六、變質(zhì)作用和巖石循環(huán)-3(變質(zhì)相)

思明居士 2022-04-08

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3.3變質(zhì)級別

并非所有的變質(zhì)作用都發(fā)生在相同的物理條件下,。例如,，在山脈下40km深度的巖石比在20km深度的巖石經(jīng)歷更強烈的變質(zhì)作用,。地質(zhì)學(xué)家非正式地使用變質(zhì)等級一詞來表示變質(zhì)的強度，意指變質(zhì)變化的數(shù)量或程度,。變質(zhì)強度的更正式的表述是變質(zhì)相,。

由于溫度在決定再結(jié)晶程度和所發(fā)生的變質(zhì)反應(yīng)的性質(zhì)方面起著決定性作用，因此,，在一個地點發(fā)生的變質(zhì)程度主要取決于該地點巖石在變質(zhì)過程中所達到的溫度,。

低級變質(zhì)巖在250℃~400℃形成，中級變質(zhì)巖在400℃~600℃形成,，高級變質(zhì)巖形成于600~850℃,。地質(zhì)學(xué)家認為板巖和千層巖為低級變質(zhì)巖，大部分片巖和部分片麻巖為中級變質(zhì)巖,，部分片巖和大部分片麻巖為高級變質(zhì)巖,。

不同的變質(zhì)程度產(chǎn)生不同的變質(zhì)礦物組合。在地圖上,，我們可以劃出一些區(qū)域，稱為變質(zhì)帶,，其中的巖石有一個給定的變質(zhì)級別,。通常，地質(zhì)學(xué)家通過尋找特定的變質(zhì)礦物,，即所謂的指示礦物來確定變質(zhì)帶,。

在地圖上畫的一條線，表示包含指示礦物的巖石和不包含的較低級巖石之間的邊界,，這條線被稱為變質(zhì)等變線(metamorphic isograd：源自希臘語iso,，意為相等)。理想情況下,，等邊線上所有位置都具有相同的變質(zhì)等級,。

這張圖描繪了變質(zhì)級別的近似溫度和壓力

3.4變質(zhì)相

總的來說，變質(zhì)巖并不是由在不同時間,、不同地點形成的礦物堆疊組成的,。相反，它們由獨特的礦物組合組成,，這些礦物在一定的壓力和溫度下相互結(jié)合生長,。

似乎這樣的礦物組合或多或少地代表了化學(xué)平衡的一個條件，即構(gòu)成巖石的化學(xué)物質(zhì)都有組織地進入礦物顆粒群中并保持穩(wěn)定,。地質(zhì)學(xué)家還確定,，巖石中存在的特定礦物組合取決于壓力和溫度條件以及原巖的組成。

這一發(fā)現(xiàn)使地質(zhì)學(xué)家提出了變質(zhì)相的概念,。變質(zhì)相是一套具有一定壓力和溫度范圍的變質(zhì)礦物組合,。相中的每一特定組合都反映了原巖的組成,。根據(jù)這一定義，一個給定的變質(zhì)相包括幾種不同的巖石,，這些巖石在化學(xué)成分和礦物含量方面彼此不同,。

但是同一相的所有巖石都是在大致相同的溫度和壓力條件下形成的。地質(zhì)學(xué)家識別出了幾種相,，包括沸石相,、角巖相、綠片巖相,、角閃巖相,、藍片巖相、榴輝巖相和麻粒巖相,。不同的相的名稱是根據(jù)在某些相的巖石中發(fā)現(xiàn)的獨特特征或礦物而命名的,。

我們可以用相圖表表示變質(zhì)相形成的近似條件。橫軸表示溫度,，縱軸表示壓力,。圖上標有相名稱的區(qū)域表示具有該特定相礦物組合形成的溫度和壓力的大致范圍。

例如,，巖石在A點的壓力和溫度(4.5kbar和400℃)作用下形成了綠色片巖相的礦物組合特征,。如圖所示，相邊界處的壓力和溫度無法精確確定,，相之間的過渡是漸進的,。

我們可以用同一幅圖來描繪不同地殼區(qū)域的地?zé)崽荻?溫度隨深度的變化)。例如,，在造山帶之下,，地?zé)崽荻却┻^沸石相、綠片巖相,、角閃巖相和麻粒巖相,。相反，在俯沖過程中形成的增生棱柱中,，溫度隨深度的增加而緩慢增加,，因此形成了藍片巖相組合。

不同變質(zhì)相

4.變質(zhì)作用發(fā)生在哪里,？

到目前為止,，我們已經(jīng)介紹了，變質(zhì)的營力(熱,、壓,、應(yīng)力和熱液流體)，變質(zhì)作用形成的巖石類型,，變質(zhì)級別的概念,。有了這個背景,，讓我們在板塊構(gòu)造理論的背景下，研究一下地球上發(fā)生變質(zhì)作用的地質(zhì)環(huán)境,。你會發(fā)現(xiàn)變質(zhì)作用發(fā)生在各種各樣的條件下,。這是因為地?zé)崽荻龋瑤r石在變質(zhì)過程中承受壓縮或剪切的程度,，以及巖石與熱液流體相互作用的程度都取決于地質(zhì)環(huán)境,。

4.1熱變質(zhì)或接觸變質(zhì)作用

想象一個地方，熾熱的巖漿侵入了較冷的巖壁,。熱量從巖漿流向圍巖,，因為熱量總是從較熱的物質(zhì)流向較冷的物質(zhì)。因此,，當圍巖升溫時,，巖漿冷卻并凝固。熱液流體可能在侵入巖和圍巖中循環(huán),。熱和熱液循環(huán)使圍巖發(fā)生變質(zhì)作用,。

最高級的變質(zhì)巖在緊鄰侵入巖的地方形成，那里的溫度最高,，在更遠的地方逐漸形成級別較低的巖石,。在火成巖侵入周圍形成的變質(zhì)巖帶被稱為變質(zhì)暈?！皶灐币辉~來自拉丁語“aureola”,，意為王冠或光環(huán),。變質(zhì)暈的寬度取決于侵入物釋放的熱量,，而熱量釋放又取決于侵入物的大小和形狀，以及發(fā)生的熱液循環(huán)的數(shù)量,。

例如,，大的深成巖提供了更多的熱量，產(chǎn)生更寬的暈,。類似地,，侵入濕巖石可能比侵入干巖石產(chǎn)生更寬的暈，因為熱液流體輸送熱量并引起交代作用,。

大巖體的熱量可以產(chǎn)生變質(zhì)暈,，角巖在其中發(fā)育。變質(zhì)程度在遠離巖體的地方逐漸減小

由火成巖熱傳導(dǎo)導(dǎo)致的局部變質(zhì)可以被稱為熱變質(zhì)作用或接觸變質(zhì)作用,，沒有發(fā)生壓力和應(yīng)力的變化,，也沒有形成優(yōu)選方位。變質(zhì)暈包含角巖,，一種非葉理變質(zhì)巖,。根據(jù)板塊構(gòu)造理論,，巖漿在匯聚邊界、裂谷和造山的某些階段侵入地殼,，因此,，在這些地方你可以找到接觸變質(zhì)的例子。

4.2動力變質(zhì)作用

地殼之間發(fā)生滑動或剪切時形成斷層,，在地球表面(地殼上部10到15km處),，這種運動使巖石斷裂，將其撕成棱角分明的碎片,，甚至粉碎成粉末,。但是由于地?zé)岬奶荻龋诟畹牡胤?，巖石溫度很高,，當沿著斷層發(fā)生剪切時，巖石就會發(fā)生塑性變形,。

在變質(zhì)條件下的剪切過程,，巖石中的礦物重新結(jié)晶，從而形成新的結(jié)構(gòu),。我們稱這個過程為動力變質(zhì)作用,，因為它是在變質(zhì)條件下僅發(fā)生剪切(運動)的結(jié)果，不需要溫度或壓力的改變,。動力變質(zhì)巖石通常發(fā)育幾乎平行于斷層的葉理,。