变质岩岩石学课件.ppt
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1、变质岩在地球的发展演化过程中占有重要的地位。前寒武纪的岩石几乎全部是变质岩。变质岩的分布约占大陆面积的五分之一以上。变质岩在我国分布很广,从太古宇至新生代都有变质岩的形成,但多数分布在古老的结晶地块和古生代以来的造山带、构造活动带中。因此,对变质作用和变质岩的研究有其重要的理论和实际意义。,第六讲 变 质 岩 Metamorphic rocks,第六讲 变质岩 Metamorphic rocks,第一节 变质作用与变质岩的基本概念 变质作用:类型 控制因素 变质作用方式 变 质 岩:结构 构造第二节 变质岩的基本类型 动力变质岩 区域变质岩 接触变质岩 混合岩化作用与混合岩 气液变质作用及其岩
2、石,第一节 变质作用与变质岩的基本概念,变质作用是指在地下特定的环境中,由于温度、压力或流体作用的影响,使原岩在基本上为固态条件下,发生物质成分与结构、构造变化。由变质作用所形成的新岩石称为变质岩。变质岩的分类:正变质岩由岩浆岩变质形成的 副变质岩由沉积岩变质形成的 变质岩再变质称为复变质岩,或叠加变质岩。,一、变质作用,二、变质岩的基本特征分 布:岩石圈内大部分岩石形成的条件温度较高:(700-200)(静岩)压力较大:(上百到上千MPa之间)局部定向压力(即构造应力)较大流体的作用,变质作用与岩浆作用、风化作用的区别:变质与岩浆作用:变质作用基本固态;岩浆作用是高温熔融的液态演化;变质与风
3、化作用:常温、常压下,主要由外动力引起变质作用与成岩作用(沉积)、岩浆作用无截然界限,温度引起的变化引起重结晶作用 如石灰岩变大理岩促进化学反应:高岭石红柱石+石英+水(吸热)温度升高反应向右进行,温度降低则向左进行温度升高的原因地热增温:平均30/km岩浆热构造增热(摩擦热)作用有限放射性元素衰变生热变质作用主要热源,三、引起变质作用的因素温度,变质作用的温度下限,根据浊沸石等开始出现的温度大约在180230左右(与沉积岩的后生成岩作用过渡).温度上限是根据深熔实验确定的,约为700900(与岩浆作用过渡).,压力类型1)静压力围压(负荷),可以从上百兆帕斯卡(MPa)到上千兆帕斯卡,一般2
4、8MPa/km.压力作用效果岩石密度增加 如红柱石(3.1)变为兰晶石(3.6)钠长石变为硬玉+石英2)粒间流体压力:流体 以HO与CO为主3)应力构造作用(-导致矿物定向、结构变化),三、引起变质作用的因素压力,负荷压力(Pl),指地壳一定深处岩石所承受的上覆岩层的重力。一般认为在地表下040km范围内,随着深度的增加,均向压力约以平均为0.029 GPa/km的增压率增加。负荷压力与新矿物形成:在一定的温度下,由于均向压力的增加,往往形成相对密度较大,分子体积较小的矿物。变质作用压力的范围:0.1GPa1.2GPa,即换算成正常地下深度为3km40km。,差异应力使岩石结构发生改变,三、引
5、起变质作用的因素流体,化学活动性的流体主要为H2O和CO2等。在水溶液中经常含有不同数量K,Na,Ca,Si等造岩组分的溶解物质,这些物质大大增强了水溶液的化学活动性。流体在变质过程中所起作用有:周围岩石发生交代作用;溶液作催化剂,促进矿物的重结晶和变质结晶;影响水化和脱水作用的反应方向;影响(大大降低)岩石的熔点 结论:流体只有在温度和压力的共同参与下,才能作为影响变质作用的因素之一。,变质作用因素小结,在变质过程中,一般情况下,温度作为主导因素,配合着压力和具有化学活动性流体的活动。另一方面,变质作用还与原岩的内部因素(物质组分、结构、构造等)密切相关,例如:石灰岩经变质后发生重结晶形成大
6、理岩,而处于同样变质条件下的石英砂岩几乎可以没有明显的变化。因此,在研究变质作用因素及其变质过程时,应结合地质情况和变化特征进行综合分析研究。,四 变质作用的方式,重结晶作用变质结晶与变质反应交代作用变质分异变形作用,变质作用方式变质作用过程中,导致岩石的矿物成分,结构构造转变的机制。,四、变质作用的方式,()重结晶作用,指岩石在固态状态下,同一种矿物经过有限的颗粒溶解、组分迁移,然后又重新结晶成较粗大颗粒的作用,在这一过程中矿物成分不发生变化。特点:同种颗粒增大、大小均一化、晶形规则原岩成分越单一、粒度越小,越易发生重结晶 石灰岩(CaCO3)大理岩(CaCO3),重结晶作用是在封闭体系中发
7、生的,T为主导因素。,变质结晶作用:指原岩在固态条件下、且总体化学成分基本不变化的条件下,形成新矿物或新矿物组合的作用。方式:变质反应,包括同质多像转变和新矿物的形成同质多像转变 如红柱石夕线石蓝晶石 Al2SiO5新矿物的形成 白云母+石英钾长石+夕线石+水 KAl2AlSi3O10(OH)2+SiO2 KAlSi3O8+Al2SiO5+H2O,四、变质作用的方式,()变质结晶作用与变质反应,(温度增高),变质结晶作用特点,1 变质作用过程中,原岩中的化学成分重新组合而形成新矿物的作用。2 矿物相的转变是通过变质反应来实现的。因此,变质结晶作用基本是在封闭体系中发生的,T为主导因素;有新矿物
8、的形成,可有原矿物的消失,但体系的化学组分不变。,提示:变质结晶与重结晶的区别在于是否有新矿物的形成!,指化学活动性强的流体与固体岩石之间发生物质置换与交换作用,产生新矿物,岩石总体化学成分发生变化。KAlSi3O8+Na+NaAlSi3O8+K+钾长石 钠长石流体的作用:物质搬运迁移的介质和催化剂交代作用的特点:在固态条件进行;原矿物的溶解和新矿物的形成几乎同时进行。,()交代作用,四、变质作用的方式,指成分比较均一的原岩,经变质作用后,形成矿物成分不均匀分布的过程。原因:由于温度、压力(包括应力)和溶液影响下,使岩石中某些组分发生局部迁移、聚集和结晶形成的如:当具有定向压力作用时,原岩本身
9、的某些矿物(如暗色与浅色矿物)经过变质作用、定向排列而不均匀地分别聚集起来,分别形成暗色矿物与浅色矿物的条带,()变质分异作用,四、变质作用的方式,(5)变形作用和碎裂作用,差异应力作用使岩石的结构、构造发生改变,同时也会伴随有化学成分和矿物组成的变化。变形塑性碎裂脆性,四、变质作用的方式,强面理化 无面理,变质岩的成分特点,化学成分:无强烈交代的变质岩,其化学成分取决于原岩发生交代作用的变质岩,成分变化大正变质岩化学成分变化范围小于副变质岩矿物成分:变质岩矿物成分由于变质条件复杂,矿物成分复杂,可分为2类:新生矿物:变质作用新形成的矿物 残余矿物:原岩矿物残余,五 变质作用的类型,(1)接触
10、变质作用:温度、流体(2)动力变质作用:差异应力(3)区域变质作用:温度、压力、差异应力、流体、时间(4)混合岩化作用:温度,五、变质作用的基本类型,()接触变质作用,发生位置:岩浆岩体与围岩接触带及其附近原因:岩浆热量及活动性流体所引起的变质作用。温度条件:温度较高,一般在300800之间,静岩压力不太大(300MPa)两种类型:接触交代变质作用 接触热变质作用,五、变质作用的基本类型,()接触变质作用,发生位置:岩浆岩体与围岩接触带及其附近原因:岩浆热量及活动性流体所引起的变质作用。温度条件:温度较高,一般在300800之间,静岩压力不太大(300MPa)两种类型:接触交代变质作用 接触热
11、变质作用,接触交代变质作用:除温度因素之外,从岩浆中分泌的挥发性物质所产生的交代作用。如:当碳酸盐岩石与中、酸性侵入岩相接触时常形成矽卡岩镁质矽卡岩:镁橄榄石透辉石金云母硅镁石。钙质矽卡岩:钙铝榴石、钙铁榴石、钙铁辉石。我国大量中、小型含金的富铜、富铁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,五、变质作用的基本类型,()接触变质作用,2 热接触变质作用,1热接触变质岩:角岩如红柱石角岩、硬绿泥石角岩等 泥质岩热变质板岩、角岩、片麻岩 碳酸盐岩变质大理岩、白云质大理岩 碎屑岩变质变质砂岩、石英岩,红柱石角岩,条件:变形过程中,定向压力作用下,使岩石发生变形、破碎以及伴随的重结
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