1-变质作用的基本概念.ppt

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1、变质岩岩石学苏尚国82321191教二楼228室第十一章 变质作用的基本概念听课指南1.变质作用的基本概念与类型。2.变质作用的机制及其控制要素，如何理解变质作用过程？3.变质作用发生在什么样的地质环境中？为什么？4.变质岩在我们理解地壳演化、板块构造以及地球演化方面的作用？第十七章 变质作用的基本概念变质作用在地球内力作用下，使已经形成的岩石发生矿物成分、结构构造和/或化学成分变化的作用。*强调:(1)已经形成的岩石包括先期形成的岩、沉、变三大岩，(2)内力作用指物理化学条件(T、P)的改变，(3)使得原来岩石发生改变包括矿物成分、结构构造和化学成分等，(4)变质作用的条件：基本上为固态，但

2、是在高级变 质作用过程中，可以发生部分熔融，形成流体相（混合岩化作用）岩浆作用的初始阶段。一、变质作用机制1.变质结晶作用 1）重结晶作用 2）交代作用 2.变形3.变质分异 1A)、重结晶作用(Recrystallization)同种矿物，经过重新溶解、组分迁移，再结晶形成原矿物的方式。重结晶作用的结果是晶粒由小变大。受控因素：成分愈单一、粒度愈小，愈容易发生。举例：石灰岩大理岩1B）变质结晶作用和变质反应：在变质作用的温度、压力范围内，在原岩基本保持固态条件下使旧矿物消失、新矿物形成的变质方式，一般通过特定的化学反应来实现，这种化学反应称为变质反应。包括同质多象转变和形成新的矿物组合。举例

3、：Cc（方解石）+Q（石英）=Wo（硅灰石）+CO2 红柱石-蓝晶石-矽线石三者之间的同质多象转变2）、交代作用（metasomatism）由于流体的迁移使固态岩石与外界产生复杂物质交换，从而改变岩石化学成分的一种变质方式。要求条件：有流体存在，干体系中很难发生。如：2Mg2SiO4+3H2OH4Mg3Si2O9+Mg(OH)2 Fo(镁橄榄石)Ser(蛇纹石)Brc(水镁石)KAlSi3O8+Na+NaAlSi3O8+K+带入 带出 钾长石 钠长石2、变形*偏应力施加于岩石，当应变很小时，岩石显示弹性行为(elastic behavior)。应变在应力施加时立即发生，应力撤消时，岩石立即恢复

4、至原先未变形状态。*当应变增加至超越弹性极限，岩石就会产生永久变形(deformation)。在近地表低温低压和较高应变速率条件下，岩石显示脆性行为(brittle behavior)，永久变形机制为脆性变形，表现为岩石沿裂缝破裂，产生碎裂和断裂。而在地下高温高压特别是当应变速率低时，岩石显示塑性行为(plastic behavior)，岩石永久变形主要由于塑性流动(plastic flow)产生，导致矿物畸变和褶皱而没有破裂。晶内塑性变形的机制：直线滑移和双晶滑移的宏观变化(Vernon,1976)a.未变形的；b.直线滑移；c.双晶滑移高温下的塑性变形主要有：晶内塑性变形(intracry

5、stalline plastic deformation)和晶界塑性变形(intercrystalline plastic deformation)两种机制。塑性扭折的几何特征（Vernon,1976）位错示意图b为Bergers矢量，它表示已滑动部分的滑移方向和距离 晶界塑性变形包括颗粒边界的滑移和扩散流动(diffusive flow)晶内塑性变形与压溶比较3、变质分异作用 所谓变质分异（metamorphic differentiation）就是使原先均匀的岩石发育成分层的变质过程（Raymond,1995）。原因：（1）成分层代表扩散反应带。（2）成分层的发育是构造重结晶的结果。（3）

6、成分层是强烈压扁（塑性变形）的结果。辉长岩 斜长角闪岩变质分异作用高级片麻岩区四种典型的露头尺度递进变形(a)岩脉网络的均匀变形；(b)岩石碎块的均匀变形；(c)粒度不均匀的均质火成岩（例如斑状花岗岩）的均匀变形；(d).均质火成岩（例如辉长岩）的不均匀变形。二、变质岩 由变质作用形成的岩石，即为变质岩。三、变质岩的类型正变质岩：由岩浆岩经过变质作用形成的变质岩副：由沉积岩四、变质岩的重要地位(1)前寒武纪之前的岩石几乎均为变质岩,占大陆面积的1/5(2)变质岩在我国分别很广，而且有大量的金属和非金属矿产例如：鞍山式铁矿含铁石英岩型 石英脉型金矿如山东第二节 影响变质作用的因素变质作用的因素指

7、决定变质作用的物理、化学条件，包括T,P,流体、时间(t)1.温度温度实际代表热量，是变质作用的能量来源，是最重要的因素，绝大多数变质作用是在温度增加的条件下进行。温度升高有利于吸热反应(如脱水反应)，温度降低反应向放热方向进行。1).温度升高引起的变化(1)导致重结晶作用随着T增加，岩石内部质点活动能力增加，质点重新排列晶粒由小变大，由细变粗。例如 石灰岩(沉积岩)大理岩(变质岩)(2)促进矿物之间的化学反应,形成新的矿物与矿物组合,例如Al4Si4O10(OH)8 2Al2SiO4O+2SiO2+4H2OT 升高 吸热 放热红柱石 高岭石 石英2).导致温度升高的热源(1)地热：地热增温率7-60/km,例如一般地区 为25/km，(2)岩浆侵入：岩浆侵入冷却散热，(3)构造运动：摩擦作用，(4)地球内部物质的相变释放，(5)放射性元素的衰变能，U,ThPb。