文档介绍：一、变质作用与变质岩的概念
变质作用:原岩基本在固态的条件下,受温度、压力和化学活动性流体的作用使原有的矿物成分和结构、构造发生变化,形成新的岩石的过程。变质作用的结果是形成变质岩。
1、岩石基本保持固态,物质成分一般不发生大规模的迁移,原岩在变质前后总的化学成分保持不变; 2、在地下深处高温高压下进行,和常温下的风化作用不同。变质作用的温压条件:温度一般大于150ºc,上限大致在700ºc-900ºc,高于此上限属于岩浆作用范围。
3、变质作用与地壳形成和发展密切相关,在不同时期,地壳状况、热流的强度和分布、构造运动的特点有差异,即影响到变质作用。
正变质岩:指由岩浆岩经变质作用形成
副变质岩:指由沉积岩经变质作用形成
变质岩
e Marsh头像,雕于1890年,已被酸雨强烈腐蚀,出现大量麻点。
大理岩
二、变质作用的控制因素及变质作用方式
(一)变质作用的控制因素
影响变质作用的因素有多方面,内因主要指母岩的性质,外因一般包括温度、压力、化学活动组分。
1、温度
温度是引起变质作用的最重要的因素之一,温度的升高有助于吸热反应的进行。
(1)对单矿岩来说,温度的升高促使矿物晶粒由小长大,非晶质矿物重新结晶成为晶质矿物,这一过程就叫重结晶作用。重结晶作用造成变质岩均由晶质矿物组成。如微晶石灰岩——变质——粗粒变晶大理岩。
(2)对于复矿岩来说,温度的升高,可促进其内部各种组分之间发生化学反应,形成新的矿物,使母岩中的原有的矿物组合发生改变,形成新的岩石。如:石英+方解石——硅灰石+二氧化碳-热。(低压、550°C)
高岭石——红柱石+石英+水(加热)
温度来源:地热、岩浆热、构造运动产生的摩擦热。
2、压力
压力按物性不同,分静压力和应力。
(1)静压力——是指地下某深度处,由上覆物质的重量产生的负荷压力。
静压力各向均等,大小随深度增加,大致深度每增加1000米,。变质作用的静压力范围,一般认为在1-2kPa到7-8kPa之间,相当于距地面深5公里-30公里的区间。
静压力的增加,有利于形成体积小、密度大的矿物。
如: 镁橄榄石+ 钙长石= %
体积: 121
比重: --
(2)应力——构造运动产生的定向压力。通常,在地壳上部静压力不大的地方表现最强,在地壳深部,因静压力较大,岩石呈塑性,应力因塑性变形而释放,因此,应力随深度增加而减弱。
应力的作用主要表现在它对岩石矿物的机械破坏(低温)以及造成压溶现象(高温)。
压溶现象:在矿物受压部位,易产生溶解,其溶解物质倾向于沉淀在受压力小的部位,从而使矿物颗粒呈现出沿某方向排列的趋势。从板岩、千枚岩、片岩到片麻岩,矿物排列的方向性增强,反映了应力的增大。
化学活动性流体的来源:部分来自原岩粒间孔隙中所含的液体,或者来自原岩中含OH-矿物在脱水时和碳酸岩矿物在去碳酸盐化过程中析出的水和二氧化碳,还可来自岩浆及地壳深处。
化学活动性流体存在于矿物粒间孔隙中,也可充填于裂隙中。在较高的温度和压力下,它们呈气态;在较低的温度下,则形成热液。
化学活动性流体的作用:起溶剂作用,促进组分的溶解,并加强其扩散速度,从而促进重结晶和变质反应的进行;也可作为一种组分参加变质反应,如脱水和水化反应,形成不含水或含水矿物;水溶液又是交代作用中物质加入和带出不可缺少的介质。
如:钾长石+ Na+ = 钠长石+ K+
3、化学活动性流体
化学活动性流体——是指一种以水和二氧化碳为主,并包含了多种金属和非金属以及氟、氯、硼、磷等组分的溶液。
(二)变质作用方式
变质作用的方式是指岩石发生变质作用的途径和形式。主要有:
①重结晶作用:T↑,P↑,矿物在固态下重新生长的过程,小→大,以 H2O、CO2为主的粒间流体的存在是其必要条件。
生物碎屑灰岩
大理岩
接触变质作用
②变质结晶作用:原岩基本保持固态下,经化学反应使岩石内部的化学成分重新组合。结晶形成新矿物而原来矿物消失。
页岩
角岩,由接触变质作用形成,白色斑点为变质矿物
③交代作用: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。体积不变,但成分改变。如常见绢云母交代石榴子石或红柱石的假象。
④变形与碎裂作用:岩石受应力超过弹性极限时产生断裂形变称碎裂作用。其中的一些片状、柱状矿物要定向排列形成片理。
水平挤压形成褶皱,白云母、绿泥石等片状矿物定向排列