第五章变质作用与变质岩 目的与要求：要求学生掌握变质岩的特征。理解引起变质作用的因素。了解变质作用概念，变质作 用中原岩的变化。 授课内容：1、变质作用概述： 2、变质岩的特征： 3、变质作用类型及其代表性岩石： 4、岩石的演变 重点、难点：作用特征，类型特征 课时： 8学 授课方法：以课堂授课与实验相结合 质岩总组成地志二士岩米之 。它在地面的分布范围较小，也 不均匀。 形成的岩石。 第一节变质作用概述 、变质作用概念及其方式 1、概念变质作用一般指地下深处固态岩石在高温高压和化学活动性流体作用下，引起岩石的结枸」 构造和物质成分发生变化，形成新的岩石的一种地质作用。沉积岩、岩浆岩和变质岩都可以是受变 质作用的原岩，变质作用使岩石变得更坚硬更致密（比重加大）。 2、方式： 1.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。如由微晶方 解石组成的灰岩变成由粗方解石 用 成的大理岩些矿物通过变 作用形成 生流体发 引起变质作用的因素 引起变质作用的因素有温度、压力以及化学活动性流体： 1、温度：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。 变质温度的基本来源有三个方面： (1)地热：地下温度随者深度增大而增高。 。下地亮者百断：我块体箱五酯案公能率高传国若·使国岩清温。 复增大上发 的重力增大 )定向压力： 构造应力可以理解为定向压力构造运动产生侧压力具有方， 且两侧 的作用力方向相反。分为挤压力和剪切力。 (a)挤压 )剪切力 图5-1静压力各向作用力相等 图5-2定向压力 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 这种定向压方重新结品新生成的片状、柱状矿物的长轴使要直压力方向而排列，是形成了岩 石的片理构造。 3、化学活动性的流体
第五章 变质作用与变质岩 目的与要求: 要求学生掌握变质岩的特征。理解引起变质作用的因素。了解变质作用概念，变质作 用中原岩的变化。 授课内容: 1、变质作用概述； 2、变质岩的特征； 3、变质作用类型及其代表性岩石； 4、岩石的演变 重点、难点: 作用特征，类型特征 课时: 8 学时 授课方法： 以课堂授课与实验相结合 变质岩是组成地壳三大岩类之一，占地壳总体积的 27.4%。它在地面的分布范围较小，也 不均匀。它是由火成岩或沉积岩或先成的变质岩经变质作用所形成的岩石。 第一节 变质作用概述 一、变质作用概念及其方式 1、概念：变质作用一般指地下深处固态岩石在高温高压和化学活动性流体作用下，引起岩石的结构、 构造和物质成分发生变化，形成新的岩石的一种地质作用。沉积岩、岩浆岩和变质岩都可以是受变 质作用的原岩，变质作用使岩石变得更坚硬更致密(比重加大)。 2、方式： 1.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。如由微晶方 解石组成的灰岩变成由粗粒方解石组成的大理岩。 2.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。 3.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，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。 二、引起变质作用的因素 引起变质作用的因素有温度、压力以及化学活动性流体。 1、温度 ：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。 变质温度的基本来源有三个方面： （1）地热：地下温度随着深度增大而增高。 （2）岩浆热：岩浆是高温熔融体，当岩浆侵入时，岩浆热便传到围岩，使围岩增温。 （3）地壳岩石断裂：断裂块体相互错动和挤压，能产生高温。 2、压力 （1）静压力与流体压力：静压力是由上覆岩石重量引起的，随深度增大上覆岩层的重力增大。 对岩石的作用力各向均等。静压力也通过循环于岩石空隙中的流体所形成的，称为流体压力。 （2）定向压力： 构造应力可以理解为定向压力，构造运动产生侧压力，具有方向性，且两侧 的作用力方向相反。分为挤压力和剪切力。 （a） 挤压力 (b) 剪切力 图 5-1 静压力各向作用力相等 图 5-2 定向压力 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。矿物在 这种定向压力下重新结晶，新生成的片状、柱状矿物的长轴便垂直压力方向而排列，于是形成了岩 石的片理构造。 3、化学活动性的流体
的熔发0,0为主，一方面可以作为化学反应的蝶介，也直接参与化学反应，另一方面降低岩石 它们有多种来源 (2) 荐公及览页是查的多0或心等挥发性物质，在温压 (3) 从岩浆中分泌和逃逸出来的成分： (4) 因温度和压力的变化，从地壳深部的物质中分泌出含有K、Na、Si0,等化学成分的热液。 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。 第二节变质岩的特征 一、 物质成分的变化 包括化学成分和矿物成 的要表现是武 性成分 其决定性条件是静压力。另外，在很高的静压力作用下， 度小的矿物转变成为 密度小、体积大的不同和物可以结合 成密度大、体积小的新矿物并伴随着总体积缩小 三是发生化学成分的交换 即某些成分的 子、离子、分子从原岩中带出，而另一些成分的原子、离子、分子从外部带入，从而使岩石的 化学成分与矿物成分发生改变，这种作用称为交代作用。 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 ,这种改造过程称变质作用， 矿物成分 的成分既右原岩成分，也有变质积中新产生的成分。变质岩广物成分可分为两类 一类是与岩浆岩、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】 另一类是变质作用产生的为变质岩所特有的矿物，如石黑、滑石、石榴子石、红柱石、兰晶石、 的线石等，称为变质矿物。 三、变质岩的结构和构造 1.结构 构， 在变质过程中矿物重新结晶所形成的结构， 碎裂结构（碎裂岩、糜传岩）。 变余砾状结构 碎裂结构
以 H2O，CO2 为主，一方面可以作为化学反应的媒介，也直接参与化学反应，另一方面降低岩石 的熔点。 它们有多种来源： （1） 岩石粒间空隙及岩石裂隙中所含以水为主的液体； （2） 许多造岩矿物，尤其是沉积岩矿物其结构中含有较多 H2O 或 CO2 等挥发性物质，在温压 作用下被分离出来； （3） 从岩浆中分泌和逃逸出来的成分； （4） 因温度和压力的变化，从地壳深部的物质中分泌出含有 K、Na、SiO2 等化学成分的热液。 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。 第二节 变质岩的特征 一、 物质成分的变化 岩石的物质成分包括化学成分和矿物成分。 岩石的物质成分变化的重要表现：一是挥发性成分的逃逸或获得，使其余的化学成分重新组合， 形成新矿物。例子看书 53 页。二是由体积大、密度小的矿物转变成为密度大、体积小的矿物， 其决定性条件是静压力。另外，在很高的静压力作用下，密度小、体积大的不同矿物可以结合 成密度大、体积小的新矿物并伴随着总体积缩小。三是发生化学成分的交换，即某些成分的原 子、离子、分子从原岩中带出，而另一些成分的原子、离子、分子从外部带入，从而使岩石的 化学成分与矿物成分发生改变，这种作用称为交代作用。 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。这种改造过程称变质作用， 一般发生在固态条件下。原岩性质发生了改造，也可残留原岩的某些特点。 二、矿物成分 变质岩中的成分既有原岩成分，也有变质过程中新产生的成分。变质岩矿物成分可分为两类： 一类是与岩浆岩、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。 另一类是变质作用产生的为变质岩所特有的矿物，如石黑、滑石、石榴子石、红柱石、兰晶石、 矽线石等，称为变质矿物。 三、变质岩的结构和构造 1.结构 变余结构-变质较轻时，残留下来的原岩结构。如变余粒状结构， 变余花岗结构，变余砂状结 构，变余砾状结构。 变晶结构-在变质过程中矿物重新结晶所形成的结构。 碎裂结构(碎裂岩、糜棱岩)
片状变晶结构 片粒状变晶结构 2.构造：矿物定向排列，形成各种构造。 1)变成构造：通过变质作用而形成的新构造，有以下类型： ①斑点状构 常出 破裂面 沿此面岩石易分裂成薄板 一片理，沿片理方向岩石易于劈开。 干枚状构造（任枚岩 物颗粒很细小，可劈开成薄片状，断口呈参差不齐之皱纹状。 共状法片岩）一细特知特片状或柱状广物定向排别 可雕开成雀片状 片理成因：与定向压力的作用有关。第一，岩石中的片状矿物或长条状矿物在定向压力下可以 发生位置转动从而定向排列：第二，粒状矿物在定向压力作用下可以被压扁或拉长，产生形态改变， 从而定向排列：第三，矿物在平行于压力的方向上溶解，在垂直于压力的方向上生长，溶解与生长 同时发生： ①片麻状构造（片麻岩）一矿物较粗，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) 形我状 也可以是在变质过程中岩 还有可能受原岩成分 片麻状构造中，钾长石呈眼球状定向分布 条带状构造（条带状大理岩） ⑤块状构造（石英岩、大理岩）-一结晶矿物无定向排列，无定向裂开性质。 (2)变余构造：变质岩中残留的原岩构造，如变余气孔构造、变余杏仁构造、变余层状构造、变余 泥裂构造等。 5cm 变质岩的构造 第三节变质作用类型及其代表性岩石 接触变质作用 发生在火成岩（主要是侵入岩）与围岩之间的接触带上并主要由温度和挥发性物质所引起的变
2.构造： 矿物定向排列，形成各种构造。 （1）变成构造：通过变质作用而形成的新构造，有以下类型： ①斑点状构造—岩石中某些组分集中成为或疏或密的斑点。 ②板状构造(板岩)-矿物颗粒很细小，常出现较为平整的破裂面，沿此面岩石易分裂成薄板。 此种岩石常具有变余泥状结构或显微变晶结构。它是岩石受较轻的定向压力作用而形成的。 ③片理构造—岩石中片状或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。分为： 千枚状构造(千枚岩)-矿物颗粒很细小，可劈开成薄片状，断口呈参差不齐之皱纹状。 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。 片理成因：与定向压力的作用有关。第一，岩石中的片状矿物或长条状矿物在定向压力下可以 发生位置转动从而定向排列；第二，粒状矿物在定向压力作用下可以被压扁或拉长，产生形态改变， 从而定向排列；第三，矿物在平行于压力的方向上溶解，在垂直于压力的方向上生长，溶解与生长 同时发生； ④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。 片麻状构造的形成除与造成片理的因素有关外，还有可能受原岩成分的控制，即不同成分的层 变质成为不同矿物的条带；也可以是在变质过程中岩石的不同组分发生分异并分别聚集的结果。 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。 条带状构造(条带状大理岩) ⑤块状构造(石英岩、大理岩)-结晶矿物无定向排列，无定向裂开性质。 （2）变余构造：变质岩中残留的原岩构造，如变余气孔构造、变余杏仁构造、变余层状构造、变余 泥裂构造等。 第三节 变质作用类型及其代表性岩石 一、 接触变质作用 发生在火成岩（主要是侵入岩）与围岩之间的接触带上并主要由温度和挥发性物质所引起的变
，隆高素骑oC,有达10c:压力教长仅在1X10-3X 攻号 作用是 构，但岩石中总的化学成分并。 表性的岩石有：斑点板岩 与石英岩 大理岩—一块状构造，粒状变晶结构。方解石、白长石。由碳酸盐岩变质而成。得名于云南大理。洁 白者称汉白玉。 石英岩一块状构造，变晶结构。石英，少量长石、白云母。由砂岩或硅质岩变质而成。 2、接触交代变质作用 引起变质的主要因素除温度，岩浆中分泌出来的挥发性物质：岩石的化学成分有显著变化， 新矿物大量产生：发生在侵入岩体与围岩接触带上，同时影响到围岩及侵入体的边缘。典型岩石 石榴石、绿帘石、磁铁矿。伴生矿床Fe,Cu,Pb,Zn 千枚岩 板岩 片麻岩 片岩太理岩 石英岩 岩石 二、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 作用。影响范围几千-几万平方公里，深度达20公里以上。200一800℃，1×10-14×10'Pa。 2、区域变质环境主要有以下三类： (1)低压高温环境：低温梯度高，约在25℃一60℃/m,在地下不到10处，温度最高可达到600℃。 温度是引起变质的主要因素，以低压高温矿物（如红柱石）为特征。 (2)正常低温梯度环境：低温梯度正常，大约在20℃一30℃/如。随着温度和压力的变化可以出 现不同变质岩。 低温梯度低，约在 .70 25C,在地下20-30深处，温度约为300℃ 其发尘常常与构造运动有关， 物 伴随岩石变形。形 麻状枸造为特征】 成的岩石以具有鳞片变品结构及片理构造、片 代表性岩石有：板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、变粒岩、斜长角岩、麻粒岩、榴辉岩等。 板岩一具板状构造。灰至黑色。矿物颗粒很小，肉眼难以识别，均匀而致密。变余或变晶结构。绢 云母、石英、绿泥石、粘土。由粉砂岩、粘土岩等变质而成，变质最浅。击之有清脆之声。 千枚岩一 一千枚状构造。浅红、灰、暗绿。隐晶质变晶结构。云母*绿泥石、角闪石。由粘土岩、粉 砂岩、凝灰岩变质而成。 片岩 一片状构造，变晶结构。云母、绿泥石、角闪石、石英、长石。 片麻 一片麻状，变晶结构。长石、石英、云母、角闪石、辉石。长石含量大于30%。由砂岩、花 岗岩等变质而成 有许多类型 造成这种多样性 各类型中因其矿物 下同又有许多变种 的因素是： 原岩的成分 变质的温度与压力条件。 三、混合岩化作用
质作用。其温度较高，一般在 300℃—800℃，有时达 1000℃；压力较低，仅在 1×108—3×108 Pa。 按引起变质的主导因素，分为两类： 1、接触热变质作用：引起变质的主要因素是温度。岩石受热后发生矿物的重结晶、脱水、脱 炭以及，物质成分的重组合，形成新矿物与变晶结构，但岩石中总的化学成分并无显著改变。其代 表性的岩石有：斑点板岩、角岩、大理岩、石英岩。 大理岩-块状构造，粒状变晶结构。方解石、白长石。由碳酸盐岩变质而成。得名于云南大理。洁 白者称汉白玉。 石英岩-块状构造，变晶结构。石英，少量长石、白云母。由砂岩或硅质岩变质而成。 2、接触交代变质作用 引起变质的主要因素除温度， 岩浆中分泌出来的挥发性物质；岩石的化学成分有显著变化， 新矿物大量产生；发生在侵入岩体与围岩接触带上 ，同时影响到围岩及侵入体的边缘。典型岩石 是矽卡岩。 矽卡岩-石榴石、绿帘石、磁铁矿。伴生矿床 Fe，Cu，Pb，Zn. 二、区域变质作用 1、概念：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。影响范围几千-几万平方公里，深度达 20 公里以上。200—800℃，1×108 -14×108 Pa。 2、区域变质环境 主要有以下三类： （1）低压高温环境：低温梯度高，约在 25℃—60℃/㎞ ，在地下不到 10 处，温度最高可达到 600℃。 温度是引起变质的主要因素，以低压高温矿物（如红柱石）为特征。 （2）正常低温梯度环境：低温梯度正常，大约在 20℃—30℃/㎞ 。随着温度和压力的变化可以出 现不同变质岩。 （3）高压低温环境：低温梯度低，约在 7℃—25℃/㎞ ，在地下 20—30 ㎞深处，温度约为 300℃。 以出现蓝闪石等高压低温变质矿物为特征，缺乏火成岩。 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。 代表性岩石有：板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、变粒岩、斜长角 岩、麻粒岩、榴辉岩等。 板岩-具板状构造。灰至黑色。矿物颗粒很小，肉眼难以识别，均匀而致密。变余或变晶结构。绢 云母、石英、绿泥石、粘土。由粉砂岩、粘土岩等变质而成，变质最浅。击之有清脆之声。 千枚岩-千枚状构造。浅红、灰、暗绿。隐晶质变晶结构。云母*绿泥石、角闪石。由粘土岩、粉 砂岩、凝灰岩变质而成。 片岩-片状构造，变晶结构。云母、绿泥石、角闪石、石英、长石。 片麻岩-片麻状，变晶结构。长石、石英、云母、角闪石、辉石。长石含量大于 30%。由砂岩、花 岗岩等变质而成。 3、变质程度 区域变质岩有许多类型，各类型中因其矿物不同又有许多变种，因此区域变质岩的种类很 多、很复杂。造成这种多样性的因素是：第一，原岩的成分，成分不同其变质产物就不一样。第二， 变质的温度与 压力条件。 三、混合岩化作用
(超深变质作用，由变质作用向岩浆作用转变的过渡性地质作用)：部分熔融、贯入、交代 形成 混合岩（基体和脉体）。 四、动力变质1 (破裂变质作用，断裂带两侧)：构造角砾岩、糜棱岩。 地道作用石环 第四节岩石的演变 达尔文的生物进化论，使现今的人们认识到，环境的变化引起生物种属的进化，优胜劣汰 其实，这一规律是 四海咨 普遍意 和条 而另一些岩石 年变顺丹国 岩石的转化 原己形成的岩石（火成岩 而形成沉积岩 积岩遭受变质作用转变为变质岩。三大岩类不断相互转化
(超深变质作用，由变质作用向岩浆作用转变的过渡性地质作用)： 部分熔融、贯入、交代 形成 混合岩(基体和脉体)。 四、动力变质作用 (破裂变质作用，断裂带两侧)： 构造角砾岩、糜棱岩。 第四节 岩石的演变 达尔文的生物进化论，使现今的人们认识到，环境的变化引起生物种属的进化，优胜劣汰。 其实，这一规律是放之四海而皆准的，它是具有普遍意义的基本规律。不同岩类具有不同的形成环 境和条件，而环境和条件又随地质作用的发生而变化。因此，在地质历史中，总是某些岩石在形成， 而另一些岩石在消亡。 岩石的转化 原已形成的岩石(火成岩、沉积岩、变质岩)通过风化、剥蚀而破坏，破坏产物经过搬运、堆积 而形成沉积岩； 沉积岩、变质岩经过高温融熔而转变为(岩浆，冷凝后形成)火成岩； 火成岩、沉 积岩遭受变质作用转变为变质岩。三大岩类不断相互转化