地质与地貌-05变质岩.ppt
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1、与,地 质 地貌,1,封面,第五章 变质岩,变质岩,黄 昆信阳师院 城市与环境科学院,2,变质岩首页,3,变质作用与变质岩,无论什么岩石,当其所处的环境跟当初岩石形成时的环境有了变化,岩石的成分、结构和构造等往往也要随之变化,以便使岩石和环境之间达到新的平衡关系。这种变化总称为变质作用。变质作用:固态原岩因温度、压力及化学活动性流体的作用而导致化学组成、矿物成分、结构与构造的变化。由变质作用形成的岩石,就是变质岩。由火成岩形成的变质岩称正变质岩;由沉积岩形成的变质岩称副变质岩。变质岩在我国和世界上皆有广泛分布。特别是前寒武纪地层,绝大部分是变质岩组成的。变质岩中含有丰富的矿产(金属矿和非金属矿
2、),例如全世界铁矿销量,其中70%储藏于前寒武纪古老变质岩中。,变质作用概念,4,第五章 变质岩,章目录,变质作用的因素,变质级及变质作用方式,变质岩特征,变质作用类型及变质岩,岩石的演变,变质岩欣赏,5,1、变质作用的因素,一、温 度,二、压 力,三、化学流体,章目录,本 节 小 结,1、变质作用的因素,6,当岩石所处环境物理条件或化学条件发生变化时,岩石有可能发生变质作用。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产生的。它对岩石导致如下的变化:发生重结晶作用 石英砂岩石英岩 产生新的矿物 高岭石红柱石+石英(H4Al2Si2O9Al2SiO5+SiO2+2H2O)方
3、解石+SiO2硅灰石,一、温 度,一、温 度,节目录,7,变质作用的压力范围一般为0109Pa。地壳中岩石可以受到两种压力的作用:一是静压力,另外一种是侧向压力。静压力:随深度增大上覆岩层的重力增大。又叫围压,具有均向性。生成密度大的新矿物(长石+橄榄石 石榴子石)侧向压力,或称应力,构造应力可以理解为定向压力,构造运动产生侧压力一方面可使矿物变形或破碎;另一方面也可使它重结晶,并使岩石中片状或柱状矿物在垂直于应力方向生长、拉长或压扁,形成明显的定向排列,从而使岩石具有各种片理构造。(图片)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
4、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。,二、压 力,二、压 力,节目录,8,化学流体:主要由岩浆中分异出来。通过与围岩的化学反应形成新的变质矿物。H2O、CO2、H2S、SO2、HF、HCL、NH4CL等,以H2O、CO2为主。化学流体的主要作用(图片):一方面可以作为化学反应的媒介,也直接参与化学反应;3MgCO34SiO2H2OMg3Si4O10OH23CO2 菱镁矿 热水 滑石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。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。,三、化学流体,三、化学流体,节目录,9,本 节
5、小 结,变质作用的因素,物理条件,化学条件,温度,发生重结晶作用,产生新的矿物,压力,静压力-生成高密度矿物,应力,李客定律,片理构造,化学流体,主要作用,媒介,参与化学反应,降低岩石的熔点,1小 结,章目录,节目录,10,2、变质级及变质作用方式,一、变 质 级,二、变质作用方式,本 节 小 结,2、变质级及变质作用方式,章目录,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:(200350)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
6、志。中级变质:(550-650)以矽线石+钾长石的组合为标志。高级变质:(650800)以硅灰石+紫苏辉石+矽线石+钾长石的组合为特征。,一、变 质 级,12,一、变 质 级,2、在我国通常把变质程度分为三个级别:低级变质:(200500)主要矿物组合为,绢云母、绿泥石、滑石、蛇纹石等。中级变质:(500-600)主要矿物组合为,十字石、蓝晶石、铁铝榴石、白云母、黑云母等。高级变质:(600800)主要矿物组合为,矽线石、硅灰石、紫苏辉石、铁铝榴石、钾长石等。,13,一、变 质 级,(二)压力型变质级把温度和压力同时予以考虑来划分变质级别。低压型(在地热梯度2560/KM的地质环境中,随深度的
7、增加,岩石的温度压力增大而产生的变质)以堇青石为标志。中压型(在地热梯度1625/KM的地质环境中,随深度的增加,岩石的温度压力增大而产生的变质)以蓝晶石为标志。高压型(在地热梯度716/KM的地质环境中,随深度的增加,岩石的温度压力增大而产生的变质)以蓝闪石+硬玉(或硬玉+石英)为标志。,节目录,14,二、变质作用方式,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:石灰岩大理岩 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或新矿物组合。如:长石+橄榄石石榴子石;高岭石 350叶腊石 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
8、,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。如:KAlSi3O8(钾长石)+Na+NaAlSi3O8(钠长石)+K+,二、变质作用方式,节目录,15,本 节 小 结,本 节 小 结,章目录,节目录,16,3、变质岩特征,一、矿物成分特征,二、变质岩的结构,三、变质岩的构造,本 节 小 结,3、变质岩特征,章目录,17,一、矿物成分特征,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。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
9、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,如石榴子石、蓝闪石、绢云母、绿泥石、十字石、红柱石、阳起石、透闪石、滑石、硅灰石、蛇纹石、石墨等。矿物排列往往具有定向性和矿物形态具有延长性变质岩中矿物常常是在一定压力条件下重结晶形成的,所以矿物排列往往具有定向性和矿物形态具有延长性,甚至像石英和长石这类矿物,也经常形成长条的形状。,一、矿物成分特征,节目录,18,二、变质岩的结构,变余结构变质较轻时,残留下来的原岩结
10、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),等粒变晶结构,显微镜下的石英,显微镜下板岩中的红柱石斑晶,二、变质岩的结构,19,二、变质岩的结构,鳞片状变晶结构:有片状矿物平行排列形成的结构(如图)碎裂结构又称压碎结构。岩石在应力作用下,其中矿物颗粒破碎,形成外形不规则的带棱角的碎屑,碎屑边缘常呈锯齿状,并常有裂隙及扭曲变形等现象。(如图)糜棱结构:矿物在应力作用下形成粉末状,弱定向性。(如图),节目录,20,三、变质岩的构造,片理构造:矿物定向排列,形成各种构造。板状构造(板岩
11、)细小矿物定向排列,常出现较为平整光滑的破裂面(图片)千枚状构造(千枚岩)细小片状矿物定向排列,可劈开成薄片状,具丝绢光泽,断口呈参差不齐之皱纹状。(图片)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)条带状构造(条带状大理岩)有不同颜色的条带(混合岩常具有此构造)(图片),三、变质岩的构造,21,三、变质岩的构造,肠状构造:(图片)块状构造:块状构造(石英岩
12、、大理岩)结晶矿物无定向排列,无定向裂开性质。(图片)变余构造:在浅变质岩中保留下来的原岩构造(残留构造)如变余层理(图片)、变余气孔、变余杏仁等,节目录,22,本 节 小 结,本 节 小 结,章目录,节目录,23,4、变质作用类型及变质岩,一、动力变质作用,二、接触变质作用,三、区域变质作用,四、混合岩化作用,4、变质作用类型及变质岩,章目录,24,一、动力变质作用,由于岩石所处的地质环境不同,所以其发生的变质作用类型不同;在不同的变质作用下所产生的变质岩的种类自然也就不同。变质作用类型根据其所处的地质环境可分为:动力变质、接触变质、洋底热液变质、区域变质作用、混合岩化等。(图片)动力变质作
13、用:岩层由于受到构造运动所产生的强烈应力的作用,岩石和矿物主要发生塑性变形(表现为矿物的粒内滑移和扭折)和脆性变形(矿物发生碎裂),并伴随一定程度的重结晶,这种变质作用称为动力变质作用。,一、动力变质作用,25,一、动力变质作用,动力变质作用形成的岩石:,构造角砾岩指由于应力作用原岩破碎成角砾状被破碎细屑充填胶结或有部分外来物质胶结的岩石。构造角砾岩在断层破碎带广泛分布。(图片)碎裂岩:岩石受强烈应力作用,形成较小的碎屑再胶结成岩。(图片),糜棱岩:岩石遭受强烈挤压形成粒度极小的矿物碎屑所成的岩石。(图片),节目录,26,二、接触变质作用,由于岩浆活动,在侵入体和围岩的接触带,产生变质现象,称
14、为接触变质作用。通常形成于地壳浅部的低压、高温条件下,压力约为1073108Pa。接触变质作用:在岩浆岩体与围岩接触带上,主要由岩浆活动所带来的热量及活动性流体所引起的变质作用。(图片)(一)热接触变质作用热接触变质:在紧靠岩浆岩侵入体的围岩中。围岩由于温度升高,发生重结晶作用,形成新的岩石,称为热接触变质岩。形成的岩石:石灰岩变为大理岩(图片)石英砂岩变为石英岩指石英含量大于85%的变质岩石,由石英砂岩或硅质岩经热变质作用而形成。矿物成分除石英外,还可含少量长石、白云母及其它矿物(图片)泥岩(页岩)变成角岩致密坚硬,一般为灰、灰黑和近于黑色(图片)等。,二、接触变质作用,27,二、接触变质作
15、用,(二)接触交代变质作用接触交代作用:指岩浆结晶晚期析出大量挥发成分和热液,通过交代作用使接触带附近的侵入体和围岩的岩性和化学成分均发生变化的一种变质作用。形成的岩石:接触交代变质岩最常见的是矽卡岩。矽卡岩:主要在中、酸性侵入体与碳酸盐岩的接触带,在热接触变质作用的基础上和高温气化热液影响下,经交代作用所形成的一种变质岩石。矿物成分比较复杂,主要有石榴子石、透辉石、硅灰石、绿帘石、磁铁矿、赤铁矿、镜铁矿等,有时出现黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等矿物。(图片),节目录,28,三、区域变质作用,区域变质作用: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
16、千几万平方公里,深度达20公里以上。(图片)前寒武纪的古老地块几乎都是由变质岩构成的;有时呈狭长带状分布,长可达数百、数千千米,宽可达数十、数百千米,如许多褶皱山脉(天山、祁连山、昆仑山、秦岭等)均有和其走向一致的变质岩带分布。由此可见,区域变质作用往往和地壳活动、构造运动和岩浆活动等密切相关。(图片)区域变质作用的特征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。(一)区域中、高温变质作用(略)这种变质作用的温度一般为550900,压力一般为510亿Pa,常常发生在地壳演化的早期,形成岩石主要为各种片麻岩、麻粒岩、角闪岩、混合岩等,并主要见
17、于太古宙岩层中。,三、区域变质作用,29,三、区域变质作用,(二)区域动力热流变质作用(略)又称区域动热变质作用,或造山变质作用。主要见于各大褶皱带(所谓造山带),多呈长条带状分布,变质温度可以由低到高,高可到700甚至850;压力也可以由低到高,210亿Pa。所出现的变质岩石可以从深度到浅度变质,如从混合岩、片麻岩、片岩到千枚岩、板岩等。(三)埋藏变质作用(略)又称埋深变质作用、静力变质作用、负荷变质作用或地热变质作用。这种变质作用形成温度较低,最高可达400500,但压力可以从低到高,所以常形成低温而压力不高的变质矿物如沸石类矿物,也可以形成低温高压的变质矿物如蓝闪石等。(四)洋底变质作用
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