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变质岩

变质岩

变质岩（metamorphic rock）是地球上已经存在的岩石（岩浆岩、沉积岩）经过变质作用形成的岩石。变质岩根据原来岩石的类型划分为由岩浆岩变质形成的正变质岩（orthometamorphite）和由沉积岩变质形成的副变质岩（parametamorphite）两大类。变质岩在形成过程中基本上处于固态，在地壳深处受物理和化学条件的改变（温度、压力、剪切应力或化学性质活泼的气体、液体的影响）使原来原来岩石的结构、构造或矿物成份等发生变化而形成的新的岩石。

岩浆岩、沉积岩、变质岩是组成地球岩石的三大种类，变质岩约占地壳总体积的27.4%。变质岩在地球的发展演化过程中有着重要的地位，前寒武纪地层的岩石大部分为变质岩，并构成了各个大陆的结晶基底。变质岩在地壳内分布很广，大陆和洋底都有，占大陆面积的四分之一以上，主要以区域变质岩成因类型为主。变质岩分布区矿产主富，许多特大型矿床（如金、铁、铜、铅、锌等）的成因都与变质岩有关。变质岩种类丰富，按照外表特征可以简单分为板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、粒状岩石五大类，常见变质岩种类有板岩、片岩、千枚岩、大理石、石英岩等。

变质岩的形成

形成原因

变质岩本来源于地壳中已经形成的岩石，经过变质作用，使其形态或结构发生改变。具体来说就是岩石在地球内部受温度、压力、应力及化学活动性流体等的影响，其原岩组分、矿物组合、结构、构造等发生物质成分的迁移和重结晶,形成新的矿物组合，这种组合在新的压力-温度条件下具有热力学稳定性，这种转变基本是在固态下完成，高温变质作用会导致变质岩主岩部分熔化，但变质岩不会从硅酸盐熔体中结晶出来。

形成过程

变质岩主要是受变质作用形成的岩石，在地壳中的原岩受地球内力作用（主要包括温度、压力、应力的变化）的影响，导致原岩的环境发生改变，使其结构、构造或矿物成份发生改变而形成新的岩石。原岩受到高温、高压、富含矿物质的热流体或更常见的是这些因素的某种组合影响时，原岩会发生实质性的变化。原岩可能会被压扁、折叠、涂抹甚至于进入岩石的流体发生反应，原岩在反应的过程中不会被融化，但其成分会发生改变或矿物成分重新排列而形成变质岩。

形成条件

变质岩的形成条件主要由地质条件和物理化学条件两部分组成。

地质条件

地质条件主要由地质构造背景、原岩建造和变质热液三部分组成。

物理化学条件

变质作用发生时，原岩所处的物理化学条件会发生变化，主要与温度、压力、应力及化学活动性流体等因素有关，其中温度和压力的变化是引起变质岩形成的最主要的热力学因素，它们常相互关联相互制约共同发生作用。

变质作用

定义

变质作用(metamorphism)，是指地壳中的岩石受到构造运动、岩浆活动或地壳内热流变化以及石陨石冲击地球表面的影响，改变原岩所处环境和形成条件，使原岩矿物成分和结构构造发生变化的作用。

影响因素

变质作用的因素是引起岩石变质的外部因素，促使岩石地质环境改变的因素有很多，如岩层埋深加大、强烈构造挤压、板块俯冲碰撞、遭遇岩浆侵等都可以造成区域性的温度场、压力场、物质化学平衡等发生变化，因此通常把温度、压力、化学活动性流体、时间等视为变质作用的重要因素，变质过程中各个因素并不是独立存在而是相互制约、相互影响的，不同地质条件下，在不同变质时期内，主导因素的不同形成了不同的变质作用。

变质作用方式

变质作用的方式分为重结晶作用、变质结晶作用、变形作用、变质分异作用、交代作用。

变质作用类型

变质作用的类型分为区域变质作用、动力变质作用、接触变质作用、气-液交代变质作用、冲击变质作用。

变质岩特征

变质岩的重结晶非常明显

变质岩由岩浆岩、沉积岩受到地壳变动或熔融岩浆的高温高压作用变质而成，岩石在高温高压的作用下，矿物重新结晶排列，从而改变岩石的结构和使矿物的成分发生变化。

变质岩具有特定的结构构造

大部分的变质岩（大理石、石英岩除外）都具有片理，岩石中的矿物呈片状平行排列，易于分裂成薄片，并可根据这个特点分为叶状和无叶状两种变质岩的基本类型，常见的片状类型有片麻岩、千枚岩、页岩和板岩等，常见的无叶状类型主要有大理石和石英岩。

变质岩的成分

化学成分

变质岩的化学成分主要由二氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）、氧化铁（Fe2O3）、氧化铁（FeO）、氧化锰（MnO）、氧化钙（CaO）、氧化镁（MgO）、氧化钾（K2O）、氧化钠（Na2O）、水（H2O）、二氧化碳（CO2）以及二氧化钛（TiO2）、五氧化二磷（P2O5）等构成，成分间的的具体含量主要取决于其成因和变质程度，不同种类的变质岩其化学成分含量各不相同，如超基性岩形成的变质岩中SiO2含量约为35% ~78%；沉积岩（石英砂岩、硅质岩）形成的变质岩中SiO2可能大于80%；纯石灰岩形成的变质岩中SiO2含量可能为0。

矿物成分

变质岩中的常见矿物包括石英、长石、云母、方解石和角闪石等主要造岩矿物，其常见的种类有含铝的硅酸盐矿物、不含铁的镁硅酸盐矿物、复杂的钙镁铁锰铝的硅酸盐矿物、纯钙的硅酸盐矿物和特殊矿物。其矿物的成分主要由原岩成分和变质条件所影响，不同的变质条件下形成不同的变质岩，按其成因划分可分为稳定矿物和不稳定矿物，稳定矿物是在一定变质条件下形成的稳定平衡的矿物，稳定矿物可以是原岩中就有的经过变质后仍存在的矿物，也可以是原岩中不存在新生成的矿物；不稳定矿物是由反应不彻底形成部分残留下的残余矿物。根据矿物的稳定范围还可将变质岩矿物分为特征变质矿物和贯通矿物，特征变质矿物是对变质条件敏感易于变质的矿物，常成为变质岩形成的指示矿物，如红柱石、蓝晶石等；贯通矿物是在较大范围的温度压力条件下形成的较为稳定的矿物，如方解石、石英等。

变质岩结构

变质岩的结构按成因分为变余结构、变晶结构、交代结构、破碎变形结构4类。

变余结构

变余结构是指在变质过程中由于重结晶、变质结品作用不完全，原岩特征被部分保留的结构，如泥质砂岩变质以后，泥质胶结物变成绢云母和绿泥石，而其中碎屑物质(如石英)不发生变化，便形成变余砂状结构。变余结构常见于变质程度较浅的变质岩中，受温度和压力分布不均的较深变质岩也有可能出现变余结构，变余结构的命名在原岩结构之前加前缀“变余”二字，常见的变余结构分类有变余砾状结构、变余砂状结构、变余粉砂结构、变余斑状结构、变余辉绿结构、变余凝灰结构等。

变晶结构

变晶结构是岩石在固态条件下由重结晶和变质结晶作用形成的结构。

交代结构

交代结构是由交代作用形成的结构，原岩中的成分被分解形成新生矿物，多见于高级变质岩中，一般在显微镜下才可以看到。

碎裂结构

碎裂结构又称为压碎结构，是原岩在收到定向压力作用下，超过其矿物强度极限而使其发生破碎、变形而形成的结构。按照破裂程度可分为碎裂结构、碎斑结构和糜棱结构。

变质岩构造

变质岩的构造是识别变质岩的重要标志，是指由岩石组成部分在空间上的排列和分布所反映的岩石构成方式，根据变质岩成因可划分为变余构造、变成构造和混合岩化构造三大类。

变质岩的分类及命名

变质岩分类

目前，比较通行的变质岩分类有成因(变质作用类型)分类和岩相学分类两大体系。变质岩的成因(变质作用类型)分类体系根据变质作用类型将变质岩划分接触变质岩、气液变质岩、动力变质岩、区域变质岩、混合岩五大类别；变质岩的岩相学分类是基于变质岩的矿物成分、结构构造等岩相学特征来划分。在实际工作中，由于原岩类型的多样性和变质作用的复杂性，导致确定原岩类型和变质条件具有一定的困难性，近年来国外地质学、岩石学教科书趋于采用变质岩的岩相学分类。

成因分类

变质岩按成因分类可以分为区域变质岩、混合岩、接触变质岩、气液变质岩和动力变质岩五种。

岩相学分类

变质岩按岩相学分类可以分为面理化变质岩和无面理至弱面变质岩两种类型，根据岩石的特征又可将面理化变质岩分为糜棱岩、板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、眼球状混合岩、层状(条带状)混合岩；无面理至弱面变质岩分为构造角砾岩、构造砾岩、碎裂岩、大理岩、石英岩、蛇纹岩、绿岩、角闪岩、麻粒岩、榴辉岩、粒岩、角岩、角砾状混合岩、阴影状混合岩、矽卡岩、云英岩、黄铁绢英岩、次生石英岩、滑石菱镁岩。

变质岩中文命名

1998年6月17日，由中华人民共和国原国家质量技术监督局颁布了《中华人民共和国国家标准：GB/T 17412.3-1998 岩石分类和命名方案变质岩岩石的分类和命名方案》，该标准中对变质岩的命名做了相关规定和说明。变质岩石的名称一般由附加修饰词+基本名称构成，基本名称前的矿物以含量增加为序排列，含量愈高的矿物愈靠近基本名称，其基本格式为“次要矿物+主要矿物+基本名称”。

基本名称

基本名称反映岩石的基本特征,具有一定的矿物组成、含量及结构、构造特征。

附加修饰词

附加修饰词是用以说明岩石的某些重要附加特征的修饰词。附加修饰词主要由次要矿物、特征变质矿物、结构、构造及颜色等。

变质岩命名的基本顺序

首先根据变质岩成因及岩相等已有资料初步定出大类名称，然后依据岩石的结构构造特征、主要矿物成分，定出变质岩的基本名称，再将特征变质矿物与次要矿物作为前缀加在变质岩基本名称的前面。基本名称前不同矿物之间在英文文献中通常用连字符“—”隔开。

变质岩命名的基本事项原则

变质岩英文命名

变质岩英文命名系统

变质岩的英文命名由IUGS（International Union of Geological Sciences-国际地质科学联合会）岩石学分类委员会（Commission on Systematics of Petrology）下属分会变质岩分类命名分会（Subcommission on the Systematics of Metamorphic Rocks）制定统一的命名方案，修订变质岩词典。

命名规则

变质岩分为“片岩”“片麻岩”“Granofels”三个结构根名字，这三个名词分别为片岩、片麻岩和颗粒岩，可涵盖大部分变质岩的结构类型，这些术语被用作系统术语的基本词，基本词被用作词语的最末尾，前缀为变质岩岩石所含的矿物含量信息。

变质岩的分布及矿产资源

变质岩分布特征

变质岩的分布面积约占大陆面积的1/5，分布在整个地质柱中，地史年代中较为古老的岩石大部分都是变质岩，从地壳形成开始至今其7/8的时间是前寒武纪，前寒武纪时期是地壳活动活跃的时期，变质作用代表地壳对不断变化的物理条件的反应，地球表面动力过程最活跃的区域也是变质过程最强烈且最容易观察到的区域，所以前寒武纪形成的岩石大部分是变质岩，多集中于大陆的边缘造山区，如太平洋边缘地区、北美洲东部的阿巴拉契亚造山带、波罗的海西北部的加里东造山带、地中海边缘的阿尔卑斯造山带、中国鞍山市地区等，在相对安静的地方，沉积物以缓慢的速度积累，随着压力和温度条件的变化，也会发生变质作用形成变质岩。变质岩的结构、构造和矿物成分较复杂，受地质构造应力影响，变质岩分布区的地质条件较差。

变质岩的矿产

变质岩在变质作用过程中常导致某些元素的富集，形成重要的变质矿床，世界上发现的各种矿产基本上在变质岩系中都存在，如金（Au）、银（Ag）、铜（Cu）、锌（Zn）、铅（Pb）、铁（Fe）及稀有矿产等，主要分布于前寒武纪的变质岩中，成因大多与变质岩的形成有关，其中铁矿床的70%、锰矿石的63%及大多数的铜、矿都来自于此，著名的有赞比亚和扎伊尔的铜矿、乌克兰的克里沃罗格铁矿山、加拿大苏必利尔金矿、中国的鞍山铁矿、中国山东省的招远金矿等。一些名贵宝石的原料也来自于变质岩，大理石、石棉、石墨等矿产也都出自于变质岩，其他稀有金属如钨、锡、、铋、铍、矿床等也与变质岩的形成有关。近年来不少国家和地区还发现了变质岩类型的油气油田，如中国酒泉盆地鸭儿峡油田为志留纪时期的变质岩中形成的。

变质岩学

岩石学是研究地球物质成分的科学。最早的变质岩首先被苏格兰地质学家、医生、博物学家、化学家詹姆斯·哈顿（James Hutton）所注意，他在1795年出版《地球的理论及其证据和解说》一书中记录了苏格兰高地的沉积岩在加入过程中变成了变质岩。1833年英国地质学家、地质学的奠基人查尔斯·莱伊尔（Charles Lyell）在其著作《地质学原理》较为系统的提出了变质作用（metamorpnism）一词，该词取自希腊语“meta”（改变）和“morphe”（形成）。19世纪后期，岩石学发展逐渐形成了按成因不同划分的岩浆岩、沉积岩和变质岩三个分支，根据研究的重点不同，分为三门不同的学科:即岩浆岩岩石学、沉积岩岩石学和变质岩岩石学。近年来在为弄清变质作用成因的对于阐明大地构造环境和地壳演化的地质动力学机理意义的背景下，逐渐形成了变质地质学这一新学科，20世纪60年代日本地质学家都城秋穗首先提出变质相系的概念和变质带的研究方法，代表变质地质学思想的开始形成，20世纪70年代苏联学者索勃列夫和多勃列佐夫等则在《高压变质作用》等著作中通过区域变质建造和区域变质作用类型的划分来进行变质地质学研究。近年来变质岩石学的发展，日益显示地球动力学的倾向，形成以变质岩石学研究为基础，结合其他学科，探索岩石圈的形成与发展，研究上地幔及下地壳岩石地球动力学特征，揭示变质岩石组合形成的大地构造环境及其与地壳演化的关系等重大地球科学问题。