矿物岩石学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三篇 变质岩,第一节 变质作用和变质岩的基本概念,一、变质岩作用和变质岩,地壳中已形成的岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩），由于其所处的地质环境的改变，在新的物理化学条件下，就会发生,矿物成分,和,结构,、,构造,等方面的改造与转变。这种由地球,内应力,作用下引起物理、化学条件的改变，从而使地壳中原岩组分、矿物组合、结构、构造等方面发生转化的作用，称为,变质作用,。由变质作用所形成的岩石称为,变质岩,。,岩浆岩经变质作用所形成的岩石叫,正变质岩,。,沉积岩经变质作用所形成的岩石叫,副变质岩,。,变质岩经变质作用所形成的岩石叫,复变质,岩,。,二、变质作用的因素,指引起岩石发生变质作用的,外部因素,，即物理、化学方面的因素。主要是,温度,、,压力,以及具有化学活动性的,流体,。,（一）,温度,：,温度是一个重要因素。大部分变质作用是在温度升高的情况下发生的。,Al,4,Si,4,O,10,OH,8,2Al,2,SiO,4,O+2SiO,2,+4H,2,O,T,形成不含水的高温矿物,T,形成含水相对低温的矿物,吸热,放热,高岭石,红柱石,石英,温度,所引起的变质作用主要表现为：,1,促使矿物,重结晶,，使原岩的结构、构造,发生改变，而岩石,组分基本不变,。,如：石灰岩重结晶成大理岩。,2,促使,变质反应,的进行，使,组分重新组合,，矿物成分和结构、构造都发生改变。,KAl,2,AlSi,3,O,10,(OH),2,+SiO,2,AlAlSiO,5,+KAlSi,3,O,8,+H,2,O,白云母石英矽线石钾长石,热源,一般认为有：,（,1,）岩浆熔融体带来的热。,（,2,）地热增温梯度。温度随深度增加而增加。,每公里温度的平均增加值称为,地热梯度,。,10 C/km,35-40 C/km,（,3,）构造运动产生的热。如推覆挤压带。,（,4,）岩石中所含放射性元素蜕变放热。,（,5,）地幔深部熔融体的重力分异，产生上升热流，,引起热流值的升高。,变质作用的,温度下限,：,180-230 C,左右,上限,：,700-900 C,左右,。,。,。,。,（二）,压力,：,1,均向压力,：,指地壳一定深处岩石所承受的上覆岩层的重力。,随着深度增加而增加。,0-40km:,以,0.025-0.03,GPa,/km,的速度增加,平均,0.0275GPa/km,随着深度增加：,在一定的温度下，均向压力的增加,使岩石孔隙减少，变得致密坚硬,利于形成比重较大，体积较小的矿物,质作用的,压力范围,：从,0.1GPa,至,1-1.2GPa,，,即从,3km,至,35km,。,2,粒间流体压力,：,是由岩石颗粒间的挥发分，特别是水和,CO,2,所引起的压力。粒间流体压力能影响变质作用的温度，它对岩石的重结晶可起催化作用，对某些含结构水的矿物的分解起着抑制作用。,封闭体系中，深度,10km,，粒间流体承受了与,围岩相同的负荷压力，均向压力。,开放体系中，流体压力,均向压力,流体压力,催化重结晶、抑制水分解作用,。,3,定向压力（,应力）,指由构造运动或岩浆活动所引起的侧向挤压力。,当 应力,弹性极限，,岩石可发生,变形。,应力,强度极限，,岩石产生,节理、裂隙劈理，,发生,破碎、塑变,等。,矿物,会发生,变形、破裂,及,光性的改变,，,导致,岩石,在结构、构造上的变化。,如云母的扭曲、石英的压碎、波状消光等。,在定向压力的参与下，还可以引起变质岩中某些,定向构造,的形成（片理、线理等）。,促进粒间流体的活动，从而,加速变质作用,的进行。,（三）,具有化学活动性的流体,：,是指,气态,的或,液态,的,水,溶液，它对岩石的变质起着重要的作用。,水溶液中含有,CO,2,、,硼酸、盐酸和其它挥发分，这些物质大大增强了水溶液的化学活动性。,由,压力差,或活动组分的,浓度差,引起流动时，便对周围岩石产生,交代,作用，产生,组分的迁移,，形成与原岩性质完全不同的变质岩石。也促进重结晶作用。,绢云母,+,绿泥石 黑云母,+,水,白云母,+,石英 钾长石,+,矽线石,+,水,蛇纹石,+,水镁石 镁橄榄石,+,水,方解石,+,石英 硅灰石,+CO,2,水化,水化,水化,脱水,脱水,脱水,碳酸盐化,去碳酸盐化,水对岩石的重熔温度影响很大。,花岗岩在,干体系,中重熔温度为,950 C,在,湿体系,中重熔温度为,640,+,20 C,化学活动性流体只在温度和压力的作用下，才起作用。,各种变质作用因素不是孤立的，通常都是同时存在，互相配合和制约。,一般,温度,常作为主导因素，配合着压力和溶液的活动。,。,。,三、变质作用的类型,一般根据,地质成因,和变质作用的,因素,将变质作用分为以下的几种类型：,（一）,接触变质作用,：,1,热接触变质作用,：,变质作用过程中以热力（,温度,）影响为主。原岩主要发生,重结晶,，,化学成分不变,。,2,接触交代变质作用,：,除,温度,外，还有岩浆中析出的气态和液态,溶液,引起的,交代,作用，使原岩,化学成分、矿物组合改变,。,（二）碎裂变质作用,(,动力变质作用,),：,在构造运动产生的,定向压力,作用下，岩石所发生的变质作用。,温度低，重结晶不强烈。与断裂带有关，常呈带状分布。,（三）气液变质作用：,具有化学活动性的气态或液态,溶液,，对岩石进行交代而使岩石变质的一种作用。,（四）,区域变质作用,：,指大面积分布的，作用因素复杂的一种变质作用。由,温度、均向压力、定向压力,和具有化学活动性的,流体,的综合作用所造成。有时伴有混合岩化作用。,1,。埋藏区域变质作用：,仅随埋藏深度的变化，在,负荷压力,和,地热,的作用下，岩石发生重结晶的变质作用。并与沉积岩的成岩后生作用相区别，作为变质作用的开始。,没定向构造，变形不明显；具变余结构和变余构造，常有原岩矿物残留。,2,。区域动热变质作用：,由三大因素综合作用形成的变质作用。以定向构造为特点。主要分布在古老的结晶地块和造山带中。与构造运动和岩浆活动关系密切。,（五）混合岩化作用：,在区域变质作用的基础上，地壳内部,热流,继续升高，便产生深部,热液,和,局部重熔熔浆的渗透、交代、贯入,于变质岩中，形成混合岩，这种作用称为,混合岩化作用,。,（六）,复变质作用,：,指岩石经过不同变质期次，多次叠加的变质作用。又称,多期变质作用,。,原来较高温的变质矿物共生组合被较低的矿物组合所取代，这样的复变质作用称为,退化变质作用,，反之称,进化变质作用,。,（七）洋底变质作用：,位于大洋中脊处的基性、超基性火山堆积物，由于较高的,热流,所发生的变质,重结晶,作用，称为,洋底变质作用。,四、变质作用的界限,随着近代对岩石熔融温度的实验资料的不断积累，目前确定变质作用的,温度上限,是,深熔作用的开始,：,当,=0.1,Mpa,时，,花岗岩在,950,熔融。,当,=1,Gpa,时，,620,熔融,变质作用的,温度上限,为,700-900,变质作用的,温度下限,为,180-230,是,浊沸石,开始出现的温度。,压力,作用的范围为：,几十,Mpa,到,0.8-1GPa,换算成深度为：,1.5Km,到,30-35Km,变质作用,和沉积岩的,成岩作用,之间的,界限,：,一般以,浊沸石、绿泥石、钠长石、绿帘石、葡萄石,等的出现作为变质作用的开始。,五、变质作用的方式,1,。重结晶作用,原岩中的矿物发生溶解、组分迁移、再沉淀结晶，使矿物形态、大小变化，,不产生新矿物,。如石灰岩因方解石重结晶形成大理岩。,2,。变质结晶作用,原岩中的化学成分重新组合，,形成新的矿物,的作用。矿物相的转变是通过变质反应来实现的。,3,。交代作用,由于流体的运移，,发生组分的带入、带出,，引起组分的复杂置换作用。原岩的化学成分产生变化，新矿物产生，老矿物消失同时发生。,4,。变质分异作用,指成分、结构、构造均匀的原岩，经变质作用致使矿物成分、结构、构造不均匀的各种作用。是岩石中组分发生迁移和聚集的结果。,5,。变形和碎裂作用,在应力作用下，,当应力,弹性极限，,岩石可发生,变形,应力,强度极限，,岩石发生,破碎，并伴随应力下的重结晶，从而改变原岩的岩性。,第二节 变质岩的物质成分,一、变质岩的化学成分,变质岩的成分取决于原岩，与形成时的物理化学条件密切相关。,无交代作用的变质岩，其化学成分与原岩几乎相同，,有,继承性,，,有交代作用时，其化学成分有很大的改变。,有,多样性,。,变质岩的主要,化学成分,仍然是：,SiO,2,、,Al,2,O,3,、,Fe,2,O,3,、,FeO,、,MnO,、,MgO,、,CaO,、,Na,2,O,、,K,2,O,、,H,2,O,、,CO,2,等，在不同变质岩中变化大。,如：,SiO,2,在,正变质岩,中有,35-78%,副变质岩,中从,0,到,90%,大理岩中几乎没有，石英岩,90%,二、变质岩的矿物成分,取决于原岩的化学成分和形成时的物理化学条件。,原岩化学成分,是基础，,物化条件,是决定条件。,硅质石灰岩 方解石石英,（原岩）方解石硅灰石或石英硅灰石,0.1MPa,470 C,。,。,变质岩中,常见矿物,稳定范围,(,中等压力,),变质岩的矿物特点,：,1,变质矿物,如红柱石、蓝晶石、夕线石、十字石、,阳起石、透闪石、滑石、叶蜡石、蛇纹石、,方柱石等，只在变质岩中广泛发育、分布。,2,变质岩中广泛发育纤维状、鳞片状、长柱状、,针状矿物。且作定向排列。,3,变质岩中,含水的矿物,比岩浆岩更为发育。,4,变质岩中的石英、长石常有,波状消光,，,裂纹,也较发育。,5,变质岩中常常发育体积小、密度大的矿物，,如石榴石。,变质岩中的矿物按其,成因,可分为,：,1,新生矿物,：在变质作用过程中,新生成,的矿物。如泥质岩经变质可生成,红柱石,。,2,原生矿物,：在变质作用过程中,保留下来,的原岩中的,稳定矿物,。如云英岩中的一部分,石英,就是花岗岩在云英岩化过程中保留下来的原生矿物。,3,残余矿物,：在变质作用过程中,残留下来,的原岩中的,不稳定矿物,。如花岗岩在云英岩化过程中残留有不稳定的,长石,。,新生矿物、原生矿物在一定的变质条件下都是稳定的，可称为,稳定矿物,。,某些矿物如绿泥石、红柱石、蓝晶石、十字石、刚玉、滑石、叶蜡石、绢云母等属于新生矿物，它们对指示原岩成分、说明变质作用性质、强度有特殊意义，因此称为,特征变质矿物,。,研究变质岩的矿物成分特征,判断变质物化条件,恢复原岩化学成分,第三节 变质岩的结构和构造,保留,原岩的结构和构造,形成,新的,结构和构造,变质岩的结构：,是由岩石组分的的形状、大小和相互关系等反映的岩石构成方式；它着重于,矿物个体,的性质和特征。,变质岩的构造,：是由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。,一、变质岩的结构,按成因分为：,碎裂结构,变晶结构,变余结构,交代结构,二、变质岩结构的观察、描述和命名,（一）,碎裂结构,：原岩在,定向压力,作用下，,当压力,弹性极限,，,矿物便要发生弯曲、变形。,当压力,强度极限,，,则发生破裂和粒化作用，甚至产,生韧性变形，形成各种碎裂结构。,1,碎裂结构,2,碎斑结构,3,糜棱结构,1,碎裂结构,：矿物颗粒发生裂隙、裂开并在颗粒的接触处和裂开处被破碎成许多小碎粒（也称,碎边,），因而矿物颗粒的,外形都呈现不规则,的棱角状、锯齿状，,粒间则为粒化作用,形成的细小碎粒和,粉末。但破碎的颗,粒间一般位移不大。,碎边,2,碎斑结构,：当破碎剧烈时，在粉碎了矿物颗粒中还残留有部分较大的矿物碎粒，很象斑晶（即,碎斑,），称为,碎斑结构,。碎斑形状不规则，具撕碎状边缘、裂纹，波状消光发育。,碎基,是细小碎粒至隐晶质粉末，小碎粒也消光。,碎斑,碎基,碎边,3,糜棱结构,：矿物颗粒几乎全部破碎成微粒状（或细粒至隐晶质），并发生了矿物的韧性流变现象，破碎的微粒呈定向排列，形成定向构造（条带、条纹），,其中可残留少量稍,大的矿物碎片，称,为,糜棱结构,。当碎,粒,3 mm;,B.,中粒变晶结构,：矿物颗粒的平均直径,31 mm;,C.,细粒变晶结构,：矿物颗粒的平均直径,1 mm;,D.,显微变晶结构,：用肉眼和放大镜都不能,分辨出矿物颗粒，只有,在显微镜下才能分辨。,平均直径,50%,、,pl85%,称角闪石岩。,七、,麻粒岩,：,是一种深变质的岩石。具粒状变晶结构。矿物成分以紫苏辉石为特征，此外还有单斜辉石等。长石、石英含量不定，含水矿物较少。块状、片麻状、条带状构造。麻粒岩的原岩可有：基性、中酸性岩浆岩、火山碎屑岩、铁镁钙质沉积岩和碎屑岩等。,据矿物共生组合和深色矿物的含量，分为：,麻粒岩,：深色矿物占,3070%,，,pl,为中,更长石。,浅色麻粒岩,：深色矿物含量,70%,，深色矿物以紫苏辉石为主，浅色矿物以,pl,为主，可含少量,Amp,、,Bi,、,Q,。,八、,榴辉岩,由浅红色石榴石和鲜绿色绿辉石组成，有时有蓝晶石、金红石。颜色深，比重大。是变质岩中密度最大的岩石。,九、,石英岩,由石英组成的浅色粒状岩石。粒状变晶结构，块状构造。由砂质、硅质岩经区域变质作用重结晶而成。,十、,大理岩,：主要由碳酸盐类矿物方解石、白云母、菱镁矿等所组成。具粒状变晶结构。块状或条带状构造。大理岩是由钙、镁碳酸盐类沉积岩变质形成。,第四节 混合岩类,是由混合岩化形成的岩石。其基本组成物质系由基体和脉体组成。,基体,：是指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。具变晶结构和块状构造或定向构造。颜色较深。,脉体,：是指混合岩形成过程中处于活动状态的新生成的流体相结晶的产物，又称活动物质。通常是花岗质、长英质、伟晶质和石英脉等。和基体相比，其颜色浅。,混合岩以其普遍发育的交代现象而区别于区域变质岩。除常见脉体对基体的注入,交代外，还常见矿物的交代变化。而碱性组分和,Al,2,O,3,、,Si,2,O,的加入，,Fe,、,Mg,、,Ca,的减少，则是混合岩交代作用的总特点。,混合岩还以其矿物成分和结构、构造的不均匀不同于区域变质岩，混合岩中常见残留构造这种残留构造常反映围岩的片理构造。,混合岩是在区域变质作用基础上发展起来的。常与区域变质岩伴生，并在分布上与区域变质带一致，因而与区域构造方向是协调的。,角粒状混合岩,：基体呈角粒状碎块分布于脉体中的混合岩。,条带状混合岩,：脉体呈条带平行分布于基体的片理中的混合岩。,肠状混合岩,：是脉体呈复杂的肠状弯曲的混合岩。,眼球状混合岩,：是脉体呈眼球状、凸镜状沿基体片理分布的混合岩。,阴影状混合片麻岩：,第五节 交代变质岩类,是在气液态的溶液影响下由于交代作用使原岩发生变质所形成的岩石。岩石的化学成分有变化。交代热液可来源于岩浆热液，也可是循环于地壳中的区域性热水。热液渗流于岩石裂隙和颗粒间隙，从而与周围的岩石发生化学反应，引起组分的变化。,原有矿物的溶解、消失,新矿物的取代、析出,