变质岩石学总论概要.ppt

变质岩岩石学第一章总论为什么我们现在所见到的岩石不仅仅是岩浆岩和沉积岩这两大类呢？
原因：地球动力学事件使早先存在的岩石所处的地质环境和物理化学条件发生变化，偏离其初始形成时的地质环境及物理化学条件。这必然引起岩石的矿物组成、结构构造甚至化学成分发生变化(调整或改造)，以适应新的地质环境及物理化学条件。一、变质作用和变质岩变质岩：在变质作用条件下形成的新的岩石称为变质岩。变质岩是大陆地壳中最主要的岩石类型之一。
变质岩石类型众多，可形成于不同时期和不同地区，既可出露于古老的结晶基底——地盾或地台，也可出现于较新的变质活动带，分布遍及大陆和海洋。变质作用的因素可分为两类：
一类是内部因素（内因），指原岩的成分、结构构造及岩石组合特征；
另一类是外部因素（外因）亦即地质因素，指温度、压力、具化学活动性的流体和时间。
1.温度
温度在变质过程中的作用

温度变化是引起变质作用的主要因素，多数变质作用是伴随升温而进行的。
温度升高
可使原岩中一些矿物发生重结晶
引起原岩中矿物之间发生变质反应，各种组分重新组合
形成新矿物
温度（热状态）改变的原因

地热增温：可从每千米十几度到每千米一百多度。
上地幔热流的运动
放射性元素衰变释放热能的积累
岩浆活动带来的热（局部）。
在应力作用下，变形和摩擦作用产生的热能，即机械能转变的热能

变质作用的研究范畴：
1.变质作用的下限：与成岩作用的界限-埋藏变质作用
2.变质作用的上限：与岩浆作用的界限-混合岩化作用2.压力
压力的标准国际单位是Pa和GPa，地质上常用bar和kbar；其换算关系为：
1bar＝105Pa1kbar＝0.1GPa

（1）负荷压力（Pl）

又称围压或固体岩石所承受的压力，以Pl（或P围、P岩、P固）表示，是一种均向性的静压力。其大小等于上覆单位岩石柱的重量，即：Pl=gD。其数值随深度增加而增加，取决于上覆岩层的厚度和密度。（2）流体压力（Pf）

一般来说，任何岩石在变质前多少都含有一定量的流体。如果仅有薄薄的流体薄膜吸附于颗粒表面，则不构成独立的流体相。变质作用一旦开始，便有流体释放出来，它们充填于毛细孔和微裂隙中，不完全被颗粒所吸附，便成为一个独立的流体相，其所具有的内压称为流体压力。以Pf表示。（3）定向压力（应力）

可理解为伴随构造运动、来自一定方向的侧压力。3.具化学活动性的流体

含量很低，作用不小。
变质地质学的三大前沿课题之一。

（1）流体相的组成

流体相的成分，总体来讲以H2O和CO2为主，可有CH4、H2S等。在变质作用的温压条件下，岩石中的某些组分如K、Na、Si、Mg、Al、Fe、Cl、F、S等也可溶解到流体相中作为流体相的组成部分。（2）流体相的存在状态

在变质作用的温度压力范围内，在较低的温度和压力条件下，H2O、CO2等呈气态或液态存在；在较高的温度和压力条件下，流体呈超临界状态，是一种具许多流体性质的高密度气体。流体既可以存在于矿物颗粒之间被吸附在颗粒边界上，成为不能整体流动的间隙溶液；也可填充在岩石的裂隙之中，成为能够整体流动的裂隙溶液。

纯H2O：临界温度Tc=374℃；临界压力Pc=217atm。217atm时，H2O呈超临界状态。（3）流体相的来源

原岩中保存的流体相。

变质作用中的脱水及脱碳酸反应，可提供相当多的流体。

与岩浆活动有关的流体相。

此外，在地壳深处，上地幔中的流体相也可进入地壳中在变质过程中发挥作用；在大洋与大陆板块的边缘，部分海水也可伴随俯冲作用进入地壳深处而在变质过程中发挥作用。（4）流体在变质过程中的作用

流体相可起溶剂作用、水化和脱水反应、

三、变质作用的方式1.重结晶作用

重结晶作用是指在变质作用条件下，原岩中矿物颗粒的重新组合，只有矿物颗粒形状和大小的变化，而不形成新的矿物相。

重结晶作用的速度和强度既受原岩成分和结构的控制，也与各种变质因素有关。组分较简单的岩石比组分较复杂的岩石易于重结晶。

影响重结晶作用的外部因素主要是流体相和温度。
2.变质结晶作用

变质结晶作用是指在变质作用的温度、压力范围内，原岩在基本保持固态的条件下新矿物相的形成过程，同时必然有相应的原有矿物相趋于消失。由于这种矿物相的变化过程多数情况下涉及岩石中各种组分的重新组合，所以也称重组合作用。
变质岩中新矿物相的形成可有多种途径，但都可归结为变质反应3.变质分异作用
指成分均匀的原岩，在岩石总成分不变的前提下，造成矿物成分不均匀的一种变质作用。
目前一般认为变质分异作用
是在变质作用的温压条件下，
原岩中某些矿物组分经扩散
作用而不均匀聚集的过程。
它以组分在空间上有一定范
围的迁移而不同于一般的重
结晶作用，又以没有组分从
系统中带出或从系统外带入
而不同于交代作用（后述）。4.交代作