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1、1,第六章 變質(zhì)作用及變質(zhì)巖第一節(jié) 變質(zhì)作用的原理第二節(jié) 變質(zhì)作用的類型第三節(jié) 變質(zhì)巖的特征第四節(jié) 變質(zhì)巖的類型,2,2,3,第一節(jié) 變質(zhì)作用的原理,4,一、變質(zhì)作用的概念 變質(zhì)作用是指在地球內(nèi)力作用下,早先形成的各種巖石(沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖)基本上在固態(tài)下發(fā)生礦物成分和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的變化而變成一種新巖石的過程。 變質(zhì)作用形成的巖石稱為變質(zhì)巖。 變質(zhì)巖是自然界最主要的巖石類型之一,它與巖漿巖
2、、沉積巖一起構(gòu)成固態(tài)巖石圈。,5,二、變質(zhì)作用的控制因素 1.溫度:(150-250℃,650℃) 2.壓力:靜壓力、流體壓力(變質(zhì)反應(yīng))、應(yīng)力(破裂構(gòu)造、韌性構(gòu)造) 3.化學(xué)活性流體:促進組分的溶解與遷移,降低巖石熔融溫度 4.時間,6,三、變質(zhì)作用的方式 1.重結(jié)晶作用 是指巖石在變質(zhì)過程中,同種礦物顆粒不斷增大,相對大小逐漸均勻化,顆粒外形變得較規(guī)則的變化過程。 2.變質(zhì)結(jié)晶作用
3、 在原巖基本保持固態(tài)、且總的化學(xué)成分(除揮發(fā)分外)不變的條件下,部分原有礦物通過發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng)(主要是與粒間孔隙溶液作用)而趨于消失,同時形成新的穩(wěn)定礦物的過程。,7,3.交代作用 在變質(zhì)過程中,當存在大量化學(xué)活性流體時,通過部分變質(zhì)原巖物質(zhì)的帶出和外來物質(zhì)的帶入,從而造成原巖中某種礦物被另一種化學(xué)成分不同的新礦物所置換的過程,謂之交代作用。 4.變形與碎裂作用 (應(yīng)力、彈性變形、塑性流變、脆性變形),8,第二節(jié) 變質(zhì)
4、作用的類型,9,10,一、接觸熱變質(zhì)作用 巖漿侵入時,擴散熱能引起接觸帶圍巖的重結(jié)晶作用。變質(zhì)前后巖石的化學(xué)成分基本沒有改變,主要控制因素是溫度(250-650℃)。二、動力變質(zhì)作用 出現(xiàn)在大斷裂帶中或構(gòu)造運動強烈的地帶,由強大的側(cè)向擠壓力和剪切應(yīng)力引起,主要的變質(zhì)方式為變形與碎裂。,11,三、氣-液變質(zhì)作用 是由具有較強化學(xué)活性的氣體和液體對原巖進行交代作用而引起的。從巖漿活動中析出的氣-水熱液對巖體與圍巖的接觸
5、帶進行的以交代作用為主的變質(zhì)改造,稱為接觸交代變質(zhì)作用。四、區(qū)域變質(zhì)作用 是在較大區(qū)域內(nèi)發(fā)生的、由一種因素為主或多種因素綜合作用的復(fù)雜變質(zhì)過程(常與強烈的構(gòu)造運動有關(guān))。,12,五、混合巖化作用 是一種介于高度變質(zhì)作用和巖漿作用之間的地質(zhì)作用。在這種作用過程中。有廣泛的流體相存在,溫度的升高導(dǎo)致原巖的局部重融,因而形成一種深熔結(jié)晶巖與變質(zhì)巖相互復(fù)雜組合的巖石-混合巖。,,變質(zhì)作用的主要類型,13,14,變質(zhì)巖變質(zhì)類型,
6、15,,接觸變質(zhì)作用,15,16,,動力變質(zhì)作用,17,,區(qū)域變質(zhì)作用,17,18,第三節(jié) 變質(zhì)巖的特征,19,一、變質(zhì)巖的化學(xué)成分 沒有發(fā)生交代的變質(zhì)巖的化學(xué)成分取決于原巖的成分。出現(xiàn)交代作用的變質(zhì)巖的化學(xué)成分即取決于原巖又與交代作用的類型和強度有關(guān)。,20,二、變質(zhì)巖的礦物成分 1.變質(zhì)巖中廣泛發(fā)育纖維狀、片狀、長柱狀和針狀礦物,如透閃石、陽起石、云母類、石墨、夕線石、角閃石等。 2.變質(zhì)巖中常出現(xiàn)相對密度
7、大、分子體積小的礦物,如石榴子石、硬玉等。 3.變質(zhì)巖中同質(zhì)異像(多形)礦物發(fā)育,如紅柱石、藍晶石和夕線石,其化學(xué)組成相同(Al2SiO3),但礦物穩(wěn)定的壓力-溫度范圍很狹小。,21,22,三、變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu) 1.變余結(jié)構(gòu) 變質(zhì)程度較淺的變質(zhì)巖中,原巖的一些結(jié)構(gòu)特征被保留而形成的結(jié)構(gòu)。 副變質(zhì)巖(原巖為礫巖或砂巖)的變余結(jié)構(gòu) 正變質(zhì)巖(原巖為噴出巖、淺成巖或凝灰?guī)r)的變余結(jié)構(gòu) 2.變晶結(jié)構(gòu):發(fā)
8、生重結(jié)晶或重組合作用而形成的全晶質(zhì)結(jié)構(gòu),礦物多定向排列。 按礦物粒度分:粗粒變晶結(jié)構(gòu),中粒變晶結(jié)構(gòu),細粒變晶結(jié)構(gòu),顯微變晶結(jié)構(gòu);,23,按礦物形態(tài)特點分:等粒粒狀變晶結(jié)構(gòu),角巖結(jié)構(gòu),斑狀變晶結(jié)構(gòu),鱗片變晶結(jié)構(gòu),鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu),纖狀變晶結(jié)構(gòu)。 3.破碎結(jié)構(gòu):原巖在動力變質(zhì)作用下變質(zhì)形成的結(jié)構(gòu)。 角礫狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、碎斑結(jié)構(gòu)、糜棱結(jié)構(gòu) 4.交代結(jié)構(gòu):經(jīng)交代作用形成的結(jié)構(gòu)。礦物顆粒粒度變化大,形態(tài)復(fù)雜,邊界
9、不規(guī)則,多呈港灣狀。同一礦物的不同顆?;蛲活w粒的不同部分,其成分、光性有明顯差異。,24,四、變質(zhì)巖的構(gòu)造 1.變余構(gòu)造 變質(zhì)作用對原巖改造的不徹底而保留原巖構(gòu)造的某些特點。 2.變成構(gòu)造 由重結(jié)晶作用和變質(zhì)結(jié)晶作用所形成的構(gòu)造。 如斑點狀構(gòu)造、板狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、片麻狀構(gòu)造、眼球狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造等。,變質(zhì)巖的構(gòu)造,25,26,第四節(jié) 變質(zhì)巖的類型,27,一、接觸變質(zhì)巖類
10、僅發(fā)育在侵入巖體周圍不遠的圍巖中,規(guī)模有限。壓力約0.1×108Pa-3×108Pa,溫度約250-650℃。 大理巖:碳酸鹽巖接觸熱變質(zhì)作用或區(qū)域變質(zhì)作用形成。白色,變晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,礦物成分方解石、白云石,可有透閃石、硅灰石、透輝石等變質(zhì)礦物。 角 巖:泥質(zhì)巖接觸熱變質(zhì)作用形成。暗灰色或黑色,角巖結(jié)構(gòu)或斑狀結(jié)構(gòu),變斑晶是紅柱石,堇青石等。,28,29,30,31,32,33,34,34,35
11、,35,36,36,37,38,38,39,39,40,40,41,41,42,42,43,44,二、氣-液變質(zhì)巖類 矽卡巖:接觸交代變質(zhì)作用形成。產(chǎn)于中酸性侵入體與碳酸鹽巖的接觸帶中。呈褐色,暗綠色等,不等粒變晶結(jié)構(gòu)或斑狀變晶結(jié)構(gòu),礦物成分有透輝石,綠簾石,金云母,透閃石,方解石等。 蛇紋巖(原巖為鎂質(zhì)超基性巖); 云英巖(原巖為酸性侵入巖); 青盤巖(原巖為中基性火山巖及火山碎屑巖);,45,
12、三、動力變質(zhì)巖類 原巖一般發(fā)生破碎,在高溫和應(yīng)力作用下,發(fā)生重結(jié)晶和塑性變形形成的變質(zhì)巖。 構(gòu)造角礫巖:原巖破碎成角礫,被細碎屑,泥質(zhì)等膠結(jié)形成。角礫大小懸殊,角礫狀,排列雜亂無定向,是判斷斷裂存在的重要標志。構(gòu)造角礫巖 碎裂巖 糜棱巖(多發(fā)育在長英質(zhì)巖石中),初 糜 棱 巖,46,糜 棱 巖,47,48,超 糜 棱 巖,48,49,四、區(qū)域變質(zhì)巖類 板 巖:變質(zhì)程度低,原巖礦物成分基本沒重
13、結(jié)晶,具板狀構(gòu)造,變余結(jié)構(gòu),一般是泥質(zhì)巖,粉砂巖或凝灰?guī)r變質(zhì)形成。 千枚巖:變質(zhì)程度較板巖高,原巖礦物基本重結(jié)晶,主要是絹云母、綠泥石、鈉長石等。鱗片變晶結(jié)構(gòu),千枚狀構(gòu)造。,50,片 巖:變質(zhì)程度更高,具顯晶質(zhì)的鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu),片狀礦物是云母、綠泥石。粒狀礦物是石英、長石,片狀構(gòu)造。 片麻巖:礦物粒度大于1mm,中-粗粒粒狀變晶結(jié)構(gòu),片麻狀構(gòu)造,石英和長石的含量大于50%,長石含量大于25%。 石英巖
14、:石英含量大于85%,粒狀變晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,一般是石英砂巖經(jīng)接觸熱變質(zhì)或區(qū)域變質(zhì)作用形成。,51,五、混合巖類 在固態(tài)巖石的變質(zhì)過程中,有廣泛的流體參加,通過流體對原巖的貫入和滲透交代形成。 巖石由殘留的變質(zhì)基體和長英質(zhì)脈體組成。根據(jù)基體和脈體含量的多少,可分為注入混合巖、混合片麻巖和混合花崗巖。,52,變質(zhì)巖實例(據(jù)黃定華等,2004)A. 大理巖,細?;◢徸兙ЫY(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造;B. 紅柱石角巖,斑狀變晶結(jié)構(gòu),塊
15、狀構(gòu)造,基質(zhì)為隱晶質(zhì),變斑晶為長柱狀紅柱石;C. 石榴石-白云母片巖,斑狀變晶結(jié)構(gòu),基質(zhì)具鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造,變斑晶為等軸粒狀紅柱石,基質(zhì)主要為細小鱗片狀白云母,,表中反映出如下規(guī)律:(1)泥巖類對變質(zhì)作用最為敏感,不同級別的變質(zhì)巖特征明顯,基性—超基性巖次之;成分單一的石英砂巖和石灰?guī)r只反應(yīng)在重結(jié)晶的程度上。(2)復(fù)成分原巖的深變質(zhì)產(chǎn)物都是片麻巖和麻粒巖,代表高溫變質(zhì)環(huán)境,溫度再高時原巖會全部重熔,則由變質(zhì)作用轉(zhuǎn)入巖漿作
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