長(zhǎng)江大學(xué)變質(zhì)巖石學(xué)1-地科孫洋

1、變質(zhì)巖巖石學(xué)任課教師：孫任課教師：孫 洋洋聯(lián)系方式：聯(lián)系方式：長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院20132013年年9 9月月課程基本情況課程基本情況n課程名稱課程名稱變質(zhì)巖巖石學(xué)變質(zhì)巖巖石學(xué)n授課教師授課教師孫洋孫洋n學(xué)學(xué) 分分2n總學(xué)時(shí)數(shù)總學(xué)時(shí)數(shù)32（講課（講課24學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)+實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）n周學(xué)時(shí)數(shù)周學(xué)時(shí)數(shù): 4n考試方式考試方式平時(shí)成績(jī)（考勤平時(shí)成績(jī)（考勤+上課上課+實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)）占占30%，最后考試占，最后考試占70%教教 材材 n變質(zhì)巖巖石學(xué)教程，游振東、王方亞主編，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1988參考書(shū)參考書(shū)n巖石學(xué)，路鳳香、桑隆康主編，北京：地質(zhì)出版社，2002n巖石學(xué)，

2、桑隆康、馬昌前主編，北京：地質(zhì)出版社，2012n巖漿巖與變質(zhì)巖簡(jiǎn)明教程，李捷主編，石油工業(yè)出版社，2008n巖漿巖與變質(zhì)巖簡(jiǎn)明教程，賈丙文主編，煤炭出版社，1994第一章 緒論任課教師：孫任課教師：孫 洋洋聯(lián)系方式：聯(lián)系方式：變質(zhì)巖巖石學(xué)變質(zhì)巖巖石學(xué)長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院20132013年年9 9月月第一章第一章 緒論緒論第一節(jié)第一節(jié) 變質(zhì)巖和變質(zhì)作用的基本概念變質(zhì)巖和變質(zhì)作用的基本概念第二節(jié)第二節(jié) 變質(zhì)作用的控制因素變質(zhì)作用的控制因素 第三節(jié)第三節(jié) 變質(zhì)作用的方式變質(zhì)作用的方式第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)作用的類型變質(zhì)作用的類型1 1 基本概念基本概念v變質(zhì)巖變質(zhì)巖：在地殼發(fā)展演化過(guò)

3、程中，：在地殼發(fā)展演化過(guò)程中，已存在的已存在的各種巖石各種巖石，由于地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)，由于地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)，地?zé)崃鞯淖兓鹊責(zé)崃鞯淖兓葍?nèi)力地質(zhì)作用內(nèi)力地質(zhì)作用，使原來(lái)巖石，使原來(lái)巖石所處的所處的地質(zhì)環(huán)境及物理化學(xué)條件地質(zhì)環(huán)境及物理化學(xué)條件發(fā)生改變，發(fā)生改變，為了適應(yīng)這種變化，在基本保持固態(tài)的情況為了適應(yīng)這種變化，在基本保持固態(tài)的情況下，巖石的下，巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、物質(zhì)成分結(jié)構(gòu)構(gòu)造、物質(zhì)成分發(fā)生變化形發(fā)生變化形成的一種新的巖石。成的一種新的巖石。l 已存在的巖石已存在的巖石 沉積巖（副變質(zhì)巖）沉積巖（副變質(zhì)巖） 巖漿巖（正變質(zhì)巖）巖漿巖（正變質(zhì)巖） 變質(zhì)巖（復(fù)變質(zhì)巖）變質(zhì)巖（復(fù)變

4、質(zhì)巖） 強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)3 3點(diǎn)點(diǎn)l 內(nèi)力地質(zhì)作用內(nèi)力地質(zhì)作用 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng) 巖漿作用巖漿作用 地?zé)崃黧w地?zé)崃黧w地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)環(huán)境物化條件物化條件l 變化特征變化特征 固態(tài)變化固態(tài)變化 結(jié)構(gòu)構(gòu)造結(jié)構(gòu)構(gòu)造 物質(zhì)成分物質(zhì)成分五臺(tái)山五臺(tái)山1 1 基本概念基本概念v變質(zhì)巖巖石學(xué)變質(zhì)巖巖石學(xué)：研究：研究變質(zhì)巖的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、變質(zhì)巖的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、產(chǎn)狀、分布、分類、命名、共生組合和變質(zhì)巖的形產(chǎn)狀、分布、分類、命名、共生組合和變質(zhì)巖的形成、演化的機(jī)制與條件以及其在地球（天體）形成、成、演化的機(jī)制與條件以及其在地球（天體）形成、演化中的地位及作用、與礦產(chǎn)的關(guān)系演化中的地位及作用、與礦產(chǎn)的關(guān)系等內(nèi)容的獨(dú)立等內(nèi)

5、容的獨(dú)立的學(xué)科。的學(xué)科。v變質(zhì)作用變質(zhì)作用：在地球內(nèi)力作用下，：在地球內(nèi)力作用下，早先形成早先形成 的巖石的巖石為為適應(yīng)新的地質(zhì)環(huán)境和物理化學(xué)條件，在基本保持固適應(yīng)新的地質(zhì)環(huán)境和物理化學(xué)條件，在基本保持固體狀態(tài)下發(fā)生的體狀態(tài)下發(fā)生的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造甚至化學(xué)成分礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造甚至化學(xué)成分變化過(guò)程。變化過(guò)程。沉積作用沉積作用( (沉積巖沉積巖) )表層碎屑物質(zhì)表層碎屑物質(zhì)外動(dòng)力作用外動(dòng)力作用遷移遷移- -埋藏埋藏- -固結(jié)固結(jié)層狀巖石層狀巖石巖漿作用巖漿作用( (巖漿巖巖漿巖) )深部地殼深部地殼- -部分地幔部分地幔內(nèi)部熱流作用內(nèi)部熱流作用熔體熔體冷卻冷卻火山巖或結(jié)晶巖火山巖或結(jié)晶巖變質(zhì)作

6、用( (變質(zhì)巖變質(zhì)巖) )巖石圈組成物質(zhì)巖石圈組成物質(zhì)內(nèi)部熱流作用內(nèi)部熱流作用固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變狀態(tài)轉(zhuǎn)變結(jié)晶巖石結(jié)晶巖石三大成巖作用的主要差別三大成巖作用的主要差別1 1 基本概念基本概念v巖漿巖巖漿巖（Igneous rock）又叫火成巖，又叫火成巖，主要指地殼主要指地殼或上地幔深處形成的高溫熔融的巖漿，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的驅(qū)或上地幔深處形成的高溫熔融的巖漿，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的驅(qū)使下，侵入地下或噴出地表冷凝而形成的巖石。使下，侵入地下或噴出地表冷凝而形成的巖石。v沉積巖沉積巖（Sedimentary rock）在地殼表層條件下主在地殼表層條件下主要由地表已存在的巖石，經(jīng)風(fēng)化作用、生物化學(xué)作用及要由地表已存在的巖

7、石，經(jīng)風(fēng)化作用、生物化學(xué)作用及火山作用等形成的產(chǎn)物，在外力作用下經(jīng)搬運(yùn)、沉積和火山作用等形成的產(chǎn)物，在外力作用下經(jīng)搬運(yùn)、沉積和成巖作用所形成的巖石。成巖作用所形成的巖石。v變質(zhì)巖變質(zhì)巖（Metamorphic rock）在地殼上已存在的各在地殼上已存在的各種巖石，在溫度、壓力升高的條件下，發(fā)生礦物成分、種巖石，在溫度、壓力升高的條件下，發(fā)生礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造轉(zhuǎn)化而形成的巖石。結(jié)構(gòu)、構(gòu)造轉(zhuǎn)化而形成的巖石。1 1 基本概念基本概念巖漿巖（巖漿巖（igneous rock）黑云母花崗巖黑云母花崗巖（Biotite granite）沉積巖（沉積巖（sedimentary rocks）高嶺石粘土巖高嶺

8、石粘土巖 (Kaolinitic claystone)長(zhǎng)石砂巖長(zhǎng)石砂巖 (arkose)純大理巖純大理巖 (Pure marble)板巖板巖 (slate)變質(zhì)巖（變質(zhì)巖（ Metamorphic rocks）v三大類巖石（三大類巖石（巖漿巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖、變質(zhì)巖、沉積巖巖）之間可以互相）之間可以互相轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化。2 2 變質(zhì)巖的分布變質(zhì)巖的分布v變質(zhì)巖分布廣泛，時(shí)間跨度大變質(zhì)巖分布廣泛，時(shí)間跨度大。v前寒武紀(jì)地盾區(qū)前寒武紀(jì)地盾區(qū)：面積占：面積占18%，大部分麻粒巖相；，大部分麻粒巖相；v顯生宙造山帶顯生宙造山帶：分布于前寒武紀(jì)地盾、地臺(tái)邊緣，：分布于前寒武紀(jì)地盾、地臺(tái)邊緣，主要為沸石相及

9、藍(lán)閃石片巖相；主要為沸石相及藍(lán)閃石片巖相；v大洋盆地大洋盆地：發(fā)生于洋中脊及附近，主要為變質(zhì)玄武：發(fā)生于洋中脊及附近，主要為變質(zhì)玄武巖和輝長(zhǎng)巖類；巖和輝長(zhǎng)巖類；v地?zé)釁^(qū)現(xiàn)代變質(zhì)作用地?zé)釁^(qū)現(xiàn)代變質(zhì)作用：現(xiàn)代島弧和洋中脊，變質(zhì)結(jié)：現(xiàn)代島弧和洋中脊，變質(zhì)結(jié)晶和重結(jié)晶作用。晶和重結(jié)晶作用。3 3 變質(zhì)巖研究的意義變質(zhì)巖研究的意義v了解深部地殼的組成及早期地殼的演化特征。了解深部地殼的組成及早期地殼的演化特征。v地殼熱歷史的記錄體。地殼熱歷史的記錄體。v恢復(fù)原巖建造，認(rèn)識(shí)當(dāng)時(shí)的地殼和古環(huán)境特征?；謴?fù)原巖建造，認(rèn)識(shí)當(dāng)時(shí)的地殼和古環(huán)境特征。v尋找變質(zhì)礦產(chǎn)與成礦條件的研究。尋找變質(zhì)礦產(chǎn)與成礦條件的研究。v與石

10、油地質(zhì)的聯(lián)系與石油地質(zhì)的聯(lián)系：作為油氣儲(chǔ)層可形成油氣藏；：作為油氣儲(chǔ)層可形成油氣藏；沉積巖中常有變質(zhì)巖屑，研究物源；對(duì)油氣聚集、沉積巖中常有變質(zhì)巖屑，研究物源；對(duì)油氣聚集、遷移、破壞等有影響。遷移、破壞等有影響。 u 變質(zhì)巖與礦產(chǎn)變質(zhì)巖與礦產(chǎn)l變質(zhì)礦床的礦產(chǎn)種類繁多變質(zhì)礦床的礦產(chǎn)種類繁多金屬礦產(chǎn)：主要有鐵、金、鈾、銅、鉛、鋅等。金屬礦產(chǎn)：主要有鐵、金、鈾、銅、鉛、鋅等。非金屬礦產(chǎn)：滑石、菱鎂礦、硼、磷、石墨等。非金屬礦產(chǎn)：滑石、菱鎂礦、硼、磷、石墨等。l一些變質(zhì)礦床分布廣、儲(chǔ)量大一些變質(zhì)礦床分布廣、儲(chǔ)量大變質(zhì)鐵礦床儲(chǔ)量占全球鐵礦總儲(chǔ)量的變質(zhì)鐵礦床儲(chǔ)量占全球鐵礦總儲(chǔ)量的2/3以上。以上。變質(zhì)金變

11、質(zhì)金鈾礫巖礦床則是金和鈾的主要來(lái)源。鈾礫巖礦床則是金和鈾的主要來(lái)源。4 4 變質(zhì)巖研究的任務(wù)和方法變質(zhì)巖研究的任務(wù)和方法任務(wù)任務(wù)v巖石學(xué)研究巖石學(xué)研究v變質(zhì)過(guò)程及其因素變質(zhì)過(guò)程及其因素v變質(zhì)變形及其關(guān)系變質(zhì)變形及其關(guān)系v變質(zhì)時(shí)代及其演化變質(zhì)時(shí)代及其演化方法方法v地質(zhì)調(diào)查地質(zhì)調(diào)查v 實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)模擬v多學(xué)科理論和技術(shù)的滲透與結(jié)合多學(xué)科理論和技術(shù)的滲透與結(jié)合第一章第一章 緒論緒論第一節(jié)第一節(jié) 變質(zhì)巖和變質(zhì)作用的基本概念變質(zhì)巖和變質(zhì)作用的基本概念第二節(jié)第二節(jié) 變質(zhì)作用的控制因素變質(zhì)作用的控制因素 第三節(jié)第三節(jié) 變質(zhì)作用的方式變質(zhì)作用的方式第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)作用的類型變質(zhì)作用的類型 控制變

12、質(zhì)作用的根本因素是控制變質(zhì)作用的根本因素是地質(zhì)因素地質(zhì)因素，如大地構(gòu)造，如大地構(gòu)造位置、構(gòu)造過(guò)程（沉降、隆升等）、巖漿作用等。位置、構(gòu)造過(guò)程（沉降、隆升等）、巖漿作用等。從物理化學(xué)角度看從物理化學(xué)角度看（物理化學(xué)因素）（物理化學(xué)因素）1. 溫度（溫度（T） 、壓力（、壓力（P）2. 流體成分（流體成分（x）3. 時(shí)間（時(shí)間（t） 第二節(jié)第二節(jié) 變質(zhì)作用的因素變質(zhì)作用的因素 第二節(jié)第二節(jié) 變質(zhì)作用的因素變質(zhì)作用的因素u 1 溫度溫度u 2 壓力壓力u 3 具化學(xué)活動(dòng)性的流體具化學(xué)活動(dòng)性的流體u 4 時(shí)間時(shí)間地殼內(nèi)部的溫度梯度地殼內(nèi)部的溫度梯度地球內(nèi)部溫度隨深度的增加而增加地球內(nèi)部溫度隨深度的增加

13、而增加大陸地殼的地溫曲線大陸地殼的地溫曲線1 1 溫度溫度v溫度溫度：溫度是影響變質(zhì)反應(yīng)的重要因素。溫度是影響變質(zhì)反應(yīng)的重要因素。溫溫度升高可促使礦物重結(jié)晶度升高可促使礦物重結(jié)晶，使原巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)，使原巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)生改變，而巖石的組分基本不變。造發(fā)生改變，而巖石的組分基本不變。溫度溫度升高可促使變質(zhì)反應(yīng)的進(jìn)行升高可促使變質(zhì)反應(yīng)的進(jìn)行，形成新的礦物，形成新的礦物組合。組合。v溫度范圍溫度范圍： 150-250 650-1100 v指示礦物指示礦物：濁沸石、藍(lán)閃石、硬柱石、葉臘：濁沸石、藍(lán)閃石、硬柱石、葉臘石。石。第一節(jié)第一節(jié) 變質(zhì)作用開(kāi)始的標(biāo)志變質(zhì)作用開(kāi)始的標(biāo)志變質(zhì)作用的一般溫壓范圍變質(zhì)作用的一

14、般溫壓范圍變質(zhì)作用最低溫度是由成巖作用向變質(zhì)作用的轉(zhuǎn)化所記錄。變質(zhì)作用最低溫度是由成巖作用向變質(zhì)作用的轉(zhuǎn)化所記錄。熱能來(lái)源：熱能來(lái)源： 地?zé)嵩鰷氐責(zé)嵩鰷?上地幔熱流的運(yùn)動(dòng)上地幔熱流的運(yùn)動(dòng) 巖漿活動(dòng)帶來(lái)的熱能巖漿活動(dòng)帶來(lái)的熱能 摩擦作用產(chǎn)生的熱能摩擦作用產(chǎn)生的熱能 放射性元素衰變釋放熱能的積累放射性元素衰變釋放熱能的積累2 2 壓力壓力靜壓力靜壓力v概念概念：指各個(gè)方向相等的圍壓。壓力的標(biāo)準(zhǔn)：指各個(gè)方向相等的圍壓。壓力的標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際單位為國(guó)際單位為Pa(帕斯卡帕斯卡)。v作用作用：在一定溫度下，由于靜壓力的增加，：在一定溫度下，由于靜壓力的增加，常生成密度增大、分子體積減小的礦物；控常生成密度增大、

15、分子體積減小的礦物；控制變質(zhì)反應(yīng)方向，影響變質(zhì)反應(yīng)溫度；改變制變質(zhì)反應(yīng)方向，影響變質(zhì)反應(yīng)溫度；改變巖石的熔點(diǎn)。巖石的熔點(diǎn)。v靜壓力分為負(fù)荷壓力和流體壓力。靜壓力分為負(fù)荷壓力和流體壓力。2 2 壓力壓力靜壓力靜壓力v負(fù)荷壓力（負(fù)荷壓力（pl）：指巖石在地殼一定深度所承受的上：指巖石在地殼一定深度所承受的上覆巖層的重力。數(shù)值隨深度而增加。覆巖層的重力。數(shù)值隨深度而增加。負(fù)荷壓力的效應(yīng)：負(fù)荷壓力的效應(yīng)：Mg2 SiO4 Ca Al2 Si2 O8 Ca Mg2 Al2 SiO4 3 鎂橄欖石鎂橄欖石 鈣長(zhǎng)石鈣長(zhǎng)石 石榴石石榴石 43.9 101.1 121 3.3 2.76 3.52 形成密度（比重

16、）大，體積小的礦物。形成密度（比重）大，體積小的礦物。2 2 壓力壓力靜壓力靜壓力v流體壓力（流體壓力（pf）：）：存在于存在于巖石顆粒之間、巖石的顯巖石顆粒之間、巖石的顯微裂隙及毛細(xì)孔中的流體物質(zhì)微裂隙及毛細(xì)孔中的流體物質(zhì)，為水、二氧化碳、，為水、二氧化碳、氧等。這些流體物質(zhì)產(chǎn)生的壓力稱粒間流體壓力。氧等。這些流體物質(zhì)產(chǎn)生的壓力稱粒間流體壓力。v負(fù)荷壓力（負(fù)荷壓力（pl）與流體壓力（）與流體壓力（pf）的關(guān)系）的關(guān)系u pl= pf ：地殼深部地殼深部，巖層中構(gòu)造裂隙不發(fā)育，固體巖，巖層中構(gòu)造裂隙不發(fā)育，固體巖石所承受的壓力能全部傳導(dǎo)給流體相。石所承受的壓力能全部傳導(dǎo)給流體相。u pl pf

17、 ：地殼淺部地殼淺部，巖層中構(gòu)造裂隙發(fā)育，流體相，巖層中構(gòu)造裂隙發(fā)育，流體相和地表連通，不呈密閉狀態(tài)。和地表連通，不呈密閉狀態(tài)。uPl pf ：侵入體附近侵入體附近，巖漿侵入帶來(lái)大量揮發(fā)分，巖漿侵入帶來(lái)大量揮發(fā)分，在局部聚集。在局部聚集。2 2 壓力壓力應(yīng)力應(yīng)力v概念概念：主要是由于：主要是由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)或巖漿活動(dòng)而產(chǎn)生的側(cè)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)或巖漿活動(dòng)而產(chǎn)生的側(cè)向擠壓力向擠壓力。一般隨深度增加而減小。一般隨深度增加而減小。v作用作用：u 巖石在定向壓力作用下，將發(fā)生變形和破碎，巖石在定向壓力作用下，將發(fā)生變形和破碎，使巖使巖石產(chǎn)生節(jié)理、破裂面等石產(chǎn)生節(jié)理、破裂面等。u 組成巖石的礦物在定向壓力作用下，會(huì)發(fā)

18、生變形、組成巖石的礦物在定向壓力作用下，會(huì)發(fā)生變形、破裂、轉(zhuǎn)動(dòng)以及礦物光學(xué)性質(zhì)的改變，從而導(dǎo)致破裂、轉(zhuǎn)動(dòng)以及礦物光學(xué)性質(zhì)的改變，從而導(dǎo)致巖巖石在結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的變化石在結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的變化。u 定向壓力還能導(dǎo)致定向壓力還能導(dǎo)致變質(zhì)巖中某些定向構(gòu)造的形成變質(zhì)巖中某些定向構(gòu)造的形成。2 2 壓力壓力應(yīng)力應(yīng)力張應(yīng)力（張應(yīng)力（s3）及應(yīng)變特點(diǎn)）及應(yīng)變特點(diǎn)產(chǎn)物主要是張性斷裂、拉斷組構(gòu)產(chǎn)物主要是張性斷裂、拉斷組構(gòu) (Winter, 2001)2 2 壓力壓力應(yīng)力應(yīng)力壓應(yīng)力（壓應(yīng)力（s3）及應(yīng)變特點(diǎn)）及應(yīng)變特點(diǎn)主要是均勻壓扁或褶皺主要是均勻壓扁或褶皺 (Winter, 2001)2 2 壓力壓力應(yīng)力應(yīng)力剪應(yīng)力（剪應(yīng)

19、力（s 2）及應(yīng)變特點(diǎn)）及應(yīng)變特點(diǎn)沿一組平行的面滑動(dòng)或旋轉(zhuǎn)沿一組平行的面滑動(dòng)或旋轉(zhuǎn) (Winter, 2001)圖圖 作用于單位巖石的不同壓力類型簡(jiǎn)圖作用于單位巖石的不同壓力類型簡(jiǎn)圖A. 垂直直應(yīng)力；垂直直應(yīng)力；B. 側(cè)向直應(yīng)力；側(cè)向直應(yīng)力； Pl. 負(fù)荷壓力；負(fù)荷壓力； Pf. 流體壓力。流體壓力。u負(fù)荷壓力負(fù)荷壓力P Pl l來(lái)自上覆巖石來(lái)自上覆巖石柱。柱。u流體壓力來(lái)流體壓力來(lái)自粒間孔隙流自粒間孔隙流體體u應(yīng)力來(lái)自構(gòu)應(yīng)力來(lái)自構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。造運(yùn)動(dòng)。壓力來(lái)源壓力來(lái)源3 3 流體流體v巖石的裂隙和毛細(xì)孔及顆粒之間巖石的裂隙和毛細(xì)孔及顆粒之間存在有流體，含量存在有流體，含量大約占巖石總量的大約占巖石

20、總量的1%2%，主要成分為，主要成分為H2O、O2、CO2以及數(shù)量不等的硼酸、鹽酸、硫化氫以及數(shù)量不等的硼酸、鹽酸、硫化氫等。具有很等。具有很大的化學(xué)活動(dòng)性。大的化學(xué)活動(dòng)性。v作用作用：u 流體起著流體起著溶劑的作用溶劑的作用，促進(jìn)巖石中某些組分的溶解，促進(jìn)巖石中某些組分的溶解和遷移，利于變質(zhì)作用進(jìn)行；和遷移，利于變質(zhì)作用進(jìn)行；u 直接影響直接影響變質(zhì)反應(yīng)的進(jìn)行變質(zhì)反應(yīng)的進(jìn)行；u 以水為主的流體對(duì)以水為主的流體對(duì)巖石的部分重熔巖石的部分重熔有一定的影響。有一定的影響。3 3 流體流體v原巖中的流體原巖中的流體 主要是沉積巖中的主要是沉積巖中的孔隙流體孔隙流體，在埋藏，在埋藏變質(zhì)中起重要作用；變

21、質(zhì)中起重要作用；v海水海水 在洋底變質(zhì)和俯沖帶變質(zhì)中起重要作用；在洋底變質(zhì)和俯沖帶變質(zhì)中起重要作用；v變質(zhì)流體變質(zhì)流體 源于變質(zhì)過(guò)程中脫流體反應(yīng)，廣泛出現(xiàn)在源于變質(zhì)過(guò)程中脫流體反應(yīng)，廣泛出現(xiàn)在各類變質(zhì)環(huán)境；各類變質(zhì)環(huán)境；v巖漿流體巖漿流體 在接觸變質(zhì)和交代變質(zhì)中起重要作用；在接觸變質(zhì)和交代變質(zhì)中起重要作用；v深源流體深源流體 主要來(lái)自地幔放氣作用，是高級(jí)變質(zhì)的流主要來(lái)自地幔放氣作用，是高級(jí)變質(zhì)的流體相主要來(lái)源。體相主要來(lái)源。 4 4 時(shí)間時(shí)間v時(shí)間時(shí)間是影響變質(zhì)作用很重要的因素。是影響變質(zhì)作用很重要的因素。v時(shí)間有兩方面的含義，時(shí)間有兩方面的含義，一是變質(zhì)作用發(fā)生的地質(zhì)年代，一是變質(zhì)作用發(fā)生的

22、地質(zhì)年代，即不同時(shí)代變質(zhì)作用的特點(diǎn)不同即不同時(shí)代變質(zhì)作用的特點(diǎn)不同；二是變質(zhì)作用發(fā)生；二是變質(zhì)作用發(fā)生開(kāi)始到終止所經(jīng)歷的時(shí)間。開(kāi)始到終止所經(jīng)歷的時(shí)間。v在變質(zhì)過(guò)程中，控制變質(zhì)作用進(jìn)行的各種物理因素在變質(zhì)過(guò)程中，控制變質(zhì)作用進(jìn)行的各種物理因素（溫度、壓力）、化學(xué)活動(dòng)性流體和時(shí)間同時(shí)存在，（溫度、壓力）、化學(xué)活動(dòng)性流體和時(shí)間同時(shí)存在，互相制約、互相影響?；ハ嘀萍s、互相影響。v一般一般溫度和時(shí)間是最重要的因素溫度和時(shí)間是最重要的因素，其次是靜壓力。，其次是靜壓力。第一章第一章 緒論緒論第一節(jié)第一節(jié) 變質(zhì)巖和變質(zhì)作用的基本概念變質(zhì)巖和變質(zhì)作用的基本概念第二節(jié)第二節(jié) 變質(zhì)作用的控制因素變質(zhì)作用的控制因素

23、 第三節(jié)第三節(jié) 變質(zhì)作用的方式變質(zhì)作用的方式第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)作用的類型變質(zhì)作用的類型第三節(jié)第三節(jié) 變質(zhì)作用方式變質(zhì)作用方式v變質(zhì)作用方式變質(zhì)作用方式：變質(zhì)作用過(guò)程中，導(dǎo)致巖石的礦：變質(zhì)作用過(guò)程中，導(dǎo)致巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造轉(zhuǎn)變的機(jī)制。物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造轉(zhuǎn)變的機(jī)制。v主要的變質(zhì)作用方式有主要的變質(zhì)作用方式有v重結(jié)晶作用重結(jié)晶作用v變質(zhì)反應(yīng)和變質(zhì)結(jié)晶作用變質(zhì)反應(yīng)和變質(zhì)結(jié)晶作用v變質(zhì)分異作用變質(zhì)分異作用v交代作用交代作用v變形和碎裂作用變形和碎裂作用1 1 重結(jié)晶作用重結(jié)晶作用v概念概念：在變質(zhì)作用條件下，原先存在的礦物顆粒：在變質(zhì)作用條件下，原先存在的礦物顆粒的重新組合，的重新組合，只有形狀大小

24、的變化只有形狀大小的變化，而不涉及新，而不涉及新礦物的生成。礦物的生成。一般發(fā)生在組成礦物單一的巖石一般發(fā)生在組成礦物單一的巖石中，中，如：石灰?guī)r、石英砂巖等。如：石灰?guī)r、石英砂巖等。 v類型：初始重結(jié)晶和次生重結(jié)晶。類型：初始重結(jié)晶和次生重結(jié)晶。v結(jié)果結(jié)果：使相應(yīng)組分重溶、遷移并重新沉淀，粒度：使相應(yīng)組分重溶、遷移并重新沉淀，粒度不斷加大，相對(duì)大小逐漸均勻化，顆粒外形變得不斷加大，相對(duì)大小逐漸均勻化，顆粒外形變得較規(guī)則，礦物間的接觸界面發(fā)生變化。較規(guī)則，礦物間的接觸界面發(fā)生變化。石英砂巖石英砂巖變質(zhì)石英砂巖變質(zhì)石英砂巖石英巖石英巖灰?guī)r灰?guī)r結(jié)晶灰?guī)r結(jié)晶灰?guī)r重重 結(jié)結(jié) 晶晶 作作 用用 過(guò)過(guò) 程

25、程變化規(guī)律變化規(guī)律1 1 重結(jié)晶作用重結(jié)晶作用v 影響重結(jié)晶作用的因素：影響重結(jié)晶作用的因素：原巖特點(diǎn)；環(huán)境物理化學(xué)條件。原巖特點(diǎn)；環(huán)境物理化學(xué)條件。v (1) 原巖成分原巖成分: 成分越簡(jiǎn)單，越純凈，越利于重結(jié)晶作用。成分越簡(jiǎn)單，越純凈，越利于重結(jié)晶作用。v (2) 粒度粒度: 同種礦物粒度小，表面能大，同種礦物粒度小，表面能大， 越利于重結(jié)晶作用。越利于重結(jié)晶作用。v (3) 形態(tài)形態(tài): 外形不規(guī)則的礦物顆粒易于發(fā)生重結(jié)晶作用。外形不規(guī)則的礦物顆粒易于發(fā)生重結(jié)晶作用。v (4) 溫度溫度: 溫度升高，增大礦物溶解度，增大組分的擴(kuò)散速度和距離，溫度升高，增大礦物溶解度，增大組分的擴(kuò)散速度和距

26、離，利于發(fā)生大規(guī)模的重結(jié)晶作用。利于發(fā)生大規(guī)模的重結(jié)晶作用。v (5) 應(yīng)力應(yīng)力: 應(yīng)力使原巖礦物破碎，表面能增加，利于發(fā)生重結(jié)晶作用。應(yīng)力使原巖礦物破碎，表面能增加，利于發(fā)生重結(jié)晶作用。2 2 變質(zhì)結(jié)晶作用和變質(zhì)反應(yīng)變質(zhì)結(jié)晶作用和變質(zhì)反應(yīng)v變質(zhì)結(jié)晶作用概念變質(zhì)結(jié)晶作用概念：指在變質(zhì)作用的溫度、壓力：指在變質(zhì)作用的溫度、壓力范圍內(nèi)，在原巖基本保持固態(tài)條件下，使范圍內(nèi)，在原巖基本保持固態(tài)條件下，使舊礦物舊礦物消失、新礦物形成消失、新礦物形成的一種變質(zhì)方式。的一種變質(zhì)方式。v特征特征：變質(zhì)反應(yīng)前后，巖石的總成分保持不變變質(zhì)反應(yīng)前后，巖石的總成分保持不變。v這種方式通過(guò)特定的化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種化學(xué)

27、這種方式通過(guò)特定的化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種化學(xué)反應(yīng)稱為反應(yīng)稱為變質(zhì)反應(yīng)變質(zhì)反應(yīng)，主要有，主要有礦物的同質(zhì)多相轉(zhuǎn)變礦物的同質(zhì)多相轉(zhuǎn)變和形成新礦物組合的反應(yīng)和形成新礦物組合的反應(yīng)。 變質(zhì)結(jié)晶作用變質(zhì)結(jié)晶作用變質(zhì)反應(yīng)如變質(zhì)反應(yīng)如紅柱石、藍(lán)晶石、矽線石之間紅柱石、藍(lán)晶石、矽線石之間的同質(zhì)多相轉(zhuǎn)變。的同質(zhì)多相轉(zhuǎn)變。v同質(zhì)多相轉(zhuǎn)變同質(zhì)多相轉(zhuǎn)變：化學(xué)化學(xué)組成相同組成相同的固體，在不的固體，在不同的熱力學(xué)條件下，常同的熱力學(xué)條件下，常會(huì)形成會(huì)形成晶體結(jié)構(gòu)不同晶體結(jié)構(gòu)不同的的同質(zhì)異構(gòu)體，這種現(xiàn)象同質(zhì)異構(gòu)體，這種現(xiàn)象叫同質(zhì)多晶或同質(zhì)多相叫同質(zhì)多晶或同質(zhì)多相現(xiàn)象?，F(xiàn)象。3 3 交代作用交代作用v交代作用交代作用：指變質(zhì)

28、條件下，由變質(zhì)原巖以外的物：指變質(zhì)條件下，由變質(zhì)原巖以外的物質(zhì)的帶入和原巖物質(zhì)的帶出，而造成質(zhì)的帶入和原巖物質(zhì)的帶出，而造成一種礦物被一種礦物被另一種化學(xué)成分與其不同的礦物所置換的過(guò)程另一種化學(xué)成分與其不同的礦物所置換的過(guò)程。v特點(diǎn)特點(diǎn)：變質(zhì)反應(yīng)前后，巖石的總成分保持不變，：變質(zhì)反應(yīng)前后，巖石的總成分保持不變，新礦物形成與舊礦物消失是同時(shí)進(jìn)行，固態(tài)為主，新礦物形成與舊礦物消失是同時(shí)進(jìn)行，固態(tài)為主，有流體相的存在。交代作用主要通過(guò)有流體相的存在。交代作用主要通過(guò)滲透方式和滲透方式和擴(kuò)散方式擴(kuò)散方式進(jìn)行。進(jìn)行。v交代作用產(chǎn)物交代作用產(chǎn)物：混合巖、矽卡巖、氣熱變質(zhì)巖等。混合巖、矽卡巖、氣熱變質(zhì)巖等。

29、鈉長(zhǎng)石邊鈉長(zhǎng)石邊斜長(zhǎng)石斜長(zhǎng)石白云母白云母藍(lán)晶石藍(lán)晶石綠簾石綠簾石鈣鋁榴石鈣鋁榴石絹云母絹云母+ +石英集合體呈長(zhǎng)石板狀晶形假象石英集合體呈長(zhǎng)石板狀晶形假象重結(jié)晶和重組合結(jié)晶作用重結(jié)晶和重組合結(jié)晶作用交代作用交代作用巖石系統(tǒng)封閉巖石系統(tǒng)封閉巖石系統(tǒng)開(kāi)放巖石系統(tǒng)開(kāi)放無(wú)組分帶入帶出無(wú)組分帶入帶出必有組分帶入帶出必有組分帶入帶出巖石總化學(xué)成分不變巖石總化學(xué)成分不變巖石總化學(xué)成分改變巖石總化學(xué)成分改變體積改變體積改變體積不變體積不變交代作用與變質(zhì)結(jié)晶作用特征對(duì)比交代作用與變質(zhì)結(jié)晶作用特征對(duì)比4 4 變質(zhì)分異作用變質(zhì)分異作用v變質(zhì)分異作用變質(zhì)分異作用：指成分均勻的原巖，在巖石總成：指成分均勻的原巖，在巖石

30、總成分不變的前提下，造成分不變的前提下，造成礦物組合不均勻礦物組合不均勻的一種變的一種變質(zhì)作用。質(zhì)作用。v特點(diǎn)特點(diǎn)：重要的成巖過(guò)程，在巖石變質(zhì)時(shí)，某些礦：重要的成巖過(guò)程，在巖石變質(zhì)時(shí)，某些礦物物在化學(xué)成分上重新調(diào)配或重組合而局部富集在化學(xué)成分上重新調(diào)配或重組合而局部富集顯顯示出來(lái)的。結(jié)核原理示出來(lái)的。結(jié)核原理說(shuō)明變斑晶的形成過(guò)程。說(shuō)明變斑晶的形成過(guò)程。v結(jié)果結(jié)果：形成變斑晶、細(xì)脈、透鏡體、結(jié)核和條帶。：形成變斑晶、細(xì)脈、透鏡體、結(jié)核和條帶。泥質(zhì)巖經(jīng)熱變質(zhì)后在角巖泥質(zhì)巖經(jīng)熱變質(zhì)后在角巖中出現(xiàn)的堇青石變斑晶中出現(xiàn)的堇青石變斑晶5 5 變形和碎裂作用變形和碎裂作用v變形和碎裂：變形和碎裂：各種巖石在

31、各種巖石在應(yīng)力的作用應(yīng)力的作用下，當(dāng)應(yīng)力下，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)塑性屈服強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)塑性變形現(xiàn)象，超過(guò)塑性屈服強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)塑性變形現(xiàn)象，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)其彈性極限時(shí)就會(huì)發(fā)生破碎裂開(kāi)。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)其彈性極限時(shí)就會(huì)發(fā)生破碎裂開(kāi)。v變形和碎裂是變質(zhì)過(guò)程中的一種重要作用，它既變形和碎裂是變質(zhì)過(guò)程中的一種重要作用，它既與與巖石巖石( (包括組成它們的礦物包括組成它們的礦物) )的力學(xué)性質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，有關(guān)，又與又與變形巖石所處的深度、應(yīng)力的大小強(qiáng)度變形巖石所處的深度、應(yīng)力的大小強(qiáng)度等因等因素有關(guān)。素有關(guān)。單個(gè)晶體的扭折單個(gè)晶體的扭折kinking直線滑移直線滑移translation gliding雙晶滑移雙晶

32、滑移twinning gliding顆粒邊界的滑移顆粒邊界的滑移擴(kuò)散流動(dòng)擴(kuò)散流動(dòng)diffusive flow 晶內(nèi)晶內(nèi)塑性變形塑性變形intracrystalline plastic deformation晶界晶界塑性變形塑性變形intercrystalline plastic defor塑性流動(dòng)導(dǎo)致的永久變形機(jī)制塑性流動(dòng)導(dǎo)致的永久變形機(jī)制：（晶內(nèi)：（晶內(nèi)/ /晶界塑性變形）晶界塑性變形）晶格不變形晶格不變形晶格變形晶格變形 產(chǎn)生機(jī)械雙晶產(chǎn)生機(jī)械雙晶(優(yōu)選光性方位優(yōu)選光性方位)晶內(nèi)變形不均勻晶內(nèi)變形不均勻滑移面彎曲扭折滑移面彎曲扭折是組分從晶體的較大應(yīng)力邊界區(qū)向是組分從晶體的較大應(yīng)力邊界區(qū)向較

33、低應(yīng)變部位遷移、結(jié)晶的過(guò)程較低應(yīng)變部位遷移、結(jié)晶的過(guò)程機(jī)械的機(jī)械的化學(xué)的化學(xué)的塑性變形塑性變形變形作用變形作用 (deformation) (1)靜態(tài)重結(jié)晶靜態(tài)重結(jié)晶 (static recrystalizaion) 無(wú)偏應(yīng)力參與的重結(jié)晶作用。無(wú)偏應(yīng)力參與的重結(jié)晶作用。(2)動(dòng)態(tài)重結(jié)晶動(dòng)態(tài)重結(jié)晶(dynamic recrystallization)伴隨變形而發(fā)生的重結(jié)晶作用。伴隨變形而發(fā)生的重結(jié)晶作用。變形作用變形作用 (deformation) 重結(jié)晶階段首先從高應(yīng)變區(qū)開(kāi)始發(fā)育，通過(guò)亞顆粒的旋轉(zhuǎn)重結(jié)晶階段首先從高應(yīng)變區(qū)開(kāi)始發(fā)育，通過(guò)亞顆粒的旋轉(zhuǎn)及其邊界遷移、消耗老顆粒而生長(zhǎng)。形成的新顆粒比亞

34、顆粒稍及其邊界遷移、消耗老顆粒而生長(zhǎng)。形成的新顆粒比亞顆粒稍大，但仍保持變形的顆粒邊界形態(tài)和定向性。大，但仍保持變形的顆粒邊界形態(tài)和定向性。進(jìn)一步重結(jié)晶使進(jìn)一步重結(jié)晶使顆粒粒度增大，邊界呈矩形狀，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。顆粒粒度增大，邊界呈矩形狀，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。重結(jié)晶重結(jié)晶恢復(fù)恢復(fù) 使變形晶體中較高應(yīng)變能量狀態(tài)使變形晶體中較高應(yīng)變能量狀態(tài)恢復(fù)到變形前狀態(tài)的過(guò)程恢復(fù)到變形前狀態(tài)的過(guò)程特征：特征：在變形晶體中形成大量細(xì)小的在變形晶體中形成大量細(xì)小的亞顆粒亞顆粒(粒徑粒徑0.020.03mm) 晶體剩余應(yīng)變能的消耗過(guò)程晶體剩余應(yīng)變能的消耗過(guò)程 特征：特征：發(fā)育和生長(zhǎng)無(wú)應(yīng)變新顆粒發(fā)育和生長(zhǎng)無(wú)應(yīng)變新顆粒動(dòng)態(tài)重結(jié)晶

35、過(guò)程可分為動(dòng)態(tài)重結(jié)晶過(guò)程可分為恢復(fù)恢復(fù)和和重結(jié)晶重結(jié)晶兩個(gè)階段：兩個(gè)階段： 變形作用變形作用 (deformation) 第一章第一章 緒論緒論第一節(jié)第一節(jié) 變質(zhì)巖和變質(zhì)作用的基本概念變質(zhì)巖和變質(zhì)作用的基本概念第二節(jié)第二節(jié) 變質(zhì)作用的控制因素變質(zhì)作用的控制因素 第三節(jié)第三節(jié) 變質(zhì)作用的方式變質(zhì)作用的方式第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)作用的類型變質(zhì)作用的類型區(qū)域變質(zhì)作用區(qū)域變質(zhì)作用變質(zhì)變質(zhì)作用作用類型類型規(guī)模規(guī)模溫度溫度壓力壓力前進(jìn)變質(zhì)前進(jìn)變質(zhì)退變質(zhì)退變質(zhì)復(fù)變質(zhì)復(fù)變質(zhì) 高壓型高壓型 中壓型中壓型 低壓型低壓型局部變質(zhì)作用局部變質(zhì)作用前進(jìn)變質(zhì)作用前進(jìn)變質(zhì)作用 ：由增溫而引起的變質(zhì)作用，特征由增溫而引起的變質(zhì)作

36、用，特征是以穩(wěn)定的高溫礦物組合代替較低溫的礦物組合。是以穩(wěn)定的高溫礦物組合代替較低溫的礦物組合。u 類型類型-溫度溫度退變質(zhì)作用退變質(zhì)作用 ：指低級(jí)變質(zhì)疊加于原有的高級(jí)變質(zhì)指低級(jí)變質(zhì)疊加于原有的高級(jí)變質(zhì)作用而引起的變質(zhì)。是低溫礦物組合取代較高溫的作用而引起的變質(zhì)。是低溫礦物組合取代較高溫的礦物組合的過(guò)程。退變質(zhì)作用常見(jiàn)于大的斷裂帶。礦物組合的過(guò)程。退變質(zhì)作用常見(jiàn)于大的斷裂帶。復(fù)變質(zhì)作用復(fù)變質(zhì)作用 ：多次不同溫壓條件的變質(zhì)事件的疊多次不同溫壓條件的變質(zhì)事件的疊加。加。高壓型：高壓型：地溫梯度地溫梯度1010/km/km左右。左右。u 類型類型- -壓力壓力高壓過(guò)渡型高壓過(guò)渡型：地溫梯度地溫梯度1010-20/km-20/km。中壓型：中壓型：地溫梯度地溫梯度20/km20/km左右。左右。低壓過(guò)渡型：低壓過(guò)渡型：地溫梯度地溫梯度20-30/km20-30/km。低壓型低壓型：地溫梯度地溫梯度30/km30/km。 第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)作用類型變質(zhì)作用類型u局部變質(zhì)作用局部變質(zhì)作用u區(qū)域變質(zhì)作用區(qū)域變質(zhì)作用變質(zhì)作用的規(guī)模變質(zhì)作用的規(guī)模接觸接觸熱變質(zhì)作用熱變質(zhì)作用動(dòng)力變質(zhì)作用動(dòng)力變質(zhì)作用沖擊變質(zhì)作用沖擊變質(zhì)作用交代變質(zhì)作用交代變質(zhì)作用造山變質(zhì)作用造山變質(zhì)作用洋底變質(zhì)作用洋底變質(zhì)作用埋藏變質(zhì)作用埋藏變質(zhì)作用混合巖