普通地质学5章变质岩

设问1设问2箱形褶皱（N1j，新疆库车）设问3第五章变质作用与变质岩第一节变质作用概述第二节变质作用中原岩的变化第三节变质作用类型及其代表性岩石第四节岩石的演变一、变质作用概念是指岩石在基本上处于固体状态下，受到温度、压力及化学活动性流体作用，发生矿物成分、化学成分、结构、构造变化的地质作用。第一节变质作用概述1）岩石未发生熔融。2）在地壳深部，一般10km。T、P、流体作用（温度最重要）。但陨石撞击及高压变质，主导因素则是压力。3）热源主要来自地球内部（岩浆热能与放射热能）。4）通过变质作用形成的岩石叫变质岩。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、引起变质作用的因素1、温度变质温度：150~900℃（低于150℃为常温，属于固结成岩作用；高于900℃则地壳岩石熔化，属于岩浆作用）。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。温度的作用变质温度的四种来源：地热增温：3℃/100m岩浆热：构造运动热：放射热：2、压力静压力（垂或侧）：由上覆岩石重量引起，随深度增加而增加。作用：使矿物中原子、离子、分子间的距离缩小，形成密度大、体积小的新矿物。流体压力：封闭系统的流体压力等于上覆岩石的静压值；开放系统的流体压力等于流体本身的重量。作用：流体的成分及压力的大小控制化学反应进程。定向压力：作用于地壳岩石的侧向压力，具有方向性，且两侧的方向相反。作用：导致岩石结构、构造发生变化。(a)挤压力：作用在一条直线上；(b)剪切力：不在一条直线上。3.化学活动性流体成分:以H2O、CO2为主，并含其它易挥发和易流动物质。①岩石粒间或裂隙中的主要是H2O；②矿物结构中的是H2O、CO2；③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。来源：•参与化学反应，控制反应的进程；•将岩石中的一些元素溶滤出来，促使这些元素扩散和迁移；•引起岩石物质成分的变化。作用：第二节变质作用中原岩的变化一、物质成分的变化化学成分和矿物成分1、温度的变化所引起的物质成分变化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。CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑方解石+石英(吸热)硅灰石（放射状）+CO2↑(脱碳酸）高岭土(吸热)红柱石+石英+水（高岭土脱水）Al4[Si4O10][OH]8Al4[SiO4]O+2SiO2+4H2O水合作用：橄榄石蛇纹石碳酸化作用：基性、中性斜长石方解石体积大、密度小的矿物变为体积小、密度大的矿物。2、压力的变化所引起的物质成分变化粘土矿物红柱石（3.13）蓝晶石（3.65）压力：5×108Pa3.交代作用（化学流体作用）：固态下，岩石中物质成分进出的交换作用，体积不变，有化学性流体做媒介。(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→（30×108Pa）柯石英→(120×108Pa）斯石英2.652.934.35（比重）体积大、密度小的不同矿物变为体积小、密度大的矿物。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。4、重结晶作用（Recystalization）CaMg2Al2[SiO4]3石榴子石.红柱石.透闪石蓝晶石.阳起石.夕线石.蓝闪石.石榴石.透辉石.滑石.蛇纹石.十字石.刚玉二、变质岩中的矿物只能由变质作用形成的矿物，称为变质矿物。石英、长石、云母三、变质岩的结构指变质岩中的矿物、变斑晶自身的特征、形态、大小及与邻近颗粒的关系。1、变晶结构：由重结晶作用形成的晶粒成为变晶。原岩发生重结晶或交代作用而形成新矿物的结构称为变晶结构。是变质岩中最常见的结构。根据变晶矿物的粒度、形状和相互关系等特点可进一步划分。等粒变晶结构：变晶颗粒等大。不等粒变晶结构：变晶颗粒不等大。斑状变晶结构：两种变晶颗粒大小悬殊。斑状变晶2、变余结构：由于变质结晶作用不彻底，原岩的矿物成分和结构、构造特征可能部分地保留下来，形成残余结构。变余结构的命名只要在原岩结构名称上加上“变余”二字便可。构造1、变余构造2、变成构造四、变质岩的构造：是指岩石组分在空间上的排列和分布所反映的岩石构成方式，着重于矿物集合体的空间分布特征。按其成因可划分为两类：变余构造：岩石经变质后，仍保持原岩的构造特征。由沉积岩形成的变质岩中常见的变余构造有：变余层理构造，变余斜层理构造，变余泥裂构造，变余波痕构造等。由岩浆岩形成的变质岩中常见的变余构造有：变余气孔构造，变余杏仁构造，变余流纹构造等。变成构造：经变质结晶和重结晶过程形成的构造称为变成构造，常见类型如下：斑点状构造、板状构造、片理构造（千枚状构造、片状构造）、片麻状构造、块状构造1、斑点状构造：岩石中某些组分集中成为或疏或密的斑点，成分为炭质、硅质、铁质云母、红柱石等，在较低温度影响下，岩石中部分化学组分发生迁移并重新组合而成。2、板状构造：岩石具有平行、密集而平坦的破裂面，沿此面岩石易分裂成薄板。变余泥质结构3、片理构造：岩石中片状、长条状矿物连续而平行排列，形成平行、密集而不甚平坦的纹理—片理，沿片理方向岩石易于劈开。颗粒较粗肉眼能清楚识别者称为片状构造。如果岩石中矿物颗粒细小，且在片理面上出现丝绢光泽与细小皱纹者称为千枚状构造。片理形成机理：1、岩石中的片状矿物在定向压力下发生位置转动而定向排列；2、粒状矿物在定向压力下可以被拉长或压扁，改变形态而定向排列；3、矿物在平行压力的方向上溶解，在垂直压力方向上伸展。4、片麻状构造：组成岩石的矿物是以长石为主的粒状矿物，伴随有部分平行排列的片状、柱状矿物，后者在前者中呈断续的带状分布。如果长石特别粗大，好似眼球者，称为眼球状构造新疆冰达坂眼球状花岗片麻岩眼球状构造•5、块状构造：矿物均匀分布，无定向排列，它是岩石受到温度和静压力的联合作用而形成。第三节变质作用类型及其代表性岩石接触变质作用、区域变质作用、动力变质作用、混合岩化作用。1、接触变质作用：发生在火成岩与围岩间的接触带上并主要由温度和挥发性物质所引起的变质作用，形成新岩石。温度：300~800℃；压力：2×108~3×108Pa。可分：接触热变质作用、接触交代变质作用。①接触热变质作用引起变质的主要因素是温度，岩石受热发生矿物的重结晶、脱水、脱碳以及物质的重组合，形成新矿物和变晶结构，但岩石中总的化学成分没有明显改变。石灰岩→大理岩；泥岩→角岩（Hornstone，灰黑致密、坚硬）；斑点板岩。②接触交代变质作用引起变质的因素除温度以外，还有从岩浆中分泌的挥发性物质所产生的交代作用，岩石的化学成分有显著的变化，新矿物大量产生。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。矽卡岩中常含磁铁矿、黄铜矿、辉铜矿、闪锌矿、白钨矿等矿体，是挥发性物质以各种形式搬运金属元素并再沉淀的结果。外带：碳酸钙高，有方解石。内带：二氧化硅高，有石英。矽卡岩矿体接触变质岩大理岩角岩矽卡岩斑点板岩2、区域变质作用定义：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。范围：数千到数万平方公里；深度：20km以上；温度：200~800℃；压力：1×108~14×108Pa。塑性变形与断裂变形实例左—地层的褶皱；右—地层的断裂区域变质作用常与构造运动有关（如：板块的俯冲带和碰撞带）变质环境及其温度、压力关系图解中压、中温：粘土矿物→兰晶石（Al2SiO5）低压、高温：粘土矿物→红柱石(Al2SiO5)高压、低温：角闪石、钠长石→蓝闪石高压、高温：粘土矿物→矽线石（Al2SiO5）超高压、高温：C→金刚石区域变质作用的代表性岩石：板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、变粒岩、斜长角闪岩、麻粒岩、榴辉岩。区域变质岩片麻岩板岩千枚岩片岩法、意边境含柯石英超高压榴辉岩镁铝榴石绿辉石•镁铝榴石•绿辉石•绿辉石•法意边境超高压榴辉岩镁铝榴石绿辉石绿辉石法、意边境超高压榴辉岩新疆榆树沟麻粒岩中的变形石榴石又称破裂变质作用，它的形成与断裂作用有关，出现在断裂带的两侧。在地壳的上层，表现为岩石破碎，形成构造角砾岩；在地壳的下层，发生塑性变形，形成糜棱岩。3、动力变质作用动力变质岩糜棱岩塑性变形碎裂岩角砾岩脆性变形超糜棱岩千糜岩4、混合岩化作用即超深变质作用，是由变质作用向岩浆作用转变的过渡性地质作用。区域变质作用进一步发展，岩石受热而发生部分熔融并形成酸性成分的熔体，同时地下深处也能分泌出富含钾、钠、硅的热液，这些熔体和热液沿着已形成的区域变质岩的裂隙贯入，或与变质岩发生化学反应，以形成新的岩石。混合岩：变质岩（基体，变质深、色深，片岩、片麻岩）+脉体（外来熔体或热液沉淀物、色浅，石英、长石）的特殊变质岩石。混合岩变质作用程度片岩片麻岩千枚岩混合岩沉积岩变质岩火成岩三大类岩石的相互转化第四节岩石的演变三大类岩石固态高温、高压、化学活动性流体成分、结构、构造改变变质岩风化、剥蚀、搬运作用沉积物成岩作用沉积岩大气圈生物圈水圈三大岩石熔融的岩浆高温（650-1400℃）上升、冷却、结晶、凝固火成岩三大岩石地质作用与三大类岩石之间的演化图解三大类岩石的相互转化★三大类岩石的相互转化是岩石圈自身动力作用以及岩石圈与大气圈、水圈、生物圈、地幔等圈层相互作用的结果。★在不断运动、变化的岩石圈内，三大类岩石一再地转化，使岩石呈现出复杂多样的变化。★任何岩石存在的稳定性都是相对的。岩石圈中的岩石不断地变化是永恒的。本章小结1、变质作用的含义；2、引起变质作用的因素；3、变质岩的结构、构造类型；4、变质作用的类型；5、三大岩的形成和演化。