动力变质作用及动力变质岩优秀课件.ppt

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1、动力变质作用及动力变质岩第1页，本讲稿共21页一、概述动力变质作用 断层带或其它强烈构造错动带上，由于各种类型构造应力的作用，岩石通过碎裂、变形和重结晶等方式进行结构、构造上的改造，有时也伴有矿物成分上的转化。其特点是低温、高应变速率。动力变质作用形成的具有各种变形组构的岩石即动力变质岩，也称断层岩或构造岩。第2页，本讲稿共21页二、主要变形机制 动力变质作用过程主要表现为岩石的变形过程，其中包括动力变质作用过程主要表现为岩石的变形过程，其中包括脆性变形脆性变形和和塑性变形塑性变形。脆性变形脆性变形是指由于岩石的内聚力被破坏是指由于岩石的内聚力被破坏而变得不连续，主要表现为破裂（和碎裂）；而变

2、得不连续，主要表现为破裂（和碎裂）；塑性变形塑性变形则是指则是指岩石不失去其内聚力，发生没有总体破裂的永久变形，主要表岩石不失去其内聚力，发生没有总体破裂的永久变形，主要表现为粒内变形。变形过程中岩石表现为脆性还是塑性，现为粒内变形。变形过程中岩石表现为脆性还是塑性，主要取主要取决于其性质（成分、组构）、变形时的温度、围压、流体压力、决于其性质（成分、组构）、变形时的温度、围压、流体压力、应力作用方式及应变速率等。应力作用方式及应变速率等。动力变质过程中主要的变形机制包括动力变质过程中主要的变形机制包括破裂、滑移、恢复和破裂、滑移、恢复和重结晶等作用。重结晶等作用。第3页，本讲稿共21页碎裂作

3、用 能在岩石中产生显微破裂，这些显微破裂或在晶内发育、或穿过晶界扩展，是岩石脆性变形的表现。碎裂作用使岩石中矿物颗粒的粒度减小。且随着破裂作用的加强，微破裂增多，细粒化程度增高，原有颗粒由边缘至中心逐渐为许多细小颗粒所替代。滑移 是粒内塑性变形的主要形式，表现为在颗粒内部沿某一个（或某些）滑动面发生滑动位移。其结果是引起粒内应变，产生波状消光、带状消光、变形纹、扭折带等变形显微构造，同时可导致矿物的结晶学优选方位的形成。第4页，本讲稿共21页恢复作用 指使变形晶体再回复到其未变形状态的作用过程。这种作用能够降低因变形作用而储存的应变能，使晶体趋于稳定状态。恢复作用的结果是在矿物晶粒中产生亚颗粒

4、而不形成新颗粒。亚颗粒一般取低角度界面形式，即相邻亚颗粒间结晶学方位差不超过12。在正交偏光镜下表现为受应变的颗粒被分割为若干个消光位略有不同的有较规则界限的消光区，而在单偏光镜下却仍然是一个颗粒。第5页，本讲稿共21页重结晶作用 是恢复以后剩余应变能的消耗过程，以无应变新颗粒（最稳状态）的发育和生长为特征。新的无应变颗粒可通过亚颗粒的旋转或其边界迁移、消耗老的颗粒而生长。重结晶颗粒随着应变的增强而趋于变细。这种伴随变形而发生的重结晶作用和无应力状态下重结晶的机制不同，称为动态重结晶。动态重结晶往往先发育于变形颗粒和扭折带的界面等高应变区，形成压扁、拉长状颗粒，边界呈弯曲状、锯齿状或缝合线状，

5、显示不稳定状态；当达到稳定状态时，颗粒边界趋于平直而略有弯曲。动态重结晶作用也是一种细粒化过程，也可使矿物具优选方位。第6页，本讲稿共21页石英颗粒的重结晶石英颗粒的重结晶第7页，本讲稿共21页碎裂滑移恢复及重结晶作用，是岩石由脆性变形向塑性变形的转化过程。这种转化是随着围压的增大、温度的升高以及应变强度的增大而逐渐过渡的。一般在地壳较浅部，围压较小，温度较低，以破裂作用为主；随着深度的增加，逐渐过渡为以滑移、恢复和重结晶作用为主。当然，这种转化还受原岩性质、应力作用方式及应变速率的制约。第8页，本讲稿共21页碎斑碎斑指动力变质岩中经破碎或塑性变形后残留的较大颗粒，指动力变质岩中经破碎或塑性变

6、形后残留的较大颗粒，在糜棱岩和超糜棱岩中也可称在糜棱岩和超糜棱岩中也可称残斑残斑；基质基质是岩石中粒度较小是岩石中粒度较小的部分，它可以是的部分，它可以是碎基碎基（岩石破裂、细粒化的产物），也可（岩石破裂、细粒化的产物），也可以是动态重结晶形成的细小颗粒，或二者兼有。在超糜棱岩以是动态重结晶形成的细小颗粒，或二者兼有。在超糜棱岩中，基质几乎全由动态重结晶颗粒组成，所以也称中，基质几乎全由动态重结晶颗粒组成，所以也称塑基塑基。三、动力变质岩的主要岩石类型 碎斑、残斑碎斑、残斑的形成主要的形成主要是由于不同矿物本身的是由于不同矿物本身的强度（能干性）有差异，强度（能干性）有差异，而岩石各部分受应力

7、的而岩石各部分受应力的大小也不均匀所致大小也不均匀所致概念概念第9页，本讲稿共21页 （一）碎裂岩系（一）碎裂岩系 是脆性变形的产物，其显著特征是岩石无定向或弱定向。以脆性是脆性变形的产物，其显著特征是岩石无定向或弱定向。以脆性破裂为主，没有或很少有重结晶作用。按主要颗粒粒径及碎基破裂为主，没有或很少有重结晶作用。按主要颗粒粒径及碎基含量划分为含量划分为砾岩类、粒化岩类和破化岩砾岩类、粒化岩类和破化岩类。类。1.砾岩类砾岩类 多产于地壳浅部，具砾状结构，粒径多产于地壳浅部，具砾状结构，粒径2mm，碎基含量，碎基含量30%。按角砾形态可进一步分为。按角砾形态可进一步分为构造角砾岩构造角砾岩和和构

8、造砾岩构造砾岩。2.碎裂岩类（粒化岩类）碎裂岩类（粒化岩类）岩石被裂隙切割，随着变形的增强碎块岩石被裂隙切割，随着变形的增强碎块间的位移增大，粒度逐渐变细、颗粒化加剧，碎基含量增多。间的位移增大，粒度逐渐变细、颗粒化加剧，碎基含量增多。按主要颗粒大小及碎基含量进一步分为按主要颗粒大小及碎基含量进一步分为碎裂岩、碎斑岩、碎粒碎裂岩、碎斑岩、碎粒岩及碎粉岩岩及碎粉岩。碎裂岩碎裂岩 具具碎裂结构碎裂结构，即裂隙将岩石切割为不规则的碎块，碎块位，即裂隙将岩石切割为不规则的碎块，碎块位移不大。其间充填了碎基及次生的泥、硅质或铁锰质等物质，碎基移不大。其间充填了碎基及次生的泥、硅质或铁锰质等物质，碎基含量

9、含量50%。主要颗粒粒径。主要颗粒粒径2mm。第10页，本讲稿共21页碎裂岩碎裂岩第11页，本讲稿共21页碎裂石英岩碎裂石英岩第12页，本讲稿共21页 未固结的碎粉岩称为未固结的碎粉岩称为断层泥断层泥，多呈膏泥状，矿物颗粒难以，多呈膏泥状，矿物颗粒难以辨认。断层泥形成过程中常伴有压溶作用，结果使方解石、长石、辨认。断层泥形成过程中常伴有压溶作用，结果使方解石、长石、石英等矿物减少而泥质、碳质、粘土矿物等显著增多。故残余难石英等矿物减少而泥质、碳质、粘土矿物等显著增多。故残余难溶组分常常是断层泥的主要成分。溶组分常常是断层泥的主要成分。3.3.玻玻化化岩岩类类玻玻化化岩岩是是一一种种特特殊殊的的

10、动动力力变变质质岩岩，是是高高应应变变速速率率下下变变形形、局局部部高高温温熔熔融融又又迅迅速速冷冷凝凝而而成成的的岩岩石石，又又称称假假玄玄武武玻玻璃璃。多多呈呈隐隐晶晶质质玻玻璃璃质质结结构构，也也常常见见脱脱玻玻化化现现象象。有有时时也也含含少少量碎粉、碎粒或碎斑，呈玻基碎粉（碎粒、碎斑）结构。量碎粉、碎粒或碎斑，呈玻基碎粉（碎粒、碎斑）结构。碎裂岩系命名时，如果原岩成分和结构可以辨认，可冠以原岩名称命名，如花岗碎裂岩；碎裂岩系命名时，如果原岩成分和结构可以辨认，可冠以原岩名称命名，如花岗碎裂岩；如果原岩难以确定，可直接按变成结构的特征命名，如碎裂岩，也可加上主要矿物的如果原岩难以确定，

11、可直接按变成结构的特征命名，如碎裂岩，也可加上主要矿物的名称，如长英质碎斑岩等。一般以名称，如长英质碎斑岩等。一般以“原岩名称与动力变质岩名称相结合原岩名称与动力变质岩名称相结合”来命名。来命名。第13页，本讲稿共21页玻化岩玻化岩第14页，本讲稿共21页 （二）糜棱岩系（二）糜棱岩系 根据岩石中重结晶作用的性质和强度、主要颗粒的大小及根据岩石中重结晶作用的性质和强度、主要颗粒的大小及基质（包括碎基和动态重结晶颗粒）的含量进一步划分为基质（包括碎基和动态重结晶颗粒）的含量进一步划分为糜棱糜棱岩类岩类和和构造片岩类构造片岩类。糜棱岩类糜棱岩类 糜棱岩常具有糜棱岩常具有三个基本特征三个基本特征 ：

12、粒径减小；粒径减小；产于一个相当狭窄的地带中；产于一个相当狭窄的地带中；出现强化面理（流动构造）和（或）线理。出现强化面理（流动构造）和（或）线理。根据碎斑、基质的含量即应变强度不同，糜棱岩类可细分为：根据碎斑、基质的含量即应变强度不同，糜棱岩类可细分为：初糜棱岩初糜棱岩 基质（碎基重结晶颗粒）含量占基质（碎基重结晶颗粒）含量占101050%50%，碎斑、基质，碎斑、基质均显示定向排列。碎斑（多不规则状）和碎基颗粒中可见显微破裂及均显示定向排列。碎斑（多不规则状）和碎基颗粒中可见显微破裂及各种具塑性变形特征的显微构造，如斜长石的双晶弯曲，方解石的机各种具塑性变形特征的显微构造，如斜长石的双晶弯

13、曲，方解石的机械双晶，石英的波状消光、带状消光、变形纹、核幔构造等。械双晶，石英的波状消光、带状消光、变形纹、核幔构造等。第15页，本讲稿共21页糜棱岩糜棱岩 是动力变质岩中最主要的类型之一。基质含量占是动力变质岩中最主要的类型之一。基质含量占505090%90%，其，其中的中的重结晶颗粒重结晶颗粒含量比初糜棱岩中的多，但含量比初糜棱岩中的多，但50%50%。碎斑圆化明显，。碎斑圆化明显，呈眼球状、透镜状，基质细粒状。呈眼球状、透镜状，基质细粒状。碎斑和基质皆明显定向排列，碎斑和基质皆明显定向排列，使岩石中出现叶理、条带以及矿物拉伸线理等显著的定向性构造使岩石中出现叶理、条带以及矿物拉伸线理等

14、显著的定向性构造流状构造流状构造。矿物的各种塑性变形现象更加发育，动态重结晶强矿物的各种塑性变形现象更加发育，动态重结晶强烈，如各种形状的石英大部分为动态重结晶颗粒的集合体，烈，如各种形状的石英大部分为动态重结晶颗粒的集合体，甚至核幔构造的甚至核幔构造的“核核”趋于消失或保留很少。趋于消失或保留很少。宏观上糜棱岩是一种致密的细粒（乃至隐晶质）岩石，颗粒极宏观上糜棱岩是一种致密的细粒（乃至隐晶质）岩石，颗粒极细时看上去很象燧石岩，但一般都具有明显的叶理（透入性细时看上去很象燧石岩，但一般都具有明显的叶理（透入性面理），称面理），称糜棱面理（糜棱面理（ScSc），不同叶理之间有矿物成分、颜色和粒，

15、不同叶理之间有矿物成分、颜色和粒度上的差异。矿物的长轴常平行糜棱面理走向或与之呈锐角相交。多度上的差异。矿物的长轴常平行糜棱面理走向或与之呈锐角相交。多数糜棱岩中原岩的碎块或残斑呈卵圆体、眼球体平行或近于平行糜棱数糜棱岩中原岩的碎块或残斑呈卵圆体、眼球体平行或近于平行糜棱面理排列，面理绕过残斑分布，加强了岩石的流状构造面貌面理排列，面理绕过残斑分布，加强了岩石的流状构造面貌。第16页，本讲稿共21页糜棱岩糜棱岩第17页，本讲稿共21页千糜岩千糜岩 或称千枚糜棱岩。基质含量或称千枚糜棱岩。基质含量90%90%。原岩在强烈糜棱岩化粒。原岩在强烈糜棱岩化粒度变细的过程中伴随有某些矿物的重结晶和一些新

16、生矿物（如绢云度变细的过程中伴随有某些矿物的重结晶和一些新生矿物（如绢云母、绿泥石、透闪石、钠长石、绿帘石等）的出现。千糜岩演化过母、绿泥石、透闪石、钠长石、绿帘石等）的出现。千糜岩演化过程中一个重要的特征是沿着密集的滑移面上的差异运动使岩石具强程中一个重要的特征是沿着密集的滑移面上的差异运动使岩石具强片理，片理面上具丝绢光泽。（密集的面理可发生小尺度的褶皱）。片理，片理面上具丝绢光泽。（密集的面理可发生小尺度的褶皱）。第18页，本讲稿共21页 由由初糜棱岩糜棱岩超糜棱岩（千糜岩）初糜棱岩糜棱岩超糜棱岩（千糜岩），反映岩石塑性，反映岩石塑性变形程度增高，应变强度增大。结构构造上表现为主要颗粒粒

17、度变形程度增高，应变强度增大。结构构造上表现为主要颗粒粒度减小，碎斑含量减少，相应地基质含量增高，基质中动态重结晶减小，碎斑含量减少，相应地基质含量增高，基质中动态重结晶颗粒所占比例增大，流状构造（韧性流）愈来愈显著（即糜棱面颗粒所占比例增大，流状构造（韧性流）愈来愈显著（即糜棱面理更加发育）。理更加发育）。矿物成分也发生相应的变化，尤其是千糜岩中有新生的含水矿物成分也发生相应的变化，尤其是千糜岩中有新生的含水片状、钎维状矿物出现（流体条件和温度变化）。变晶糜片状、钎维状矿物出现（流体条件和温度变化）。变晶糜棱岩中重结晶作用由动态重结晶变为静态重结晶为主，糜棱岩中重结晶作用由动态重结晶变为静态

18、重结晶为主，糜棱岩的结构遭到破坏，矿物粒度反而明显加大。但岩石的棱岩的结构遭到破坏，矿物粒度反而明显加大。但岩石的构造、产状、分布特征仍可保留。构造、产状、分布特征仍可保留。第19页，本讲稿共21页 糜棱岩类的糜棱岩类的命名命名可按原岩（或主要矿物）名称糜棱岩类名可按原岩（或主要矿物）名称糜棱岩类名称。如花岗质糜棱岩，长英质超糜棱岩等。如果岩石糜棱岩化程称。如花岗质糜棱岩，长英质超糜棱岩等。如果岩石糜棱岩化程度很低，碎基含量度很低，碎基含量10%10%，但有明显的塑性变形特征，可称为糜，但有明显的塑性变形特征，可称为糜棱岩化棱岩化岩，如糜棱岩化花岗岩。岩，如糜棱岩化花岗岩。糜棱岩类在野外总体呈

19、糜棱岩类在野外总体呈带状带状分布，不同应变强度的岩石也分布，不同应变强度的岩石也呈带状平行或近于平行分布，一般在韧性剪切带的应变中心为呈带状平行或近于平行分布，一般在韧性剪切带的应变中心为超糜棱岩，向两侧逐渐过渡为糜棱岩、初糜棱岩、糜棱岩化岩超糜棱岩，向两侧逐渐过渡为糜棱岩、初糜棱岩、糜棱岩化岩石、原岩。石、原岩。2.2.构造片岩类构造片岩类 一些动力变质岩形成后经过静态重结晶便可形成构一些动力变质岩形成后经过静态重结晶便可形成构造片岩和构造片麻岩。岩石中矿物造片岩和构造片麻岩。岩石中矿物几乎全部几乎全部重结晶，粒度增重结晶，粒度增大。岩石结构构造与区域变质的片岩和片麻岩相似，但它们产于大。岩石结构构造与区域变质的片岩和片麻岩相似，但它们产于构造带中，与其它动力变质岩相伴生。构造带中，与其它动力变质岩相伴生。第20页，本讲稿共21页石英片岩石英片岩第21页，本讲稿共21页