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图1变质相的温度和压力范围
图2

  在一定的温度、压力范围内形成的一系列变质矿物共生组合。变质岩是在一定的温度、压力和流体成分等条件下形成的,并以一定的矿物组合为标志。根据变质矿物组合可以判断其形成时的物理化学条件。属于同一变质相的矿物组合在时间上和空间上反复出现,并紧密伴生。每一矿物共生组合和岩石的总化学成分之间存在着固定的对应关系。每种矿物组合中矿物种类的多少受矿物相律的支配,其矿物组成则受岩石的总化学成分所制约,并随化学成分不同而作有规律的变化。划分和研究变质相的目的是阐明变质作用的物理化学条件及其变化特点。

  变质相的概念首先由芬兰的P.埃斯克拉于1920年提出。他指出,在恒定的温度、压力条件下,通过变质而达到化学平衡的任一岩石的矿物组成受原岩总化学成分的控制,而与原岩的形成方式无关。这便是最初的变质相概念。此后,美国F.J.特纳等的工作使变质相的概念更加完整,变质相的划分更加详细。前苏联的Д.С.科尔任斯基和美国的 Jr.J.B.汤普森确定了开放体系中活动组分对变质矿物共生组合的影响,扩大了变质相研究的范围。数十年来在新变质相的建立和不同地区变质相的对比方面存在不少争论。20世纪70年代初联邦德国的H.G.F.温克勒提出用变质级代替变质相的建议。但变质相的概念在地质学中的应用仍很普遍。根据特纳(1968)的综合,共分11个变质相,所代表的温度和压力范围见图1。 根据压力,上述变质相又可分为3类。

低压变质相

  以温度增高为序,包括下列各相。①钠长绿帘角岩相,见于接触变质晕的最外部,由于距接触带较远或受热变质较弱,原岩的结构和某些矿物可以呈不稳定残余而残留下来,有时可见铁质、碳质或新生矿物集中,呈斑点状,称斑点板岩相。泥质变质岩的典型矿物组合有石英白云母黑云母绿泥石红柱石;基性变质岩有阳起石钠长石、绿泥石、绿帘石;钙质变质岩有绿帘石、方解石白云石等(图2-1)。②普通角闪石角岩相,代表较深的接触变质带。泥质变质岩典型矿物组合决定于原岩中K2O的含量。如果K2O过剩,泥质变质岩中出现石英、白云母、黑云母、斜长石和微斜长石;如果 K2O不足,可出现一系列高铝硅酸盐矿物如红柱石、堇青石等,但它们不与钾长石共生。基性变质岩常见的矿物组合为普通角闪石、 斜长石、 透辉石、镁铁闪石、黑云母和石英等(图2-2)。③辉石角岩相,常见于规模较大的辉长岩或花岗岩体周围,矿物组合大多是无水矿物。泥质变质岩的矿物组合为红柱石、夕线石、堇青石、钾长石和石英,但不见白云母和石英的组合。基性变质岩的矿物组合为紫苏辉石、透辉石、斜长石,有时含黑云母。钙质变质岩的矿物组合有斜长石、透辉石、钙铝榴石、符山石硅灰石(图2-3)。④透长岩相,仅见于某些高温侵入体或次火山侵入体的捕虏体或顶棚悬挂体中,此相的特点是完全缺失含水和含 CO2的矿物。富铝泥质变质岩的矿物组合为多铝红柱石、夕线石、堇青石、透长石、钙长石、鳞石英等,有时甚至出现玻璃质称玻化岩。基性变质岩中有紫苏辉石、透辉石和钙长石等。

中高压变质相

  与低压变质相的区别是形成的深度较大,压力普遍较高,但温度变化范围很宽。以温度增高为序有下列各相。①浊沸石相,主要是显生宙的沉积岩或火山碎屑岩受到埋深变质作用所形成。以片佛石、方沸石开始分解,浊沸石、斜钙沸石、绿泥石、绿帘石和钠长石等矿物的出现为特征。②葡萄石-绿纤石相,当温度升高时,浊沸石被葡萄石和绿纤石所代替。典型矿物有:葡萄石、 绿纤石、 绿泥石、黑硬绿泥石、钠长石、白云母,阳起石和石英。③绿片岩相,分布较广,从前寒武纪到中、新生代变质带均可出现。矿物组合以石英、钠长石、白云母、绿泥石、硬绿泥石、绿帘石、方解石、阳起石、黑云母等为常见(图2-4)。在压力较高温度较低的情况下可出现黑硬绿泥石,这时黑云母消失。当温度升高时,基性变质岩中阳起石被普通角闪石代替,出现钠长石、绿帘石和普通角闪石的组合,称绿帘角闪岩相或高绿片岩相,它是绿片岩相和角闪岩相之间的过渡类型。④角闪岩相,分布较广,各时代均可出现。根据特征矿物可分为低角闪岩相和高角闪岩相。在低角闪岩相条件下,泥质变质岩中出现蓝晶石十字石、铁铝榴石、斜长石、黑云母、白云母和石英;如原岩中K2O过剩,还有钾长石与之共生(图2-5)。在高角闪岩相条件下,泥质变质岩中白云母和石英组合消失,代之以夕线石和钾长石组合(图2-6), 基性变质岩则以普通角闪石、斜长石和铁铝榴石组合为特征。⑤麻粒岩相,是高级区域变质相。主要矿物多为无水矿物。泥质变质岩的矿物组合为夕线石或蓝晶石(低压麻粒岩相有堇青石)、铁铝榴石、斜长石、碱性长石(往往是条纹长石)和石英。基性麻粒岩中常出现紫苏辉石、单斜辉石和斜长石组合(图2-7)。在麻粒岩相的岩石中可含有相当数量的普通角闪石或黑云母,称角闪麻粒岩相,它是角闪岩相和麻粒岩相之间的过渡类型。

极高压相

  出现于高压环境,以温度增高为序列有下列各相。①蓝片岩相。又称蓝闪石片岩相或蓝闪石-硬柱石片岩相,是典型低温高压变质相。多见于大陆边缘、大洋板块的俯冲带上或碰撞型造山带内。已发现的蓝片岩多为显生宙的产物,但也有属于晚元古代的蓝片岩。典型变质矿物组合有蓝闪石、硬柱石、文石、硬玉和石英等。当温度升高而压力降低时,基性变质岩中除蓝闪石(青铝闪石、镁钠闪石)外,还含有温度较高的黝帘石和阳起石,但不含典型的高压矿物硬柱石、硬玉和石英等,称为蓝闪绿片岩相,它是蓝片岩相和绿片岩相之间的过渡类型,在元古宙和古生代副高压变质地带内比较发育。②榴辉岩相。形成温度范围较宽。典型岩石为榴辉岩,原岩是基性岩,主要矿物组合为绿辉石、铁镁铝榴石,有时含少量蓝晶石、黝帘石、普通角闪石或蓝闪石等。榴辉岩一般不含长石。榴辉岩的形成机制尚未研究清楚。

  变质亚相是变质相的次一级划分。有些变质相的温度和压力范围较宽,可根据标志矿物或矿物组合进一步划分为几个次一级的温度和压力范围,即变质亚相。变质亚相只具有局部意义,这一概念已较少使用。

  参考书目

  程裕淇等:《变质岩的一些基本问题和工作方法》,中国工业出版社,北京,1963。

  贺同兴、卢良兆等:《变质岩岩石学》,地质出版社,北京,1988。

  都城秋穗著,周云生译:《变质作用与变质带》,地质出版社,北京,1979。(A.Miyashiro, Metamorphism and Metamorphic Belts, George Allen and Unwin, London, 1973.)

  F.J.Turher,Metamorphic Petrology,Mineralogical and Field Aspects, McGraw-Hill Book Co.,New York, 1968.

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