高中地理第5章 变质作用与变质岩
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第五章 变质作用与变质岩
大部分为结晶的岩石， 碎屑结构、泥质结构、 重结晶岩石，具粒状、 部分为隐晶质、玻璃 化学结构和生物结构 鳞片状、斑状等各种 质 等 变晶结构 多为块状构造。喷出 各种层理构造，如斜 岩具气孔状、杏仁状、 层理、水平层理、交 流纹状等构造 错层理等 大部分具片理构造， 部分为块状构造
橄榄石等
不含生物化石，围岩 有烘烤现象,不能形成 褶曲构造
(三)变质岩(metamorphic rock)
4.变质作用的类型和常见的变质岩 区域（动力）变质作用常见的岩石类型有：板岩、千枚岩、 片岩、片麻岩
三、岩石(rock)
(三)变质作用的类型和常见的变质岩
(5) 超变质作用：在深度区域变质的基础上，由于地壳下沉或深 部热流继续上升，使原岩发生局部重熔、交代、注入等混合 岩化作用，从而形成岩性介于变质岩与岩浆岩之间的各种混 合岩。
三、岩石(rock)
(四)岩石的相互转化
沉积岩、岩浆岩和变质岩是可以相互转化的，它们之间
的相互转化又叫做岩石的循环或地质循环。
三、岩石(rock)
(四)岩石的相互转化
特点 产 状 形成环境 结 构 构 造 标准矿物 其它 岩 类 岩 浆 岩 沉 积 岩 变 质 岩 侵入，喷出 岩浆泠却，降温降 压 层状产出 常温常压 随原岩产状而定 增温增压
三、岩石(rock)
(三)变质岩(metamorphic rock)
4.变质作用的类型和常见的变质岩
(4) 区域（动力）变质作用： 由于区域性地壳活动导致较大空间的
变质作用。影响因素多而复杂，广泛出现于古老结晶基底和造 山带中，使岩石形成不同程度的片理结构和不同类型的递增变 质带。
三、岩石(rock)
石盐、石膏等 多含生物化石，可 形成明显的褶曲
第五章-变质作用和变质岩
绿泥石 白云母 黑云母 石榴石 十字石 夕线石 石英 长石
板岩
片岩
片麻岩
熔融
四 变质岩的结构和构造
1 变质岩的结构 变晶结构：变质作用过程中，原岩发生矿物
的形成、生长、组合镶嵌而形成的结晶结构。（
如：粒状变晶结构、鳞片粒状变晶结构、斑状变
晶结构等。）
变余结构：变质作用过程中，残留的原岩结
构。（如：变余碎屑结构、变余泥质结构等。）
个过程中起决定作用的是压力。
在静压力很高的情况下，密度小、体积大的不同矿物 可以结合成密度大、体积小的新矿物，并且总体积会 缩小。岩浆岩中橄榄石和钙长石在高压下可以结合成
为石榴子石。
通过高温高压试验，在30×108Pa压力（相当于地下 110km深度压力）下，普通石英可以转变为结构不同 的柯石英，比重由2.65变为2.93。
的矿物。比如常见的粘土矿物（高岭石），在500℃
时可发生下列反应：
若该脱水反应进行的不彻底，则形成白云母和绿泥石 含水矿物，但其含水量远低于高岭石
另外一种在沉积岩中常见的变质反应是脱CO2反应.例
如方解石受热作用后可以释放出CO2，剩余的CaO会
与岩石中的SiO2结合，形成新的矿物——硅灰石
这一反应中起决定作用的仍然是温度，温度大于 400℃时会发生此反应
榴子石，夕线石、蓝晶石、蓝闪石等标志性变质矿物
片麻岩：变质程度和片岩一致，具有片麻状（岩石中 暗色矿物断断续续呈定向排列）或者条带状构造，出 现的典型变质矿物跟片岩类似。
变粒岩：主要由长石和石英组成，片麻状构造不发 育，一般呈细粒状
麻粒岩：变质程度较
片岩、片麻岩深，其
基本不含黑云母，角 闪石等含水矿物。主 要由长石、辉石、石 榴子石、石英等粒状
变质作用及变质岩
岩 变质作用 变质岩 岩浆岩 沉积岩 变质岩
二
引起变质作用的因素
（一）温度：是影响变质作用的最基本因素
150℃（180 ℃）~ 800 ℃（900 ℃ ） 升温意味着获得了新的能量，矿物中质点活性增强， 可使原来的非晶质变为晶质，原来的小晶粒长大。 地热
来源 岩浆热
岩石的断裂挤压
（二） 压力
1 静压力——上覆岩石自重引起的，各项等同 静压力是各向同性的，作用结果使岩石中矿物变为 密度大、体积小的新矿物。 2 定向压力——作用于地壳岩石的侧向挤压力， 具有方向性， 主要是构造里的作用造成，作用结果使岩石中片、 柱状矿物定向排列。 挤压力 剪切力
变质作用的类型与其在地壳中发生的部位
五
变质岩的矿物
一部分矿物：石英、长石、云母、角闪石、辉石、 磁铁矿以及方解石、白云石等。这些矿物或是从变质前 的岩石中保留下来的稳定矿物；或是在变质过程中新产 生的矿物。 另一部分矿物是在变质过程中产生的新矿物，如石
榴子石、蓝闪石、绢云母、绿泥石、红柱石、阳起石、
定向压力
压力作用下矿物颗粒的排列状况
（三）化学活动性流体
以H2O、CO2为主，并含有挥发性的物。
作用：控制反应进程
扩散、迁移元素，改变化学成分。
化学活动性流体来源：
岩石孔隙及裂隙中以水为主的液体
结构水
岩浆中逃逸出的热气、热液 地壳深处的热液（带入各种元素）
在变质作用过程中，温度、压力和化学
活动性流体等各种因素是相互配合的，往往
文石
文石
文石
方解石
方解石
方解石
六
变质岩的结构
变质岩 的结构
变晶 结构
变余 结构
碎裂 结构
变质作用与变质岩
三大岩类之间的演变：
原已形成的岩石(火成岩、沉积岩、变质岩)通
过风化、剥蚀而破坏，破坏产物经过搬运、堆积
而形成沉积岩；
沉积岩、变质岩经过高温融熔而转变为(岩浆，
冷凝后形成)火成岩；
火成岩、沉积岩遭受变质作用转变为变质岩。
三大岩类不断相互转化。
三、动力变质作用(dynamic metamorphism) 又
称破裂变质作用(cataclastic metamorphism)。
形成与地壳发生断裂有关，出现在断裂带两
侧，在地壳的不同深度有不同的表现：在地壳的
浅部，表现为岩石的破碎，形成构造角砾岩；在
地壳的深部，在较高温度和静压力条件下，矿物
可产生塑性变形、重结晶以及出现新矿物，形成 糜棱岩。
第三节 变质作用类型及其代表性岩石
变质作用类型 区域变质作用 接触变质作用 动力变质作用 混合岩化作用
一、区域变质作用(regional metamorphism) 在广大范围内发生，由温度、压力以及化学活 动性流体等多种因素引起的变质作用。影响范围 几千－几万km2 ，深度达20km以上。200－800℃， 1×108－14×108Pa。 其发生常常与构造运动有关，伴随岩石变形。 形成的岩石以具有鳞片变晶结构及片理构造、片 麻状构造为特征。
动压力－剪切力
静压力
在最大压力方向上物质的熔点将降低从而发生 溶解，并在最小压力方向上沉淀。因此，岩石在 定向压力作用下，其中的矿物便在平行压力方向 溶解而沿垂直压力方向迁移并沉淀。 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
片麻岩－片麻状，变晶结构。长石、石英、云 母、角闪石、辉石。长石含量大于30%。由砂岩、 花岗岩等变质而成。 大理岩－块状构造，粒状变晶结构。方解石、 白长石。由碳酸盐岩变质而成。得名于云南大理。 洁白者称汉白玉。 石英岩－块状构造，变晶结构。石英，少量长 石、白云母。由砂岩或硅质岩变质而成。 矽卡岩－石榴石、绿帘石、磁铁矿。伴生矿床 Fe，Cu，Pb，Zn.
第五章 变质岩(2011)
由此可见，地壳中的温度、压力的变化以及局部流体的存 在是变质岩形成的外界条件，而不同成因的原岩类型是形 成各种各样变质岩的物质基础。
引起变质作用的因素
变质作用的因素
各种变质因素，常常是共同起作用的。但某种变质作用中
温度：多数变质作用因温度升高而发生。最 某一种因素起主导作用。 重要 压力：分静压力和应力两种
碎裂结构：由于动力变质作用的定向压力使岩石发生 破裂、弯曲或磨成碎屑、岩粉所形成的结构。根据碎 裂程度可分为碎裂结构、碎斑结构和糜棱结构。
碎 裂 岩
交代结构：原有矿物部分或全部被新矿物取代，并保 留了原矿物的假象。
是在变质作用或混合岩化作用过程中，原岩 中的矿物被取代、消失，以此同时形成新生 的矿物。其特征是，在形成过程中有物质成 分的加入和带出，而岩石中原有矿物的分解 和新矿物的形成是同时的。既可以置换原有 矿物，保持原有矿物的晶形，又可以由交代 方式形成新矿物，产生一系列特征的交代结 构。根据形态不同可分为交代假象结构、交 代残余结构、交代条纹结构、交代蠕虫结构、 交代斑状结构等。
黏土矿物 黏土矿物
压力低于5.5×108Pa 压力高于5.5×108Pa
红柱石（密度小） 蓝晶石（密度大）
岩石物质成分的变化 高压力条件
体积大、密度小的不同矿物可以结合成体积小、 密度大的新矿物，并伴随着总体积缩小。
Mg2[SiO4] +Ca[Al2Si2O8] →CaMg2Al2[SiO4]3
（镁橄榄石） （钙长石） （石榴子石）
变余结构：变质程度不深，变质结晶作用不彻底，残留下来的 原岩结构。其命名是在原岩结构前面加上"变余”两字。是研 究原岩特征与成因的重要依据。
与沉积岩有关：变余砾状结构(原岩为具有砾状结构的岩石)、变余砂状 结构(原岩为具有砂状结构的岩石)、变余泥状结构等
第五章变质作用和变质岩
若混合作用较强则二者界线变得不太清楚并逐渐消失区域混合岩混合岩混合岩花岗岩条带状混合岩顺层混合岩眼球状混合岩肠状混合岩阴影状混合岩具有肠状构造的混合岩变质作用的基本规律变质作用的时间演化规律古老的岩石前寒武纪5亿年以前一般都发生了变质而且变质较深常常发生过多次变质如秦岭地区的岩石普遍发生过3次变质作用
三、动力变质作用
出现在大断裂带上或构造运动强烈的 地带，由强大的侧向挤压力和剪切应力引 起，主要的变质方式为变形与碎裂。
– 在地下较浅处由于温度较低，以脆性变形为主； – 在地下较深处由于温度较高，则以韧性变形为 主，形成韧性剪切带。
四、区域变质作用
在较大区域内发生的，由一种因素为主或 多种因素综合作用的复杂变质作用。
第五章 变质作用与变质岩
变质作用
各种岩石基本上在固 态下受到内动力地质作用，发生矿物 成分和结构、构造的变化而变成一种 新岩石的过程。
经变质作用形成的岩石 原 岩
变质作用
变质岩 变质岩
岩浆岩
沉积岩
正变质岩
负变质岩
第一节
变质作用的原理
一、岩石变质的因素：
外部因素：温度、压力、活动性流体 内部因素：原岩特点、性质
又如硅质石灰岩在高温下，其中SiO2和CaCO3可重结晶成硅灰石：
（二） 压力
变 质 作 用 的 压 力 范 围 一 般 为 0— 109Pa。
包括：静压力和定向压力。
静压力（围压） 压力 侧向压力（应力）
1、静压力的影响
静压力：
又叫围压，具有均向性。岩石处于地下深处，要受到上覆 和周围岩石的静压力。 在静压力作用下，岩石中矿物重结晶成体积减小而密度增 大的新矿物，以适应新的存在环境。 例如基性岩中的钙长石（密度2.76）和橄榄石（密度3.2） 在高压下形成石榴子石（密度3.4—4.3）：
三、动力变质作用
出现在大断裂带上或构造运动强烈的 地带，由强大的侧向挤压力和剪切应力引 起，主要的变质方式为变形与碎裂。
– 在地下较浅处由于温度较低，以脆性变形为主； – 在地下较深处由于温度较高，则以韧性变形为 主，形成韧性剪切带。
四、区域变质作用
在较大区域内发生的，由一种因素为主或 多种因素综合作用的复杂变质作用。
第五章 变质作用与变质岩
变质作用
各种岩石基本上在固 态下受到内动力地质作用，发生矿物 成分和结构、构造的变化而变成一种 新岩石的过程。
经变质作用形成的岩石 原 岩
变质作用
变质岩 变质岩
岩浆岩
沉积岩
正变质岩
负变质岩
第一节
变质作用的原理
一、岩石变质的因素：
外部因素：温度、压力、活动性流体 内部因素：原岩特点、性质
又如硅质石灰岩在高温下，其中SiO2和CaCO3可重结晶成硅灰石：
（二） 压力
变 质 作 用 的 压 力 范 围 一 般 为 0— 109Pa。
包括：静压力和定向压力。
静压力（围压） 压力 侧向压力（应力）
1、静压力的影响
静压力：
又叫围压，具有均向性。岩石处于地下深处，要受到上覆 和周围岩石的静压力。 在静压力作用下，岩石中矿物重结晶成体积减小而密度增 大的新矿物，以适应新的存在环境。 例如基性岩中的钙长石（密度2.76）和橄榄石（密度3.2） 在高压下形成石榴子石（密度3.4—4.3）：
地质与地貌05变质岩
原岩性质发生了改造，也可残留原岩的某些特点——即有改造特征，又有残留特点 变质岩中的矿物成分既有原岩矿物成分，也有变质过程中新生矿物成分。
残留矿物：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。
变质矿物：是在变质过程中产生的新矿物，是变质岩所特有的矿物，
➢片状构造(片岩)——细粒到粗粒片状或柱状矿物定向排列，可劈 开成薄片状。（图片）
➢片麻状构造(片麻岩)——矿物较粗，浅色粒状矿物(长石、石英) 和深色片状，柱状矿物(黑云母、角闪石)大致相向成带状，平行排 列，不易劈开。（图片）
➢眼球状构造(眼球状片麻岩)——片麻状构造中，钾长石呈眼球状 定向分布。（图片）
节目录
二、变质岩的结构
变余结构——变质较轻时，
残留下来的原岩结构。（如图）
变晶结构——在变质过程
中矿物重新结晶所形成的结构。
➢等粒变晶结构（如图）
➢斑状变晶结构：在个
体较小的矿物集合体(基 质)中分布有较大的矿物 晶(斑晶)。（如图）
18
二 、 变 质 岩 的 结 构
等粒变晶结构， 显微镜下的石英
一、 变 质 级
10
§ 2、 变 质级及变质作 用方式
二、变质作用方式
本节小结
城 市 与 环 境 科 学 院㊣黄昆 章目录
一、变 质 级
11
一 、 变 质 级
（一）温度型变质级
1、温克勒将整个变质作用区间分为四个变质级：
很低级变质：（200℃—350℃） 其低限以基性岩中浊沸石（ 200℃）开始出现为标志；其上限是 基性岩中出现黝帘石和阳起石（ 350℃ ）。 低级变质：（350-550℃） 以十字石的出现，堇青石的形成为标志。 中级变质：（550-650℃） 以矽线石+钾长石的组合为标志。 高级变质：（650℃—800℃） 以硅灰石+紫苏辉石+矽线石+钾长石的组合为特征。
残留矿物：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。
变质矿物：是在变质过程中产生的新矿物，是变质岩所特有的矿物，
➢片状构造(片岩)——细粒到粗粒片状或柱状矿物定向排列，可劈 开成薄片状。（图片）
➢片麻状构造(片麻岩)——矿物较粗，浅色粒状矿物(长石、石英) 和深色片状，柱状矿物(黑云母、角闪石)大致相向成带状，平行排 列，不易劈开。（图片）
➢眼球状构造(眼球状片麻岩)——片麻状构造中，钾长石呈眼球状 定向分布。（图片）
节目录
二、变质岩的结构
变余结构——变质较轻时，
残留下来的原岩结构。（如图）
变晶结构——在变质过程
中矿物重新结晶所形成的结构。
➢等粒变晶结构（如图）
➢斑状变晶结构：在个
体较小的矿物集合体(基 质)中分布有较大的矿物 晶(斑晶)。（如图）
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二 、 变 质 岩 的 结 构
等粒变晶结构， 显微镜下的石英
一、 变 质 级
10
§ 2、 变 质级及变质作 用方式
二、变质作用方式
本节小结
城 市 与 环 境 科 学 院㊣黄昆 章目录
一、变 质 级
11
一 、 变 质 级
（一）温度型变质级
1、温克勒将整个变质作用区间分为四个变质级：
很低级变质：（200℃—350℃） 其低限以基性岩中浊沸石（ 200℃）开始出现为标志；其上限是 基性岩中出现黝帘石和阳起石（ 350℃ ）。 低级变质：（350-550℃） 以十字石的出现，堇青石的形成为标志。 中级变质：（550-650℃） 以矽线石+钾长石的组合为标志。 高级变质：（650℃—800℃） 以硅灰石+紫苏辉石+矽线石+钾长石的组合为特征。
第五章 变质作用与变质岩
变余构造，变成构造和混合岩构造 变余构造，变成构造和
结构构造是变质岩的重要特征， 结构构造是变质岩的重要特征，常用作变质岩分类命名的重 要依据。通过对结构和构造的研究，还可以了解变质岩的原岩， 要依据。通过对结构和构造的研究，还可以了解变质岩的原岩， 判断原岩所经受的变质作用、环境、方式和程度等特点。 判断原岩所经受的变质作用、环境、方式和程度等特点。
红柱石、蓝晶石、夕线石、十字石、阳起石、透闪石、滑石、蛇纹石、 红柱石、蓝晶石、夕线石、十字石、阳起石、透闪石、滑石、蛇纹石、 绿泥石、硅灰石、石榴子石、透辉石、篮闪石、石墨等。 绿泥石、硅灰石、石榴子石、透辉石、篮闪石、石墨等。 若这些矿物在岩石中出现，反映了原岩己变质，应属变质岩。 若这些矿物在岩石中出现，反映了原岩己变质，应属变质岩。
2、石英、钾长石、钠长石、白云母、黑云母等矿物，在火 石英、钾长石、钠长石、白云母、黑云母等矿物， 成岩、沉积岩、变质岩都可存在 成岩、沉积岩、
主要区别是，变质岩中的石英、长石具有波状消光，裂纹较发育。 主要区别是，变质岩中的石英、长石具有波状消光，裂纹较发育。而云 母作为主要矿物出现在岩石中，那肯定是变质作用形成的。 母作为主要矿物出现在岩石中，那肯定是变质作用形成的。
30Kbar
（钙长石） 钙长石） 101
（石榴子石） 石榴子石） 119（总体积减17%） （总体积减 ）
2.76
120Kbar
3.52
② 比重
石英 2.65
柯石英 2.93
斯石英 4.35
21
3、化学成分的交换（交代作用） 化学成分的交换（交代作用） 某些元素从原岩中带出，另一些元素从外部带入， 某些元素从原岩中带出，另一些元素从外部带入，使岩石 的化学成分和矿物成分发生改变，这种作用称交代作用 交代作用。 的化学成分和矿物成分发生改变，这种作用称交代作用 比如，钾长石被Na＋交代，转变为钠长石并带走K＋。 K［AlSi3O8］＋ Na＋ →Na［AlSi3O8］＋ K＋ 交代作用在侵入岩与围岩接触带较典型。特别是当中酸性 岩浆侵入到碳酸盐围岩中，岩体中的SiO2、Al2O3等成分被带进 围岩，而围岩中的CaO、MgO等成分被带入岩体，在岩体与围岩 接触带两侧出现石榴子石、透辉石、透闪石、阳起石等矿物组 合。这些变质矿物的化学成分中都含有SiO2、Al2O3
6第五章 变质作用与变质岩
第五章 变质作用与变质岩§１.变质作用概述前面我们讲了岩浆岩和沉积岩，这两类大岩石是人们最先认识的两类组成地壳的岩石，在地质学的萌芽时期（约三百年前，十九世纪）曾经发生过所谓“火成论”与“水成论”的论战。
以德国人魏尔纳为代表的一些地质学家，认为所有的岩石都是从海水中结晶沉淀而成的（沉积岩）——“水成论”。
以苏格兰学者郝屯为代表的认为并非所有岩石都是水成的，而多数是像花岗岩，玄武岩这样的岩石，由地下熔融物质冷凝形成的。
——“火成论”。
这两大学派的争论持续了大约三十年，最后以“火成论”胜利告终。
现在我们知道，组成地球的岩石，不仅有“水成”的沉积岩，“火成都市”的岩浆岩，还有经变质作用形成的变质岩。
三大岩类在地壳中分布大致是：岩浆岩占地壳总体积的64.7%；沉积岩占地壳总体积的7.9%，占地表面积的75%；变质岩占地壳总体积的27.4%。
一、概念变质作用——岩石基本上在固态下，由于温度、压力及化学活动性流体 的作用 ,发生成分、结构、构造等变化的地质作用。
变质岩 —— 由变质作用形成的岩石。
二、引起变质作用的因素(一) 温度： 影响变质作用的最基本因素 150°-180°～800°-900°升温意味着获得了新的能量，矿物中质点活性增强，可使原来的非晶质变为晶质，原来小晶粒长大。
（二） 压力：1． 静压力——上覆岩石自重引起的，各向等同。
每公里厚的岩石压力为275巴；地下10 公里 约2750巴；地下 20公里 约5500巴。
原 岩 变质 变质岩岩浆岩 正变质 正变质岩沉积岩 负变质 负变质岩来源地热岩浆热岩石的断裂挤压静压力是各向同性的，作用结果使岩石中矿物变为密度大，体积小的新矿物。
２．定向压力——作用于地壳岩石的侧向挤压力，具有方向性，主要是构造力的作用造成。
（三）化学活动性流体以H２O、CO２为主，并含有易挥发的物质在变质作用过程中各种因素是相互配合的，而在不同的地质条件下，主导因素不同，显出有不同的变质特征。
普通地质学—变质作用与变质岩
普通地质学—变质作⽤与变质岩第五章变质作⽤与变质岩第⼀节变质作⽤概述⼀、变质作⽤概念指岩⽯基本处于固体状态下，受到温度、压⼒和化学活动性流体的作⽤，发⽣矿物成分、化学成分、岩⽯结构构造的变化，形成新的结构、构造或新的矿物与岩⽯的地质作⽤。
变质岩：由变质作⽤所形成的新岩⽯。
新形成的岩⽯⽆论是岩⽯的矿物成分，还是结构、构造，均可与原岩不同。
1、变质作⽤与岩浆作⽤的区别：岩浆作⽤是⾼温、⾼压，使原岩从固态转变成熔融的液态后再成岩。
⽽变质作⽤过程中，原岩基本处于固态，温度⽐岩浆作⽤要低。
2、变质作⽤与沉积作⽤的区别：沉积作⽤只发⽣在地球的表层，与⼤⽓、⽔、⽣物等外因有关。
⽽变质作⽤主要发⽣在地表以下⼀定深度，与温度、压⼒等因素有关,温度⽐沉积作⽤要⾼。
⼆、引起变质作⽤的因素引起变质作⽤的因素有温度、压⼒以及化学活动性流体。
1、温度：温度是引起岩⽯变质的主要因素。
其作⽤是提供变质作⽤所需要的能量，促使⼀系列的化学反应和结晶作⽤得以进⾏；同时温度增⾼还可使矿物的溶解度加⼤，增强了流体的渗透性、扩散性及化学活动性，促进了变质作⽤的过程。
变质作⽤的温度范围⼀般介于（150）180℃～800（900）℃之间。
低于此温度，就属于固结成岩作⽤（沉积岩）。
⼀旦温度⾼到使原岩熔融，那么就进⼊到岩浆作⽤的范畴。
因此，变质作⽤基本上在固态下进⾏。
变质温度的基本来源有三个⽅⾯：（1）地热：地下温度随着深度增加⽽增⾼。
如果地表岩⽯因某种原因沉陷到⼀定深处，就能获得相应的温度。
（2）岩浆热：岩浆是⾼温熔融体，当岩浆侵⼊时，岩浆热会传到围岩，使围岩增温。
（3）地壳岩⽯断裂：断裂块体相互错动和挤压，能产⽣剪切热，使岩⽯升温。
2、压⼒：压⼒可分为静压⼒、流体压⼒及定向压⼒。
（1）静压⼒与流体压⼒：静压⼒是由上覆岩⽯重量引起的，它随着埋藏深度增加⽽增⼤。
静压⼒对岩⽯的作⽤⼒各项均等。
流体压⼒：静压⼒在岩⽯中的传递不只是通过固体的岩⽯质点，也可以通过循环于岩⽯空隙中的流体传递，形成流体压⼒。
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Compressure force
shear force
定向压力
(b)同轴挤压力； (b)非同轴剪切力
定向压力可形成片理和矿物定向排列。应区别纯剪(同轴)与简单剪切(非同轴)
◆ 蓝片岩Bluescist =蓝闪石+钠长石,产在地壳上部，压力很大,为 LT/HP产 物，为古俯冲-碰撞带的重要标志。 ◆ 榴辉岩=镁铝榴石+绿辉石,产在地下≥40km, 压力>1GPa. 1GPa= 10t/cm2
三、变质岩的结构 （Texture of metamorphic rock）
指矿物、变斑晶自身特征、形态、大小, 与邻近颗粒的关系。 1.变晶结构 （crystalloblastic texture）
原岩发生重结晶或交代作用而形成新矿物的结构 (前者如大理岩; 后
者如石榴子石片岩）。
2.变余结构 （palimpsest） 尚残留部分原岩结构者称之，属于浅变质的结构。如板岩特有 的变余泥质结构、变余砂质结构。
的物质（K、Na、S、F、H2O、CO2、SiO2等）。
第二节 变质作用中原岩的变化
Section 2 Change of Original Rock During Metamorphism
一、化学成分的变化 (Change of chemical compositions)
1. 温度、压力的作用
◆ 变质温度四来源：地热增温(1°C/33m地壳)、构造运动热、 岩浆热、放射热。
2. 压力 （pressure） (static pressure, fluid pressure, oriented pressure
◆ 静压力(垂或侧): 由上覆岩石重量引起，随深度增加而增加。 ◆ 流体压力: 封闭系统的流体压力等于上复岩石的静压值；
产，都经历过变质，变质使矿变富变大。如前寒武纪含铁石英 岩型铁矿占世界铁储量70%, 我国的鞍山式铁矿属此类型。
第一节 变质作用概述
Section 1 Basic conceptions of metamorphism
一、定义 (definition): 由于温度（T）、压力（P）的改变和
化学流体的作用，使固态岩石的矿物成分、化学成分、 结构构造 发生变化，形成新矿物新岩石的地质作用，称为变质作用。
四种类型：接触变质、区域变质、动力变质、混合岩化。
一、接触变质（接触热变质、接触交代）
定义：火成岩侵入围岩而造成的变质作用,形成新的岩石。
1. 接触热变质 （Contact thermal metamorphism） 泥岩→斑点板岩; 泥岩→角岩(黑、硬); 砂岩→石英岩; 石灰岩→大理岩；
2. 接触交代变质 (Contact metaso-metamorphism)
◆ 形成新矿物：岩石通过释放或获得某些挥发分而达到平衡，
形成新的矿物。如高岭土(吸热) → 红柱石+石英+水（高岭土脱水）
方解石+石英(吸热)→硅灰石（放射状）+CO2↑(脱碳酸）。 ◆ 体积大、密度小的矿物变为体积小、密度大的矿物。
(1) 橄榄石 + 钙长石 → 石榴子石
42.6
101.0
119 （分子体积）
1 GPa=103 MPa=10 kbar=109 Pa, 1 MPa=106 Pa,Байду номын сангаас1 kbar=100 MPa
1bar≈1atm（100万因达/cm2=0．986923标准大气压）
1Pa=1N/m2（≈100g/m2）=100g/10000 cm2=0.01g/ cm2
1GPa≈30-40km地壳岩石静压力
1．定义: 在T、P、流体共同作用下,区域范围内发生的变质作用。 2. 不同温压条件下形成的特征矿物：
◆超高压、高温条件: C→金刚石(diamond) ◆高压、低温条件: 角闪石、钠长石→蓝闪石 (glaucophane) ◆高温低压条件: 粘土矿物→红柱石(Al2SiO5 ) （andalousite） ◆高温中压条件: 粘土矿物→兰晶石(Al2SiO5 ) （disthene） ◆高温条件: 粘土矿物→矽线石(Al2SiO5 ) （sillimanite）
◆定义：小晶体在温度升高的情况下长成更大晶体的作用。 ◆原岩变化： 石灰岩CaCO3→大理岩CaCO3（质纯、洁白的称汉白 玉）石英砂岩(加温)→石英岩。 4.变质分异 （metamorphic differentiation） ◆定义：岩石成分重新组合，从原先的均匀构造变为不均匀条带构 造的变质作用。
舒良树摄
新 疆 冰 达 坂
眼 球 状 花 岗 片 麻 岩
舒良树摄
舒良树摄
新疆阿克苏蓝片岩
舒良树摄
变质环境极其与温度、压力的关系示意图
三、动力变质作用 （dynamic metamorphism）
包括脆性和韧性两种。前者为挤压碾磨，形成构造碎粒岩等； 后者也称韧性剪切变质作用，是80年代初形成的科学新理论。 ◆ 定义: 伴随构造活动而产生的韧性剪切变质-变形作用。 ◆ 糜棱岩 （mylonite）：韧性剪切变形条件下形成的变质岩。本质 是晶格位错 （dislocation）。 ◆ 特征：片理发育，强波状消光，细粒化、核幔构造，不对称组 构、亚颗粒（细粒沿矿物边界发生迁移而成，而非研磨粉碎）。
3.3
2.76
3.52 （相对密度）
(2) 石英 → （30kbar） 柯石英 → (12GPa) 斯石英
2.65
2.93
4.35 (相对密度)
2. 交代作用 （metaso-metamorphism, replacement）
◆定义：固态下，岩石中物质成分被带进带出的交换作用。 ◆原岩变化：中酸性岩浆侵入冷的灰岩时，其SiO2、Al2O3等热流体 就会进入灰岩,并从灰岩中将CaO、MgO带出，于是在接触带形成矽 卡岩。多富矿！ 3. 重结晶作用 （recystalization）
3.碎裂结构 （cataclastic texture） 由于动力变质作用使岩石发生机械破碎而生成的一类结构。特 点是矿物颗粒破碎、呈不规则棱角状，碎屑边缘常呈锯齿状， 并扭曲变形。按碎裂程度，可分为碎裂结构、碎斑结构、碎粒 结构等。
4.交代结构 （metasomatic texture） 指变质作用过程中，通过化学交代作用（物质的带出和加入） 形成的结构。其特点是，原岩中的矿物通过化学分解而消失， 形成新矿物。
★引 言 (introduction)
1.分布:变质岩占地壳总体积的27.4%; 主体在中、下地 壳。地表较少。
2. 研究意义：
(1)了解地球深部地质过程（蓝闪石、红帘石为HP环境产物，柯 石英、金刚石则为UHP变质作用的产物)。大别山超高压变质矿 物金刚石的发现，改写了经典板块构造理论。
(2)阐明变质作用机制和过程，恢复原岩; (3)寻找矿产资源。许多宝石原料经历过变质作用; 多数金属矿
◆ 深度：主要发生在地壳深部，一般大于10km。 ◆ 热源：来自地球内部的地热增温、岩浆热能与放射热能。 ◆ 变质三要素: 温度、压力、流体。 一般情况，温度最重要。但陨石撞击及高压变质,主导因素则是压力。 超高压变质压力＞3GPa,深度大于100km, 温度却只有600 ～700°C。 ◆ 变质岩：通过变质作用形成的岩石。 ◆ 正、副变质岩：原岩为火成岩的称为正变质岩（ortho-）,原岩为沉 积岩的称为副变质岩(para-)。
◆ 韧性剪切带定义：由韧性剪切作用形成的线性变质变形带。 从该带一侧进入另一侧,岩石被扭曲,两侧岩块发生了明显剪切位移,但
无明显断面。透入性构造贯穿全带(拉伸线理、剪切面理、组构)。
二、矿物的变化 （Change of mineral）
片理和变质矿物是变质岩的两大重要特征！
◆特征变质矿物：只能在变质作用过程中形成的矿物。 ◆主要有: 红柱石、蓝晶石、矽线石、十字石、堇青石、硅灰石 以及蓝闪石、红帘石、柯石英、金刚石(罕见)。
◆ 矽卡岩 (skarn)：发生在中酸性岩浆与冷围岩之间,通过流体交代、物质 成分的交换而形成的变质岩。 ◆ 变质矿物: 硅灰石、石榴石、黄铜矿、闪锌矿、白钨矿。 ◆ 外带：碳酸钙高,有方解石；内带：二氧化硅高,石英含量高。
接触变质绿帘石矽卡岩（伊犁巩留）
舒良树摄
接触交代变质作用示意图
二、区域变质作用 (regional metamorphism)
◆ 成分: 以H2O、CO2为主，并含其他易挥发和易流动物质。 ◆ 流体分布—岩石粒间或裂隙中的主要是H2O；
矿物结构中的是H2O、CO2； 从岩浆分逸来的是K、Na、S、F、H2O、CO2、SiO2等。 ◆ 流变学 （rheology）：研究流体的作用、发生、发展、变化过程。
◆ 岩浆流体: 深部岩浆上升至浅部,T、P降低,分逸出易挥发和易流动
2. 变余构造 (palimpsest structure) 变质岩中残留的原岩构造。如变余层状、气孔、条带构造等。
古亚洲洋碎片：天山的变质橄榄岩（蛇纹岩）
舒良树摄
新疆托克逊 变闪长岩
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浙西变余气孔状玄武岩
舒良树摄
第三节 变质作用类型及其代表性岩石
Section 3 Types of Metamorphism and Representative Rock
四、变质岩的构造 指矿物之间的关系、空间展布方式。
1.变成构造(metamorphic structure) 原岩构造(如层理)消失,形成变质岩特有的构造.如片理、片麻理等。
◆随变质程度加深: 斑点状(spotted)→板状构造(platy) →千枚状构造 （phyllite）→片状构造（schistose）→片麻状构造（gneissic）→眼 球状构造（augen)→块状构造(massive，矿物无明显定向)。
开放系统的流体压力等于流体本身的重量。 流体是物质成分进行交换的自由场所。 ◆ 定向压力：作用于岩石的侧向应力称之；分压、张、剪三种。