第四章 变质作用及变质岩
一、变质作用
变质作用的概念 变质作用的影响因素 变质作用的主要类型 变质作用的基本规律
变质作用
变质作用的概念
变质作用 指原岩基本上在固态下，主要由内动力的作用使其变成 另一种新岩石的过程。
变质作用的结果，是使一种岩石转变成另一种新的岩石。新形 成的岩石无论是岩石的矿物成分、结构、构造，均可与原岩不同， 这种新的岩石称为变质岩。
变质作用的影响因素
压力 变质作用均在一定的压力环境下进行，所以压力是控制变质作用的重要物
理因素。按压力的性质可分为二大类： 静压力：是指岩石在地壳内一定深度时，所承受的重力，其大小随埋藏深度的
增加而增加，上覆岩层厚度的增加而增加，增加的速率是25-30×106Pa/KM。不 同类型变质作用的压力变化很大，一般接触变质和动力变化发生在地表3-5km范 围内，故压力不超过0.1GPa。区域变质作用的压力范围为0.1GPa－0.8GPa。
应力：当物体遭受定向外力作用， 其内部就会产生一种抵抗力，称为 应力。应力通常和地壳活动带的构 造运动有关。应力是引起岩石变质 和变形的重要因素。地壳中岩石变 形、板状流劈理和碎裂构造都和应 力有关，而且它能增加变质反应和 重结晶的速度，促使变质作用的进 行。
介质条件 在变质作用过程中，虽
然岩) 温度 大理岩（CaCO3）
用
的
方 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，
式 形成新矿物或新矿物组合的作用。
例如 高岭石 >350℃ 叶腊石
交代作用 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，产生新矿物，岩石总体化学成分发生变化。
例如 KAlSi3O8(钾长石)+Na+ NaAlSi3O8 (钠长石) +K+
低级变质：温度范围在350-550℃左右，和中级变质的界限是泥质岩 石中十字石的出现或黑云母存在时，堇青石的形成；
中级变质：温度在550-650℃左右，和高级变质的界限是白云母和石 英反应形成矽线石+钾长石的组合；
高级变质：温度>650℃时，属于高级变质，上限可达800℃左右。
变质作用---变质级
质 作
200℃，直到700～900℃。
用 的 影
压力 变质压力可以从上百GPa到上千Gpa。根据压力的作 用特征分为静压力和定向压力。
响
因 素
化学活动性流体 流体以H２O与CO２为主，溶解了许多 易挥发的物质及SiO２等许多矿物质。
变质作用的影响因素
温度是控制和影响变质作用的重要因素之一。多数变质作用是随温度升高而进
由于许多变质矿物可以在不同温度、压力条件下，由不同变质反应 形成，因而由标志矿物划定的等变线往往不是等变质条件的。因此温克 勒提出，根据常见岩石中，反映矿物共生组合重要变质变化的特定矿物 反应来划分变质带，成为变质级。温克勒讲整个变质作用区间分为四个 变质级：
很低级变质：其低限以基性岩中浊沸石开始出现为标志，其温度界 限在200℃左右，它与低级变质之间的界限是基性岩中绿纤石或葡萄石和 绿泥石的反应形成黝帘石和阳起石，临界温度在350℃左右或稍高；
变质作用的主要类型
区域变质作用
在大区域范围内发生，并由温度、压力及化学活动性很强的 流体等多种因素，共同引起的一种变质作用。区域变质作用影 响的范围可达数千至数万km２以上，影响深度可达30 km以上， 温度在200-800℃之间。
高温低压带 高温高压带 低温高压带
洋壳
大陆壳
岩石圈
变质作用---变质级
变质作用的主要类型
接触变质作用
区域变质作用
动力变质作用
变质作用的主要类型
变质作用的主要类型
接触变质作用 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。
变质作用的主要类型
动力变质作用 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。这种 接触面被称为断层或断裂带。
变质作用---变质相
变质作用的概念
变质作用和沉积作用、岩浆作用之间存在一定的区别和联系。变质 作用与岩浆作用之间比较容易区别，它们之间的界线是熔融，而和 沉积成岩作用之间的重要标志是矿物组合的变化，一般认为以浊沸 石开始出现为标志。
变质作用的影响因素
温度 是变质作用的基本因素，多数变质作用都是在温度
变 升高条件下进行的。变质作用的温度范围从150～
行的。温度升高可使原来岩石中的一些矿物重结晶，更重要的是会使各种原始组 分重新组合成新矿物。
首先要确定变质作用发生的温度范围，既起始温度和终止温度。按研究者目前 的共同认识，变质作用不包括风化作用和沉积岩的成岩作用。而是以浊沸石、蓝 闪石、硬柱石、钠云母、叶腊石等变质矿物的首次出现，作为变质作用的开始。 这些矿物出现时的温度范围为是在150℃—250℃之间。这就是变质作用发生的起 始温度。而由于变质作用不包括原岩的大规模的熔融，终止温度就是原岩发生大 规模熔融时的温度，现确定为为650℃—100℃之间。
其次是关于温度变化的原因，导致温度变化的地质因素和热源具有多样性。主 要有下列几种因素：
地热增温：岩石随埋葬深度的增加，而温度逐渐增高，但其幅度一般不大，按
地区的地质环境有所不同，从每千米十几度到一百多度，然而其空间范围较大。 地质工作者称此种变化为地热增温率或地温梯度。
放射性元素衰释放的热量：其特点是总量大，不均匀，有时也极可观。 岩浆活动带来的热能：其强度和岩浆活动的规模有关，有时范围很小，仅限接 触带，即是所谓的接触变质，有 时也可能影响一个区域。 应力作用下的摩擦热：其较为局部，如断裂带。
有少量流体相。流体相存在于矿物粒隙之间或岩石的裂隙中，成分以水和CO2， 还可含有其它挥发份。它们在较高的温度和压力条件下，具有较大的活性。
变质作用的影响因素
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，
变 在这一过程中矿物成分不发生变化。