变质作用与变质岩课件.ppt

第四讲 变质作用与变质岩 ; 一 变质作用机制 二 变质作用因素 三 变质作用P-T-t轨迹 四 变质作用的地质分类 五 变质岩的一般特征 六 变质作用的规律;第一节 变质作用机制 变质作用是一个基本保持固体状态下的转变过程，那么岩石是如何在这种状态下实现矿物成分、结构构造甚至化学成分变化的呢？这就是变质作用机制问题。与岩浆作用和沉积作用相比，变质作用机制更为复杂，主要包括： 变质结晶 (Meta. crystallization) 2. 变形 (Deformation) 3. 变质分异 (Meta. differentiation);此外， 在高级变质中还可出现部分熔融——主要属于岩浆作用范畴 在很低级变质（埋藏变质）中甚至可出现压实作用——主要属于沉积作用范畴 ;1、变质结晶 （Metamorphic crystallization） ; 固态下成核多为在有成核剂存在下的非均匀成核。成核剂可以是一个先成的固体颗粒界面或某一变形构造等； 固态下晶体生长受表面能驱使，通过粒度增大和均匀化、颗粒界面平直化（多边形化）而不断降低表面能，以达到表面能最低的结构稳定状态。;1.1 重结晶作用 recrystallization; 单矿物Si/Ca质岩的重结晶 矿物的重组合，无变质反应、无矿物成分变化，仅结构变化。 当达到最低颗粒界面能的情况下，相邻晶面之间的面间角约为120° ;图17-1 变燧石岩粒径对距辉长岩接触带距离图解 ;发生变质反应，导致矿物成分和结构变化，涉及化学平衡。如含石英大理岩的晶体生长过程。 a:在低温条件下，由于方解石（Cc）＋石英（Q）是稳定的，所以二者之间没有反应发生，它们构成一个矿物组合或矿物共生，方解石和石英独自生长，包括粒度变大，颗粒界面变平直，形成该条件下的平衡结构;蓖防血旅颐欢情迢锄梭旗践几蔼晌钮莆酒韶森坐诗化年寨淳用训倒柏陈团变质作用与变质岩课件变质作用与变质岩课件;b:当温度升高，一旦超越反应Cc＋Q=Wo（硅灰石+CO2的反应温度， Cc ＋Q就变得不稳定。在粒度增大的同时，Q与Cc 反应，形成Wo反应边，在Wo集合体内有少量Q残留，由于反应不彻底．结构未达平衡。;霉紧肇肆岩晴冯棠部毋共笼狠座知躯惕业圆注肺斑使粱惜峰荡敖崖山柔挎变质作用与变质岩课件变质作用与变质岩课件;c:进一步发生反应，当反应完全后, Q消失，形成新的高温条件下达平衡的稳定矿物组合Cc ＋Wo，粒度也进一步增大，形成新的平衡结构;兢肾焙洗仅贺律烟辆镊峭柏吝惯箭蜂族避傻遍阳钦狗饶潭针咳濒哎旅爆粤变质作用与变质岩课件变质作用与变质岩课件;c. 反应完全，粒度进一步增大，形成新的高温条件下稳定的矿物组合Cc+Wo和平衡结构; a;1.2 交代作用 （metasomatism或replacement） ;渗透infiltration 裂隙溶液中 组分迁移驱动力为 压力差; 可以在系统中带入带出的组分称为活动组分mobile components 流体相是完全活动组分。 通常的变质作用也会造成岩石的H2O、CO2和Fe的价态变化，岩石系统为封闭系统，从化学角度称为 等化学变质作用 isochemical metamorphism ; 伴随交代作用，K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Si4+等金属阳离子也成为活动组分可带入带出时，岩石系统是开放系统，这种使岩石总化学成分除H2O、CO2等挥发分外，其它组分也发生变化的变质作用称为 异化学变质作用 allochemical metamorphism;重结晶; 偏应力施加于岩石，当应变很小时，岩石显示弹性行为（elastic behavior），这意味应变在应力施加时立即发生，应力撤消时，岩石立即恢复至原先末变形状态。 而当应变增加至超越弹性极跟，岩石就会产生永久变形（deformation）。此时视环境条件不同有不同的变形行为：; 不同环境条件 不同变形行为 ; 脆往与塑性之间并没有绝对界限．二者是过渡的。在过渡区，岩石变形行为既有脆性特征，又有塑性特征 ，永久变形由于碎裂流动( cataclastic flow ）而产生。变形岩石宏观上整体保持连续性，显塑性变形特征，而微观上则被许多裂隙分割，显脆性变形特征 ;单个晶体的扭折kinking;晶界塑性变形 intercrystalline plastic defor.; 变形晶体有大量位错，储集了变形施加的应变能，因而不稳定而力图通过重结晶以消除应变能恢复到稳定的无应变状态。这种伴随变形而发生的重结晶称为动态重