变质作用与变质岩新精.ppt
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1、变质作用与变质岩新第1页,本讲稿共63页1.Metamorphism2.TheMatterCompositionsofMetamorphicRocks3.Textures,StucturesofMetamorphicRocks4.TypesofMetamorphismandMainMetamorphicRocks第2页,本讲稿共63页Metamorphism(变质作用)(变质作用)(一)变质作用的概念变变质质作作用用:岩石在基本上处于固态下,受到温度、压力及化学活动性流体的作用,发生矿矿物物成成分分、化化学学成成分分、岩岩石石结结构与构造变化构与构造变化的地质作用。变质岩变质岩(metamor
2、phic rock)(metamorphic rock):由变质作用形成的岩石。变质岩形成于地下,因而同等条件下,其比沉积岩容易风化。由岩浆岩变成的岩石叫正变质岩,由沉积岩变成的岩石叫副变质岩。第3页,本讲稿共63页geologicalprocessofexternalagentssedimentaryrocks-70-200metamorphismmetamorphicrocks150180-800magmatismmagmaticrocks(igneousrocks)800-1200第4页,本讲稿共63页Metamorphismistheprocessbywhichheat,pressur
3、e,andchemicalreactionsdeepwithintheEarthalterthemineralcontentand/orstructureofpreexistingrockwithoutmeltingit.Rocks,whichformbymetamorphism,arecalledmetamorphicrocks.第5页,本讲稿共63页(二)引起变质作用的因素(二)引起变质作用的因素地热地热1.温度(温度(T)岩浆热岩浆热来源来源放射性元素蜕变释放热放射性元素蜕变释放热岩石断裂岩石断裂(1)促进重结晶作用)促进重结晶作用当温度升高时,产生重结晶作用,使非晶质变为晶质,或由结晶
4、细小变为结晶粗大,但岩石组分基本不变。如石灰岩变为粗粒大理岩。(2)吸热放热促进新矿物的形成)吸热放热促进新矿物的形成温度升高,矿物成分间化学反应加快,原有矿物消失,形成新矿物。如高岭石变成红柱石和石英。第6页,本讲稿共63页Al4Si4O10(OH)8吸热AlAlSiO5O+2SiO2+4H2O(高岭石)(高岭石)(红柱石)(红柱石)(石英)(石英)吸热放热富含SiO2的石灰岩,受热后,方解石分解放出CO2及留下CaO,CaO同岩石中的SiO2结合,则形成一种新矿物硅灰石:CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2(方解石方解石)(硅灰石)(硅灰石)第7页,本讲稿共63页(二)压力(二)压力(
5、P)1.静压力:静压力:由上覆岩石重量引起,各向均等。当压力加大到一定时,引起矿物成分变化;2.定定向向压压力力:由由构构造造运运动动引引起起。有方向性,使矿物定向排列。引起矿物结构构造变化。第8页,本讲稿共63页(定向压力)(定向压力)directionalpressure第9页,本讲稿共63页(三)化学活动性流体三)化学活动性流体(气体、液体气体、液体)以水和以水和CO2为主,主要是使矿物成分变化。为主,主要是使矿物成分变化。3MgCO3+4SiO2+H2OMg3Si4O10(OH)2+3CO2菱镁矿菱镁矿热水热水滑石滑石3Mg2SiO4+SiO2+4H2O2Mg2Si2O5(OH)4橄榄
6、石橄榄石热水热水蛇纹石蛇纹石蛇纹岩主要由橄榄岩等基性岩经蚀变而成。蛇纹岩主要由橄榄岩等基性岩经蚀变而成。第10页,本讲稿共63页TheMatterCompositionsofMetamorphicRocks1.变质岩的主要造岩氧化物仍是SiO2,Al2O3,Fe2O3,FeO,MgO,CaO,K2O,Na2O,H2O,CO2,TiO2,P2O5等,但在不同的变质岩中含量不同。2.变质岩常具其特有的变质矿物:红柱石、蓝晶石、夕线石、硅灰石、石榴子石、滑石、十字石、透闪石、阳起石、蓝闪石、透辉石、蛇纹石、石墨等。变质矿物的出现就是变质作用发生的最有力的证明。变质岩中的矿物大多由定向压力形成,常为柱
7、状、片状、针状矿物。第11页,本讲稿共63页3.与火成岩、沉积岩共有的矿物石英、钾长石、钠长石、白云母、黑云母等。这些矿物能够适应温度、压力较大幅度的变化而保持稳定状态。云母虽然也存在于火成岩与沉积岩之中,但其数量少,是作为次要矿物出现的;如果岩石中云母大量存在,成为岩石的主要矿物,它就是变质作用造成的。第12页,本讲稿共63页Textures,StucturesofMetamorphicRocks1.变晶结构变晶结构(一)变质岩的结构(一)变质岩的结构2.变余结构变余结构3.碎裂结构碎裂结构第13页,本讲稿共63页1.变晶结构:变晶结构:岩石在固态条件下由重结晶和变质结晶作用岩石在固态条件下
8、由重结晶和变质结晶作用形成的结构。形成的结构。粗粒变晶结构粗粒变晶结构按变晶大小按变晶大小中粒变晶结构中粒变晶结构细粒变晶结构细粒变晶结构粒状变晶结构粒状变晶结构按变晶形状按变晶形状鳞片变晶结构鳞片变晶结构纤维变晶结构纤维变晶结构2.变余结构变余结构3.碎裂结构碎裂结构第14页,本讲稿共63页1、定向构造、定向构造(二)变质岩的构造(二)变质岩的构造2、块状构造、块状构造3、变余构造、变余构造1定向构造定向构造由定向压力形成由定向压力形成(1)板板状状构构造造岩石具有平行、密集而平坦的破裂面,沿此面岩石易分裂成薄板。(2)片片理理构构造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
9、甚平坦的纹理片理。沿片理方向岩石易于劈开。第15页,本讲稿共63页千枚状构造千枚状构造:矿物初步有定向排列,但矿物颗粒细小,不能辨认,片理面上有丝绢光泽。片理片理片状构造片状构造:岩石中所含大量片状、粒状矿物都平行排列,矿物颗粒较粗,肉眼能识别。第16页,本讲稿共63页片状构造片状构造 (*10)(*10)第17页,本讲稿共63页蓝晶石片岩蓝晶石片岩-定向构造定向构造第18页,本讲稿共63页(3)片片麻麻状状构构造造组成岩石的矿物是以粒状为主,伴随有部分平行定向排列的片状、柱状矿物,后者在前者中成断续的带状分布。具有片麻状构造的岩石,其矿物的颗粒较粗。其中长石特别粗大,好似眼球者,称为眼球状构
10、造眼球状构造。(4)条条带带状状构构造造岩石中成分、颜色或粒度不同的矿物分别集中,形成平行相间的条带。第19页,本讲稿共63页2块块状状构构造造岩石中矿物颗粒均匀分布,无定向排列。如石英岩、大理岩常具有这种构造。3变变余余构构造造变质岩中残留的原岩的构造,如变余气孔构造、变余层状构造、变余泥裂构造等,以变余层状构造最为普遍,是判断原岩属于岩浆岩或沉积岩的重要依据。第20页,本讲稿共63页TypesofMetamorphismandMainMetamorphicRocks(一)变质作用类型变质作用类型1.接触变质作用(T)大理岩、石英岩2.区域变质作用(T、P、CAF)片麻岩、千枚岩、变粒岩、麻
11、粒岩等3.混合岩化作用混合花岗岩4.动力变质作用(P)角砾岩第21页,本讲稿共63页 变质岩类型示意图第22页,本讲稿共63页Mainmetamorphicrocks:1.quartzite(石英岩)(石英岩)2.marble(大理岩)(大理岩)3.granitegneiss(花岗片麻岩)花岗片麻岩)第23页,本讲稿共63页花岗片麻岩花岗片麻岩(granitegneiss)为区域变质岩中片麻岩。由花岗岩变质成。主要矿物成分为石英、长石,含量50%,还有深绿色角闪石,粒状变晶结构,具有明显的片麻状构造,即柱状矿物呈断续的平行定向排列。风化产物为砂中带粘,其粘性比花岗岩重,因为角闪石风化变为绿泥石
12、。第24页,本讲稿共63页石英岩石英岩(Quartzite)为热接触变质岩。灰色,由石英砂岩变质而成,主要矿物成分为石英。粒状变晶结构,块状构造,由于石英的硬度大,因而石英岩很难风化。其发育形成的土壤,砂性强,贫瘠。第25页,本讲稿共63页大理岩大理岩(marble)此大理岩为热接触变质岩。白色,由白云岩变质而成。粒状变晶结构,块状构造,主要矿物成分为白云石,属于化学岩。第26页,本讲稿共63页白云母石英片岩白云母石英片岩(Quartzschistwithmuscovite)为区域变质岩中片岩。灰白色,鳞片变晶结构,片状构造,主要由白云母、石英、长石组成,石英及长石含量50%,白云母含量占片状
13、矿物的50%以上。第27页,本讲稿共63页方柱石黑云母片岩方柱石黑云母片岩(scapoliteandblackmicaschist)为区域变质岩中片岩。黑色,变晶结构,片状构造,主要矿物为黑云母、方柱石,还有石英、长石。此类岩石因色深及片理很易风化,形成的土壤带粘性。第28页,本讲稿共63页千枚状板岩千枚状板岩(phylliticslate)为区域变质岩中板岩。深绿色,隐晶质结构,板状构造,是泥质岩、粉砂岩经轻度变质而成,因而肉眼不能辨别其中的矿物。此类岩石因原岩成分、构造等因素很易遭受风化。第29页,本讲稿共63页蛇纹石化大理岩蛇纹石化大理岩第30页,本讲稿共63页蛇纹岩蛇纹岩(serpen
14、tine)接触变质岩。暗灰绿色,几乎都由蛇纹石组成,有少量的磁铁矿等,隐晶质结构,其中常见纤维状石棉分布。蛇纹岩硬度小,易于风化。第31页,本讲稿共63页Section4TheDevelopmentofRocks2.InfluenceFactorsonDevelopmentofRocks1.TheRockCycle第32页,本讲稿共63页TheRockCycle(一)三大岩类的特征比较(一)三大岩类的特征比较岩性岩性(rockproperties):是指岩浆岩、沉积岩、变质岩由于它们形:是指岩浆岩、沉积岩、变质岩由于它们形成的环境与过程不相同,所表现出它们各自成的环境与过程不相同,所表现出它们
15、各自在矿物成分、结构和构造方面不同的特性。在矿物成分、结构和构造方面不同的特性。第33页,本讲稿共63页三大岩类的特征比较三大岩类的特征比较岩类特征岩浆岩(火成岩)沉积岩(水成岩)变质岩形成的地质作用岩浆作用外力地质作用变质作用岩石分类按SiO2含量分类超基性岩SiO265%按物质来源、结构、成岩方式分:1粘土岩类2碎屑岩类3化学岩及生物化学岩类按变质作用类型分类1结触变质岩2区域变质岩3混合变质岩4动力变质岩分布最多的岩石花岗石、玄武岩、安山岩、流纹岩页岩、砂岩、石灰岩片麻岩、石英、大理岩矿物成分石英、长石、云母等,橄榄石、辉石、角闪石石英、长石、云母等,富含粘土矿物、方解石、白云、有机质等
16、石英、长石、云母、角闪石、辉石等外,常含变质矿物,如石榴子石、石墨、红柱石、硅灰石等结构粒状、似斑状、斑状等,部分为隐晶质、玻璃质典型的碎屑结构、化学结构和生物结构粒状、斑状、鳞片状等各种变晶结构构造多为块状构造喷出岩常具气孔、杏仁构造流纹等构造各种层理构造:水平层理、斜层理、交错层理,常含生物化石大部分具片理构造:片麻状、片状、千枚状、板状等,部分为块状构造第34页,本讲稿共63页 三大类岩石的转化三大类岩石的转化(二)三大岩类转化(二)三大岩类转化(theRockCycle)第35页,本讲稿共63页岩岩石石圈圈物物质质循循环环第36页,本讲稿共63页TheRockCycleGeologis
17、tscalltheprogressivetransformationofEarthmaterialsfromonerocktypetoanothertherockcycle.Therearemanypathsaroundorthroughtherockcycle.Forexample,igneousrockmayweatheranderodetoproducesediment,whichcouldpartiallymelttocreatemagma.Thismagmalatersolidfiestoformnewigneousrock.Wecansymbolizethispathas:igne
18、oussedimentarymetamorphicigneous;thatis,acompletelooparoundtherock.第37页,本讲稿共63页Butalternatively,themetamorphicrockcouldbeupliftedanderodedtoformnewsedimentandultimatelynewsedimentaryrockwithoutmelting,takingashortcutpaththroughthecyclethatwecansymbolizeas:igneoussedimentarymetamorphicsedimentary.Lik
19、ewise,theigneousrockcouldbemetamorphoseddirectly,withoutfirstturningtosediment.Thismetamorphicrockcouldagainbeturnedintosedimentaryrock,defininganothershortcutpath:第38页,本讲稿共63页igneousmetamorphicsedimentary.Togetaclearersenseofhowtherockcycleworks,welllookatoneparticularexample.Materialfirstentersthe
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