定向压力超过弹性限度时，岩石本身及组成矿物就会发生碎裂移动，形成各种碎裂结构，原岩的物理性质、应力的强度、作用方式和持续时间等因素，决定着所成碎裂结构的特点。
6.变质岩的构造：变余构造：指变质岩中仍保留的原岩构造特点。
7.变成构造：斑点状构造、瘤状构造、板状构造、千枚状构造、千糜构造、片状构造、片麻状构造、块状构造。
混合岩的构造：是混合岩中基体个脉体两种组成的构造表现形式。
变质作用
角岩相 沸石相 绿 片 岩 相 角 闪 岩 相 麻 粒 岩 相
蓝 片 岩 相
榴辉岩相
例如，高岭石在大于350℃左右 的温度时可转变为叶腊石；此时静 岩压力低于300MPa易形成红柱石， 如高于 300 MPa则形成兰晶石；当 温度在500～660℃之间则变成十字 石及石英；温度高于660℃则变成石 榴子石与矽线石。
角岩相 沸石相 绿 片 岩 相 角 闪 岩 相 麻 粒 岩 相
蓝 片 岩 相
榴辉岩相
从岩石的结构、构造上来看，泥质岩 随着变质程度的加深，变质岩种类变化最 明显，可以由变质最浅的板岩、依次变为 千枚岩、片岩、片麻岩直到麻粒岩； 中酸性的岩浆岩可变成片麻岩和麻粒 岩； 偏基性的岩浆岩可变质为片岩和角闪 片岩等。 石灰岩或石英砂岩，变质后的变化序 列不明显，一般都变成大理岩或石英岩。
1、接触变质作用
是在岩浆侵入体与围岩的接触带上， 主要由岩浆活动所带来的热量及挥发性流 体所引起的一种变质作用。 接触变质作用的主要变质因素是温度 及化学活动性流体，压力居比较次要的地 位。接触变质作用的温度较高，一般为300 ～800℃， 接触变质作用发生的深度不大，通常 在10 km以内，为高温、低压的变质环境， 其地温梯度常达到6℃/100 m以上。
地壳深处的变质岩及岩浆岩，经 构造运动的抬升与表层地质作用的风 化与剥蚀又可上升并出露于地表，进 入形成沉积岩的阶段。 因此，三大类岩石是可以不断相 互转化的。
下课了！
区域变质作用按压力可分为3种类型： 低压区域变质作用、中压区域变质作 用、高压区域变质作用
（1）低压区域变质作用
发生的深度较浅，一般小于15km；压力 较小，一般为200～400MPa；温度通常较高, 可高达600℃以上;局部或暂时性的地温梯度 很高,约25～60℃/km，通常属于高热流或地 热异常区。
1.4变质岩
3.碎裂结构----在定向压力，发生破裂，形成碎块甚至粉末状后又
胶结在一起的结构。 根据破碎程度分：碎裂结构、碎斑结构和糜棱结构。
四、变质岩的构造
1.板状构造 2.千枚状构造 3.片状构造 4.片麻状构造 5.块状构造
在定向压力作用下矿物平行排列 （据W.K.岩、绿 泥石片岩、滑石片岩、 角闪石片岩等
片麻岩
具有片麻状构造。
中粗粒鳞片状变晶结构。 由各种沉积岩、岩浆岩 和原已形成的变质岩经 变质作用而成。变质程 度较深，矿物大都重结 晶。主要矿物为长石、 石英、黑云母、角闪石 等。 分类：如花岗岩片麻岩、 角闪斜长片麻岩、黑云 母钾长片麻岩等。
大理岩——由钙、镁碳酸盐类沉积岩变质形成。主要矿物为方解
石、白云石。粒状变晶结构，块状构造。常用作建筑材料和装饰材料。
混合岩——组成物质为基体和脉体两部分。基体是原来的变质岩，
是区域变质作用的产物，多含暗色矿物。脉体是新生成的流体物质结 晶部分，花岗岩，颜色较浅。脉体与基体以不同数量和方式混合，条 带状混合岩、肠状混合岩、眼球状混合岩
常见的变质岩
有板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、大理岩、石 英岩、变粒岩、浅粒岩、麻粒岩、榴辉岩、矽 卡岩等。
一、变质作用因素和类型
1、因素
1）温度（地壳深处高温、岩石断裂产生的高温）
再结晶作用，非晶矿物变为结晶矿物；结晶细小矿物变为 结晶粗大矿物。 矿物之间重新组合而产生新矿物。如：石灰石与二氧化硅 成硅灰石。 静压力，重力，如斜长石和橄榄石成石榴石。 定向压力，塑性状态，垂直压力方向上重新排列。 岩浆入侵时，与围岩发生反应成新矿物。
沿劈理易裂开成薄板 状，加工成各种石板。 可作隔水层，在水作 用下软化，形成软弱 夹层。
泥质系列变质岩变化规律 汇总
泥质系列变质岩变化规律汇总(网友提供)（★北大岩石学科目重要考点★）（2004、2007年考过）区域变质岩中的变质泥质岩：有板岩、千枚岩、片岩、片麻岩重要区域变质相：绿片岩相(LGS): (巴罗式Ch、Bi带)也称之为低绿片岩相，低级变质级，dMs + Ch + Q泥质岩石Ms + Bi + Ch + Q泥质岩石泥质岩石中也可以出现Cld及富锰铝榴石的Gt。
绿帘角闪岩相(EA): (巴罗式Alm带)特征:泥质岩中出现富Alm的Gt。
Cld + Ch + Q＝Alm + H2OMs + Ch + Q＝Alm+Bi+H2OAlm + Bi + Ms + Q泥质岩石泥质岩石的组合相当于Alm带，在这一变质条件下Cld和Ch都可能出现。
低角闪岩相（LA)巴罗式St、Ky带，巴肯式And带)泥质岩中以出现St（中压）和Crd（低压）和在Ms存在时富铁绿泥石及Cld的消失为标志。
Ch+Ms = St + Bi+ Q + H2OCh + Ms + Q = Crd + Bi+ Als + H2O(巴肯式And带等变线反应)中压泥质岩石：St + Alm + Bi + Ms + Q ± PlKy + Alm + Bi + Ms + Q ± Pl低压泥质岩石：Crd + And + Bi + Ms + Q ± Pl ± Alm高角闪岩相 (HA): (巴罗式Sil带)（Sil-Or带）泥质岩石标志：Ms＋Q不稳定，转变为Kf＋Als。
Ms + Q＝Kf + Sil/And + H2O片麻岩发生深熔，出现混合岩化作用也是高角闪岩相开始的标志。
Sil + Gt + Bi + Kf + Q ± Pl泥质岩石，中压And + Crd + Bi + Kf + Q ± Pl泥质岩石，低压麻粒岩相(G): (Ga-Crd-Or带)泥质岩石进入麻粒岩相的标志:Sil+Bi不稳定，转变为Ga + Crd。
变质岩的形成和分类特征
变质岩的形成和分类特征变质岩简介变质岩，英文名称为metamorphic rock，是一种转化的岩石。
变质岩是在高温高压和矿物质的混合作用下由一种岩石自然变质成的另一种岩石。
质变可能是重结晶、纹理改变或颜色改变。
变质岩是在地球内力作用，引起的岩石构造的变化和改造产生的新型岩石。
这些力量包括温度、压力、应力的变化、化学成分。
固态的岩石在地球内部的压力和温度作用下，发生物质成分的迁移和重结晶，形成新的矿物组合。
如普通石灰石由于重结晶变成大理石。
变质岩是组成地壳的主要成分，一般变质岩是在地下深处的高温（要大于150℃）高压下产生的，后来由于地壳运动而出露地表。
一般变质岩分为两大类，一类是变质作用作用于岩浆岩（即：火成岩），形成的变质岩成为正变质岩；另一类是作用于沉积岩，生成的变质岩为副变质岩。
大面积变质的岩石为区域性的，但也有局部性的，局部性的如果是因为岩浆涌出造成周围岩石的变质称为接触变质岩；如果是因为地壳构造错动造成的岩石变质为动力变质岩。
原岩受变质作用的程度不同，变质情况也不同，一般分为低级变质、中级和高级变质。
变质级别越高，变质程度越深。
如沉积岩粘土质岩石在低级作用下，形成板岩；在中级变质时形成云母片岩；在高级变质作用下形成片麻岩。
岩石在变质过程中形成新的矿物，所以变质过程也是一种重要的成矿过程，中国鞍山的铁矿就是一种前寒武纪火成岩形成的一种变质岩，这种铁矿占全世界铁矿储量的70%。
此外如锰钴铀共生矿、金铀共生矿、云母矿、石墨矿、石棉矿都是变质作用造成的。
变质岩是组成地壳的主要岩石类型之一。
在变质作用中，由于温度、压力、应力和具有化学活动性流体的影响,在基本保持固态条件下,原岩的化学成分、成分和结构构造发生不同程度的变化。
变质岩的主要特征是这类岩石大多数具有结晶结构、定向构造(如片理、片麻理等)和由变质作用形成的特征变质矿物如蓝晶石、红柱石、矽线石、石榴石、硬绿泥石、绿帘石、蓝闪石等变质岩的命名变质岩的命名目前不是非常统一，主要从以下几方面考虑：1.以构造划分：如如板块构造的岩石叫板岩，具千枚状构造的岩石叫千枚岩，具片状构造的岩石叫片岩，具片麻状构造的岩石叫片麻岩等。
浙江变质岩汇总
Figure 22-1d. Quartzo-feldspathic gneiss with obvious layering. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
片麻状构造和眼球状构造
塑性变形结构？ 脆性变形结构？
它形花岗变晶结构 Kf+pl+Bi+Qtz+chl (at the center of the
斑状变晶结构，斑 晶为中粒自形柱状 变晶，基质具微粒 半自形-它形鳞片 花岗变晶结构。
Grt+Amp+Mus+Qtz
变斑晶生长 过程示意图
Progressive development of a depletion halo about a growing porphyroblast. From Best (1982). Igneous and Metamorphic Petrology. W. H. Freeman. San Francisco.
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1) 角岩 (接触变质岩） 2) 板岩
3) 千枚岩
4) 片岩 5) 片麻岩
变质作用增强
矿Hale Waihona Puke 组合变化结构和构造变化6) 麻粒岩
三、实习材料 2. 部分薄片 1) C1 红柱石角岩
2) C2 堇青石角岩 3) C56 石榴石十字石云母片岩 4) C24 刚玉夕线石片麻岩
红柱石(Al2[SiO5])：斜方晶系；无色；中正 突起；底面两组解理，柱面一组解理；平 行消光，最高干涉色一级黄；负延性；往 往绢云母化。
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麻粒岩相
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普通角闪石角岩相(HH)
透闪石 阳起石
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直闪石 镁铁闪石
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辉石角岩相(PH)
正长石
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绿片岩相(GS)
成因分析：区域变质岩部分
叶腊石 黝帘石
← A 绿泥石带
硬绿泥石
B 黑云母带 ↓
叶腊石
黝帘石 硬绿泥石
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绿帘角闪岩相(EA)
铁铝榴石
从GS → EA：Ab+Ep→AbAn0~2+PlAn>20 Act →Hb, 出现Alm（铁铝榴石）
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角闪岩相(A)
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钙质
泥质
（容易变形）
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变质岩的结构构造
变 质 岩 结 构 构 造
原岩 结构 变 构造 质 特点
变余 或残余 结构构造
是恢复原岩性质最可靠的证据之一 1）主要见于浅变质岩中 2）与变质结构构造共存
3）原岩结构构造面貌，变质矿物组成
作 用 强 变质 度
作用 机制
变 质 结 构 变 质 构 造
含量变化大；
3) 大量的出现云母，含富铝矿物（如： And、Ky、Sil、Gt等）．
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4) 在ACF/A’ KF图中的位置
1．泥质（Al2O3过剩）；2．长英质和泥质（K2O过剩）； Act.阳起石；Andr．钙铁榴石；Gro．钙铝榴石；Jed．铝直闪石；Lm．硬柱石； Mar．珍珠云母；Mgn．菱镁矿；Opx．斜方辉石；Prh．葡萄石；Prl．叶腊石； Pu．绿纤石；Pyr．镁铝榴石；Sca．方柱石；Ves．符山石；Zo．黝帘石
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5) 对温度条件变化的敏感程度
降
泥质和基性岩石
富钙和镁质岩石
低
长英质岩石
由于泥质岩和基性岩石中的矿物组合随P-T 条件变化快，因此变质带、变质相的划分以 泥质和基性变质岩特征矿物组合为标志．
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6) 对应力变形的反映情况
（不容易变形） 强度 (能 干 性) 变小 镁质 基性 长英质 在强变形的长英质片麻 岩中往往可看到未变形 的斜长角闪岩包体；或 者在在云母片岩中常有 石英片岩或长英质岩的 透镜体，就是二者能干 性差异造成的。 Page 6
石榴石(Gt，(Ca,Mg,Fe2+)2(Al,Fe3+)2[SiO4]3) 等轴晶系；薄片中常为自形的六边形断面或不 规则粒状；薄片中无色或淡淡的粉红、浅褐色； 高正突起，无解理，常有{110}裂理；为光性均 质体，正交镜下全消光。
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成因分析：接触-热变质岩部分
钠长绿帘角岩相(AEH)
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基质中的硬绿泥石
←
10X10 (-)
10X10 (+) →
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堇青石角岩
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10X4 (-)
10X4 (+)
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堇青石变斑晶
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10X10 (+)
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堇青石角岩——基质
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基质中的石英颗粒
实习2-3 泥质岩变质作用
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实习要求
1. 掌握泥质岩成分特征和源岩
2. 掌握变质岩描述和命名方法 3. 掌握不同变质条件下泥质岩
的矿物共生组合特点 4. 初步学会源岩和变质条件分析
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一. 泥质岩的成分特征
1) 来源于泥质沉积物． 2) Al2O3和K2O含量高，K2O和Al2O3相对
变晶结构
变形结构 定向构造
出现在区域变质岩和动力变质岩中
无定向构造
通常出现在接触热变质岩、交代变质岩、埋藏变 质岩和洋底变质岩中
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二、实习对象
1. 接触变质带中的泥质岩 2. 区域变质区中的泥质岩
2.1 低级变质作用
2.2 中级变质作用 2.3 中高级变质作用
三、实习材料
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十字石(St, (Mg,Fe)2(Al,Fe3+)9O6[SiO4]4(O,OH)2) 呈短柱状、粒状集合体，断面为六边形；薄片 中多为黄色，弱多色性；高正突起，糙面明显， {010}解理差；干涉色Ⅰ级黄至Ⅰ级红，柱面平 行消光，横断面上对称消光；正延性；可变为 绿泥石、绢云母、褐铁矿。
堇青石(Mg,Fe)2Al3[AlSi5O18])：斜方晶系； 无色，多呈粒状；低负-低正突起；干涉色 一级灰；常具双晶，有三连晶、六连晶及 聚片双晶；垂直双晶结合面，相邻单体间 对称消光。
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红柱石变斑晶
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