第五章變質(zhì)作用與變質(zhì)巖

1、 變質(zhì)巖是組成地殼的三大類巖石之一，占地殼總體積的27.40%，主要產(chǎn)于地殼較下層位，由于地殼抬升才部分出露地表，但分布范圍較小。 變質(zhì)巖是巖漿巖、沉積作用以及原前形成的變質(zhì)巖通過(guò)變質(zhì)作用形成的，這些形成變質(zhì)巖的巖石就叫做原巖。一變質(zhì)作用概念 巖石在固體狀態(tài)下，由于溫度、壓力以及化學(xué)活動(dòng)性流體的作用，發(fā)生礦物的成份、化學(xué)成份、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造變化的地質(zhì)作用。由變質(zhì)作用形成的巖石就是變質(zhì)巖。二變質(zhì)作用與巖漿作用、沉積作用的區(qū)別與聯(lián)系 1.變質(zhì)作用其溫度并未使原巖熔融，原巖并未失去原有整體性，如果原巖受熱熔融變?yōu)閹r漿然后冷凝就屬于巖漿作用，因此變質(zhì)作用與巖漿作用的界線在于原巖是否熔融。如果變質(zhì)作用溫度進(jìn)

2、一步提高，巖石熔融，變質(zhì)作用就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閹r漿作用，因此二者有發(fā)展上的聯(lián)系。 2.引起變質(zhì)作用的溫度、壓力等因素主要來(lái)自地球內(nèi)部，而引起沉積作用的溫度、氣候、水、生物等因素主要來(lái)自于外部。與此相對(duì)應(yīng)，變質(zhì)作用主要發(fā)生在地表以下一定深度，而沉積作用主要發(fā)生在地表或地表以下不太深的地方。在沉積巖形成的固結(jié)成巖階段，與溫度、壓力有關(guān)，因此固結(jié)成巖作用與變質(zhì)作用在溫度、壓力方面有相似之處，不過(guò)固結(jié)成巖作用溫度、壓力較變質(zhì)作用要低，所要求深度也小。固結(jié)成巖作用是松散的沉積物轉(zhuǎn)變?yōu)槌练e巖，而變質(zhì)作用使沉積巖轉(zhuǎn)變?yōu)樽冑|(zhì)巖。三引起變質(zhì)作用的因素1.溫度：溫度是引起巖石變質(zhì)的基本因素。其下限為150180或1802

3、30上限為800900低于下限就為固結(jié)成巖作用，高于上限就屬巖漿作用。溫度來(lái)源：地?zé)幔旱叵聹囟入S深度增大而增大。巖漿熱：巖漿侵入時(shí)，固巖處于新的熱力條件下。地殼巖石斷裂：斷裂塊體錯(cuò)動(dòng)、擠壓能夠產(chǎn)生熱量。2.壓力：根據(jù)壓力性質(zhì)，可分為靜壓水、定向壓力及液體壓力。靜壓力是由上覆巖石重量引起的壓力，靜壓力各向均等，隨深度增加而增高。定向壓力由巖石塊體運(yùn)動(dòng)而引起，具有方向性，可分為擠壓力和剪切力。流體力：循環(huán)于巖石裂隙中流體所形成的壓力。如果裂隙處于巖石封閉系統(tǒng)，流體壓力等于上覆巖石靜壓力；裂隙與地表相通，巖石處于開(kāi)放系統(tǒng)，壓力由流體本身重量決定。一般情況下：靜壓力使巖石壓縮，礦物中分子、原子、離子間

4、距離縮小，促使礦物結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，形成密度大、體積小的新礦物。定向壓力導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造發(fā)生變化，形成片理（礦物定向排列），也可以使巖石破碎或變形。流體壓力控制了變質(zhì)作用中化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程。3.化學(xué)活動(dòng)性流體化學(xué)活動(dòng)性流體是以H2O、CO2為主，并含其它一些易揮發(fā)、易流動(dòng)的物質(zhì)。它們有多種來(lái)源：巖石粒間孔隙及裂隙中所含以水為主的液體。許多造巖礦物尤其是沉積礦物，其結(jié)構(gòu)中的H2O和CO2，在溫度、壓力作用下能分離出來(lái)。從巖漿中分泌、逃逸出來(lái)的氣體。地殼深處熱液。這些熱液含有K、Na、SiO2等化學(xué)成分。 一礦物成分的變化 1.揮發(fā)性成分的逃逸或獲得，使化學(xué)成分重新組合，形成新礦物。例如：原巖是沉積巖，

5、其中粘土、方解石、白云石、石膏、蛋白石等礦物都含有H2O或CO2，在變質(zhì)溫度影響下，這些成分會(huì)分離或逃逸，導(dǎo)致原礦物改組，其化學(xué)成分重新組合成新礦物。 比如粘土礦物脫水可以變成紅柱石與石英（500） 方解石受熱釋放CO2，CaO+SiO2CaSiO3（硅灰石）（400） 2.由體積大、密度低的礦物變成密度大、體積小的礦物，其決定條件是靜壓力。 3.化學(xué)成分的交換交代作用 巖漿在固體狀態(tài)下，某些成分的原子、離子、分子從原巖中帶出，而另一種成分的原子、離子、分子從外部帶入，從而使巖石的化學(xué)成分與礦物萬(wàn)分發(fā)生根本性改變，這種作用稱之為交代作用。 交代作用是巖石在固體狀態(tài)下發(fā)生的，其體積不變。 二變質(zhì)

6、巖中的礦物 變質(zhì)巖中具有某些特征性礦物，這些礦物只能由變質(zhì)作用形成，稱為變質(zhì)礦物。有：紅柱石、藍(lán)晶石、夕線石、硅灰石、石榴子石、滑石、十字石、透閃石、陽(yáng)起石、藍(lán)閃石、透輝石、蛇紋石、石墨等。 除了這些典型的變質(zhì)礦物外，還有一些礦物三大類巖石中均有的礦物，它們或是繼承而來(lái)，或是在變質(zhì)作用中形成：石英、鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、白云母、黑云母等。 云母在火成巖與沉積巖中為次要礦物，大量出現(xiàn)在變質(zhì)巖中。粘土、蛋白石、玉髓、石膏在變質(zhì)巖中較難存在。 三變質(zhì)巖結(jié)構(gòu)（三類） （一）變晶結(jié)構(gòu) 1.定義：原巖在變質(zhì)過(guò)程中發(fā)生重結(jié)晶而形成的結(jié)構(gòu)，它表現(xiàn)為礦物成長(zhǎng)、長(zhǎng)大而且晶粒緊密嵌合，其特點(diǎn)與火成巖的晶質(zhì)結(jié)構(gòu)相似。 2.

7、分類 據(jù)變晶大小可以分為： 粗粒變晶結(jié)構(gòu)：d3mm 中粒變晶結(jié)構(gòu)：13 細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)：0.11 顯微變晶結(jié)構(gòu)：d25），有時(shí)含有黑云母、白云母、角閃石，其總量不超過(guò)30%。 6.麻粒巖：是一種變質(zhì)程度較深（高溫、較高壓條件）的巖石。具粒狀變晶結(jié)構(gòu)（粗、中、細(xì)粒不限）。主要由長(zhǎng)石、輝石、石榴子石、石英等粒狀礦物組成。含水礦物（角閃石、黑云母等）較少或沒(méi)有。塊狀、片麻狀、條帶狀構(gòu)造。麻粒巖的原巖可有基性、中酸性巖漿巖、火山碎屑巖、鐵鎂鈣質(zhì)沉積巖和碎屑巖等。 7.榴輝巖 : 主要由淺紅色的石榴石和鮮綠色的綠輝石組成，有時(shí)含藍(lán)晶石（或夕線石）、頑火輝石、金紅石、石英和角閃石（藍(lán)閃石、藍(lán)綠鈉閃石、鈦角閃

8、石等）。榴輝巖的顏色一般較深。比重較大，可達(dá)3.6-3.9，是變質(zhì)巖中密度最大的巖石。一般認(rèn)為它是基性-超基性巖漿巖在極大的壓力條件下變質(zhì)形成的，而溫度條件不限，低溫塞到高溫的范圍內(nèi)部可形成。 8.斜長(zhǎng)角閃巖：這是主要由角閃石和斜長(zhǎng)石組成的巖石，是角閃巖相的典型代表。由基性巖（侵入巖、火山巖、火山碎屑巖）和富鐵白云質(zhì)泥灰?guī)r在中至高溫區(qū)域變質(zhì)條件下形成。礦物成分除角閃石和斜長(zhǎng)石外，常見(jiàn)鐵鋁榴石、綠簾石、黝簾石和少量黑云母、透輝石等。具粒狀變晶結(jié)構(gòu)，其中角閃石多呈短柱狀，斜長(zhǎng)石為中酸性斜長(zhǎng)石或中性斜長(zhǎng)石，呈粒狀。塊狀構(gòu)造或微顯片理構(gòu)造。斜長(zhǎng)角閃巖的分布也很廣泛，在區(qū)域變質(zhì)巖發(fā)育地區(qū)，常見(jiàn)它與片巖、

9、片麻巖伴生一起。 三混合巖化作用（一）定義：即超深變質(zhì)作用，它是由變質(zhì)作用向巖漿作用轉(zhuǎn)變的過(guò)渡性地質(zhì)作用。當(dāng)區(qū)域變質(zhì)作用進(jìn)一步發(fā)展，特別是在溫度很高時(shí)，巖石受熱而發(fā)生部分熔融并形成酸性成分的熔體，同時(shí)由地下深部也能分泌出富含K、Na、Si 的熱液， 這些融體和熱液沿著已形成的區(qū)域變質(zhì)巖的裂隙或片理滲透、擴(kuò)散和變質(zhì)巖發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以形成新的巖石這就是混合巖化作用。 混合巖是由混合巖化作用形成的巖石，其基本物質(zhì)系由基體和脈體兩部分組成?；w指的是混合巖形成過(guò)程中殘留的變質(zhì)巖，是區(qū)域變質(zhì)作用的產(chǎn)物，主要是斜長(zhǎng)角閃巖、片麻巖、片巖、變粒巖等。顏色較深。脈體指的是混合巖形成過(guò)程中處于活動(dòng)狀態(tài)的新生成的流

10、體相結(jié)晶部分，通常是花崗質(zhì)、長(zhǎng)英質(zhì)、偉晶質(zhì)和石英脈等。和基體相比，其顏色較淺?；w和脈體的相對(duì)數(shù)量關(guān)系及相聚在狀態(tài)不同，反映了混合巖化作用的不同程度，相應(yīng)地有不同特征的混合巖。(二）常見(jiàn)類型：斑點(diǎn)狀混合巖、條帶狀混合巖、 腸狀混合巖、混合花崗巖 條帶狀混合巖：淺色的巖脈物質(zhì)與暗色的殘留基體部分之間，呈條帶狀互層，兩類條帶的寬窄變化及其相對(duì)含量不定，但一般基體仍占主導(dǎo)地位（50%）。條帶狀混合巖通常基體為片理發(fā)育的各種片巖（特別是云母片巖）或暗色片麻巖類，脈體物質(zhì)以粉紅色或灰白色花崗質(zhì)為主，它們基本平行片理分布與暗色的基體成條帶狀互層 腸狀混合巖：脈體呈復(fù)雜的腸狀彎曲的混合巖，這種混合巖的基體也

11、具有較好的片理，常見(jiàn)如片巖、片麻巖類。脈體常分布于基體的片理中，呈腸狀褶皺，基體與脈體間大多整合接觸。脈體的厚度不等，一般為數(shù)厘米至數(shù)十厘米，腸狀褶皺的規(guī)模變化也很大，一般為數(shù)厘米至十厘米，不超過(guò)幾米。腸狀混合巖的機(jī)理可能與塑性狀態(tài)下的擠壓有關(guān)。 混合花崗巖：是混合巖化作用和花崗巖化作用的最終產(chǎn)物，這時(shí)基體與脈體己無(wú)法分辯，巖性上與巖漿成因的花崗巖類極為相似，但混合花崗巖與正常巖漿成因的花崗巖相比有以下不同：混合花崗巖往往向四周漸變?yōu)槠渌愋偷幕旌蠋r，沒(méi)有明顯的侵入接觸關(guān)系；混合花崗巖的巖性不均勻，結(jié)構(gòu)變化較大，有時(shí)可見(jiàn)非巖漿成因的礦物如堇青石、石榴石等：混合花崗巖中交代結(jié)構(gòu)普遍發(fā)育，沒(méi)有明顯的相帶等。 四動(dòng)力變質(zhì)作用 定義：動(dòng)力變質(zhì)作用又稱碎裂變質(zhì)作用，它是在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的定向壓力作用下巖石所發(fā)生的變質(zhì)作用。 它與地殼中巖石的斷裂相伴相隨，并出現(xiàn)在斷裂帶兩側(cè)，常形成構(gòu)造角礫巖、糜棱巖。構(gòu)造角礫巖：指由于應(yīng)力作用原巖破碎成角礫狀被破碎細(xì)屑充填膠結(jié)或有部分外來(lái)物質(zhì)膠結(jié)的巖石。將這樣的結(jié)構(gòu)稱之為破碎角礫結(jié)構(gòu)。它是動(dòng)力變質(zhì)巖中碎裂程度中等的巖石。構(gòu)造角礫巖在斷層破碎帶廣泛分布。其厚度取決于破碎的強(qiáng)度。有時(shí)可厚達(dá)數(shù)百米，延伸數(shù)十至數(shù)百公里。 糜棱巖：具有糜棱結(jié)構(gòu)的巖石稱為糜棱巖。糜棱巖是強(qiáng)烈破碎塑變作用所形成的巖石。往往分布在