变质作用与变质岩.ppt

普通地质学,南京大学地球科学系舒良树,第四章变质作用与变质岩,第四章变质作用与变质岩Metamorphismandmetamorphicrock●分布占地壳总体积的27.4;主体在中、下地壳,地表较少●大别山超高压变质矿物的发现，改写了经典板块构造理论。●研究目的了解地球深部地质过程（HP的蓝闪石、红帘石，UHP的柯石英、金刚石;恢复原岩;阐明变质作用机制和过程;寻找矿产资源“玉自变质来”；各种名贵宝石，原料均来自变质岩。多数金属矿产，都经历过变质，变质使矿变富变大。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。我国缺金铜铁铀）第一节变质作用基本特征一.变质作用的定义由于温度（T）、压力（P）的改变和化学活动性流体的作用，使固态岩石的矿物成分、化学成分、结构构造都发生了变化，这种地质作用叫变质作用。,●变质作用主要发生在地壳深部，一般10km。●变质三要素T,P,流体,温度最重要。但陨石撞击及高压变质，主导因素则是压力。●热源主要来自地球内部（岩浆热能与放射热能）●通过变质作用形成的岩石叫变质岩。●正、副变质岩原岩为火成岩的叫正变质岩；原岩为沉积岩的叫副变质岩。二.变质作用的三大因素1.温度●变质温度150C-900C低于150C为常温，高于900C则地壳岩石熔化●温度的作用非晶体→结晶体;结晶体→重结晶;物质与结构重组，一种矿物→另一种矿物,●变质温度四来源地热增温（1C/33m）、构造运动热、岩浆热、放射热2.压力●静压力垂或侧由上复岩石重量引起，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；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市场。,3.具化学活动性的流体a.成分以H2O、CO2为主，并含其它易挥发和易流动物质b.流体分布存在于岩石粒间或裂隙中的主要是H2O；矿物结构中的是H2O、CO2；从岩浆分逸出来的是K,Na,S,F,H2O,CO2,SiO2等.C.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的物质K、Na、S、F、H2O、CO2、SiO2等第二节变质作用中原岩的变化一.化学成分的变化1.T、P变化时●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42.6101.0119（分子体积）3.32.763.52（比重）2石英→（30Kbar）柯石英→120Kbar斯石英2.652.934.35比重2.交代作用固态下，岩石中物质成分进出的交换作用。例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3.重结晶作用Recystalization定义小晶体在温度升高的情况下长成更大晶体的作用。●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.变质分异岩石从均匀构造到不均匀条带构造的变质。5.韧性剪切作用发生在地壳中深部位较高温度和定向应力条件下的一种变质变形作用。●其结果是矿物在被软化的塑性状态下发生不对称旋转和剪切,形成新的岩石和组构。其岩石称糜棱岩。●最终可形成大型韧性剪切带，盛产大中型糜棱岩型金矿。●韧性剪切带定义由高度应变过的岩石构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.矿物的变化片理和变质矿物是变质岩的两大重要特征变质矿物在变质作用过程中形成的独有矿物.主要有兰闪石、红帘石、红柱石、蓝晶石、矽线石、十字石、堇青石、硅灰石、柯石英、金刚石罕见,━━━,━━━,━━━,━━━,━━━,━━,━━,━━━,━━━,片麻岩的眼球状构造，动力变质,条带状混合岩,加拿大苏必利尔深海硅质岩,浙西Pt3变余玄武岩，气孔构造明显,三.变质岩的结构指矿物、变斑晶自身特征、形态、大小,与邻近颗粒的关系1.变晶结构原岩发生重结晶或交代作用而形成新矿物的结构（前者有大理岩;后者有石榴石片岩有新生矿物石榴石）2.变余结构尚残留部分原岩结构者称之，为浅变质结构（如板岩特有的变余泥质结构、砂质结构）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slate→千枚状构造（phyllite）→片状构造（schist）→片麻状构造（gneiss）→块状构造quartzite，矿物无明显定向）,2.变余构造变质岩中残留有原岩的构造。如变余层状、气孔、条带构造等第三节变质作用类型及其代表性岩石（类型接触交代、区域、动力、混合岩化）一.接触变质（包括接触交代、接触热变质）定义火成岩侵入围岩而造成的变质作用,形成新岩石。如砂岩→石英岩;石灰岩→大理岩;泥岩→角岩（Hornstone,灰黑坚硬致密;苏州灵山）●矽卡岩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,有石英,二.区域变质1．定义在T、P、流体的综合作用下,区域范围内发生的变质2.代表性岩石板岩（赣北浙西瓦板岩）→千枚岩→片岩→斜长角闪岩→片麻岩→麻粒岩→榴辉岩3.代表性矿物超高压、高温C→金刚石diamond高压、低温角闪石、钠长石→兰闪石glaucophane高温、低压黏土矿物→红柱石Al2SiO5Andalousite高温、高压黏土矿物→矽线石Al2SiO5Sillimanite中温、中压黏土矿物→兰晶石Al2SiO5Disthene4.变质程度不同的变质岩，原岩可能是同一个,称等化学系如黏土岩或页岩→板岩→千枚岩→片岩→片麻岩世界著名的巴罗变质带,三.混合岩化作用migmatizationandmigmatite●定义区域高级变质岩进一步变质，发生高温部分熔融（酸化）现象，形成基体脉体的特殊变质岩石（混合岩）●基体变质岩暗色；脉体熔融体（长石,石英，浅色）●原岩经彻底改造→花岗岩称混合花岗岩,具复杂扭曲构造如闽北蒲城县，新疆青河县,极其典型●如交代不彻底基体脉体→肠状、条带状；脉体基体→浅色深色,混合岩化花岗岩四.韧性剪切变形-动力变质岩80年代形成的科学新理论●定义伴随构造活动而产生的变质作用构造角砾岩不是动力变质岩），以韧性剪切变质变形为代表。●糜棱岩Mylonite韧性剪切变形条件下形成的变质岩。本质是位错Dislocation。片理发育，强波状消光，细粒化、核幔构造，不对称组构、亚颗粒（矿物边界发生迁移而成，而非研磨粉碎）。,变质岩的肠状褶皱,第四章重点一、术语与概念变余结构，变晶结构；变成构造；片麻构造;接触交代、热力重结晶、区域变质、动力变质；基体,脉体；二、重要内容1.影响变质作用的因素温、压、流体2.变质作用的方式及其代表性岩石大理岩,矽卡岩；板岩,千枚岩,片岩,蓝片岩,片麻岩长石石英50,长石石英,麻粒岩，榴辉岩；混合岩；糜棱岩3.记住6-8种特征变质矿物和代表性的高压与超高压矿物蓝闪石，硬玉，柯石英，金刚石4.叙述变质作用-混合岩化作用-岩浆作用的异同点5.三大类岩石的形成与演化关系,