[科普中国]-区域变质作用

介绍

指在大范围内发生的、由多种变质因素(热力、静压力和水平挤压力、化学活动性流体)参与下形成的一种变质作用。区域变质作用发生在地下约3～20km深处，温度在150～800℃之间。化学活动性流体的作用较普遍。区域变质作用产生的岩石与原岩相比，在矿物组合、结构构造和化学成分等方面都有明显的改变。以泥质岩的区域变质为例，从矿物组分上可形成绿泥石带、黑云母带、铁铝榴石带、十字石带、蓝晶石带和夕线石带;从构造上可分为板状、千枚状、片状和片麻状的系列。

根据地质环境和物理化学条件可分为不同的类型，如区域动力热流变质作用、区域低温动力变质作用、埋藏变质作用、洋底变质作用等。

区域变质岩由于受温度影响，重结晶作用显著；又因受到强大定向压力的作用，具有明显的片理构造；受岩浆活动影响，岩石的化学成分和矿物成分也有很大变化。所以说，区域变质岩是在各种变质因素综合作用下产生的。代表性岩石有板岩、片岩、片麻岩。

深成变质作用是指沉降到地下深处的地层，受到地热及上覆岩系产生的静压力的作用，发生了变质程度随深度增加而增加的变质作用。深成变质作用在大区域内使岩石普遍发生变质作用，它的影响范围最为广泛，因此又称为区域变质作用。

变质因素区域变质作用中有各种变质因素的复杂配合，特别是区域性的地热异常和构造应力场的配合。一般来说变质峰期晚于变形峰期或与变形峰期大致同时。

区域变质作用和花岗岩浆侵入作用间的关系虽有争议，但许多片麻岩热穹隆中心或造山带的热轴附近都伴随有大规模的混合岩化作用和花岗岩浆活动。低压区域变质和花岗岩浆活动的关系更为密切。特别是一些发育“板底垫托” 岩浆活动的地区，可以把岩体看作是热能提供者之一；但在另一些情况下，花岗岩、混合岩和高级变质岩都可能是受热达到顶峰时的产物，都与区域热流异常有关。在一个造山带中区域热流异常的强度往往是不均一的，导致造山带区域变质作用的不均一性，可以形成一个甚至多个变质热穹隆。

区域变质作用的温度范围和接触变质作用大体相同，为200 ℃ ±～800℃±，而压力范围显然比接触变质高，为0.3～1.2GPa。但要注意两者之间的过渡关系，特别是高热流条件下的低压区域变质几乎与接触变质没有什么区别，应从产状上加以区分。压力是区域变质的一个重要控制因素。一个区域范围内，温度对压力的改变率（dT/dp）称为地热梯度，记作℃/km。地热梯度的大小决定着区域变质作用的压力类型。 2

地质条件分类区域变质作用与造山运动有密切的成因联系。在我国及世界各地，最古老的岩石如太古宙结晶基底主要由区域变质岩构成，元古宙、显生宙的一些造山带的核部，区域变质岩亦有大面积的分布。
区域变质作用可发生于多种地质条件下，苏克（Milos Suk,1983）3划分出5种不同类型的区域变质作用：

1.大陆地盾区的区域变质作用： 外形上不显带状，而呈面型分布。一般为低压变质，但温度差异甚大，有的地盾区普遍遭受高级变质作用（高角闪岩相和麻粒岩相），伴随强烈混合岩化作用。如加拿大地盾、斯堪的那维亚地盾等。也有些变质很浅。如非洲、澳大利亚、加拿大等地的绿岩带。

2.造山带的区域变质作用： 多呈带状分布，延伸数百至上千公里，多为中压或高压型变质作用。如欧洲的加里东造山带为中压变质，阿尔卑斯造山带为高压变质，我国秦岭造山带则包括了不同压力类型的变质作用。

3.汇聚板块边缘的区域变质作用： 以长达数千公里的双变质带为特征。靠大洋一侧由于板块俯冲，冷的洋壳和海沟沉积物被带到深处，常形成低温高压变质带（三波川型，蓝闪石－硬玉型）；靠大陆一侧是地幔物质上涌带，伴有中酸性岩浆活动，往往形成低压高温变质带（领家型，红柱石－夕线石型）。但要注意，有的地区发育不同压力类型的变质作用，而不一定是板块俯冲带。

4.热穹隆核部的区域变质作用： 穹隆构造的核心部分变质程度高、出现片麻岩、混合岩和花岗岩，向边部变质程度逐渐降低。是一种中心式递增变质作用，常围绕热中心发育递增变质带。此类变质作用归因于局部热流增高。局部热流增高可由于传导（局部放射性热流增加）、对流（深部上升的岩浆）、或者地幔底辟上隆而引起的地壳加热等方式产生。

5.洋底变质作用： 由于洋中脊和热点附近热流值的增加和深部上升的含Mn、Fe、Zn、Pb等元素的热水溶液的作用，使洋壳岩石发生不同程度的变质作用。如拉斑玄武岩转变为角闪岩或绿片岩、超基性岩蛇纹石化等。变质程度从沸石相到角闪岩相，地热梯度较高，可达150℃/ km（塞浦路斯的特鲁多斯）。

区域变质岩由区域变质作用所形成的变质岩石。区域变质作用是在大面积上发生的一种变质作用，它与地壳的发生和发展密切相关，并总是与一定地区的地热异常和构造活动联系着。各种类型的区域变质岩广泛分布，它们构成了前寒武纪的古老结晶基底，并大量出现在后期的一些造山带中。常见的区域变质岩类型有各种板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、变粒岩、角闪岩、麻粒岩、榴辉岩、大理岩等。

区域变质作用可以看作是等化学变质作用。因此，区域变质岩多采用等化学系列和等物理系列相结合的分类方案。我国学者程裕淇（1963）的分类方案中将区域变质岩分为九大类：①长英质、②泥质、③中性、④半粘土质、⑤基性、⑥钙质、⑦钙镁质、⑧富硅岩、⑨镁质。4