變質(zhì)作用及變質(zhì)巖

變質(zhì)作用及變質(zhì)巖

摘要變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖分布較為廣泛，約占地殼總體積的27.4%，各個地質(zhì)時代均有分布，特別是前寒武紀的地層，絕大部分由變質(zhì)巖系組成。本章主要介紹變質(zhì)作用和變質(zhì)巖的基本概念、變質(zhì)作用的因素及類型、變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，以及常見的幾種變質(zhì)巖的類型和特征。第一節(jié)變質(zhì)作用的因素及類型

變質(zhì)作用過程中產(chǎn)生大量的礦產(chǎn)，據(jù)統(tǒng)計現(xiàn)在世界上開采的礦石中，有53%的鐵礦、55%的鉻鐵礦、47%的銅礦、81%的金礦、85%的鈾礦等均產(chǎn)于變質(zhì)巖系中，所以對變質(zhì)作用和變質(zhì)巖的研究具有重要的理論意義和實際意義。一、變質(zhì)作用的概念

變質(zhì)作用:指地殼中已經(jīng)形成的巖石在高溫高壓和化學活動性流體作用下，引起巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造或成分發(fā)生變化，形成新的巖石的一種地質(zhì)作用。巖石是否發(fā)生變質(zhì)要看其有無重結(jié)晶現(xiàn)象或有無變質(zhì)礦物出現(xiàn)為標志。巖石的變質(zhì)作用是在固態(tài)狀況下進行的。變質(zhì)作用在地殼內(nèi)部的物質(zhì)活動中是廣泛分布和普遍存在的，不僅形成了各種變質(zhì)巖石，而且形成了大量變質(zhì)礦產(chǎn)。二、變質(zhì)作用的因素

1．溫度溫度升高增加了巖石礦物分子運動能力和化學活動性，使那些沒有結(jié)晶的礦物結(jié)晶，已結(jié)晶的礦物晶體由小變大，產(chǎn)生粗粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)。如石灰?guī)r在持續(xù)較高溫度的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榇罄韼r，原來的碳酸鈣物質(zhì)經(jīng)重結(jié)晶作用轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐?。由于溫度的升高，加速了化學反應的進程，產(chǎn)生新的礦物組合。例如高嶺石在熱力作用下，形成紅柱石和石英礦物組合。如下式：2．壓力

1）靜壓力指各個方面相等的圍壓，主要是由上覆巖石重量引起的，其大小隨深度的增加而增大。靜壓力的增加使變質(zhì)反應得以進行的溫度相應提高。靜壓力的增加有利于促使巖石中礦物晶格化，由體積較大的礦物形成體積較小，密度較大的新礦物。

如橄欖石和鈣長石在一定的壓力下就會形成石榴子石，如下式：

2）定向壓力定向壓力是由構(gòu)造運動或巖漿作用產(chǎn)生的一種側(cè)向壓力，也稱為動壓力。它在變質(zhì)作用中主要是對巖石進行機械改造，使巖石變形、變質(zhì)、碎裂或發(fā)生塑性流動。3．化學活動性流體化學活動性流體主要包括水和二氧化碳為主的富含多金屬和非金屬元素及氧、氟、氯、硼、磷等揮發(fā)性組分。它們主要來自巖漿或深層熱水溶液，也可能存在于礦物粒間孔隙之中。雖然這種流體的數(shù)量有限，但由于它們富含揮發(fā)組分，在較高的溫度條件下，具有強烈的化學活動性。在變質(zhì)作用中，它們常蒙蓋在礦物顆粒的周圍，形成液體或氣體薄膜，增大了與受變質(zhì)物質(zhì)顆粒的接觸面，因此起著十分重要的作用。三、變質(zhì)作用的的類型1．接觸變質(zhì)作作用發(fā)生在侵入巖體體與圍巖的接觸觸帶上的變質(zhì)作作用。巖漿侵入地殼，，與周圍的巖石石接觸時，由于于溫度的增加或或者因從巖漿里里析出的大量揮揮發(fā)組分和熱水水溶液的作用，，引起圍巖礦物物成分、結(jié)構(gòu)、、構(gòu)造，甚至化化學成分的變化化。巖漿侵入圍巖的的接觸變質(zhì)帶根據(jù)引起接觸變變質(zhì)接觸主要因因素和方式，接接觸變質(zhì)作用可可進一步分為兩兩種情況。熱接觸變質(zhì)作用用指圍巖受巖漿高高溫的影響而發(fā)發(fā)生的變質(zhì)作用用。溫度是主要要因素，壓力次次之，重結(jié)晶是是主要變質(zhì)作用用方式。接觸交代變質(zhì)作作用如果變質(zhì)因素除除溫度壓力之外外，還有大量來來自巖漿的揮發(fā)發(fā)組分參與，就就會使接觸帶附附近的侵入巖和和圍巖發(fā)生明顯顯的交代作用，，從而形成變質(zhì)質(zhì)巖。2．動力變質(zhì)作作用動力變質(zhì)作用：：指巖石受定向壓壓力（動壓力））的作用而產(chǎn)生生破碎、變形、、重結(jié)晶的變質(zhì)質(zhì)作用。根據(jù)變質(zhì)環(huán)境和和方式不同，動動力變質(zhì)作用又又可分為碎裂變變質(zhì)和韌性變形形兩種類型。碎裂變質(zhì)在地殼的淺部，，巖石呈脆性，，當應力超過巖巖石強度極限時時，巖石便會被被壓碎或磨碎，，產(chǎn)生碎裂變質(zhì)質(zhì)，有代表性的的巖石是構(gòu)造角角礫巖。韌性變形在地殼中、深部部，溫度和壓力力較高，巖石具具塑性，在斷裂裂帶中的巖石一一般不發(fā)生明顯顯的破裂，而是是以強烈韌性剪剪切變形或塑性性流動為主，有有代表性的巖石石是糜棱巖。其其特征是細?；⒕哂忻黠@顯的定向構(gòu)造。。3．區(qū)域變質(zhì)作作用區(qū)域變質(zhì)作用：：指在大范圍內(nèi)，，由于溫度、壓壓力和化學活動動性流體等因素素的綜合作用下下而產(chǎn)生的變質(zhì)質(zhì)作用。區(qū)域變質(zhì)作用是是一種十分復雜雜的由多種因素素引導的變質(zhì)作作用。其結(jié)果使使巖石發(fā)生重結(jié)結(jié)晶作用，并形形成很多變質(zhì)礦礦物，由于定向向壓力的影響常常使巖石發(fā)生變變形、破碎或形形成片理構(gòu)造和和片麻狀構(gòu)造。。第二節(jié)變質(zhì)質(zhì)巖的一般特征征一、變質(zhì)巖的概概念變質(zhì)巖：指已經(jīng)形成的的巖石（巖漿巖巖、沉積巖、變變質(zhì)巖）因物理理化學條件的改改變，使原巖的的礦物成分、結(jié)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造發(fā)生生變化而形成的的巖石。根據(jù)變質(zhì)前原巖巖的不同，變質(zhì)質(zhì)巖可分兩大類類：由巖漿巖變變質(zhì)而成的稱為為正變質(zhì)巖，由沉積巖變質(zhì)質(zhì)而成的稱為副變質(zhì)巖。變質(zhì)巖的礦物成成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)構(gòu)造及產(chǎn)狀都與與原巖有著密切切的聯(lián)系。一方方面具有一定的的繼承性，另一一方面經(jīng)過變質(zhì)質(zhì)作用后也產(chǎn)生生了一系列新的的變化。二、變質(zhì)巖的物物質(zhì)成分1．變質(zhì)巖的化化學成分2．變質(zhì)巖的礦礦物成分能適應較大溫度度、壓力變化范范圍的礦物，在在變質(zhì)巖中可以以保存下來，如如石英、長石、、云母。根據(jù)礦物適應溫溫度、壓力等變變質(zhì)因素變化的的情況，可將變變質(zhì)巖的礦物成成分分為兩類：：變質(zhì)作用形成的的新的變質(zhì)礦物物，如硅灰石、、紅柱石、石榴榴子石、綠泥石石、綠簾石、滑滑石、蛇紋石、、石墨等。這些礦物是變質(zhì)質(zhì)巖中特有的礦礦物，它們的大大量出現(xiàn)，就是是巖石發(fā)生變質(zhì)質(zhì)作用的有力證證據(jù)。三、變質(zhì)巖的結(jié)結(jié)構(gòu)變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)：：指巖石中礦物物的結(jié)晶程度、、顆粒大小、形形狀及其結(jié)合方方式。根據(jù)巖石特點和和結(jié)構(gòu)的成因，，可把變質(zhì)巖的的結(jié)構(gòu)分為變晶晶結(jié)構(gòu)、變余結(jié)結(jié)構(gòu)以及壓碎結(jié)結(jié)構(gòu)等。1．變晶結(jié)構(gòu)變晶結(jié)構(gòu)：原巖在變質(zhì)過過程中經(jīng)重結(jié)晶晶作用而形成的的結(jié)晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的的總稱。根據(jù)變變晶礦物顆粒的的相對大小可分分為：等粒變晶結(jié)構(gòu)巖石中大部分主主要變晶礦物顆顆粒大小大致相相等。不等粒變晶結(jié)構(gòu)構(gòu)主要變晶礦物顆顆粒大小不等但但呈連續(xù)變化。。斑狀變晶結(jié)構(gòu)礦物顆粒直徑大大小相差懸殊，，在較細粒的變變質(zhì)基質(zhì)中，有有較大的變晶礦礦物。根據(jù)變晶礦物顆顆粒相對大小劃劃分的結(jié)構(gòu)類型型左—等粒變晶結(jié)結(jié)構(gòu)；中—不等等粒變晶結(jié)構(gòu)；；右—斑狀變晶晶結(jié)構(gòu)根據(jù)變晶礦物粒粒度絕對大小可可分為：粗粒變晶結(jié)構(gòu)礦物顆粒平均直直徑＞3mm。。中粒變晶結(jié)構(gòu)礦物顆粒平均直直徑3～1mm。細粒變晶結(jié)構(gòu)礦物顆粒平均直直徑＜1mm。。粒狀變晶結(jié)構(gòu)鱗鱗片變變晶結(jié)構(gòu)纖纖維變晶結(jié)結(jié)構(gòu)2．變余結(jié)構(gòu)變余結(jié)構(gòu)：也稱稱為殘留結(jié)構(gòu)，，因為重結(jié)晶作作用不徹底，使使原巖的礦物成成分和結(jié)構(gòu)特征征部分保留下來來形成的一種結(jié)結(jié)構(gòu)類型。變余結(jié)構(gòu)的命名名原則，在原巖巖結(jié)構(gòu)之前加““變余”二字即即可。常見的變余結(jié)構(gòu)構(gòu)有：變余花崗崗結(jié)構(gòu)、變余斑斑狀結(jié)構(gòu)、變余余砂狀結(jié)構(gòu)、變變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)等等。兩種變余結(jié)構(gòu)類類型左—輝綠變余結(jié)結(jié)構(gòu)；右—砂粒粒變余結(jié)構(gòu)3．壓碎結(jié)構(gòu)根據(jù)礦物的機械械破碎程度分為為：碎裂結(jié)構(gòu)和和糜棱結(jié)構(gòu)。碎裂結(jié)構(gòu)巖石受定向壓力力作用后，其本本身及組成礦物物發(fā)生破裂、移移動、研磨等現(xiàn)現(xiàn)象。部分礦物物被壓碎為細粒粒，部分保留原原形，但也出現(xiàn)現(xiàn)裂紋。糜棱結(jié)構(gòu)巖石中所有礦物物均被壓碎成細細小的顆粒，并并呈鋸齒狀接觸觸，其內(nèi)部物質(zhì)質(zhì)在滑動時可形形成一種類似流流動的構(gòu)造的排排列。碎裂結(jié)構(gòu)糜棱結(jié)構(gòu)四、變質(zhì)巖的構(gòu)構(gòu)造變質(zhì)巖的構(gòu)造：：指組成巖石中中的各種礦物在在空間分布和排排列的方式?？煽蔀榉侄ㄏ驑?gòu)造造和無定向構(gòu)造造兩大類。1．定向構(gòu)造巖石中的長條狀狀、片狀（或板板狀）礦物平行行某一平面或某某一方向排列形形成的構(gòu)造。它它是在定向壓力力參與下形成的的。1）板狀構(gòu)造：巖石中礦物顆粒粒細小，肉眼難難以分辯，巖性性似薄板狀，常常出現(xiàn)一組平行行的破裂面，且且光滑平整，破破裂面具有微弱弱的絲絹光澤，，具變余泥質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。2）千枚狀構(gòu)造造巖石中的鱗片狀狀礦物呈定向排排列，沿定向排排列方向可劈成成薄片，具較強強的絲絹光澤，，斷面參差不齊齊。為千枚巖所所特有。3）片狀構(gòu)造：：又稱片理構(gòu)造。。由云母、綠泥泥石、滑石、角角閃石等片狀、、板狀、或針狀狀礦物呈連續(xù)平平行排列而成。。沿片理面極易易劈成薄片，而而且還常呈波狀狀彎曲，顯示強強烈的絲絹光澤澤。4）片麻狀構(gòu)造造：暗色的片狀、柱柱狀礦物（如云云母、角閃石等等）呈平行排列列，且被淺色粒粒狀礦物（如石石英等）所隔開開，呈現(xiàn)出黑白白相間的條帶。。5）眼球狀構(gòu)造造沿片狀、片麻狀狀構(gòu)造的片理，，分布有類似眼眼球狀大小的（（如長石等）礦礦物晶體，組成成眼球狀構(gòu)造。。2．無定向構(gòu)造造塊狀構(gòu)造整個巖石的礦物物分布均一，無無定向排列。這這種構(gòu)造反映巖巖石在變質(zhì)過程程中，不具顯著著的定向壓力，，如大理巖。斑點構(gòu)造巖石在發(fā)生變質(zhì)質(zhì)過程中，有些