變質作用與變質巖新

變質作用與變質巖新第一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日1.Metamorphism2.TheMatterCompositionsofMetamorphicRocks

3.Textures,StucturesofMetamorphicRocks

4.TypesofMetamorphismandMainMetamorphicRocks

第二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

Metamorphism（變質作用）（一）變質作用的概念變質作用：巖石在基本上處于固態(tài)下，受到溫度、壓力及化學活動性流體的作用，發(fā)生礦物成分、化學成分、巖石結構與構造變化的地質作用。變質巖(metamorphicrock)：由變質作用形成的巖石。變質巖形成于地下，因而同等條件下，其比沉積巖容易風化。由巖漿巖變成的巖石叫正變質巖，由沉積巖變成的巖石叫副變質巖。

第三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

geologicalprocessofexternalagents

→sedimentaryrocks

-70--200℃

metamorphism→metamorphicrocks

150~180--800℃magmatism→magmaticrocks（igneousrocks）

800--1200℃

第四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

Metamorphismistheprocessbywhichheat,pressure,andchemicalreactionsdeepwithintheEarthalterthemineralcontentand/orstructureofpreexistingrockwithoutmeltingit.Rocks,whichformbymetamorphism,arecalledmetamorphicrocks.第五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

（二）引起變質作用的因素

地熱

1.溫度（T）

巖漿熱來源放射性元素蛻變釋放熱

巖石斷裂（1）促進重結晶作用當溫度升高時，產(chǎn)生重結晶作用，使非晶質變?yōu)榫з|，或由結晶細小變?yōu)榻Y晶粗大，但巖石組分基本不變。如石灰?guī)r變?yōu)榇至４罄韼r。（2）吸熱放熱促進新礦物的形成溫度升高，礦物成分間化學反應加快，原有礦物消失，形成新礦物。如高嶺石變成紅柱石和石英。第六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日Al4[Si4O10](OH)8

吸熱

Al[AlSiO5]O+2SiO2+4H2O

（高嶺石）

（紅柱石）（石英）吸熱放熱富含SiO2的石灰?guī)r，受熱后，方解石分解放出CO2及留下CaO,CaO同巖石中的SiO2結合，則形成一種新礦物硅灰石：CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2

(方解石)（硅灰石）第七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（二）壓力（P）1.靜壓力：由上覆巖石重量引起，各向均等。當壓力加大到一定時，引起礦物成分變化;

2.定向壓力：由構造運動引起。有方向性，使礦物定向排列。引起礦物結構構造變化。第八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（定向壓力）directionalpressure第九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（三）化學活動性流體(氣體、液體)以水和CO2為主，主要是使礦物成分變化。3MgCO3+4SiO2+H2O→Mg3[Si4O10](OH)2+3CO2

菱鎂礦熱水滑石3Mg2SiO4+SiO2+4H2O→2Mg2[Si2O5](OH)4橄欖石熱水蛇紋石蛇紋巖主要由橄欖巖等基性巖經(jīng)蝕變而成。第十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日TheMatterCompositionsofMetamorphicRocks1.變質巖的主要造巖氧化物仍是SiO2，Al2O3，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)eO，MgO，CaO，K2O，Na2O，H2O，CO2，TiO2，P2O5等，但在不同的變質巖中含量不同。2.變質巖常具其特有的變質礦物：紅柱石、藍晶石、夕線石、硅灰石、石榴子石、滑石、十字石、透閃石、陽起石、藍閃石、透輝石、蛇紋石、石墨等。變質礦物的出現(xiàn)就是變質作用發(fā)生的最有力的證明。變質巖中的礦物大多由定向壓力形成，常為柱狀、片狀、針狀礦物。第十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日3.與火成巖、沉積巖共有的礦物石英、鉀長石、鈉長石、白云母、黑云母等。這些礦物能夠適應溫度、壓力較大幅度的變化而保持穩(wěn)定狀態(tài)。云母雖然也存在于火成巖與沉積巖之中，但其數(shù)量少，是作為次要礦物出現(xiàn)的；如果巖石中云母大量存在，成為巖石的主要礦物，它就是變質作用造成的。第十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日Textures,StucturesofMetamorphicRocks

▲1.變晶結構（一）變質巖的結構2.變余結構3.碎裂結構第十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日1.變晶結構：巖石在固態(tài)條件下由重結晶和變質結晶作用形成的結構。

粗粒變晶結構按變晶大小中粒變晶結構細粒變晶結構粒狀變晶結構按變晶形狀鱗片變晶結構纖維變晶結構

2.變余結構3.碎裂結構第十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

▲1、定向構造（二）變質巖的構造2、塊狀構造3、變余構造1．定向構造—由定向壓力形成（1）板狀構造

巖石具有平行、密集而平坦的破裂面，沿此面巖石易分裂成薄板。（2）片理構造巖石中片狀或長條狀礦物連續(xù)而平行排列，形成平行、密集而不甚平坦的紋理――片理。沿片理方向巖石易于劈開。第十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

千枚狀構造：礦物初步有定向排列，但礦物顆粒細小，不能辨認，片理面上有絲絹光澤。片理

片狀構造：巖石中所含大量片狀、粒狀礦物都平行排列，礦物顆粒較粗，肉眼能識別。第十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日片狀構造(*10)第十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日藍晶石片巖----定向構造第十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（3）片麻狀構造組成巖石的礦物是以粒狀為主，伴隨有部分平行定向排列的片狀、柱狀礦物，后者在前者中成斷續(xù)的帶狀分布。具有片麻狀構造的巖石，其礦物的顆粒較粗。其中長石特別粗大，好似眼球者，稱為眼球狀構造。（4）條帶狀構造

巖石中成分、顏色或粒度不同的礦物分別集中，形成平行相間的條帶。第十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日2．塊狀構造巖石中礦物顆粒均勻分布，無定向排列。如石英巖、大理巖常具有這種構造。3．變余構造變質巖中殘留的原巖的構造，如變余氣孔構造、變余層狀構造、變余泥裂構造等，以變余層狀構造最為普遍，是判斷原巖屬于巖漿巖或沉積巖的重要依據(jù)。

第二十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

TypesofMetamorphismandMainMetamorphicRocks

（一）變質作用類型1.接觸變質作用（T）—大理巖、石英巖2.區(qū)域變質作用（T、P、CAF）——片麻巖、千枚巖、變粒巖、麻粒巖等3.混合巖化作用——混合花崗巖4.動力變質作用（P）——角礫巖

第二十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日變質巖類型示意圖第二十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日Mainmetamorphicrocks:1.quartzite（石英巖）2.marble（大理巖）3.granitegneiss（花崗片麻巖）第二十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日花崗片麻巖(granitegneiss)

為區(qū)域變質巖中片麻巖。由花崗巖變質成。主要礦物成分為石英、長石，含量>50%，還有深綠色角閃石，粒狀變晶結構，具有明顯的片麻狀構造，即柱狀礦物呈斷續(xù)的平行定向排列。風化產(chǎn)物為砂中帶粘，其粘性比花崗巖重，因為角閃石風化變?yōu)榫G泥石。第二十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日石英巖(Quartzite)

為熱接觸變質巖?；疑?，由石英砂巖變質而成，主要礦物成分為石英。粒狀變晶結構，塊狀構造，由于石英的硬度大，因而石英巖很難風化。其發(fā)育形成的土壤，砂性強，貧瘠。

第二十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日大理巖(marble)

此大理巖為熱接觸變質巖。白色，由白云巖變質而成。粒狀變晶結構，塊狀構造，主要礦物成分為白云石，屬于化學巖。

第二十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

白云母石英片巖(Quartzschistwithmuscovite)為區(qū)域變質巖中片巖?；野咨?，鱗片變晶結構，片狀構造，主要由白云母、石英、長石組成，石英及長石含量>50%，白云母含量占片狀礦物的50%以上。第二十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日方柱石黑云母片巖(scapoliteandblackmicaschist)

為區(qū)域變質巖中片巖。黑色，變晶結構，片狀構造，主要礦物為黑云母、方柱石，還有石英、長石。此類巖石因色深及片理很易風化，形成的土壤帶粘性。第二十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日千枚狀板巖(phylliticslate)

為區(qū)域變質巖中板巖。深綠色，隱晶質結構，板狀構造，是泥質巖、粉砂巖經(jīng)輕度變質而成，因而肉眼不能辨別其中的礦物。此類巖石因原巖成分、構造等因素很易遭受風化。第二十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日蛇紋石化大理巖第三十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日蛇紋巖(serpentine)接觸變質巖。暗灰綠色，幾乎都由蛇紋石組成，有少量的磁鐵礦等，隱晶質結構，其中常見纖維狀石棉分布。蛇紋巖硬度小，易于風化。第三十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日Section4TheDevelopmentofRocks2.InfluenceFactorsonDevelopmentofRocks

1.TheRockCycle第三十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

TheRockCycle（一）三大巖類的特征比較巖性(rockproperties)：是指巖漿巖、沉積巖、變質巖由于它們形成的環(huán)境與過程不相同，所表現(xiàn)出它們各自在礦物成分、結構和構造方面不同的特性。

第三十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

三大巖類的特征比較巖類特征巖漿巖（火成巖）沉積巖（水成巖）變質巖形成的地質作用巖漿作用外力地質作用變質作用巖石分類按SiO2含量分類超基性巖SiO2<45%基性巖：45～50%中性巖：52～65%酸性巖SiO2>65%按物質來源、結構、成巖方式分：1．粘土巖類2．碎屑巖類3．化學巖及生物化學巖類按變質作用類型分類1．結觸變質巖2．區(qū)域變質巖3．混合變質巖4．動力變質巖分布最多的巖石花崗石、玄武巖、安山巖、流紋巖頁巖、砂巖、石灰?guī)r片麻巖、石英、大理巖礦物成分石英、長石、云母等，橄欖石、輝石、角閃石石英、長石、云母等，富含粘土礦物、方解石、白云、有機質等石英、長石、云母、角閃石、輝石等外，常含變質礦物，如石榴子石、石墨、紅柱石、硅灰石等結構粒狀、似斑狀、斑狀等，部分為隱晶質、玻璃質典型的碎屑結構、化學結構和生物結構粒狀、斑狀、鱗片狀等各種變晶結構構造多為塊狀構造噴出巖常具氣孔、杏仁構造流紋等構造各種層理構造：水平層理、斜層理、交錯層理，常含生物化石大部分具片理構造：片麻狀、片狀、千枚狀、板狀等，部分為塊狀構造第三十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日三大類巖石的轉化（二）三大巖類轉化(theRockCycle)第三十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日巖石圈物質循環(huán)第三十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日TheRockCycleGeologistscalltheprogressivetransformationofEarthmaterialsfromonerocktypetoanothertherockcycle.Therearemanypathsaroundorthroughtherockcycle.Forexample,igneousrockmayweatheranderodetoproducesediment,whichcouldpartiallymelttocreatemagma.Thismagmalatersolidfiestoformnewigneousrock.Wecansymbolizethispathas:igneoussedimentarymetamorphicigneous;thatis,acompletelooparoundtherock.第三十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日Butalternatively,themetamorphicrockcouldbeupliftedanderodedtoformnewsedimentandultimatelynewsedimentaryrockwithoutmelting,takingashortcutpaththroughthecyclethatwecansymbolizeas:igneoussedimentarymetamorphicsedimentary.Likewise,theigneousrockcouldbemetamorphoseddirectly,withoutfirstturningtosediment.Thismetamorphicrockcouldagainbeturnedintosedimentaryrock,defininganothershortcutpath:第三十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日igneousmetamorphicsedimentary.Togetaclearersenseofhowtherockcycleworks,we’lllookatoneparticularexample.Materialfirstenterstherockcyclewhenbasalticmagmarisesfromthemantal.Supposethemagmaeruptsandformsbasalt(玄武巖--巖漿巖）atacontinentalhot-spotvolcano.MovementofthemagmabroughtatomsfromthemantaluptotheEarth’ssurface,wheretheyarrangedtoformvariousmineralcrystals.Interactionwithwind,rain,andvegetationgraduallyweathersthebasalt,physicallybreakingitintosmallerfragmentsandchemicallyalteringittocreateclay.第三十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日Asrainwaterwashesoverthenewlyformedclay,itcarriestheclayawayandtransportsitdownstream—ifyou’veeverseenabrown-coloredriver,you’veseenclayroutetoasiteofdeposition.Eventuallytheriverreachesthesea,wherethewaterslowsdownandtheclaysettlesout.Let’simagine,forthisexample,thattheclaysettlesoutalongthemarginofcontinentXandformsadepositofmud.Gradually,throughtime,themudbecomesprogressivelyburiedbystillyoungersediment.Waterinthemudescapes,andtheclayflakespacktightlytogether,resultinginanewsedimentaryrock,shale（頁巖—沉積巖）.第四十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日Theshaleresidescomfortablly5or6kmdeepalongthecontinentalmarginformillionsofyears,untilltheadjacentoceanicplateisconsumedataconvergentboundaryandaneighboringcontinent,Y,collideswithX.Theshalegetsburiedverydeeplywhentheedgeoftheencroachingcontinentpushesoverit.Asmountainsarebuilt,theshalethathadoncebeen5or6kmbelowthesurfacenowendsup15-20kmbelowthesurface,andunderthepressureandtemperatureconditionspresentatthisdepth,itmetamorphosesintoschist（片巖—變質巖）.第四十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日Thestory‘snotover.Oncemountaibuildingstops,erosiongraduallygrindsawaythemountainrange,andsomeoftheschistisexposedatthegroundsurface.Thisschisttransformsdirectlyintosediment,whichiscarriedoffanddepositedelsewheretoformnewsedimentaryrock.Butotherschistremainspreservedbelowthesurface.Eventually,continentalriftingtakesplaceatthesiteoftheformermountainrange,andthecrustcontainingtheschistbeginstosplitapart.Whenthishappens,newmagmadevelopsintheunderlyingmantalandrisesintothecrust，whereittransfersenoughheattotheschisttopartiallymeltitandgenerateanewmagmas.Thismagmarisestothesurfaceofthecrustandfreezestocreateanewigneousrock.Intermsoftherockcycle，we’rebackatthebeginning.第四十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日InfluenceFactorsonDevelopmentofRocks巖石所處環(huán)境、具備的條件、擁有的能量、地質作用性質和方式有關（如構造運動很重要）第四十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日Section5TheRelationbetweenTypesofRocksandAgriculture1.TypesofrocksandWaterConservancyProject2.TheEcologicalFunctionofLithosphere3.TypesofRocksandSoil第四十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日1.TypesofrocksandWaterConservancyProject水利工程場址應選在強度高、不易風化的巖石上。(1)一般說來，巖漿巖強度高，壓縮性小，不溶于水，軟化性小，尤其是侵入巖和具有隱晶致密結構的玄武巖和安山巖，但侵入巖存在風化問題，而具斑狀結構，或流紋、氣孔構造的噴出巖，其力學性質不均一，選址時應盡量避開。

第四十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日(2)沉積巖的特征是具有成層性，在巖性相同時，工程應選擇在厚層巖石上。此外，沉積巖的類型不同，影響到其工程地質性質。在化學巖類中的碳酸鹽，主要問題是溶蝕問題。所以巖溶區(qū)的水庫、壩址的選擇，都要注意水庫向鄰谷、下游滲漏的問題，盡量避開可能導致滲漏的可溶性巖石危險地段。

第四十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日對于巖溶區(qū)應做到：●鄰谷的河水位高于水庫正常高水位者；●水庫周邊有連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的隔水層阻水（如頁巖），構造封閉條件良好，而且?guī)r層傾向上游比傾向下游好。●河間地塊存在高于水庫正常高水位地下分水嶺。

第四十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日(3)對于變質巖，一般塊狀的變質巖，如石英巖、大理巖和片麻構造的片麻巖，力學強度高，但工程選址時要注意溶蝕現(xiàn)象。各類片巖，一般沿片理方向強度較低，由粘土巖變質的板巖、千枚巖較軟弱，不宜選擇。第四十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日2.TheEcologicalFunctionofLithosphere(1)巖石圈的資源功能：巖石是植物及農(nóng)作物礦質元素的天然供應庫；(2)巖石圈為生物提供活動場所人類開發(fā)利用地下空間修建地下核電站放射性廢物及其他廢物埋藏戰(zhàn)略設施及某些工廠配置修建地下商場、停車庫等第四十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日3.TypesofRocksandSoilSeeChapter5.第五十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日第二章巖石小結一、定義1.巖漿巖(igneousrocks)：巖漿冷凝固結而成的巖石稱為巖漿巖。第五十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日2.沉積巖(sedimentaryrocks)：地表或接近地表的原有巖石，在常溫、常壓條件下，經(jīng)過風化剝蝕作用，在原地或搬運到不同環(huán)境的地方沉積下來，再經(jīng)過固結而成的巖石；或生物的遺骸或其新陳代謝作用形成的物質所形成的巖石。3.變質巖（metamorphicrocks）：由變質作用形成的巖石。第五十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

二、三大類巖石分類（1）巖漿巖：巖漿巖按SiO2含量多少劃分：1）酸性巖：SiO2>65%：花崗巖（granite）流紋巖（rhyolite）

2）中性巖：SiO2=65-52%：安山巖（andesite）3）基性巖：SiO2=52-45%：玄武巖（basalt）4）超基性巖：SiO2<45%：橄欖巖（少）第五十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

（2）沉積巖：沉積巖主要按物質來源劃分(來自沉積盆地之內(nèi)或外)及結構和成巖方式劃分：1）碎屑巖：碎屑顆粒含量50%，具碎屑結構，經(jīng)膠結作用形成的沉積巖。分為礫巖、砂巖（sandstone）、粉砂巖第五十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日2）粘土巖：粘土礦物成分含量50%，具泥質結構，經(jīng)壓固作用形成的沉積巖；如頁巖（shale）

3）化學巖和生物化學巖(內(nèi)源沉積巖)：主要物質直接來自沉積盆地的溶液或沉積場所的溶液內(nèi)，是溶液中的溶解物質通過化學或生物化學作用沉淀而成的巖石。主要具有化學結構、生物結構。如石灰?guī)r（limestone）、白云巖。第五十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（3）變質巖：變質巖按變質作用類型劃分：1）接觸變質巖：大理巖（marble）、石英巖（quartzite）2）區(qū)域變質巖：花崗片麻巖（granitegneiss）、片巖（schist）3）混合變質巖4）動力變質巖

第五十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日三、三大類巖石的簡易識別識別巖石主要從礦物成分、結構、構造：1.

礦物成分區(qū)別（1）巖漿巖：礦物成分復雜，各種礦物都可出現(xiàn)，常見的有長石、石英、云母、角閃石等；（2）沉積巖：礦物成分較簡單，一般以石英為主，化學巖是以方解石或白云石為主，含特有的粘土礦物。(3)變質巖：含有特定的變質礦物,大多為柱狀和片狀礦物。第五十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星