1、 变质作用变质作用是指在地下特定的环境中，是指在地下特定的环境中，由于物理化学条件的改变，使原有物体由于物理化学条件的改变，使原有物体基本上在固体状态下发生物质成分、结基本上在固体状态下发生物质成分、结构、构造变化而形成新岩石的地质作用构、构造变化而形成新岩石的地质作用 由变质作用所形成的新岩石称为由变质作用所形成的新岩石称为变质岩变质岩。所谓原岩，可以是三大类岩石中的任何一所谓原岩，可以是三大类岩石中的任何一种，一旦它们所处的物理、化学环境与原种，一旦它们所处的物理、化学环境与原来不同，在一定的温度、压力或流体影响来不同，在一定的温度、压力或流体影响下就可发生变质作用。下就可发生变质作用。引
2、起变质作用的因素引起变质作用的因素 主要为温度、静岩压力、构造应力及各类主要为温度、静岩压力、构造应力及各类流体流体 变质作用的温度范围从变质作用的温度范围从150150200200，直到，直到700700900900；压力可以从上百兆帕斯卡到上千兆帕斯卡；压力可以从上百兆帕斯卡到上千兆帕斯卡；流体以流体以H HO O与与COCO为主，溶解了许多易挥发为主，溶解了许多易挥发的物质及的物质及SiOSiO等许多矿物质。等许多矿物质。(一一)温度：温度：是影响变质作用的最基本因是影响变质作用的最基本因素素 150（200）800（900）地热地热岩浆热岩浆热岩石的断裂挤压岩石的断裂挤压来源来源（二）
3、（二）压力压力1 静压力静压力上覆岩石自重引起的。上覆岩石自重引起的。静压力是各向同性的。使岩石中矿物静压力是各向同性的。使岩石中矿物变为密度大，体积小的新矿物。变为密度大，体积小的新矿物。定向压力定向压力 挤压力挤压力 剪切力剪切力 作用于地壳岩石的侧向挤压力，具有方作用于地壳岩石的侧向挤压力，具有方向性，主要是构造力的作用造成。向性，主要是构造力的作用造成。作用结果使岩石中片、柱状矿物定向作用结果使岩石中片、柱状矿物定向排列。排列。（三）化学活动性流体（三）化学活动性流体 以以O、为主，并含有易挥发的物质为主，并含有易挥发的物质来源来源岩石粒间孔隙及裂隙中以水为主的液体岩石粒间孔隙及裂隙中
4、以水为主的液体结构水含有矿物结构水含有矿物、2岩浆中逃返的热气、热液岩浆中逃返的热气、热液地壳深处的热液带入各种元素地壳深处的热液带入各种元素变质作用的方式变质作用的方式：（）重结晶作用重结晶作用 指岩石在固态状态下，同一种矿物经过有限的颗粒溶解、组分迁移，然后又重新结晶成较粗大颗粒的作用，在这一过程中矿物成分不发生变化。石灰岩（CaCO3)方解石（CaCO3）。变质作用的方式：变质作用的方式：2）变质结晶作用变质结晶作用 指在原岩总体化学成分基本不变化的条件下，形成新矿物或新矿物组合的作用（或称重组合作用）。如高岭石在大于如高岭石在大于350350左右的温度时可转变为叶腊石；左右的温度时可转
5、变为叶腊石；在在400400以上的温度条件下可转为硬绿泥石，以上的温度条件下可转为硬绿泥石，此时如静岩压力低于此时如静岩压力低于300300MPaMPa易形成红柱石，如高于易形成红柱石，如高于300300MPaMPa则形成兰晶石；则形成兰晶石；当温度在当温度在500500660660之间则变成十字石及石英；之间则变成十字石及石英；温度高于温度高于660660则变成石榴子石与矽线石。则变成石榴子石与矽线石。与石榴石共生的矽线石与石榴石共生的矽线石 变质作用的方式：变质作用的方式：（）交代作用（）交代作用 指化学活动性强的流体与固体岩指化学活动性强的流体与固体岩石之间发生物质置换与交换作用，产生新
6、矿物，石之间发生物质置换与交换作用，产生新矿物，岩石总体化学成分发生变化。岩石总体化学成分发生变化。KAlSiKAlSi3 3O O8 8+Na+Na+NaAlSi NaAlSi3 3O O8 8+K+K+交代作用的特点：在固态条件进行；交代前后岩交代作用的特点：在固态条件进行；交代前后岩石的总体积基本不变；原矿物的溶解核新矿物的石的总体积基本不变；原矿物的溶解核新矿物的形成几乎同时进行。交代作用在变质作用过程中形成几乎同时进行。交代作用在变质作用过程中是比较普遍的是比较普遍的。变质作用的方式：变质作用的方式：）变质分异作用）变质分异作用 指成分比较均一的原岩，指成分比较均一的原岩，经变质作用
7、后，形成矿物成分不均匀分布经变质作用后，形成矿物成分不均匀分布的过程。的过程。常见的例子为在变质作用过程中，当具有常见的例子为在变质作用过程中，当具有定向压力作用时，原岩本身的某些矿物定向压力作用时，原岩本身的某些矿物（如暗色与浅色矿物）经过变形、扩散作（如暗色与浅色矿物）经过变形、扩散作用、定向排列而不均匀地分别聚集起来，用、定向排列而不均匀地分别聚集起来，分别形成暗色矿物与浅色矿物的条带，形分别形成暗色矿物与浅色矿物的条带，形成片麻岩或片岩成片麻岩或片岩长英质糜棱岩特征长英质糜棱岩特征左标本尺度糜棱岩；右显微尺度糜左标本尺度糜棱岩；右显微尺度糜棱岩（白色为缎带状石英）棱岩（白色为缎带状石英
8、）糜棱岩化大理岩中糜棱岩化大理岩中“”型碎斑型碎斑KfKf钾长石旋转碎斑，指示右行剪钾长石旋转碎斑，指示右行剪切方向；切方向；M M糜棱岩化大理岩糜棱岩化大理岩变质作用的基本类型变质作用的基本类型：（）接触变质作用接触变质作用 是在岩浆岩体与围岩接触带上，主要由岩浆活动所带来的热量及活动性流体所引起的变质作用。接触变质作用的温度较高，一般在300800之间，静岩压力不太大（300MPa）单纯由于热量多而引起的接触变质叫接触热变质作用接触热变质作用；除温度因素之外，还有从岩浆中分泌的挥发性物质所产生的交代作用，这种叫这种叫接触交代变质作用接触交代变质作用。当碳酸盐岩石与中、酸性侵入岩相接触时常形
9、成矽卡岩矽卡岩。我国大量中、小型含金的富铜、富铁矿床大多是与矽卡岩关系密切的金属矿床。接触变质作用接触变质作用变质作用的基本类型变质作用的基本类型：（）动力变质作用动力变质作用 是指在构造变形、变位过程中所产生的定向压力的作用下，使岩石发生变形、破碎以及伴随的重结晶等作用。这种变质作用主要发生在相邻的两个岩石块体之间发生相对错动的接触面附近。引起动力变质作用的主要因素是构造应力（也称定向压力），构造应力在岩石圈上部一般为几十到200 MPa。温度与静岩压力也对动力变质作用起着控制作用。碎裂作用碎裂作用 地壳浅部，深度一般小于10 km，温度一般低250300，静岩压力一般在250350 MPa
10、之下，岩石常表现为较强的脆性，岩石以为主，形成的岩石称为碎裂岩类碎裂岩类。韧性变形韧性变形在地壳深部(深度大于1015 km)，岩石表现出较强的韧性（或称柔性）变形，而不出现明显的破裂，形成的岩石称为糜棱糜棱岩类岩类。变质作用的基本类型变质作用的基本类型：（）区域变质作用区域变质作用 是在大区域范围内发生 区域变质作用影响的范围可达数千至数万km以上，影响深度可达30 km以上，温度在200-800之间，静岩压力可随埋深不同而变化，此外还存在较强的定向压力（构造应力，几十到上百MPa）。区域变质作用以变质结晶作用为主，还包括重结晶、交代作用和变质分异作用，它们可以以上述作用方式不同程度地改造原
11、岩的矿物成分与结构、构造。区域变质作用常发生在板块边界附近与大断裂带附近。区域变质作用分类：区域变质作用分类：A.A.低压区域变质作用低压区域变质作用 一般形成深度较浅（小于15 km），静岩压力为200400MPa，定向压力较小,温度是主要影响因素，一般可以较高，在200700之间，可形成沸石岩、角闪岩、绿片岩、角闪石片岩、麻粒岩等。B.B.中压区域变质作用中压区域变质作用 具有高压与低压变质岩石过渡的特征C.C.高压区域变质作用高压区域变质作用 形成深度一般大于15 km，静岩压力为3001000 MPa，并伴有一定程度的定向压力，但形成温度不一定很高，代表性岩石为兰闪石片岩与榴辉岩。混合
12、岩化作用（超深变质作用）混合岩化作用（超深变质作用）长英质的矿物溶解浸透、扩散、贯入长英质的矿物溶解浸透、扩散、贯入组成脉体（浅色）；组成脉体（浅色）；铁镁质的矿物组成基体（深色）；铁镁质的矿物组成基体（深色）；代表岩石：代表岩石：混合岩混合岩1变质岩的矿物成分变质岩的矿物成分 组成变质岩的矿物种类很多，一部分是与原组成变质岩的矿物种类很多，一部分是与原岩相同的，如火成岩和沉积岩中的长石、石英、岩相同的，如火成岩和沉积岩中的长石、石英、云母、方解石、粘土矿物等；另一部分则是在云母、方解石、粘土矿物等；另一部分则是在变质过程中产生的，只有在变质岩中才出现的变质过程中产生的，只有在变质岩中才出现的
13、矿物矿物(称为变质矿物称为变质矿物)，如绢云母、石榴子石、，如绢云母、石榴子石、绿泥石、滑石、蛇纹石、红柱石、硅灰石、石绿泥石、滑石、蛇纹石、红柱石、硅灰石、石墨等。变质矿物是在特定环境下产生的，可以墨等。变质矿物是在特定环境下产生的，可以作为鉴别变质岩的重要标志。作为鉴别变质岩的重要标志。2 2变质岩的结构变质岩的结构 (1)(1)变余结构：亦称残留结构。由于原岩矿变余结构：亦称残留结构。由于原岩矿物成分重结晶作用不完全，使变质岩仍残留有原物成分重结晶作用不完全，使变质岩仍残留有原岩的结构特征。如沉积岩中的砾状、砂状结构可岩的结构特征。如沉积岩中的砾状、砂状结构可变质成变余砾状结构、变余砂状
14、结构等。变质成变余砾状结构、变余砂状结构等。(2)(2)变晶结构：是变质作用过程中，原岩在变晶结构：是变质作用过程中，原岩在固态条件下经重结晶作用而形成的新的结晶质结固态条件下经重结晶作用而形成的新的结晶质结构。由于与火成岩的结构名称相似，所以往往在构。由于与火成岩的结构名称相似，所以往往在结构的命名中冠以结构的命名中冠以“变晶变晶”字样，以示区别。如字样，以示区别。如“等粒变晶结构等粒变晶结构”、“斑状变晶结构斑状变晶结构”等。等。(3)(3)碎裂结构：在不同应力作用下，岩石的碎裂结构：在不同应力作用下，岩石的矿物颗粒被破碎成不规则的、带棱角的碎屑，甚矿物颗粒被破碎成不规则的、带棱角的碎屑，
15、甚至被压碎成极细小的矿物碎屑和粉末，又被胶结至被压碎成极细小的矿物碎屑和粉末，又被胶结而形成新的结构，称为碎裂结构。是动力变质岩而形成新的结构，称为碎裂结构。是动力变质岩具有的结构持征。具有的结构持征。3.变质岩的构造变质岩的构造 变质岩中常见的构造有变质岩中常见的构造有片理构造片理构造和和块状构造块状构造。(1)片理构造：片理构造是岩石中所含的大量的片状、板状和柱状矿物在定向压力片理构造：片理构造是岩石中所含的大量的片状、板状和柱状矿物在定向压力作用下，平行排列所形成的类似层状的构造。根据矿物组合和重结晶程度，片作用下，平行排列所形成的类似层状的构造。根据矿物组合和重结晶程度，片理构造又可分
16、为如下几种。理构造又可分为如下几种。1)片麻状构造：片麻状构造：又称片麻理。其特征是岩石主要由长石、石英等粒状矿物组成，又称片麻理。其特征是岩石主要由长石、石英等粒状矿物组成，但又有一定数量的呈定向排列的片状或柱状矿物，后者在柱状矿物中呈不均匀但又有一定数量的呈定向排列的片状或柱状矿物，后者在柱状矿物中呈不均匀的断续分布，致使岩石外表显深浅色泽相同的断续状条带。这是片麻岩特有的的断续分布，致使岩石外表显深浅色泽相同的断续状条带。这是片麻岩特有的构造。构造。2)片状构造：片状构造：指岩石中大量片状矿物指岩石中大量片状矿物(如云母、绿泥石、滑石、石墨等如云母、绿泥石、滑石、石墨等)平行排列平行排列
17、所形成的薄层状构造。是各种片岩所具有的特征构造。所形成的薄层状构造。是各种片岩所具有的特征构造。3)干枚状构造：干枚状构造：其特征是岩石中的鳞片状矿物成定向排列，粒度极细，肉眼不能其特征是岩石中的鳞片状矿物成定向排列，粒度极细，肉眼不能分辨矿物颗粒，片理面具有较强的丝绢光泽，通常在垂直于片理面的方向可见分辨矿物颗粒，片理面具有较强的丝绢光泽，通常在垂直于片理面的方向可见有许多小皱纹。这是干枚岩的特有构造。有许多小皱纹。这是干枚岩的特有构造。4)板状构造：板状构造：又称板理。指岩石中由显微片状矿物平行排列所成的具有平行板状又称板理。指岩石中由显微片状矿物平行排列所成的具有平行板状劈理的构造。岩石
18、沿板理极易劈成薄板状，板面微具光泽，是板岩的持有构造劈理的构造。岩石沿板理极易劈成薄板状，板面微具光泽，是板岩的持有构造（2)块状构造：岩石中矿物颗粒致密、坚硬，无定向排列，所显示的一种构造。部块状构造：岩石中矿物颗粒致密、坚硬，无定向排列，所显示的一种构造。部分大理岩和石英岩具此种构造。它与火成岩的块状构造相似，但又不完全一样分大理岩和石英岩具此种构造。它与火成岩的块状构造相似，但又不完全一样从岩石的结构、构造的类别来看，泥质岩随着变质程度的加深，变质岩类别变化最明显，可以由变质最浅的板岩、依次变为千枚岩、片岩、片麻岩直到麻粒岩；中酸性的岩浆岩可变成片麻岩和麻粒岩；偏基性的岩浆岩可变质为片岩
19、和角闪片岩等。石灰岩或石英砂岩，变质后的变化序列不明显，一般都变成大理岩或石英岩。当原先形成的岩石，一旦改变其所处的环境，岩石将随之当原先形成的岩石，一旦改变其所处的环境，岩石将随之发生改造，可以转化为其它类型岩石。发生改造，可以转化为其它类型岩石。出露到地表面的岩浆岩、变质岩与沉积岩，在大气圈、水出露到地表面的岩浆岩、变质岩与沉积岩，在大气圈、水圈与生物圈的共同作用下，可以经过风化、剥蚀、搬运作用而变成圈与生物圈的共同作用下，可以经过风化、剥蚀、搬运作用而变成沉积物，沉积物埋到地下浅处就硬结成岩沉积物，沉积物埋到地下浅处就硬结成岩-重新形成沉积岩。重新形成沉积岩。埋到地下深处的沉积岩或岩浆岩
20、，在温度不太高的条件下，埋到地下深处的沉积岩或岩浆岩，在温度不太高的条件下，可以以固态的形式发生变质，变成变质岩可以以固态的形式发生变质，变成变质岩.不管什么岩石，一旦进入高温（大于不管什么岩石，一旦进入高温（大于700700800800）状态，）状态，岩石就将逐渐熔融成岩浆。岩浆在上升的过程中降低着自身的温度，岩石就将逐渐熔融成岩浆。岩浆在上升的过程中降低着自身的温度，使自身的成分复杂化，并在地下浅处冷凝成侵入岩，或喷出地表而使自身的成分复杂化，并在地下浅处冷凝成侵入岩，或喷出地表而形成火山岩。形成火山岩。在岩石圈内形成的岩石，由于地壳抬升，上覆岩石遭受剥在岩石圈内形成的岩石，由于地壳抬升，
21、上覆岩石遭受剥蚀，它们又有机会变成出露地表的岩石蚀，它们又有机会变成出露地表的岩石。四、四、三大类岩石的互相转化三大类岩石的互相转化沉积岩沉积岩变质岩变质岩岩浆岩岩浆岩三大岩类的相互转化三大岩类的相互转化三大类岩石的分布状况三大类岩石的分布状况三大类岩石的分布状况为三大类岩石的分布状况为：在岩石圈表层的大陆及其邻近海域内大陆及其邻近海域内，沉积岩沉积岩覆盖面积约占7070，岩浆岩岩浆岩约占2020，变质岩变质岩仅占1010左右。如果从全球岩石圈表层总面积岩石圈表层总面积来看，海洋底几乎都是玄武岩，故岩浆岩岩浆岩占总面积的7676以上，而沉积岩沉积岩仅占全球总面积的2020多一点，变质岩变质岩仅
22、占不足4 4。如果从岩石圈的总体积岩石圈的总体积来看，沉积岩沉积岩仅产在大陆岩石圈表层，约占总体积的5 5，岩岩浆岩浆岩约占3535，变质岩变质岩则占大部分，为6060左右。五、内生成矿作用五、内生成矿作用 在岩石圈内部，由于物理、化学条件的变化使有用物质达到工业上有用、并且成本上合算的程度，这种有用物质的聚集就称为内生矿产资源内生矿产资源。这种在岩石圈内使有用物质聚集的作用就叫内生成矿作用内生成矿作用。当岩浆自海底喷出时，携带了各种有用元素的气体挥发当岩浆自海底喷出时，携带了各种有用元素的气体挥发分就可以与海水结合，迅速冷凝、堆积在海底形成富含分就可以与海水结合，迅速冷凝、堆积在海底形成富含
23、贵金属或有色金属的贵金属或有色金属的“黑矿黑矿”或其它硫化物矿床。热水或其它硫化物矿床。热水溶液喷出海底时，常在海底构成溶液喷出海底时，常在海底构成“黑烟囱黑烟囱”基性侵入体的结晶分异作用相关基性侵入体的结晶分异作用相关的铁矿床或铂矿床的铁矿床或铂矿床 当基性岩浆侵入作用发生时，少数当基性岩浆侵入作用发生时，少数比重量较大的铁族、铂族元素易于比重量较大的铁族、铂族元素易于下沉到岩体下部，相对聚集，有时下沉到岩体下部，相对聚集，有时就可形成铁矿床或铂矿床，如我国就可形成铁矿床或铂矿床，如我国四川渡口最著名的攀枝花铁矿床四川渡口最著名的攀枝花铁矿床（含钒、钛）。（含钒、钛）。矽卡岩型矿床矽卡岩型矿
24、床 中、酸性侵入体的上部接触带，当与中、酸性侵入体的上部接触带，当与碳酸盐岩石，尤其与石膏岩盐层相接碳酸盐岩石，尤其与石膏岩盐层相接触，围岩中的碱、氯化物、碳酸根、触，围岩中的碱、氯化物、碳酸根、硫酸根与岩浆发生接触交代变质作用。硫酸根与岩浆发生接触交代变质作用。可形成许多富铜、富铁、白钨、黄金可形成许多富铜、富铁、白钨、黄金等矿床，这是我国东部地区常见的一等矿床，这是我国东部地区常见的一种矿床类型。种矿床类型。气成热液矿床气成热液矿床中、酸性中、酸性岩浆侵入活动晚期岩浆侵入活动晚期，常分泌出大量富含，常分泌出大量富含气体、挥发分的流体（高于气体、挥发分的流体（高于300300 时以气体为主，
25、低时以气体为主，低于于300300 时以液体为主），它们一般聚集在岩体顶部；时以液体为主），它们一般聚集在岩体顶部；另外另外大气降水渗入地下大气降水渗入地下，水温升高，它也可溶解，水温升高，它也可溶解并携带大量有用元素；并携带大量有用元素；在在成岩作用与变质作用成岩作用与变质作用过程中，晶格中与晶格间过程中，晶格中与晶格间的水分子也会被排出，在地下聚集成富含有用元的水分子也会被排出，在地下聚集成富含有用元素的流体。素的流体。上述三种流体中的任何一种，或者是它们的混合，上述三种流体中的任何一种，或者是它们的混合，都可以向压力较小的方向流动。将金属元素堆积都可以向压力较小的方向流动。将金属元素堆积
26、在孔隙与裂隙较多的部位，就可形成气成热液矿在孔隙与裂隙较多的部位，就可形成气成热液矿床床。气成热液矿床气成热液矿床 贵金属（Au、Ag）、有色金属（Cu、Pb、Zn）、稀有金属（、Sn、Mo、Bi、Hg、As、Sb、Co）、放射性元素（）、绝大部分蛇纹石石棉、菱镁矿（MgCo）、石墨（）、磷灰岩（磷酸钙）等有用物质聚集的主要方式。有用元素常可富集到上千倍或上万倍。对地下流体及其成矿作用的研究，已经成为矿床学家与地球化学家特别注目的课题。变质作用矿产资源变质作用矿产资源太古代到早元古代与海底火山作用相关的铁、硅质岩石，可以在区域变质作用过程中，使铁质进一步聚集，形成磁磁铁石英岩铁石英岩，构成矿体。在区域变质作用下，煤层可变质而成为石墨矿层灰黑色的石灰岩经过变质作用，将炭分或其易挥发的有机杂质排除掉，而变成为白色的大理岩，变成良好的建筑石材韧性剪切带中的金矿韧性剪切带中的金矿后期的流体可以大体沿韧性剪切带矿物定向排列的裂开面而聚集成矿。此时韧性剪切带其实是起到了一种良好围岩的作用。金矿脉中金元素的含量比一般岩石中的含量富集了上千倍。
