第五章变质作用与变质岩课件.ppt

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1、第五章变质作用与变质岩,第五章变质作用与变质岩第五章变质作用与变质岩第五章 变质作用与变质岩 第一节 变质作用方式第二节 变质作用的因素 第三节 变质岩特征 第四节 变质作用类型及其代表性岩石,第五章 变质作用与变质岩,第一节 变质作用方式第二节 变质作用的因素 第三节 变质岩特征 第四节 变质作用类型及其代表性岩石,一则消息,目前世界上下潜深度最深的自主行动潜水器是日本的“深海6500”，最大下潜深度达6500米。,“蛟龙号”载人潜水器将进行5000米至7000米大深度海上试验，挑战目前世界载人深潜新的最大深度。如果试验取得成功，将意味着“蛟龙号”潜水器可在占世界海洋面积99.8%的广阔海域

2、使用。 “蛟龙”号经过了37次严格试验后，于2010年7月在中国南海成功下潜至3759米。,现在我们知道，组成地球的岩石，不仅有“水成” 的沉积岩，“火成的”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。,第五章 变质作用与变质岩,雄伟的泰山,五岳之首：太古代变质岩。,五台山所见的变质岩，为区域变质作用所产生,北京故宫,故宫里的大石栏杆，以及一些假山石的台座应该都是品质最高的汉白玉。故宫旧称紫禁城。是明、清两代皇宫，无与伦比的古代建筑杰作，中国现存最大、最完整的古建

3、筑群。被誉为世界五大宫之一(北京故宫、法国凡尔赛宫、英国白金汉宫、美国白宫、俄罗斯克里姆林宫)。,和田玉：变质角闪石岩,如果有一天，中国重新成为世界最强国，依赖的一定是我们的文化，而不是其他。 -马未都,翡 翠,主成分：微细粒透辉石,第一节 变质作用方式,变质作用一般指地下深处固态岩石在高温高压和化学活动性流体作用下，引起岩石的结构、构造和物质成分发生变化，形成新的岩石的一种地质作用。沉积岩、岩浆岩和变质岩都可以是受变质作用的原岩，变质作用使岩石变得更坚硬更致密(比重加大)。,沉积岩成岩作用,极低度变质,低度变质,中度变质,高度变质,大陆地壳的熔融,自然界未曾发现的温压范围,压力 （千巴）,温

4、度,深度 （千米）,岩石是否发生变质要看其有无明显的重结晶现象或有无变质矿物出现为标志。岩石的变质作用是在固态状况下进行的。变质作用在地壳内部的物质活动中是广泛分布和普遍存在的，不仅形成了各种变质岩石，而且形成了大量变质矿产。,第一节 变质作用方式,1.重结晶作用岩石在固态条件下发生重结晶使小晶体变为大晶体，但成分不变。如由微晶方解石组成的灰岩变成由粗粒方解石组成的大理岩。2.变质结晶作用原岩在固态条件下，有些矿物通过变质作用形成新矿物。3.变质交代作用原岩组分与化学活动性流体发生化学反应，出现物质成分的迁移，形成新的矿物，物质有带进带出。经交代作用形成的新矿物具有原来矿物的假象。,1.重结晶

5、作用石英砂岩 石英岩 石灰岩 大理岩,化学成分与矿物成分均不发生变化,石灰岩,大理岩,重结晶作用,重结晶作用在成岩作用中已经出现，但在变质作用中则表现得更加强烈和普遍。重结晶作用对原岩的改造主要是使其粒度加大、颗粒相对大小均一化、颗粒外形变得较规则。,2.变质结晶作用概念：原岩在固态条件下，有些矿物通过变质作用形成新矿物。特点：总体化学成分基本保持不变的情况下（挥发分H2O, CO2, C等除外），原有矿物或矿物组合重新组合形成新矿物的作用。,脱水作用,Al4Si4O10(OH)8 Al2SiO4O+2SiO2+4H2O,高岭石 红柱石 石英,（1）化学成分发生变化,变质结晶作用,2Mg2Si

6、O4 + 3H2O H4Mg3Si2O9 + Mg(OH)2 橄榄石 蛇纹石 水镁石,脱碳酸（复分解反应） CaCO3+ SiO2 CaSiO3+CO2,方解石 石英 硅灰石,结合（化合反应） Mg2SiO4+ CaAl2Si2O8 CaMg2Al2SiO43 橄榄石 钙长石 石榴石,水化（复分解反应）,变质结晶作用,（ 2 ） 化学成分不变、矿物成分变化（同质多象的转化）,变质结晶作用,变质结晶作用的主要特点：这种变化过程多数情况下涉及岩石中各种组分的重新组合，并以化学反应的方式完成。有新矿物的形成和原矿物的消失；在反应前后岩石的总体化学成分基本不变。,3. 变质交代作用,原岩组分与化学活动

7、性流体发生化学反应，出现物质成分的迁移，形成新的矿物，物质有带进带出。经交代作用形成的新矿物具有原来矿物的假象。其结果不仅形成新矿物，而且岩石的总体化学成分发生改变。,例如：含 Na+ 的流体与钾长石发生交代作用而置换出 K+，形成新矿物钠长石（斜长石的一种）：,KAlSi3O8+Na+NaAlSi3O8+K+,钾长石 钠长石,交代作用的特点：在固态下进行；交代前后岩石的总体积基本保持不变；原矿物的溶解和新矿物的形成几乎同时进行；交代作用是在开放系统中进行的；反应前后岩石的总体化学成分发生改变。,第二节 变质作用的因素,一、温度:温度的改变是引起变质作用的主要因素，多数变质作用都是随温度升高而

8、产生的。二、压力:三、具有化学活动性的流体:,一、温度 温度： 影响变质作用的最基本因素 150-180800-900 温度升高时,岩石中的原子、离子、分子的活动性增强，引起了各种反应。,变质作用使得矿物由非晶质变为结晶质；结晶细小变为结晶粗大。如石灰岩在持续较高温度的作用下转变为大理岩，原来的碳酸钙物质经重结晶作用转变为方解石。,温度的升高，加速了化学反应的进程，产生新的矿物组合。例如高岭石在热力作用下，形成红柱石和石英矿物组合。,温度来源,地 热岩 浆 热岩石的断裂挤压,二、压力 可分为静压力、定向压力（应力）,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

9、而增大。 静压力的增加有利于促使岩石中矿物晶格化，由体积较大的矿物形成体积较小，密度较大的新矿物。,静压力,静压力,如橄榄石和钙长石在一定的压力下就会形成石榴子石。 Mg2SiO4+ CaAl2Si2O8 CaMgAl2SiO4,分子体积 42.6 101.0 119,相对密度 3.3 2.76 3.52,2）定向压力（应力） 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。作用结果使岩石中的柱状、片状矿物定向排列(岩石的结构、构造发生变化）。可分为： 挤压力 剪压力, 压应力作用下矿物 的定向排列, 剪切应力作用下矿物 的定向排列,压力作用下，矿物颗粒的排列情况,构造应力可以

10、理解为定向压力，构造运动产生侧压力。李客定律：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。,来源,岩石粒向孔隙及裂隙中以水为主的液体；结构水（含有矿物、2）；岩浆中分泌和逃逸出来的成分；地壳深处的物质中分泌出含K,

11、Na,SiO2的热液。,以上各因素常常是同时存在，相互作用，但一般情况下，温度是最重要的因素。,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 。,第三节 变质岩特征,原先存在的岩石(岩浆岩、沉积岩、早期变质岩)受到高温高压和化学活动性流体的影响下，改变了原来的矿物成分、结构构造而形成另一种性质的岩石，即成变质岩。这种改造过程称变质作用，一般发生在固态条件下。原岩性质发生了改造，也可残留原岩的某些特点。一、矿物成分二、变质岩的结构和构造三、常见的变质岩,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、

12、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。,特有矿物变质矿物： 石榴子石、 红柱石、夕线石、蓝晶石、蓝闪石、 十字石、蛇纹石 共有矿物： 石英、长石、云母难以存在的矿物：粘土、蛋白石、玉髓、石膏等沉积矿物。,二、变质岩的结构和构造,1.结构变余结构变质较轻时，残留下来的原岩结构。如变余粒状结构，变余花岗结构。变晶结构在变质过程中矿物重新结晶所形成的结构。碎裂结构(碎裂岩、糜棱岩)。,变余结构变质程度浅，保留了部分原岩的结构。 变余斑状结构 变余砂状结构

13、,变余粉砂状结构,变余辉绿结构,变晶结构原岩在变质过程中的重结晶形成的结构。,粗粒变晶结构 主要矿物粒径 3mm中粒变晶结构 1-3mm 细粒变晶结构 0.1-1mm显微变晶结构 0.1mm,等粒变晶结构,不等粒变晶结构,(1)按变晶的大小可分为,斑状变晶结构,（1）根据变晶矿物颗粒相对大小划分的结构类型左等粒变晶结构；中不等粒变晶结构；右斑状变晶结构,(2)按变晶的形态可以分为,粒状变晶结构 石英鳞片变晶结构 云母、绿泥石纤维状变晶结构 阳起石、硅灰石,粒状变晶结构 鳞片变晶结构 纤维变晶结构,压碎结构,根据矿物的机械破碎程度分为：碎裂结构和糜棱结构。碎裂结构 岩石受定向压力作用后，其本身及

14、组成矿物发生破裂、移动、研磨等现象。糜棱结构 岩石中所有矿物均被压碎成细小的颗粒，并呈锯齿状接触，其内部物质在滑动时可形成一种类似流动的构造的排列。,碎裂结构,糜棱结构,2构造：矿物定向排列，形成各种构造。板状构造(板岩)矿物颗粒很细小，常出现较为平整的破裂面.千枚状构造(千枚岩)矿物颗粒很细小，可劈开成薄片状，断口呈参差不齐之皱纹状。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。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。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。条

15、带状构造(条带状大理岩)块状构造(石英岩、大理岩)结晶矿物无定向排列，无定向裂开性质。,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。,千枚状构造 岩石中的鳞片状矿物呈定向排列，沿定向排列方向可劈成薄片，具较强的丝绢光泽，为千枚岩所特有。,变成构造,片状构造： 片、柱、长条状矿物平行定向排列，肉眼能分辨出矿物的颗粒。,片麻状构造： 暗色的片状、柱状矿物（如云母、角闪石等）呈平行排列，且被浅色粒状矿物（如石英等）所隔开，呈现出黑白相间的条带。,眼球状构造混合岩化过程中，外来物质沿着片状、片麻状岩石注入时形

16、成眼球状或透镜状的团块，断续分布，常有定向排列，眼球多为碱性长石组成，大小不一，有时晶形较好，呈卵形，长方形，有时眼球为长英质的长石，石英集合体所组成，当此眼球含量增多时，可成串珠状断续连接，并逐步过渡为条带状构造。,块状构造 整个岩石的矿物分布均一，无定向排列。这种构造反映岩石在变质过程中，不具显著的定向压力，如大理岩。,三、常见的变质岩,板岩具板状构造。灰至黑色。矿物颗粒很小，肉眼难以识别，均匀而致密。变余或变晶结构。绢云母、石英、绿泥石、粘土。由粉砂岩、粘土岩等变质而成，变质最浅。击之有清脆之声。千枚岩千枚状构造。浅红、灰、暗绿。隐晶质变晶结构。云母绿泥石、角闪石。由粘土岩、粉砂岩、凝灰

17、岩变质而成。片岩片状构造，变晶结构。云母、绿泥石、角闪石、石英、长石。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.,泥质板岩,歙 砚,四大名砚之一,歙砚(sh yn)，别名龙尾砚，用歙州婺源(今江西婺源)龙尾山歙石雕琢而成。,歙砚的原材料为灰黑色的含石英粉砂粘板岩，它是泥质岩经变质后形成的岩石，其矿物组成为

18、绢云母、石英、碳质、黄铁矿、磁铁矿和褐铁矿等，矿物颗粒都较细小。由于歙砚石质致密、细腻、孔隙少，不损笔，而且砚石中含绢云母，使砚石具有发墨耐用得特点。砚石中的石英颗粒均匀分布，使歙砚具有“细中有锋，柔中有刚”的特点。,千枚岩,千枚岩显微镜下特征,绿色片岩,含石榴子石的黑云母片岩,云母片岩,显微镜下的角闪片岩特征,片麻岩,显微镜下的片麻岩特征,基性麻粒岩,石英岩,大理岩,大理岩,变砾岩,第四节 变质作用类型及其代表性岩石,根据变质作用发生的地质背景和物理、化学条件，分为以下四种主要类型。一、区域变质作用二、接触变质作用三、动力变质作用四、混合岩化作用,常发生在板块边界附近或大断裂附近。,是在岩浆

19、侵入体与围岩的接触带上,主要发生在断裂带或断层带,第四节 变质作用类型及其代表性岩石,一、区域变质作用是在广大范围内发生，并由温度、压力以及化学活动性流体等多种因素引起的变质作用。影响范围几千几万平方公里，深度达20公里以上。200800，110814108Pa。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。板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、变粒岩、斜长角岩、麻粒岩、榴辉岩等。二、接触变质作用(温度，岩浆中分泌出来的挥发性物质；岩体与围岩接触带上)：板岩、角岩、大理岩、石英岩。三、动力变质作用(破裂变质作用，断裂带两侧)：构造角砾岩、糜棱岩。四、混

20、合岩化作用(超深变质作用，由变质作用向岩浆作用转变的过渡性地质作用)：部分熔融、贯入、交代形成混合岩(基体和脉体)。,一、 区域变质作用,在广大范围内发生，并由温度、压力、化学活动性流体等多种因素引起的变质作用。常发生在板块边界附近或大断裂附近。 区域变质作用影响的范围可达数千至数万平方公里以上，影响深度可达30km以上。,在区域变质岩中，经常有同一类原岩在不同的变质条件下，形成不同的变质岩的现象，（表现为不同的变质程度）： 页岩 板岩 千板岩 片岩 斜长角闪岩 较低温 300 600变质程度浅 变质程度深,区域变质作用演化系列,花岗岩,混合岩,片麻岩,结晶片岩,千枚岩,泥质板岩,泥岩,粘土,

21、紫苏花岗岩,酸性花岗岩,二、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。 引起变质的主导因素： 温度（300-800）、挥发性物质（岩浆分泌）。接触热变质作用 接触交代变质作用,接触热变质作用：岩浆侵入造成的温度升高而引起的变质作用。主要方式：重结晶作用和变质结晶作用。主要变质岩：是泥质岩石变成各种角岩（如红柱石角岩）、石灰岩变成大理岩、石英砂岩变成石英岩等。,接触热变质作用示意图,接触热变质作用与岩浆岩的侵入有关，一般说来岩体的规模越大，具有的能量也越大，所形成的接触变质带也越宽。接触变质带离开岩体越远，温度也越低，热变质程度也越

22、浅，并形成以岩体为中心的同心圆状的，由深到浅的变质带。,接触热变质作用形成的角岩,堇青石角岩,接触交代变质作用：除温度以外，从岩浆中分泌的挥发性物质所产生的交代作用。当碳酸盐岩石与中、酸性侵入岩相接触时常形成矽卡岩。我国大量中、小型含金的富铜、富铁矿床（如湖北铜绿山铜矿床、大冶铁矿床、安徽铜官山铜矿床）大多是与矽卡岩关系密切的金属矿床。,接触交代变质作用-形成矽卡岩带,三、动力变质作用,指在构造运动所产生的定向压力作用下，岩石发生的破碎、变形以及伴随的重结晶等的作用。这种变质作用主要发生在构造运动使相邻的两个岩石块体之间发生相对运动时的接触带上断裂带或断层带。代表岩石：断层角砾岩、糜棱岩、千糜

23、岩。,构造变形,发生重结晶，仍保持变形构造,地壳浅部 岩石常表现为较强的脆性，岩石以碎裂作用为主，形成的岩石称为碎裂岩类。地壳深部 (深度大于1015 km)，岩石表现出较强的韧性（或称柔性），岩石可发生较大的塑性变形，而不出现明显的破裂，形成的岩石称为糜棱岩类。,动力变质作用,动力变质作用中形成的岩石眼球状糜棱岩,四、混合岩化作用,即超深变质作用，它是由变质作用向岩浆作用转变的过渡性地质作用，是区域作用的进一步发展，形成的岩石称为混合岩。 基体：混合岩形成过程中残留的变质岩，是区域变质作用的产物，主要是斜长角闪岩、片麻岩、片岩、变粒岩等。颜色较深。脉体：混合岩形成过程中处于活动状态的新生成的

24、流体相结晶部分，通常是花岗质、长英质、伟晶质和石英脉等，其颜色较浅。,混合岩,眼球状混合岩,肠状混合岩,混合花岗岩是混合岩化作用和花岗岩化作用的最终产物,变质作用与变质岩类型示意图1动力变质作用；2接触热变质作用；接触交 代变质作用；3区域变质作用；4混合岩化作用,第五节 岩石的演变,达尔文的生物进化论，使现今的人们认识到，环境的变化引起生物种属的进化，优胜劣汰。其实，这一规律是放之四海而皆准的，它是具有普遍意义的基本规律。不同岩类具有不同的形成环境和条件，而环境和条件又随地质作用的发生而变化。因此，在地质历史中，总是某些岩石在形成，而另一些岩石在消亡。,当原先形成的岩石，一旦改变其所处的环境

25、，岩石将随之发生改造，可以转化为其它类型岩石。 出露到地表面的岩浆岩、变质岩与沉积岩，在大气圈、水圈与生物圈的共同作用下，可以经过风化、剥蚀、搬运作用而变成沉积物，沉积物埋到地下浅处就硬结成岩-重新形成沉积岩。,埋到地下深处的沉积岩或岩浆岩，在温度不太高的条件下，可以固态的形式发生变质，变成变质岩。不管什么岩石，一旦进入高温（大于700800）状态，岩石就将逐渐熔融成岩浆。岩浆在上升的过程中降低着自身的温度，使自身的成分复杂化，并在地下浅处冷凝成侵入岩，或喷出地表而形成火山岩。在岩石圈内形成的岩石，由于地壳抬升，上覆岩石遭受剥蚀，它们又有机会变成出露地表的岩石。,变质作用矿产资源简介,变质作用

26、过程中产生大量的矿产，据统计现在世界上开采的矿石中： 53%的铁矿、55%的铬铁矿、47%的铜矿、81%的金矿、85%的铀矿等均产于变质岩系中。,太古代到早元古代与海底火山作用相关的铁、硅质岩石，可以在区域变质作用过程中，使铁质进一步聚集，形成磁铁石英岩，构成矿体。 在区域变质作用下，煤层可变质而成为石墨矿层。,灰黑色的石灰岩经过变质作用，将炭分或其易挥发的有机杂质排除掉，而变成为白色的大理岩，变成良好的建筑石材。韧性剪切带中的金矿后期的流体可以大体沿韧性剪切带矿物定向排列的裂开面而聚集成矿。金矿脉中金元素的含量比一般岩石中的含量富集了上千倍。,矽卡岩型矿床 中、酸性侵入体的上部接触带，当与碳

27、酸盐岩石，尤其与石膏岩盐层相接触，围岩中的碱、氯化物、碳酸根、硫酸根与岩浆发生接触交代变质作用。可形成许多富铜、富铁、白钨、黄金等矿床，这是我国东部地区常见的一种矿床类型。,复 习,五、变质作用与变质岩变质作用方式重结晶、变质结晶、变质交代；变质作用的因素温度、压力、具有化学活动性流体；变质岩的特征矿物成分、结构、构造板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造等；变质作用类型；常见变质岩。,介绍一种玉石-昆仑玉,昆仑玉1993年发现时，销售间隔是按块计算的，一块四五十元，3000元就可以买上一卡车，折合六、七毛钱一公斤，而随着昆仑玉逐渐被市场认可，价格不断攀升，交易价格已经变为按重量论价。目前，顶级的昆仑玉一公斤可以卖到5万元，价格上涨近10万倍。昆仑玉17年涨价十万倍 因北京奥运名声鹊起。,另一种玉石-黄龙玉,青田石是一种变质的中酸性火山岩，叫流纹岩质凝灰岩，主要矿物成分为叶蜡石，还有石英、绢云母、硅线石、绿帘石和一水硬铝石等。,2020/11/5,116,谢谢观赏！,