变质岩--地质系PPT.ppt

变 质 岩 岩 石 学 讲授：王居里 第一章 绪 论 第一节 变质作用和变质岩 为什么我们现在所见到的岩石不仅仅是岩浆岩和沉积岩这两大类呢？ 原因：地球动力学事件使早先存在的岩石所处的地质环境和物理化学条件发生变化，偏离其初始形成时的地质环境及物理化学条件。这必然引起岩石的矿物组成、结构构造甚至化学成分发生变化（调整或改造），以适应新的地质环境及物理化学条件。 一、变质作用和变质岩的概念 在地壳形成和发展、演化过程中，早先形成的岩石（包括岩浆岩、沉积岩以及先存的变质岩）在地壳一定深处，为适应新的地质环境和物理化学条件，在基本保持固态的条件下发生的矿物组成、结构构造甚至化学成分的变化称为变质作用（metamorphism）。 ? 地质环境和物化条件的改变可由地壳的构造运动、岩浆活动、区域热流变化、应力变化等引起。 ?? 特殊条件下可发生部分熔融产生一定量的流体相。 在变质作用条件下的形成的新的岩石称为变质岩（metamorphic rock）。它们是大陆地壳中最主要的岩石类型之一。 ★ 变质成矿作用 三大类岩石在自然界相互转化和物质再循环 (据Tarbuck and Lutgens, 1997) 正变质岩（orthometamorphite）。 副变质岩（parametamorphite）。 变质岩岩石学（Metamorphic Petrology） 是研究变质岩的分布、产状、成分、结构、构造、分类、命名、共生组合及其形成演化机制与条件、在地球（天体）形成和演化过程中的地位及作用、与矿产的关系等内容的一门独立学科。 二、变质作用的范围 现代岩石学通常把变质作用限定为一种内生地质作用，是地壳演化过程中原先形成的岩浆岩和沉积岩在地壳一定深处所发生的一种固态转变。 ? 发生于地壳一定深处和固态转变是变质作用的两个基本点，也是区别于其他矿物转变作用的关键所在。 ?? 地壳一定深处的含义是指变质作用发生于一定的温度和压力范围，通常是T=200～800℃，P=0.02～1.5GPa。此温度范围大致位于成岩后生作用和岩浆作用之间，压力范围表明它要求处于地壳一定深处，即风化带之下。 变质作用不包括各种表生作用。 成岩后生作用与变质作用之间没有截然的界限。 因为在后生成岩过程中也会产生一些在变质作用中形成的矿物。因此，在区别成岩作用与变质作用时，典型矿物共生组合更为重要。如绿泥石是成岩作用和变质作用中都能出现的矿物，但绿泥石与葡萄石、黝帘石或斜黝帘石的共生则是变质作用的范畴。 变质作用与岩浆作用的区别： 变质作用的发生过程主要是一个升温过程，而岩浆作用主要是降温过程。 变质反应 重结晶 变质作用主要是在固态条件下的矿物转变，而岩浆作用则是在液态条件下的矿物晶出。 变晶结构 变质作用与岩浆活动之间也没有一条截然的界线。 部分重熔 第二节 变质作用的主要因素 内部因素（内因） 外部因素（外因），也称地质因素（空间、时间） 内部因素只能影响变质作用产物的一些特征，而真正控制变质作用发生、影响变质作用特点的因素是地质因素。 变质作用的主要控制因素有四种：温度、 压力、具化学活动性的流体和时间。 一、温度 1、温度在变质过程中的作用 温度升高可使原岩中一些矿物发生重结晶。 温度变化能引起原岩中矿物之间发生变质反应形成新矿物。 如： CaCO3＋SiO2 ? CaSiO3＋CO2↑ ? 因此，温度是变质反应中最重要的热力学平衡参数。 温度升高可为变质反应提供能量，并使岩石中流体的活动性增大，促进变质反应进行，使新矿物和新组构能以较快的速率和较大的规模形成。 温度持续升高可使原岩在重结晶和变质结晶基础上发生部分重熔，其中长英质组分成为流体相，引起混合岩化作用。 2、温度（热状态）改变的原因 地热增温 上地幔热流的运动 放射性元素衰变释放热能的积累 岩浆活动带来的热 在应力作用下，变形和摩擦作用产生的热能，即机械能转变的热能 二、压力 1、负荷压力（ Pl） 又称围压或固体岩石所承受的压力，以Pl（或 P围、P岩、P固）表示，是一种均向性的静压力。其大小等于上覆单位岩石柱的重量，即：Pl=?gD。其数值随深度增加而增加，取决于上覆岩层的厚度和密度。 负荷压力的单位是Pa或GPa。一般情况下， Pl随岩层深度约以25×106Pa～30×106Pa/km的速率增加，其增加值取决于岩石的密度。在离地表0～40km范围内，根据岩石的平均密度计算，每加深1公里，负荷压力增加0.0275GPa。变质作用的压力范围一般为0.02～1.5GPa。具体数值可根据变质当时上覆岩层的厚度和密度估算。 计算表