(三)区域变质作用
区域变质作用(regional metamorphism)是在广大范围内发生并由温度、压力及化学活动性流体等多种因素共同引起的一种变质作用(见图7.10)。
区域变质作用影响的范围可达数千至数万平方公里以上,影响深度可达30km 以上。区域变质作用的温度下限(最低)约 200~300℃,上限(最高) 约 700~800℃,静压力随深度不同变化在几十到一千多兆帕斯卡之间,除静压力外,还存在着较强的定向压力作用,它们在变质过程中常起着重要作用。区域变质作用的方式包括重结晶作用、变质结晶作用和交代作用等多种,其中尤其以变质结晶作用最为普遍,这些方式共同改造了原岩的矿物成分及结构、构造。
区域变质作用影响的范围可达数千至数万平方公里以上,影响深度可达30km 以上。区域变质作用的温度下限(最低)约 200~300℃,上限(最高)
约 700~800℃,静压力随深度不同变化在几十到一千多兆帕斯卡之间,除静压力外,还存在着较强的定向压力作用,它们在变质过程中常起着重要作用。区域变质作用的方式包括重结晶作用、变质结晶作用和交代作用等多种,其中尤其以变质结晶作用最为普遍,这些方式共同改造了原岩的矿物成分及结构、构造。
区域变质作用的发生常常和构造运动有关。构造运动可以对岩石施加强大的定向压力,使岩层弯曲、柔皱、破裂;也可以使浅层岩石沉入或卷入地下深处,以遭受地热增温和围压的作用。构造运动还能导致岩浆的活动,从而带来热量和化学物质;或者导致深部热液的向上运移。此外,由构造运动所造成的破裂,是热能、化学能及化学活动性流体在变质区内传递、渗透的良好通道。因而,构造运动为岩石的区域变质创造了物理、化学条件。
区域变质作用按照所处的压力(围压)与温度环境可概略地分为 3 种类型:
低压区域变质作用 发生的深度较浅,一般小于 15km;压力较小,一般为 200~400MPa;温度通常较高,可高达 600℃以上;局部或暂时性的地温梯度很高,约 25~60℃/km,通常属于高热流或地热异常区。区内中、酸性岩浆活动强烈,温度是引起岩石变质的主要因素。低压区域变质作用类似于接触变质作用,但它以分布更广,不受接触变质晕限制,形成的变质岩具有定向构造(即存在动压力作用)等特征与接触变质作用相区别,但这两者之间又存在过渡性。低压区域变质作用以出现红柱石、堇青石、夕线石等低压、高温型的变质矿物为特征。例如泥质岩经低压区域变质作用可形成红柱石片岩。
中压区域变质作用 发生的深度较大,一般大于 10km;压力也较大,一般 300~800MPa;区域地温梯度中等,一般 16~25℃/km,平均 20℃/km;温度随深度不同而不同,一般为 300~600℃。中压区域变质作用是区域变质作用中最常见和最重要的类型,在自然界中分布最为普遍,它与低压区域变质作用之间并没有严格的界限,表现出过渡的关系。
高压区域变质作用 发生的深度大,一般大于 10km;压力大,一般 300~ 1000MPa,甚至可更高,并且伴有强的构造动压力作用;温度较低,一般只有
200~400℃;局部或暂时性的地温梯度很低,一般 7~16 ℃/km,平均只有
10℃/km 左右。高压区域变质作用往往与构造运动将地表或浅部岩石快速卷入地下深处有关,造成了原岩的低温、高压变质环境。这种变质作用以出现蓝闪石、硬玉等高压、低温型的变质矿物为特征。例如泥质岩经高压区域变质作用可形成蓝闪石片岩。
区域变质作用是变质作用中最主要的类型,自然界的各种原岩都可以被区域变质作用所改造。例如,石灰岩可变质成为大理岩;石英砂岩可变质成为石英岩;泥质岩类随着变质程度的加深而逐步脱水变质成为板岩→千枚岩
→片岩→片麻岩→麻粒岩;中、酸性的岩浆岩可变质成为片麻岩→麻粒岩; 偏基性的岩浆岩可逐步变质为片岩→角闪岩等等。在区域变质作用的地区, 从平面上看,变质作用的强度往往具有一定的空间分布规律,一般中心部位变质程度较高,向边缘变质程度逐渐降低,形成一种变质强度的分带现象。