普通地质学 第五章变质作用与变质岩优秀PPT.ppt
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1、普通地质学第五章变质作用与变质岩你现在浏览的是第一页,共69页2变质作用的定义定义 岩石在固体状态下受到温度、压力和化学活动性流体的作用,使原岩的矿物成分、化学成分、结构、构造发生变化的地质作用,称为变质作用。从定义我们可知,变质作用应包含如下内容:一、变质作用你现在浏览的是第二页,共69页3 1 1、变质作用属于内动力作用、变质作用属于内动力作用。变质作用发生在地壳深部,T、P及化学活动性流体等因素的影响主要来自地球内部。这与沉积岩形成的环境是不一样的。2 2、变质物态、变质物态 变质作用一般在固态下发生,保持着原岩的整体性。3 3、变质方式、变质方式 原岩的变形、破碎作用,重结晶作用,矿物
2、重组合和交代作用等。4 4、变质结果、变质结果 导致原岩的结构、构造,矿物成分及化学成分的改变。由变质作用形成的岩石叫变质岩。根据原岩的类型不同,可分两类:正变质岩正变质岩原岩为火成岩经变质作用后形成的变质岩。副变质岩副变质岩原岩为沉积岩经变质作用后形成的变质岩。你现在浏览的是第三页,共69页4 变质作用的控制因素主要指引起岩石发生变质作用的外部因素,即物理、化学方面的因素。具体地说,主要是温度(T)、压力(P)以及具有化学活动性的流体。二、变质作用的控制因素二、变质作用的控制因素你现在浏览的是第四页,共69页51 1、温度、温度温度是控制和影响变质作用的重要因素之一。多数变质作用是随温度升温
3、度是控制和影响变质作用的重要因素之一。多数变质作用是随温度升高而进行的。变质作用发生的温度是有一定的范围,那么,高而进行的。变质作用发生的温度是有一定的范围,那么,变质作用的变质作用的起始起始温度和终止温度是多少呢?目前的共同认识是:温度和终止温度是多少呢?目前的共同认识是:起始温度起始温度:以浊沸石、蓝闪以浊沸石、蓝闪石、红柱石、钠云母、叶腊石等变石、红柱石、钠云母、叶腊石等变质矿物的首次出现,作为变质作用质矿物的首次出现,作为变质作用的开始。的开始。这些矿物出现时的温度范这些矿物出现时的温度范围为是在围为是在150250150250之间。这就之间。这就是变质作用发生的起始温度。是变质作用发
4、生的起始温度。终止温度终止温度:原岩发生大规模原岩发生大规模熔融时的温度。熔融时的温度。因此,因此,变质作用的温度变化范围应为变质作用的温度变化范围应为650150650150之间。之间。低于低于150150属固结属固结成岩作用;大于成岩作用;大于650650岩石熔化,属岩浆作用范畴。岩石熔化,属岩浆作用范畴。你现在浏览的是第五页,共69页6温度作用:温度作用:非晶质结晶质(岩石结构变,组分不变)细晶粗晶(岩石结构变,组分不变)矿物新矿物(矿物成分、结构、构造变)温度来源:温度来源:地热增温率:1/33M,需其它热源补充、迭加。放射性元素衰释放的热量:特点是总量大,不均匀,有时也极为可观。岩浆
5、活动带来的热能:其强度和岩浆活动的规模有关,有时范围很小,仅限接触带,即是所谓的接触变质,有时也可能影响一个区域。应力作用下的摩擦热:其较为局部,如断裂带。你现在浏览的是第六页,共69页72 2、压力、压力可分为静压力、流体压力、定向压力。压力单位:barpa等(1)(1)静压力(均向压力)静压力(均向压力)一般指由上覆岩层的负荷重量所引起的压力一般指由上覆岩层的负荷重量所引起的压力。这种压力是随深度增加而增大的,而且对岩石的作用力各向均等。静压力的作用:静压力的作用:压缩岩石,使岩石孔隙减小,变得致密坚硬;矿物的原子、离子、分子间距缩小,形成比重大、体积小的新矿物。你现在浏览的是第七页,共6
6、9页8(2 2)流体压力(粒间流体压力)流体压力(粒间流体压力)岩石抵抗静压力作用主要是固体颗粒和粒间的流体。当静压力在岩石中传导至循环的粒间流体时,便形成了流体压力。在不同的系统中流体压力值是不一样的。在封闭系统中流体压力等于上覆岩石的静压值;在开放系统中流体压力等于流体本身的重量,其值低于岩石的静压力。流体压力对岩石变质作用的影响:控制化学反应的进程控制化学反应的进程;影响变质作用的温度影响变质作用的温度。你现在浏览的是第八页,共69页9(3 3)定向压力)定向压力 指由构造运动所引起的侧向挤压力,分挤压力和剪切力指由构造运动所引起的侧向挤压力,分挤压力和剪切力。岩石在定向压力的作用下,当
7、超过弹性极限时可发生变形,而当超过强度极限时则发生下破裂。定向压力作用:岩石结构、构造改变;引起变质岩定向构造的形成(片理、线理构造)促进粒间流体的活动,加速变质作用的进行。挤压力挤压力剪切力剪切力你现在浏览的是第九页,共69页10你现在浏览的是第十页,共69页113 3、化学活动性流体、化学活动性流体化学活动性流体,通常指气态或液态的水溶液,它对岩石的变质作用起了重要作用。成分:成分:以H2O、CO2为主,含其它挥发分。来源:来源:存在岩石颗间孔隙及裂隙中以水为主的流体;矿物结构中的流体(含H2O、CO2及其它挥发分);岩浆分逸的流体;地壳深部物质分逸出富含K、Na、SiO2等成分的热液。存
8、在于岩石孔隙和裂隙中的这些流体,在一定的温度、压力条件下,将岩石中的一些元素溶滤出来,促使化学组分迁移,再分配,形成与原岩性质完全不同的变质岩。你现在浏览的是第十一页,共69页12第二节第二节 变质作用中原岩的变化变质作用中原岩的变化一、物质成分的变化一、物质成分的变化在变质作用过程中物质成分的变化,温度和压力起了重要作用,表现在:在变质作用过程中物质成分的变化,温度和压力起了重要作用,表现在:1 1、温度变化,、温度变化,使岩石通过释放或获得某些挥发分,发生化学成分重新组合,使岩石通过释放或获得某些挥发分,发生化学成分重新组合,原矿物消失,新矿物生成。如,高岭石脱水(高温)反应原矿物消失,新
9、矿物生成。如,高岭石脱水(高温)反应 Al4Si4O10OH8 Al2 SiO4 O2 SiO24H2O 方解石的脱CO2的反应 CaCO3 SiO2 CaSiO3 CO2500(高岭石高岭石)(红柱石红柱石)(石英石英)470(方解石方解石)(石英)(石英)(硅灰石)(硅灰石)你现在浏览的是第十二页,共69页13 矿物的重结晶矿物的重结晶温度升高使岩石的小晶体,再次生长成大晶体。这是岩石在固态下质点重新排列,而不形成新矿物。如,CaCO3(微晶)CaCO3(粗晶)石灰岩 大理岩(质纯、洁白者称汉白玉)2 2、静压力产生矿物成分变化的两种形式、静压力产生矿物成分变化的两种形式(1)使体积大、比
10、重小的矿物转变成比重大、体积小的矿物。红柱石(比重3.133.16)粘土矿物 蓝晶石(比重3.533.65)高温P P5.5105.5108 8 PaPaP P5.5105.5108 8 PaPa你现在浏览的是第十三页,共69页14(2)高压下,比重小、体积大的不同矿物可结合成比重大、体积小)高压下,比重小、体积大的不同矿物可结合成比重大、体积小的新矿物。的新矿物。如如Mg2SiO4Ca Al2Si2O8CaMg2Al2 SiO43(橄榄石)(橄榄石)(钙长石)(钙长石)(石榴子石)(石榴子石)分子体积分子体积42.6 101 119(总体积减(总体积减17%)143.6比比 重重 3.3 2
11、.76 3.52 石英石英 柯石英柯石英 斯石英斯石英 比重比重 2.65 2.93 4.3530Kbar120Kbar你现在浏览的是第十四页,共69页153 3、化学成分的交换(交代作用)、化学成分的交换(交代作用)某些元素从原岩中带出,另一些元素从外部带入,使岩石的化学成某些元素从原岩中带出,另一些元素从外部带入,使岩石的化学成分和矿物成分发生改变,这种作用称分和矿物成分发生改变,这种作用称交代作用交代作用。比如,钾长石被Na交代,转变为钠长石并带走K。KAlSi3O8 Na NaAlSi3O8 K 交代作用在侵入岩与围岩接触带较典型。特别是当中酸性岩浆侵入到碳酸盐围岩中,岩体中的SiO2
12、、Al2O3等成分被带进围岩,而围岩中的CaO、MgO等成分被带入岩体,在岩体与围岩接触带两侧出现石榴子石、透辉石、透闪石、阳起石等矿物组合。这些变质矿物的化学成分中都含有SiO2、Al2O3、CaO、MgO。这说明通过交代作用,物质的化学成分发生了交换。你现在浏览的是第十五页,共69页16二、变质岩的矿物成分二、变质岩的矿物成分变质岩的矿物成分,既决定于原岩性质,还与变质作用的性质、强变质岩的矿物成分,既决定于原岩性质,还与变质作用的性质、强度密切相关。因此,变质岩具有自己的矿物成分特点,又与火成岩、沉度密切相关。因此,变质岩具有自己的矿物成分特点,又与火成岩、沉积岩有一定联系,而且矿物成分
13、更为复杂多样。积岩有一定联系,而且矿物成分更为复杂多样。1 1、特征变质矿物、特征变质矿物 红柱石、蓝晶石、夕线石、十字石、阳起石、透闪石、滑石、蛇纹石、绿红柱石、蓝晶石、夕线石、十字石、阳起石、透闪石、滑石、蛇纹石、绿泥石、硅灰石、石榴子石、透辉石、篮闪石、石墨等。泥石、硅灰石、石榴子石、透辉石、篮闪石、石墨等。若这些矿物在岩石中出现,反映了原岩己变质,应属变质岩。若这些矿物在岩石中出现,反映了原岩己变质,应属变质岩。2 2、石英、钾长石、钠长石、白云母等矿物,在火成岩、沉积岩、石英、钾长石、钠长石、白云母等矿物,在火成岩、沉积岩、变质岩都可存在变质岩都可存在 主要区别是,变质岩中的石英、长
14、石具有波状消光,裂纹较发育。而云母作为主要矿主要区别是,变质岩中的石英、长石具有波状消光,裂纹较发育。而云母作为主要矿物出现在岩石中,那肯定是变质作用形成的。物出现在岩石中,那肯定是变质作用形成的。你现在浏览的是第十六页,共69页17三、变质岩的结构和构造特征三、变质岩的结构和构造特征岩石中矿物的粒度、形态和晶体之间的相互关系等特征,称之为结岩石中矿物的粒度、形态和晶体之间的相互关系等特征,称之为结构。变质岩的结构很特别,因为变质岩是一种转化改造原岩的岩石。根构。变质岩的结构很特别,因为变质岩是一种转化改造原岩的岩石。根据成因,其结构一般可分为四类:据成因,其结构一般可分为四类:变晶结构,变晶
15、结构,变晶结构,变晶结构,变余结构变余结构变余结构变余结构,碎裂结构碎裂结构碎裂结构碎裂结构和和和和交代结构交代结构交代结构交代结构。变质岩的构造是指岩石组分在空间上的排列和分布所反映的岩石变质岩的构造是指岩石组分在空间上的排列和分布所反映的岩石构成方式,着重于矿物集合体的空间分布特征。按其成因可划分为三构成方式,着重于矿物集合体的空间分布特征。按其成因可划分为三类:类:变余构造,变余构造,变余构造,变余构造,变成构造变成构造变成构造变成构造和和和和混合岩构造混合岩构造混合岩构造混合岩构造结构构造是变质岩的重要特征,常用作变质岩分类命名的重结构构造是变质岩的重要特征,常用作变质岩分类命名的重结
16、构构造是变质岩的重要特征,常用作变质岩分类命名的重结构构造是变质岩的重要特征,常用作变质岩分类命名的重要依据。通过对结构和构造的研究,还可以了解变质岩的原岩,要依据。通过对结构和构造的研究,还可以了解变质岩的原岩,要依据。通过对结构和构造的研究,还可以了解变质岩的原岩,要依据。通过对结构和构造的研究,还可以了解变质岩的原岩,判断原岩所经受的变质作用、环境、方式和程度等特点。判断原岩所经受的变质作用、环境、方式和程度等特点。判断原岩所经受的变质作用、环境、方式和程度等特点。判断原岩所经受的变质作用、环境、方式和程度等特点。你现在浏览的是第十七页,共69页18(一)变质岩的结构(一)变质岩的结构(
17、一)变质岩的结构(一)变质岩的结构1 1 1 1、变晶结构、变晶结构、变晶结构、变晶结构变晶结构是岩石在变质作用过程中发生重结晶和变质结晶作用变晶结构是岩石在变质作用过程中发生重结晶和变质结晶作用变晶结构是岩石在变质作用过程中发生重结晶和变质结晶作用变晶结构是岩石在变质作用过程中发生重结晶和变质结晶作用所形成的结构。所形成的结构。所形成的结构。所形成的结构。这是变质岩最常见的结构。这是变质岩最常见的结构。这是变质岩最常见的结构。这是变质岩最常见的结构。变晶结构的特点:变晶结构的特点:变晶结构的特点:变晶结构的特点:(1)(1)(1)(1)矿物的自形程度不高,多为它形或半自形,这与矿物颗粒的变晶
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