变质作用(变质作用(metamorphism metamorphism metamorphism)
)由地球内力作用引起物理、化学条件的改变,使地壳中已形成的岩石在基本保持固态状态下,原岩组分、矿物组合、结构、构造等方面发生转化的过程。
变质岩(变质岩(metamorphic metamorphic rock rock)
)由变质作用所形成的岩石。变质作用的制约因素即引起岩石发生变质作用的主要是内部因素(地质因素),外部因素(物理、化学方面的)也很重要。
外部因素主要有三:1)温度(T)2)压力(P)3)具有化学活动性的流体(C)
温度引起的变质作用主要表现为:
(1)促使矿物重结晶,从而使原岩的结构、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)促进变质反应的进行,使组分重新组合,致使矿物成分和结构、构造都发生改变。如白云母分解形成矽线石+钾长石组合。
按照压力的来源可分为三种:负荷压力流体压力应力
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。主要的变质作用方式有五种:
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,致使矿物形状、大小变化,而无新矿物相形成的作用。
2变质结晶作用变质作用过程中,原岩中的化学成分重新组合而形成新矿物的作用。
3交代作用在变质作用过程中,由于流体相运移,发生物质组分的带入、带出,引起组分间复杂置换的作用。4变质分异作用成分、结构构造均匀的原岩,经变质作用形成矿物成分、结构、构造不均匀的各种作用。5变形和碎裂作用在应力作用下,岩石和矿物发生变形和破碎的作用。根据地质成因、变质作用因素和变质作用方式,将变质作用分为五种类型:
热接触变质作用由岩浆体散发的热量,使接触带围岩发生变化的一种变质作用。
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。
气液变质作用具有化学活动性的气态或液态流体,对岩石进行交代而使岩石发生变质的一种作用。
区域变质作用由于区域性热流异常,伴有压力作用、有时有流体相加入等作用因素复杂所形成大面积分布变质岩的一种变质作用。
混合岩化作用在区域变质作用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、交代并贯入变质岩中,形成混合岩的一种变质作用。等化学系列(等化学系列(isochemical isochemical ries ries)
):化学成分相同,而变质条件不同所形成的矿物共生组合。依此,可将变质岩划分为五个等化学系列(化学类型),即:
(1)泥质岩类:富铝、钾的泥质岩、中性岩类原岩。
(2)长英质岩类:富硅贫铁镁的碎屑岩、酸性类原岩。
(3)碳酸盐岩类:富钙镁的碳酸盐岩类原岩。
(4)基性岩类:富铁镁钙铝的中基性、基性岩类及成分相当的不纯泥质碳酸盐岩原岩。
(5)镁质岩类:镁铁的超基性岩和成分相当的沉积岩原岩。
(1)红柱石、蓝晶石、矽线石、十字石、阳起石、透闪石、滑石、叶蜡石、蛇纹石、硬绿泥石、方柱石、硅灰石、符山石等,主要在变质岩中分布。
(2)变质岩中广泛发育纤维状、鳞片状、长柱状、针状的矿物,且常见它们作有规律地定向排列,如阳起石、透闪石、云母、滑石、蛇纹石、矽线石等。
好人与卡(3)变质岩中含水(以[OH]为代表)的矿物与岩浆岩相比更为发育。
(4)变质岩中的石英、长石等矿物常具波状消光,裂纹也较发育。
(5)变质岩中常发育分子体积小、相对密度大的矿物。
变质岩的矿物成分
(1)新生(变晶)矿物:在变质作用过程中新生成(通常为变质结晶)的矿物。如: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:部分石英。
(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:长石。新生矿物、原生矿物对于一定的变质条件都是稳定存在的,所以可统称为稳定矿物。
某些新生矿物的稳定范围窄,但对指示原岩成分和变质作用性质、强度有特殊意义,称为特征变质矿物。变质岩的矿物共生组合:变质岩中同时形成的彼此平衡共存的一组矿物。
影响变质岩矿物共生组合的控制因素是原岩的化学成分和变质作用过程中的物理化学条件变质作用过程中的物理化学条件。
。等物理系列(等物理系列(isophysical isophysical ries ries)):变质条件相同,而原岩化学成分不同所形成的矿物共生组合。
变质相(变质相(metamorphic metamorphic facies facies)
):变质过程中同时形成的一套矿物共生组合及其形成时的物理化学条件。变质岩的结构:岩石组分的形状、大小和相互关系。着重于组分(通常为矿物)个体的性质和特征。
变质岩的构造:由岩石组分在空间上的排列和充填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。
碎裂结构
变形结构碎斑结构
等粒变晶结构
跟我一起去旅行糜棱结构
相对大小不等粒变晶结构
根据变晶矿物的粒度斑状变晶结构
粗粒变晶结构变晶结构绝对大小中粒变晶结构细粒变晶结构显微变晶结构粒状变晶结构结构按变晶矿物颗粒的形状(结晶习性)鳞片变晶结构纤状变晶结构
包含变晶结构按变晶矿物的相互关系筛状变晶结构
残缕结构
变余结构(残余结构)
交代穿孔结构
交代蠕虫结构
交代结构交代净边结构
交代蚕食结构
交代残留结构
交代假像结构
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变余构造
块状构造变质岩的构造不具定向斑点状构造条带状构造
变成构造板状构造
千枚状构造
具有定向性的片状构造
片麻状构造动力变质岩(动力变质岩(dynamometamorphic dynamometamorphic rock rock))由动力变质作用形成的岩石。又被称为:构造岩或断层岩
构造角砾岩(tectonobreccia)原岩破碎成角砾状,角砾间为破碎细屑充填。属脆性变形程度较弱的岩石。碎裂岩原岩在较强的应力作用下,受到挤压破碎而形成。其粒化作用仅发生在矿物颗粒的边缘,而且以破碎为主,基本不产生粒内变形,因而颗粒间的相对位移不大。
糜棱岩是强烈韧性变形作用所形成的岩石。细小的碎粒处在塑性流变状态下而呈定向排列,形成面理和线理。岩石外貌致密、坚硬,肉眼下难分辨其颗粒,有时可见少量凸镜状定向的碎斑。
千枚糜棱岩千枚糜棱岩((千糜岩千糜岩)蓝色的花
)千枚糜棱岩在矿物成分组合和外表上与千枚岩相似,但由韧性变形作用所形成;含较多新生矿物又与糜棱岩不同,因而在矿物成分和结构上都有区别。
千糜岩中的矿物颗粒也很细小,其中石英、长石常重结晶集合构成“扁豆状体”;石英常沿光轴方向定向;新生矿物常见绢云母、绿泥石、钠长石、绿帘石、方解石等低级矿物组合。
千糜岩发育的千枚状构造,外貌上可见一组或几组片理,可构成紧密的小褶曲。显微镜下也可见到云母片的定向排列和有弯曲等。
假熔岩也称假玄武玻璃(paeudotachyltte),这是脆性(或韧脆性)变形条件下高速应变形成的极细的粉尘状颗粒或(和)受瞬间构造高温熔融成玻璃质构成的黑色致密具流状构造的岩石。通常形成于
中-浅构造层次的压性、压扭性断裂带中。
热接触变质岩(热接触变质岩(contact contact thermal metamorphic rock rock))由热接触变质作用(也称热变质作用)
形成,它是在岩浆体散发的热量和挥发分作用下,使原岩发生重结晶和变质结晶形成的。
目前认为热接触变质的温度范围在300℃~800℃之间,有时可达1000℃(透长岩相);均向压力较小,在n×107Pa~0.3PGa 内;地热梯度可达60℃/km 以上。
热接触变质岩距岩体愈近,温度愈高,热变质也愈强;向外,温度逐渐降低,故热变质程度不同的岩石依序分布,围绕岩体作环带状分布,称为接触变质晕(aureole of contact metamorphism)或接触变质圈。
接触变质圈的发育程度,主要取决于以下五方面的因素:
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(1)岩体的规模大小规模大、热量多,则晕圈宽度大。
(2)岩体的侵入深度中深条件下,岩体热能散失慢,晕圈发育宽度大。岩浆喷出地表,散热快,使底板围岩烘烤变质(称烘烤或高热变质作用)晕圈宽度窄。
青蛙公主(3)岩体的成分酸性岩浆岩因富含挥发份,易促进化学反应,因而晕圈相对发育。
(4)岩体与围岩的接触面及产状接触面平缓则晕圈发育。
(5)围岩的成分、结构和产状泥质岩和碳酸盐岩类岩石易变化,长英质的岩石变化相对较难;原岩结构细小疏松比结构致密的容易发生变质;围岩的片理或层理与接触面垂直,通常沿该方向晕圈发育宽度也较大。
热接触变质岩的命名一般采用热接触变质岩的命名一般采用:
:次要矿物+主要矿物+岩石基本名称
(1)具定向构造的根据构造特征分别定名为:板岩、千枚岩、片岩、片麻岩,等。
(2)不具定向构造的按岩石结构和主要矿物成分分为:
角岩(hornfels)具角岩结构或细粒变晶结构,矿物成分作散布状或其它非定向排列的热变质岩都可称为角岩。
大理岩(marble)主要由碳酸盐矿物组成,具粒状变晶结构。
石英岩(quartzite)石英含量>70%。如含长石>10%,则称长石石英岩。
1.泥质岩类
在较低温度时,非晶质的褐铁矿变成磁铁矿;有机质变成石墨,还可出现红柱石、堇青石雏晶。这些矿物微粒聚集构成斑点状,因此称之为斑点板岩。随着温度的升高,红柱石等呈变斑晶出现,可称为红柱石板岩,等。
温度继续升高,变质程度进一步加深,岩石全部重结晶和变质结晶,形成各种角岩,如堇青石黑云母角岩、红柱石黑云母角岩等。在高级热接触变质条件下,重结晶更完善,矿物组合上也发生变化,白云母消失,出现矽线石、正长石、铁铝榴石等,构成粒度较大的角岩或片岩、片麻岩。
2.长英质岩类
低级变质时,原岩中的石英、长石不易发生变化,胶结物可形成变晶矿物,原岩结构残留,故为形成变质砂岩类。
温度升高可重结晶成石英岩和长石石英岩;富铝质时则形成白云母、黑云母、红柱石、堇青石等。
温度再高相继出现微斜长石和正长石,形成云母长英角岩或长石石英岩等。
3.碳酸盐岩类
方解石、白云石对温度变化反应较敏感,所以常可见到它们的热接触变质岩石。
纯粹的碳酸盐岩在温度的作用下,主要发生重结晶形成各种大理岩。含SiO2时,则形成石英大理岩;含MgO、SiO2、Al2O3、FeO等时,可以形成各种新生矿物,如:方镁石(易水化成水镁石)、透闪石、符山石、镁橄榄石、钙铝榴石;高温时可出现硅灰石、方柱石、透辉石等。根据不同的次要变晶矿物给予岩石详细命名。
原岩成分显著不纯,以致重结晶后的岩石中方解石的含量很少,甚至没有,而主要由钙硅酸盐和铝硅酸盐矿物组成,则称为钙硅酸盐角岩。如透辉石岩、透闪石岩、绿帘石岩、钙铝榴石符山石岩、方柱石钙铝榴石岩等。
钙硅酸盐角岩类矿物组成类似矽卡岩,但以结构一般较均匀,粒度较细,没有交代现象,呈层状产出而与矽卡岩类区别。
4.基性岩和镁质岩类
基性岩、超基性岩本身形成温度较高,因而在热变质时不易发生变化。但某些蚀变的基性岩、超基性岩则有明显变质,例如:蛇纹岩经热接触变质可形成直闪石角岩、橄榄石角岩等。
含玻璃质的玄武岩,经热变质后玻璃质、隐晶质和细小微晶发生重结晶,最后形成角闪石角岩。玄武岩经热变质后往住具变余斑状结构和变余气孔状、变余杏仁状构造。
rock))原岩经区域变质作用所形成的岩石。
区域变质岩类(regional metamorphic rock
引起区域变质作用的因素较复杂,往往是T、P、C的共同作用。其温度范围为200℃~800℃;压力为0.2GPa~1.2GPa;地热梯度的变化范围也很大,可自7℃/km~60℃/km。
在不同地区、构造单元及不同的构造活动阶段,各种变质因素的作用情况不尽相同,既有低温低压、中温中压和高温高压,也可是低温高压或高温低压。
1.区域变质岩的分类和命名
即以原岩的化学成分和变质条件作为分类的依据,划分为五个等化学系列、七个等物理系列、共二十三类矿物共生组合。每一类中分别以一定的矿物共生组合为标志。
区域变质岩的命名,仍然依据岩石的结构、构造、矿物成分(长石、石英、深色矿物和特征变质矿物)及含量,定出岩类的基本名称。具体如下:
1.具变余结构、构造的:在原岩名称前冠以“变质”二字,即变质××岩。
2.具变晶结构和定向构造的:
板岩具板状构造,显微晶质结构、变余结构。
千枚岩具千枚状构造,显微变晶结构、变余结构。
片岩
主要由鳞片状、纤状矿物和粒状矿物组成,具片状构造,变晶结构。片麻岩主要由粒状和鳞片状矿物组成,具片麻状构造,变晶结构。
3.具粒状变晶结构和非定向构造为主的:合称为粒状岩。按主要矿物及组成特征分为六类:
变粒岩石英岩大理岩
斜长角闪岩麻粒岩榴辉岩
故区域变质岩的基本名称(类型)有十一类。
进一步详细命名按照:颜色+特征变质矿物(+次要矿物)+主要矿物+岩石基本名称
1.板岩(.板岩(slate slate slate)
)具板状(结晶劈理)构造的岩石。原岩主要是泥质岩、泥质粉砂岩和中酸性凝灰岩等。重结晶不明显或极轻微,板理面上可见少量绢云母、绿泥石等;具变余泥质结构。属主要受应力作用的低级变质的产物,按颜色及杂质可进一步定名。2.千枚岩(.千枚岩(phyllite phyllite phyllite)
)具千枚状构造(片理面具明显的丝绢光泽)的岩石。原岩类型与板岩相似,但基本已重结晶和(或)变质结晶,矿物组分主要是绢云母、绿泥石、石英、钠长石等。当原岩中含FeO 较多时,可出现硬绿泥石、黑云母。
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岩石具显微变晶结构,有时可见到很薄的“分结条带”,系由长英质条带和云母质条带相间构成,平行片理分布。
千枚岩根据特征变质矿物(在岩石中往往呈变斑晶出现)、主要矿物和颜色等可进一步命名。
如:硬绿泥石千枚岩、灰绿色绿泥石千枚岩。
板岩与千枚岩常相伴产出,并有过渡类型,可以称之为:千枚状板岩或板状千枚岩;合称千板岩类。3.片岩(.片岩(schist schist schist)
)
具片状构造、片柱状矿物含量>30%、粒状矿物石英>长石的岩石。原岩已全部重结晶和变质结晶,一般为(粒状)鳞片变晶结构、纤状变晶结构和斑状变晶结构。常见片柱状矿物有云母、绿泥石、滑石、角闪石、阳起石等。
其命名可根据特征变质矿物和主要片柱状矿物,如:十字石石榴石黑云母片岩。当石英含量达50%以上时,称为石英片岩。如:白云母石英片岩。
(1)云母片岩
其原岩主要为泥质岩和中酸性火山岩、钙质砂页岩等。矿物成分以云母为主,其次有石英、斜长石、石榴石、蓝晶石、十字石等。
(2)绿(色)片岩
(3)滑石片岩和蛇纹石片岩由超基性岩和含铁镁的白云质泥灰岩在温度较低的情况下变质而成。主要由滑石和蛇纹石组成,也含阳起石、绿泥石等。
(4)角闪石片岩原岩成分与绿色片岩相似,由基性岩和泥灰岩在温度较高的情况下变质形成。主要矿物为普通角闪石,其次为石英、斜长石。
(5)蓝(闪石)片岩以含有富钠的角闪石(蓝闪石)和辉石(硬玉)为特点,其它常见矿物有黑硬绿泥石、白云母、绿泥石、绿帘石、阳起石、石榴石、石英、钠长石等,还可见硬柱石、霰石等高压矿物,可出现红帘石。主要由基性岩和硬砂岩变来,大多认为是高压低温变质的产物。分布于深海沟中岩石圈俯冲带;造山带中的蓝片岩是划分古板块边界的重要依据之一。
提示:蓝片岩具有特殊的地质意义,是蓝片岩相(高压低温变质条件)的代表性岩石!董明珠照片
4.片麻岩(.片麻岩(gneiss gneiss gneiss)
)具片麻状构造或条带状构造、长英质粒状矿物含量>50%且长石>25%、片柱状矿物<30%的岩石。具中粗粒鳞片粒状变晶结构、斑状变晶结构;主要由长石、石英和黑云母、角闪石等组成;可与片岩过渡。在压力较宽的中-高温条件下形成。
原岩为泥质岩、粉砂岩、砂岩和酸性、中酸性岩浆岩或火山碎屑岩;富铝时可有红柱石、蓝晶石、矽线石、十字石、刚玉、铁铝-镁铝石榴石、堇青石等;富钙时则有透辉石、阳起石帘石、方柱石、钙铝榴石等。
5.变粒岩(.变粒岩(granulitite granulitite granulitite)
)是一种片理不发育、具细粒粒状变晶结构的中-低级区域变质岩。原岩主要是粉砂岩、硅质页岩、
复成分砂岩、中酸性火山岩和火山碎屑岩等。