变质岩的形成过程-1课件.ppt
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- 关 键 词:
- 变质岩 形成 过程 课件
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1、本讲基本问题问题(1)变质作用与变质岩概念(what)问题(2)变质岩是如何形成的呢?(How)问题(3)变质作用机制因何而启动和进行?(Why)问题(4)变质作用发生的地质构造环境(Where)一、变质作用与变质岩概念变质作用在地壳环境中,先存岩石(原岩,protolith)在固态下(下固相线subsolidus)发生的成分、组构转变过程的总和;变质岩原岩成分与组构经固态转变过程(变质作用)而形成的新岩石。原岩为岩浆岩正变质岩(ortho-)原岩为沉积岩副变质岩(para-)原岩为变质岩复变质岩(poly-)二、变质作用机制(How)变质作用机制:变质结晶、变形、变质分异;深熔作用(anat
2、exis)与部分熔融(partial melting岩浆岩成因术语);埋藏变质(burial metamorphism)与成岩作用(diagenesis)过程的压实、重结晶和交代作用,属于沉积作用范畴)。l变质结晶作用:先存岩石(原岩)在变质作用温度压力条件范围内新矿物的结晶生长。包括:重结晶作用(等化学过程,封闭)重结晶作用(等化学过程,封闭)交代作用(异化学过程,开放)交代作用(异化学过程,开放)在基本固体状态下原岩矿物发生的结构调整或化学反在基本固体状态下原岩矿物发生的结构调整或化学反应形式的再造过程。重结晶前后,岩石的造岩组分(除应形式的再造过程。重结晶前后,岩石的造岩组分(除H2O、
3、CO2等挥发分外)基本保持不变。特点:等挥发分外)基本保持不变。特点:等化学过程等化学过程 封闭体系封闭体系 矿物的成核、结晶生长受表面能最低原理控制矿物的成核、结晶生长受表面能最低原理控制可分狭义可分狭义重结晶和变质结晶(变质反应)两种重结晶和变质结晶(变质反应)两种(Raymond,2002)(1)狭义狭义重结晶:重结晶:(Recrystallization,Raymond,2002)矿物成分不变下的结构调整矿物成分不变下的结构调整:纯灰岩(沉)纯灰岩(沉)大理岩(变)大理岩(变)纯石英砂岩(沉)纯石英砂岩(沉)石英岩石英岩(变)(变)Raymond,2002Raymond,2002(左)
4、远离岩体的上奥陶统页岩中的(左)远离岩体的上奥陶统页岩中的 含化石灰岩结核含化石灰岩结核.(右)(右)近岩体处,页岩变近岩体处,页岩变质岩角岩,灰岩与页岩反应为以钙长石质岩角岩,灰岩与页岩反应为以钙长石+透辉石为主要矿物的钙硅粒岩壳透辉石为主要矿物的钙硅粒岩壳挪威挪威Oslo裂谷二叠纪接触变质晕内沉积岩向变质岩的转变露头照片裂谷二叠纪接触变质晕内沉积岩向变质岩的转变露头照片(据(据Kurt Rucher&Rodney Grapes,2011)交代作用交代作用指在变质作用条件范围内,在以指在变质作用条件范围内,在以化学活动性流体化学活动性流体为主为主要因素的作用下,使岩石中的要因素的作用下,使岩
5、石中的造岩组分发生不同程度的造岩组分发生不同程度的带入带入或带出,使新形成岩石的化学成分(除或带出,使新形成岩石的化学成分(除H2O、CO2等挥发分等挥发分外)外)部分或全部变化部分或全部变化的变质过程。在交代过程中,岩石的体的变质过程。在交代过程中,岩石的体积基本保持不变。积基本保持不变。交代过程是交代过程是异化学作用过程异化学作用过程,岩石体系性质属于,岩石体系性质属于开放体系开放体系。交代作用也可在成岩阶段发生,称成岩交代作用;在变质交代作用也可在成岩阶段发生,称成岩交代作用;在变质条件下发生的交代作用称为条件下发生的交代作用称为变质变质交代作用交代作用。活动元素(组分)与惰性元素(组分
6、);活动元素(组分)与惰性元素(组分);活动组分活动组分:可带入带出,岩石中该组分的:可带入带出,岩石中该组分的绝对含量交代前绝对含量交代前后的含量发生改变后的含量发生改变,除,除H、F、Cl、S、C等挥发份组分等挥发份组分以外,碱金属以外,碱金属Na、K、Rb、Cs和碱土金属类元素和碱土金属类元素Be、Ca、Mg、Sr、Ba、Si等常见;等常见;惰性组分惰性组分:基本不发生带入带出,:基本不发生带入带出,交代前后组分的绝对含交代前后组分的绝对含量不发生改变量不发生改变,以重金属、稀土或超场强元素(,以重金属、稀土或超场强元素(HFSEs)常见;主量元素中包括常见;主量元素中包括Fe、Al、M
7、n、Ti等。等。某一元素是否属于活动与惰性元素,视具体情况而定!某一元素是否属于活动与惰性元素,视具体情况而定!交代机制交代机制交代作用中的活动组分的运移方式交代作用中的活动组分的运移方式l渗透(渗透(infiltration):组分受压力差驱动,随溶液流:组分受压力差驱动,随溶液流动,从高压域向低压域迁移,主要发生在裂隙溶液中动,从高压域向低压域迁移,主要发生在裂隙溶液中;l扩散(扩散(diffusion):组分受浓度差驱动,从高浓度域:组分受浓度差驱动,从高浓度域向低浓度域迁移,主要发生在不流动的粒间孔隙溶液中;向低浓度域迁移,主要发生在不流动的粒间孔隙溶液中;粒间孔隙溶液中某种活动组分浓
8、度或粒间孔隙溶液中某种活动组分浓度或化学位梯度化学位梯度是运移是运移和交代的主要动力;和交代的主要动力;l交代作用也见于岩浆岩和沉积岩的形成过程;变质交交代作用也见于岩浆岩和沉积岩的形成过程;变质交代作用仅指发生在变质作用条件范围内的交代作用。代作用仅指发生在变质作用条件范围内的交代作用。l岩石在变质作用的温压条件范围内,受到超过其最高弹性模量的应力作用,将发生永久变形,使岩石的结构和构造受到破坏,岩石化学成分可变可不变,从而形成变质岩的地质作用过程。依据变形性质可分脆性变形和韧性变形两种。在变质作用过程中,原先均匀的岩石经变质后成为在变质作用过程中,原先均匀的岩石经变质后成为不均匀甚至存在不
9、均匀甚至存在成分分成分分“层层”岩石的现象(岩石的现象(Raymond,1995),结果使岩石的),结果使岩石的构造特征构造特征发生了发生了改变,改变,从而形成变从而形成变质岩的作用过程。变质分异严格来说应指封闭体系内的组质岩的作用过程。变质分异严格来说应指封闭体系内的组分调整,以便于与交代作用相区别,但往往不易区分。另分调整,以便于与交代作用相区别,但往往不易区分。另外变质分异与构造分异也密不可分。外变质分异与构造分异也密不可分。变质分异产生不均匀或成分层的现象与机理变质分异产生不均匀或成分层的现象与机理(1)变斑晶形成)变斑晶形成(2)扩散反应带)扩散反应带(交代作用?开放?)(交代作用?
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