第七章 变质作用及变质岩 第一节 变质作用与变质岩

第二节 变质岩的物质成分第三节 变质岩的结构构造

第四节 变质岩的分类和命名

第一节

变质作用与变质岩

一、变质作用与变质岩 变质作用：指在地壳形成和发展的过程中， 由于物理化学条件的改变，早先形成的岩石 (包括岩浆岩和沉积岩)在固态条件下所发生 的矿物成分、结构构造的变化，称变质作用。 变质岩：变质作用所形成的岩石，称变质岩。 根据原岩成因，变质岩可分为: 正变质岩：由岩浆岩变质形成的变质岩； 副变质岩：由沉积岩变质形成的变质岩； 变质岩是组成大陆地壳的主要岩石类型之一。2

第一节 变质作用及变质岩

二、变质作用特点

(1)温度、压力条件：变质作用是在较高的 温度和一定的压力下进行；(2)变质作用状态：大多数变质作用是在固 态条件下发生的，少数是在原岩局部或者全部 重熔条件下发生；

(3)变质岩的岩性特征：主要受变质作用类 型、变质作用强度以及原岩成分的控制，具有 原岩成分的继承性；3

第一节

变质作用及变质岩

三、变质作用因素

三、变质作用因素 1.内因——原岩性质 主要包括原岩成分、结构类型、构造类型、 原岩孔隙和裂隙的发育程度等。其中： (1)原岩成分直接影响变质岩成分特点； (2)原岩的组构和裂隙发育特点，影响流 体在岩石中的渗透迁移，制约着变质程度；4

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变质作用及变质岩

三、变质作用因素

2.外因——外部条件包括温度、压力及化学性质活泼的流体 A 温度：是引起变质作用最主要最积极的因素，大 多数变质作用是在温度升高的情况下进行的。 温度的变化： (1)可以引起岩石重结晶作用的发生和矿物多形变 化的形成 ； (2)会使岩石中矿物之间发生变质反应，各种组分 重新组合成新矿物； (3)温度升高加速原矿物的解离及新矿物的重组； (4)促进扩散作用的进行 ；5

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变质作用及变质岩

三、变质作用因素

A 温度①温度范围: 200 - 800℃,超高压可达1000℃。②变化原因: 岩浆；深部热流；地壳放射热；机

械摩擦；地热增温(正常情况 25-30 C / km)。③主要作用：可导致重结晶、变质反应、重熔；

增加流体活性； 改变岩石变形性质等。它是变质作用的主导因素。

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变质作用及变质岩

三、变质作用因素

B 压力：可分为均向压力(静水压力或负荷压力)、粒间流体压力和 定向压力(即应力) 1)均向压力：主要促使岩石减少孔隙变得致密坚硬。可形 成分子体积小而比重大的矿物组合； 2)粒间流体压力：主要指H2O、CO2等对周围物质的压力。

绝大部分的脱水反应和碳酸盐的变质反应都是在流体压力影响 下进行的。同时，它对某些矿物的重结晶可起催化剂作用。 3)定向压力：主要是由于构造运动或岩浆活动而产生的侧 向挤压力。通常与地壳活动和构造运动有关。浅部的应力作用 可使岩石产生节理，使矿物产生变形；深部的应力作用可使某 些矿物可发生差异性溶解及塑性变形，增加变质反应的强度和 重结晶的速度。7

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变质作用及变质岩

三、变质作用因素

C 具化学活动性的流体化学活动性流体：是指存在于孔隙中的气态和液态 物质，主要包括 H2O、CO2和其它挥发组分。 (1)在适当的温度、压力条件下与围岩发生交代作 用，使围岩在矿物成分、结构、构造发生变化，形成 与原岩性质完全不同的变质岩；

(2)流体是一种溶剂，导致某些组分的溶解与运移， 促进交代作用或成矿作用；

(3)流体可降低矿物熔点，有利于在较低温度下发 生混合岩化作用。8

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四、变质作用的方式

四、变质作用的方式1.重结晶作用：变质作用的主要形式。指温度、压力升高时，组成 岩石的矿物在固态条件下重新生长的过程，重结晶作 用后晶粒由小变大；如石灰岩→大理岩。 一般地，原岩成分越简单，粒度越细，越容易发生 重结晶作用；重结晶作用过程中，没有物质的带入和 带出，因此，岩石总的化学成分不变。 温度和压力的升高促进重结晶作用的进行，粒间流 体的存在是重结晶作用的必要条件。9

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四、变质作用的方式

2.变质结晶作用(重组合作用):在变质作用的温度、压力范围内，在固态条件下，岩石内 部的化学成分重新组合、结晶形成新矿物，原有矿物消失， 其间的化学反应，称为变质反应。特点是反应前后岩石的总 化学成分不变。

3.交代作用：在变质作用过程中，化学活动性流体和固体岩石之间发生 物质置换作用。原矿物被破坏和新矿物形成同时进行，结果 使岩石的总化学成分发生改变，但作用后岩石的总体积基本 保持不变。 交代作用在变质过程中普遍存在，可以在各种不同的地质 环境中进行。10

第一节

变质作用及变质岩

四、变质作用的方式

4.变形与碎裂作用： 是岩石在应力条件下产生的变质方式，当岩石受应力超 过弹性极限时产生塑性形变，称为变形作用；当岩石受应 力超过强度极限时产生断裂形变称为碎裂作用。 伴随变形与碎裂作用，岩石产生弯曲、变形，片状、柱 状矿物定向排列形成片理；岩石中的矿物被部分或全部碎 裂成角砾状或粉碎成隐晶质。 5.变质分异作用： 在岩石无熔

融和交代作用的前提下，原岩中的某些组分 经扩散作用产生不均匀聚集，使成分均匀的原岩变成矿物 成分不均的变质岩石，这种作用可在岩石中形成细脉、透 镜体、变斑晶等。11

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五、变质作用的类型

五、变质作用的类型 接触变质作用 动力变质作用 气成水热变质作用 区域变质作用 混合岩化作用 埋藏变质作用 洋底变质作用 冲击变质作用12

第一节

变质作用及变质岩

五、变质作用的类型

1.接触变质作用：是伴随岩浆作用而发生 的一种局部变质现象，当岩浆侵入时，围岩 受侵入体所散发的热和挥发份的影响而发生 的变质作用。这类变质作用以低压为特征， 压力一般不超过0.2-0.3GPa。 根据变质作用方式和影响因素可进一步分 为热接触变质作用和接触交代变质作用两类 ，代表性岩石分别为角岩和矽卡岩。13

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变质作用及变质岩

五、变质作用的类型

2.动力变质作用构造断裂带上的岩石在构造应力作用下通过破碎、变形和 重结晶作用等，所发生的矿物成分和结构构造变化，称为动 力变质作用。其岩石以高应变为特征。形成的代表性岩石如 构造角砾岩、碎裂岩和糜棱岩等。 动力变质作用是局部变 质作用的一种，受构造断 裂带的控制。

浅部断裂带具有构造角砾岩；稍深的断裂带具 有碎裂岩和构造糜棱岩。14

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五、变质作用的类型

3.气成水热变质作用具有化学活动性的流体与固体岩石发生交代，引起 岩石发生矿物成分、结构构造的变化过程，称为气成 水热变质作用，它可以出很多地质环境中，特别是在 岩体和矿脉等附近，称近矿围岩蚀变，也称蚀变岩。

4.区域变质作用分布广泛且变质因素复杂。出现在前寒武纪结晶基 底、碰撞造山带、会聚板块边缘等。 影响变质作用的主要因素有：温度、压力 (负荷压 力)、应力和化学活动性流体等。 按变质作用发生时的地热梯度， 将区域变质作用划 分为低压型、中压型和高压型。15

第一节

变质作用及变质岩

五、变质作用的类型

5.混合岩化作用在变质作用后期，当温度较高时岩石中出现部分熔融形成花 岗质熔体，这种现象称为深熔作用。 当熔体数量不多时，与固态变质岩石发生混合、交代，称为 混合岩化作用，形成各种混合岩。这种作用也称超变质作用。 当熔体达到一定数量时，就过渡 为岩浆作用，形成花岗岩。 有些变质岩未经深熔，仅在固态 条件下受到富含K、Na、Si的流 体交代或者因固态扩散而变成混 合岩，称为花岗岩化作用 。 混合片麻岩16

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变质作用及变质岩

五

、变质作用的类型

6.埋藏变质作用沉积盆地中的沉积物被埋藏到一定深度，引起温度和压力的 升高，产生变质作用。该变质作用同样具有较大的区域规模， 也可看成区域变质作用的一种。埋藏变质作用由埋深引起，应力作用不明显，岩石缺乏结晶 片理。埋藏变质温、压条件较低，一般只出现很低程度的变质 ，普遍发育变余组构。

7.洋底变质作用洋中脊附近的岩石由于受到地幔对流和热卤水的影响发生变 质作用，变质程度自上而下主要为沸石相、葡萄石-绿纤石相 和绿片岩相，深部也可出现角闪岩相，为低压相系，由于洋底 扩张洋底变质作用的岩石遍布整个洋底。17

8.冲击变质作用发生在陨石冲击星体表面时产生的冲击坑中，它是在极短的时 间内发生的，压力可达数十到上百个GPa,温度可超过 10000℃。因此它是在瞬时高温和动态高压条件下发生的特殊 类型变质作用出现了一些特殊的高压变质矿物，如：柯石英， 斯石英。

第二节 变质岩的物质成分一、变质岩的化学成分 变质岩的化学成分主要取决于原岩成分、变质作用 的影响。若变质过程未经明显的交代作用，则变质前 后岩石化学成分变化不大；若有明显交代作用，则会 导致化学成分的变化。 变质岩的化学成分主要是SiO2、Al2O3、Fe2O3、 FeO、MgO、CaO、K2O、Na2O、H2O、CO2及TiO2、 P2O5等，与岩浆岩相似。 不同的变质岩，化学成分的差别却很大，一般地， 正变质岩的化学成分变化范围较小，副变质岩的化学 成分变化范围很大。19

第二节 变质岩的物质成分

二、变质岩的矿物成分

二、变质岩的矿物成分 主要造岩矿物在岩浆岩、沉积岩中的分布情况

1.变质岩中出现了许多变质矿物如硅灰石、红柱石、蓝晶石、 硅线石、堇青石、蛇纹石、滑石、石墨等； 2.还出现比重大、分子体积小的矿物如石榴石； 3.变质作用形成多为纤维状、鳞片状、柱状、针状的矿物， 如硅线石、绢云母等。20

第二节 变质岩的物质成分

二、变质岩的矿物成分

1、变质岩矿物成分一般特征造岩矿物：三大岩类常见的造岩矿物都是长石，石 英，云母，角闪石，辉石等。 变质岩中特有矿物：硬绿泥石、十字石、堇青石、 铁铝榴石、红柱石、蓝晶石、矽线石、硅灰石等。 变质矿物特点：与岩浆岩中的矿物相比，变质岩中 的矿物在内部结构和结晶习性等方面，有如下特点: (1)层状和链状晶格矿物较普遍，延展性也较大。 (2)出现一些分子排列紧密，分子体积小，密度 大的高压矿物。如石榴石、尖晶石等。 (3)出现红柱石、蓝晶石、矽线石同质异相矿物。 (4)矿物的变形现象发育。 (5)斜长石

的环带结构在变质岩中少见。21