一、变质作用的因素与方式
(一)引起变质作用的因素
引起变质作用的主要因素是温度、压力及化学活动性流体。1.温度
温度往往是引起岩石变质的主导因素。它可以提供变质作用所需要的能量,使岩石中矿物的原子、离子或分子具有较强的活动性,促使一系列的化学反应和结晶作用得以进行;同时温度增高还可使矿物的溶解度加大,使更多的矿物成分进入岩石空隙中的流体内,增强了流体的渗透性、扩散性及化学活动性,促进了变质作用的过程。变质作用的温度范围可由 150~200℃直到 700~900℃。
导致岩石温度升高的主要原因有:①岩浆的侵入作用使其围岩温度升高;②当地壳浅部的岩石进入更深部时,由于地热增温使原岩的温度升高;
③由深部热流上升所带来的热量使岩石的温度升高;④岩石遭受机械挤压或破裂错动时由机械能转化的热量使岩石的温度升高,这种热量一般较小或较局限。
- 压力
压力也是变质作用的重要因素,根据压力的性质可分为静压力和动压
力。
静压力 又称围压,是由上覆岩石的重量引起的压力。它具有均向性, 并且随着深度增加而增大。静压力的作用在于使岩石压缩,导致矿物中原子、分子或离子间的距离缩小,促使矿物内部结构改变,形成密度大、体积小的新矿物。如红柱石(Al2SiO5)是在压力较低的环境下形成的,相对密度为 3.1~
3.2g/cm3,当静压力增大时,它可以转变为化学成分相同、但分子体积较小的蓝晶石(Al2SiO5),其相对密度为 3.56~3.68g/cm3。
动压力 是由构造运动所产生的定向压力。由于动压力只存在于一定的方向上,因而使得岩石在不同方向上产生了压力差。这种压力差在变质作用中有着十分重要的意义。它可以引起矿物的压溶作用,即在平行动压力方向上溶解较强,物质迁移到垂直动压力方向上沉淀,导致原岩发生矿物的重新分异与聚集,造成矿物定向排列;也可以使原岩破碎或产生变形,从而改造了原岩的结构与构造。
- 化学活动性流体
化学活动性流体是指在变质作用过程中存在于岩石空隙中的一种具有很大的挥发性和活动性的流体。这种流体的组分以 H2O 及 CO2 为主,并包含有多种其它易挥发物质及其溶解的矿物成分。在地下温度、压力较高的条件下, 这种流体常呈不稳定的气-液混合状态存在,因而具有较强的物理化学活动性,在变质过程中起着十分重要的作用。
化学活动性流体可以促使矿物组分的溶解和迁移,引起原岩物质成分的变化;而且,这种流体作为固体与固体之间发生化学反应的媒介具有极重要的意义,因为固体之间的化学反应涉及到物质组分的交换,如果没有流体媒介,这种反应是极其缓慢的;同时,流体本身也积极参与了变质作用的各种化学反应;此外,流体的存在还会大大降低岩石的重熔温度,使变质作用的高温界限变低。
化学活动性流体具有多种来源。其中包括岩石空隙中原已存在的孔隙水、变质过程中从矿物结构中析出的 H2O 及 CO2 等挥发性物质、从岩浆中分离出的挥发性组分以及从地下深处分异上升的深部热液等。
必须指出,上述各种变质作用因素常常是互相配合、共同改造岩石的。但是,在不同的情况下起主要作用的因素会有所不同,因而变质作用也相应地显示出不同的特征。