变质作用方式
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。
变质作用

地 质 作 用 小 结
16.6
构造运动 主导下, 内外力地 质作用的 相互关系 以及岩石 的循环
侵入作用
地幔岩浆侵入
结晶作用
地幔岩浆
地壳重熔
地壳岩浆侵入结晶作用 岩浆岩
变质作用 搬风 运化 作剥 用蚀
变质岩
变质作用
风化剥蚀搬运作用
沉积物
风化剥蚀搬运作用 成岩作用
沉积岩
本章学习要求
了解变质作用的概念、因素、类型及有关矿产;初 步掌握变质岩的一般特征和常见变质岩;掌握内、外 力地质作用在地壳演变中的作用及它们之间的关系。
变 质 作 用 的 因 素
( 化 学 活 动 性 流 体 )
三、具有化学活动性的流体 1.来源:主要来自岩浆和深层热水溶液,也可以是原来的岩 石中的流体。
16.1
2.成分:主要是水、二氧化碳以及氧、氟、氯、硼、磷等易挥 发性组分。 3.作用方式:流体与温度、压力等共同作用,活动在岩石的破 碎带、接触带以及矿物颗粒间的空隙中,与周围物质进行一 系列反应,将岩石中的一些元素熔滤出来,引起岩石物质成 分的变化。如: 橄榄石
矿 ——原来不一定是矿或原来是别 床 的矿,在变质过程中形成新的变
质矿床。 如:石墨矿、石棉矿、刚玉、蓝晶石、矽线石、透辉石等矿 床以及滑石矿、蛇纹石矿、大理石矿等。
16.5
第六节 地质作用小结
一、内力地质作用小结 1.动力能源来自地球内部,作用范围包括整个岩石圈。 2.以构造运动为主导,互相联系,只是在某一区域某一时期以某种内力地 质作用为主。 3.内力地质作用不但促使地壳内部物质运动,而且改造、控制地表形态 (总的轮廓和海陆变迁)。 二、内、外力地质作用的相互关系(岩石的循环) 各种地质作用是相对独立的,又是相互依存的,是对立的又是统一的。 对地球既产生破坏作用,同时也产生建造作用。
第一章 变质作用的基本概念

变质作用的现代概念
(1) 是与地壳形成和发展密切相关的一种地质作用; (2) 地壳已存岩石在基本保持固态条件下的转变过程;
(3) 在特殊条件下,还可以产生重熔,形成部分流体相(岩浆);
(4) 变质作用是一个动态过程。 变质作用(Metamorphism)一词是由法国学者Boue (1820)年首 次提出来的,后来由英国学者C. Lyell(1833) 在他的名著《地质学 原理》中比较系统地进行了论述 。 系指在地壳形成和发展的过程中,由于物理化学条件的改变, 早先形成的岩石在固态条件下所发生的矿物成分、结构构造的变 化,称变质作用。
新颗粒首先从高应变区开始发育,通过亚颗粒的旋转及 其边界迁移、消耗老颗粒而生长。重结晶颗粒比亚颗粒稍大 但仍较细,颗粒形态为压扁拉长状,原始边界被破坏,显示 不稳定态。进一步重结晶使颗粒粒度增大,呈矩形状而达稳 定态
原始颗粒 (这里是石英砂)
第一阶段 发育变形带
第二阶段 颗粒边缘多边形化
第三阶段 粒度加大 伴随颗粒边界变直
0.0275GPa / km(P=gh).
范围:动力变质作用和接触变质作用多在5 km 范围内,压力低
于0.1GPa;区域变质作用 深度大于5 km,压力高于0.1GPa,按
压力大小分为不同的压力型(低压、中压、高压、超高压)。
(1) 静压力 指各个方面相等的围压,主要是由上覆岩石重量引 起的,其大小随深度的增加而增大。
变质岩研究的意义、任务和方法
一、变质岩研究的意义 变质岩是地壳的重要组成部分,是来自地壳深部的使 者,给我们带来了地壳深部的有关信息。 其研究意义是: ① 了解深部地壳的组成和早期地壳演化; ② 恢复变质时期地壳的热力学演化历史; ③ 恢复原岩建造; ④ 指导找矿。
变质作用的因素和方式2

在侵入体附近,由于岩浆结晶过程 中析出大量流体相,也可在局部出现Pf >Pl的情况,此时Pf也是控制变质反应的 独立因素,可以不考虑Pl。
(三)定向压力(应力) 可理解为伴随构造运动、来自一定 方向的侧压力。当岩石受到来自构造运 动的定向压力作用时,其应力状态可用 一定剖面上的垂直直应力 A 和水平直应 力 B 表示,但 A≠B。总应力状态包括 两部分:一部分为偏应力,是一种非静 水应力,与应力差( A-B)有关,它 导致岩石变形,但一般不影响岩石相平 衡;另一部分为平均应力,其大小= (A-B)/2。
四、时间
时间也是影响变质作用的重要因素。 时间因素有两方面的涵义,一是指变质 作用发生的地质时代,二是指变质作用 从发生到终止所经历的时间。研究表明, 同一地区在不同地质时期发育的变质作 用具有不同的特征。另一方面,在变质 温压条件下,如果没有足够的时间,变 质作用就难以进行或作用很不明显。
这是因为变质反应往往极其缓慢,所以 外界环境要在适宜变质反应的温压条件 下保持足够长的时间(一般要超过几个 百万年),反应才得以发生或进行较彻 底。换句话说,外界条件改变的速率要 小于变质反应的速率,才能发生变质反 应。
而在降温过程中,如果存在饱和水溶液, 则会使不含水矿物变得不稳定,转变成 含水矿物—— 水化作用。这些作用对硅 酸盐矿物的晶格类型及元素分配也有很 大影响。较低温的含水变质矿物多数为 层状或双链状结构,如绿泥石、云母和 角闪石类。而较高温的不含水硅酸盐则 多为孤立四面体、单链或架状结构。
3.含CO2 的流体对碳酸盐化和脱碳 酸反应的平衡条件有很大影响。 系统中CO2 含量的增大会阻碍碳酸 盐转变为硅酸盐的脱碳酸反应。在泥灰 质岩石中,CO2 和H2O的含量比例对变 质矿物组合及其形成温度影响也很大。
第五章变质作用

第五章变质作用目的要求变质作用的概念是根据对变质岩的观察、研究而建立起来的。
变质岩是组成地壳的三大岩类之一,占地壳总面积的27.4%,由于地壳的不均匀抬升、剥蚀才露出地表。
古老的变质岩常作为各大陆地壳的核心,广泛出露在前寒武纪的地盾中,或作为年青造山带的基底存在。
其后各地质时期造山带中的变质岩,又围绕着前寒武纪地盾分布,这说明研究变质作用,对查明地壳的早期状态和它的发展演化历史,具有重要的理论意义。
此外,世界上有70% 的铁矿,63%的锰矿以及大多数的铜、钴、镍矿都产生在前寒武纪的变质岩中,因而又具有实践意义。
课时:4学时授课内容一、变质作用的概念二、变质作用的因素和方式(一)变质作用的因素(二)变质作用的方式三、变质作用的基本类型(一)接触变质作用(二)碎裂变质作用(三)区域变质作用(四)混合岩化作用重点本章课讲授重点应放在:①变质作用的因素和变质作用方式中的重结晶、变晶作用及交代作用上;②变质类型的重点是接触变质、区域变质以及碎裂变质三个类型。
其它像脱水反应、脱碳反应等则留给后续诸课去完成。
混合岩化作用宜在小结中提示。
难点在课堂上讲授变质岩时,强调变质岩的重要特征以及变质岩中的标志矿物和主要构造即可。
其它内容较难理解,宜在实习中结合岩石标本去完成。
教学方法本节课以讲解为主,配合多媒体图件进行说明。
讲授重点内容提要一、变质作用的相关概念(一)变质作用(metamorphism)什么是变质作用?就是指先成岩在地下高温高压和化学活动性流体的参与下,在固态状态下改变其结构、构造或化学成分,从而形成新岩石的作用过程。
一般说来,岩石是否变质,是以有无重结晶现象或者出不出现变质矿物为标志(特别在温度升高的情况下)。
根据观察判断,变质作用的温度大体在150°—900℃之间,低于150℃属于成岩作用的范畴;高于900℃则又属于岩浆作用的范畴。
(二)变质作用与岩浆作用的区别变质作用与岩浆作用有何区别呢?岩石在变质过程中基本保持固体状态,一般不经过熔融。
8 变质作用

第八章变质作用变质作用(metamorphism)是指原岩处在特定的地质环境中,由于物理化学条件的改变,使其在固态下改变其矿物成份、结构和构造,从而形成新岩石的过程。
变质岩(metamorphic rock): 经受变质作用所形成的新岩石。
原岩:可以是沉积岩、岩浆岩或早先的变质岩。
变质标志:岩石是否发生变质要看其有无重结晶现象或有无变质矿物出现为标志。
变质作用通常在高压、高温和固态下的条件下进行,变质作用的温度一般大于150℃。
低于这个温度,沉积岩的成岩作用范畴;变质作用是在固态下进行的,可以把岩石的初始熔融温度作为它的最高温限,对大多数岩石来说,变质作用的高温限大致在700-900℃,高于这个温度属于岩浆作用范畴。
一、变质作用的因素引起岩石变质的主要因素是温度、压力及化学活动性流体。
有时变质作用以某种因素为主,有时是多种因素起作用,形成复杂的地质环境,互相配合又互相制约,共同改造着岩石。
(一)温度温度是引起变质作用的主导因素。
温度是引起变质作用的主导因素,他提供变质作用所需的能量。
温度升高会引起岩石的重结晶、加速变质反应和交代作用。
混合岩化作用:当温度升高达到一定程度时,在变质作用的基础上会引起岩石选择性重熔,形成花岗质流体,引起混合岩化作用。
地下出现高温的地区通常是在侵入岩体周围、断裂活动带或地壳深部。
•(二)压力•变质压力有静压力、定向压力和流体压力。
压力同样可以使矿物重结晶并呈定向排列(在定向压力作用时)和机械改造,从而形成变质岩特有的结构和构造。
因而是引起变质的另一个重要因素。
• 1.静压力静压力是由上覆地层引起的负荷压力,它随深度而增大,具有均向性。
变质作用的最低负荷压从1-2×108Pa开始,大约在4-7km深处。
变质作用最大深度为35km,最大负荷压力约为109Pa。
静压力增大可使矿物分子体积缩小,比重增大,如红柱石可转变为蓝晶石。
•2.动压力(构造应力)它主要与构造运动有关,为构造运动产生的定向压力,动压力在地壳内部分布不均,一般随深度而减弱在地壳上部静压力不大的地方表现最强,常常出现在构造活动带或构造断裂带。
第五章变质作用与变质岩

板状构造 : 岩石中矿物颗粒细 小,肉眼难以分辩, 岩性似薄板状,常 出现一组平行的破 裂面,且光滑平整, 破裂面具有微弱的 丝绢光泽,具变余 泥质结构。
矿物在这种定向压力下重新结晶,新生成的片状、 柱状矿物的长轴便垂直压力方向而排列,于是形成 了岩石的片理构造。
三、具有化学活动性的流体
以H2O,CO2为主,一方面可以作为化学反应 的媒介,也直接参与化学反应,另一方面降 低岩石的熔点。
化学活动性流体的参与,大大加快变质作用 的进行。
岩石粒向孔隙及裂隙中以水为主的液体;
变质结晶作用
(1)化学成分发生变化
• 脱水作用
吸热
Al4[Si4O10](OH)8 放热
高岭石
Al2[SiO4]O+2SiO2+4H2O 红柱石 石英
变质结晶作用
• 脱碳酸(复分解反应)
CaCO3+ SiO2
吸热
方解石 石英
放热
CaSiO3+CO2↑
硅灰石
• 水化(复分解反应)
2Mg2[SiO4] + 3H2O →
一、矿物成分
• 变质岩中的成分既有原岩成分,也有变质过程中新 产生的成分。
• 变质岩矿物成分可分为两类: • 一类是与岩浆岩、沉积岩相同的,如石英、长石、
云母、角闪石、辉石等,它们大多是原岩残留下来 的,也可以在变质作用中形成。
• 另一类是变质作用产生的为变质岩所特有的矿物, 如石墨、滑石、石榴子石、红柱石、兰晶石、矽线 石等,称为变质矿物。
矿物岩石课件:变质作用的方式

一、重结晶作用
重结晶作用:为变质作用的主要方式之一,在高温下,原岩中的矿 物在固态条件下发生溶解、组分迁移、再沉淀结晶,致使矿物形状、大 小变化,化学组分重新分配,因为没有物质的代入和带出,可能有新矿 物形成,但岩石总体化学成分不变。
1、成分单纯原岩、成分复杂多组分原岩情况有所区别 成分单纯原岩:在重结晶过程中,不产生新矿物,主要是晶粒变得 粗大,如石灰岩重结晶变成大理岩(矿物方解石增大),石英砂岩重结 晶变成石英岩(矿物石英增大)。
常见如角闪质岩石中以角闪石为主的暗色矿物和浅色长英质矿物成条 带状或团块状不均匀聚集的现象,绿片岩中出现形态不规则的钠长石-绿帘 石-石英脉等等。
变质分异作用是在变质作用的温压条件下,原岩中某些矿物组分经扩 散作用而不均匀聚集的过程。它以组分在空间上有一定范围的迁移而不同于 一般的重结晶作用,又以没有组分从系统中带出或从系统外带入。
变质结晶是通过特定的化学反应来实现的,称为变质反应。主要包括 矿物的同质多像转变和形成新矿物组合的反应等。。
矿物反应形成新矿物
同质多像转变 固溶体出溶
三、交代作用
交代作用:是指变质作用条件下,由变质原岩以外的物质的带入和原岩物 质的带出而造成的一种矿物被另外一种化学成分与其不同的矿物所置换的过程。
四、变质分异作用
角闪质基体与钠长石细脉组成的条带状混合岩
矿物分带现象
五、变形与碎裂作用
变形与碎裂作用:在应力作用下,岩石和矿物发生变形和破碎的作用。 变形作用:岩石或矿物所受的应力超过弹性限度时产生的塑性变形。 碎裂作用:在地壳浅部,当岩石和矿物所受应力超过一定限度时,会发 生脆性变形(破裂和破碎)。 此外还可伴随应力作用下的重结晶和变质结晶,从而改变了原岩的岩性。 变形的强度与应力大小、作用方式、持续时间和岩石所处深度及其本身的力 学性质有关。
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3.2 变质结晶作用
1.概念 变质结晶作用(metacryatellization)
变质过程中,发生变质反应,原有的矿物相消失 而出现新矿物相的过程。
变质结晶过程中新矿物的出现与原矿物的消失是 同时进行的,当过程不完全时有原矿物的残留。
2)扩散作用
组分以分子、离子的形式由于浓度差产生迁移, 从而引起成分更替的过程。
3.3 交代作用
3.特点
1)成分上:有新矿物相产生,常有含水矿物; 出现成分(矿物)分带现象,变质反应普遍,成分变 化大,但仍符合相律。
2)结构上:常为不均匀的变晶或变余结构,可 分带出现,交代结构普遍。
3)构造上:较复杂变化大。
2)变质条件(外因):T、P和C,温度变化、 适当的压力、水溶液的存在对重结晶有利。但C不能 引起变质反应,否则矿物种类或(和)相数会发生改 变。
3.1 重结晶作用
4.识别标志
1)成分上:岩石、矿物成分不变;C仅起溶剂作 用,不形成新的矿物和特征变质矿物。
2)结构上:趋于均匀(或继承原岩的成分层、 定向特点)的粗粒方向发展的变晶结构,矿物颗粒大 小、形态相当。如镶嵌或风化粒状变晶结构。
2)结构上:常为不均匀的变晶结构,交代结构 普遍,可出现结构分带现象。
3)构造上:带状特点清楚,但变化大,分群较 复杂。
3.4 变质分异作用
1.概念
变质分异作用 (metamorphic differentiation)
成分、结构构造均匀的原岩,在变质过程中形成 矿物成分、结构、构造不均匀的各种作用。
3.2 变质结晶作用
4.识别标志
1)成分上:新矿物的出现,原有矿物消失或残 余。新矿物常为特征变质矿物,或仅出现于变质岩中 的矿物(变质矿物)。
2)结构上:变晶结构,常见斑状变晶结构;当 有稳定矿物或残余矿物时,可形成包含变晶、筛状变 晶结构等。
3)构造上:变成构造为主,也可有变余构造。
3.3 交代作用
变质作用方式
变质过程中岩石成分、结构、构造发生转变的机 制和形式。
3. 变质作用方式
对某一种变质作用类型来说,可以是一种变质作 用方式,也可以是两种或两种以上的方式;
不同的变质作用类型有不同的、或特定的变质作 用方式。
因此,认识变质作用方式是确定变质特征、变质 类型及了解变质过程的重要环节。
3. 变质作用方式
3.3 交代作用
4.影响因素
1)C为独立的主导因素之一,T、P有共同作用。 2)原岩组分、矿物粒间孔隙度、岩石和矿物的裂 隙发育程度等。 3)溶液性质(如密度、盐度、pH值等),新加 入的成分、浓度、活度等。
3.3 交代作用
5.识别标志
1)成分上:矿物成分复杂,常有不平衡的(新 生与残余共存)矿物组合;含水矿物常见,有原成分 的消失。
3.4 变质分异作用
2.作用方式
变质分异作用的方式有三种:
1)侧分泌作用
由于裂隙发育产生的压力差(Pl>Pf)导致组分 溶解,迁入裂隙并沉淀结晶形成新矿物的过程。
3)构造上:变成构造为主,如有Ps存在时可形 成新的定向构造;变质反应不彻底时具变余构造。
3.2 变质结晶作用
3.影响因素
1)原岩组分为主要因素,结构和构造次之; 2)T、P、C很重要,是变质反应的条件,控制 了反应的方向、程度; 3)无论何种变质结晶,其过程因素和矿物相数 都要受控于相律。故通常T-P恒定时形成的变质矿物 共生组合相数不超过五个;T-P、C改变时,平衡共生 的矿物相数最多三个。
3.1 重结晶作用
2.特点
重结晶作用是在封闭系统中进行的,与体系外只 有能量交换,而无组分变化。
1)成分上:矿物类型、相数不变; 2)结构上:矿物颗粒变粗、分布趋向均匀; 3)构造上:基本不变;当不完全时可形成斑点、 斑杂状构造。
3.1 重结晶作用
3.影响因素
1)原岩成分及结构、构造(内因):原岩成分 简单、粒度细小、呈均匀分布的块状者容易产生重结 晶;
新矿物和(或)新矿物相的出现,可以有体系外 组分的加入,也可以是体系内组分的调整。
3.2 变质结晶作用
2.特点
变质结晶通常是在封闭或半封闭系统中进行的; 参与反应的矿物应彼此接触。
1)成分上:出现矿物相的更替,但可以保留某 些原来的矿物相,条件是这些矿物在新的条件下稳定 或残存,最终形成的矿物相数应符合相律(P≤Ci)。
新生成的矿物常为特征变质矿物(可灵敏地反映 变质条件),原来的矿物属于稳定矿物(没有转变的) 或残余矿物(未完全取代的)。
3.2 变质结晶作用
2.特点
2)结构上:普遍发育变晶结构,其特点取决于 优势矿物的生长;如包含、筛状、斑状变晶结构等。
但变斑晶的形成可与变质分异作用有关,即组分 的聚集(原组分溶解→聚集→再组合→结晶)。
目前认识到的变质作用方式主要有五种:
重结晶作用 变质结晶作用 变质分异作用 交代作用 变形作用
3.1 重结晶作用
1.概念
重结晶作用(recryatallization)
变质过程中,原岩中的矿物发生溶解、组分迁移 至再沉淀结晶,但不形成新矿物相的变质方式。
重结晶过程中有物相的变化,但其结果无成分和 相数的变化。如:石英、方解石的重结晶。
1.概念 交代作用(metasomatiam)
变质过程中,有新的化学成分加入,原岩化学成 分有迁出,形成新的组分和矿物的过程。
交代作用进行过程的关键在于有新组分的加入与 原有组分的迁出,两者是同时进行的,即交代过程为 开放体系。
3.3 交代作用
2.作用方式
交代作用进行的方式有两种:
1)渗透作用
粒间或孔隙溶液由于压力差流动,溶解、析出组 分,造成物质置换的过程。
本章重点
1. 掌握变质作用方式的类型及其概念; 2. 理解变质作用方式的特点; 3. 掌握变质作用方式的识别标志。
本章难点
1. 变质作用方式的识别标志。 2. 变质作用方式与变质作用类型的区别。
特别注意:变质作用方式 与 变质作用类型
3. 变质作用方式
由前所述,不同的变质作用类型的主导因素及其 过程是不相同的,而变质反应的产生和进行也受到这 些因素的控制,其结果是使岩石的成分、结构、构造 发生改变,这种改变与变质作用的方式有关。