第七章 岩浆作用与变质作用.doc

第七章 岩浆作用与变质作用
第一节 岩浆作用与岩浆岩
目的要求
岩浆作用是地球内部物质运动变化的一种重要方式。实质上，岩浆作用就是液态的岩浆与固态的岩石之间的矛盾发展过程。在一定的条件下，液态的岩浆转化为固态的岩石，这就是矛盾的暂时统一。 我们之所以讨论岩浆作用，研究它的基本规律，目的是为了寻找和开发与岩浆作用有关的矿产资源和热力资源，并为进一步学习专门性理论奠定基础。
课时：2学时
授课内容
· 一、岩浆作用的概念
· 二、喷出作用
o （一）火山喷发现象与喷发类型
o （二）火山喷出作用的产物
· 三、侵入作用
o （一） 深成侵入体
o （二） 浅成侵入体
· 四、岩浆岩
o （一） 岩浆岩的结构构造
o （二） 岩浆岩的矿物成分
o （三） 岩浆岩的颜色
o （四） 岩浆岩的分类和分类表的应用
重点
1. 在课时有限的情况下，讲授重点应放在岩浆作用的基本概念上，如什么是岩浆作用；岩浆的主要成分；岩浆在地下所处的环境和状态；岩浆为什么活动；它侵入地壳或喷出地表会形成什么岩石。
2. 人们如何着手对岩浆进行研究。
3. 岩浆侵入作用和喷出作用的表现特征和产物。 搬运作用的方式及不同营力搬运作用的特点是本节的重点。
难点
本节课的难点在如何简要归述岩浆的演化和岩浆作用的时空规律。
教学方法
本节课用多媒体以讲解为主，叙述为辅进行讲授。
讲授重点内容提要
· 一、岩浆作用的概念
人们是如何着手对地下深处的岩浆作用进行研究的呢？主要从两方面着手：
一 是实地考察近代火山现象，研究历史资料。
二 是从已经形成的岩浆岩着手去查明岩浆作用的规律。
o （一）岩浆的主要成分
根据现代火山喷溢而出的熔岩得知，硅酸盐是岩浆的主要成分。其中SiO2的含量在80—30%之间；金属氧化物如Ai2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O等占20—60%。其它如重金属、有色金属、稀有金属及放射性元素等，它们的总量不超过5%。此外，岩浆中还含有一些挥发性组分，其中主要是H2O、CO2、H2 S、F、Cl等。
o （二）岩浆（magma）
岩浆在地下的温度可能达1300℃左右，压力达数千个大气压。所以岩浆是一种处在高温高压下的，富含挥发组分而且成分复杂的硅酸盐熔融体。
一般认为，岩浆发源于上地幔软流圈中，或地壳的深部，由于岩浆体处在高温高压下，因此它在地下深处很可能是一种粘度极高的潜柔状态，而且它所处的地下环境是平衡的。一旦由于某种原因，例如岩石中出现裂缝，局部地区压力降低，潜柔体所处的平衡环境受到破坏时，过热的潜柔体就会变成液体，体积膨胀，岩浆就会沿地表的软弱地带贯入地壳中。首先，把热传导给围岩，这样岩浆热就随岩浆上升逐渐散失。同时岩浆也不断改变自身的化学成分和物理性质，也导致围岩发生变质。岩浆从运动到冷却的全过程，统称为岩浆作用（magmatism）。
当岩浆侵入到地壳中，就叫侵入作用。冷凝形成的岩石叫侵入岩（intrusive rock）。如果岩浆直接喷出到地表或者喷射到空中，则叫喷出作用或火山作用。喷出地表的岩浆叫熔岩，熔岩冷凝而成的岩石叫喷出岩或火山岩（volcanic rock）。
· 二、喷出作用（eruption）或火山作用（volcanism）
o （一）火山喷出情景
自古以来，人们就知道火山的存在。但很多人以为，火山就是地下起火之山，其实火山并没有什么物质在燃烧。1719 —1721年，我国黑龙江省德都县境内，发生了一次规模巨大的火山喷发，吴振臣在《宁古塔纪略》中写到：“…于康熙五十九年六、七月间，忽烟火冲天，飞石如雷，昼夜不绝，声闻五、六十里，飞出者皆为墨石、硫磺之类，经年不断，热气逼人三十余里”。今天的五大莲池，就是当时熔岩堵塞河道而形成的。
公元79 年，意大利威苏维火山爆发时，喷出的火山碎屑淹没了古罗马的名城厐培。火山灰厚达7m，高温的火山灰将埋没物化为灰尽，而今还留下了原物的铸模。就现在可知，世界上爆发猛烈的火山之一是印尼的克拉克托火山。1883年8月26日一次爆发，喷出的火山灰和气体射入空中7—8km，并将原火山锥炸掉而形成一个 300m的深坑，四周海水一涌而去，激起了30多米高的海浪。从火山喷出物可以看出，根本不是什么物质在燃烧，而且火山也并不一定是山，常常形成洼地。
火山喷发也有比较“温和”的。如太平洋上的基洛瓦火山和大西洋冰岛上的拉基火山,前者是一个平静溢出的熔岩湖；后者是顺裂隙流出的熔岩流。为什么它们不爆炸呢？是因为流出的熔岩粘度小，流速快，火山喉管不易堵塞之故。 不同营力的搬运作用特点
o （二）火山喷发物
火山喷发物不外乎三种，即气体、液体和固体。
1. 气体物质
主要是水蒸气，占60—90%，此外是NaCl、KCl、FeCl3、HCl、H2CO3、NH4Cl、H2S、CO2 等。我们把气体喷出的孔道叫喷气孔。据研究，喷出的气体成分与温度有关，从500℃以上—1000℃以下依次喷出的气体是：
干气孔，喷出NaCl、KCl、FeCl3 酸气孔，喷出HCl、H2CO3 ；
碱气孔，喷出NH4Cl、H2 S；
冷气孔，喷出H2O、CO2 。
研究火山口附近的喷气孔，可以帮助我们监视判断火山活动的动向（发展、衰亡）。另外还可以获得具有工业价值的氧化合物 S、NaCl、KCl、AsCl等。
2. 液体喷发物
主要指喷溢出的熔岩。根据SiO2的含量，熔岩分酸性和基性两种。
i. 基性熔岩
一般温度高（1000° —1200°），粘性小，流动快，冷却后熔岩表面常形成波状或扭曲似绳状，称为波状熔岩和绳状熔岩（pahoehoe）。当熔岩表面破碎，成棱角状碎块并杂乱堆积，叫渣块状熔岩（block lava）。如果熔岩逐渐散热而冷凝固结，其表面就形成无数收缩中心，当岩石结构均匀时，收缩中心将成等距离排列。在垂直收缩中心的延伸方向上因张力作用而产生裂缝，其横切面常为六边形。随着熔岩进一步冷凝，六边形裂缝终将整个熔岩层切割成无数的六方柱体。在发育不理想时也可以形成四方柱、五方柱等等。如果是海底喷发，则形成枕状熔岩（pillow lava）。这是熔岩在水中发生快速淬火冷凝时，表面形成具有空隙的硬壳，壳内熔岩从许多空隙中挤出又迅速冷凝，于是无数的小岩流便形成一个个肾状、枕状的岩体，称枕状熔岩（图7-1、7-2）。

图7-1 枕状熔岩 7-2 玄武岩的柱状节理
ii. 酸性熔岩
一般温度较低（800°—1000°），粘度大、气体多，流动慢，熔岩冷凝后顶部多气孔，下部成块状。 不论那种熔岩，当数量大时，均可堆积成熔岩被、熔岩塬。在陡坎处还可形成熔岩瀑布，如第三纪的熔岩几乎掩盖了整个东北南部。
3. 固体物质
火山喷出的固体物质统称为火山碎屑（pyroclast）。它可以是爆炸的岩块，也可以是喷射到空中的熔岩冷却物，常成纺锤状、梨状或麻花状，统称为火山弹（volcanic bomb）。它们的形状是熔岩喷射到空中旋转冷凝的结果。如果熔岩在地表温压急剧减小，气体大量逸出而出现众多气孔，叫浮岩（pumice）。

火山碎屑的分布规律是，愈远离火山口，散落物愈细，沉积物愈薄，且成环状分布，显示了火山口的位置。
o （三）火山的喷发方式（火山喷发的类型）
火山喷发方式一般有三种：熔透式、裂隙式及中心式。
熔透式是指岩浆熔透地壳而流出地表，这种方式的熔岩规模大，分布广，其外形象盾形。一般多出现在地壳发展的初期，即地壳还很薄的时候，现在无此类型。裂隙式是指岩浆从裂隙中涌出，熔岩分布呈长条形（串珠状盾形锥），叫线状喷发。如冰岛的拉基火山就是如此。中心式是现代火山的主要类型。喷出围绕一个中心，通过一个火山喉管，常在地壳裂隙的交叉点上喷发，一般范围不大，易形成火山锥（图7-3）。

图7-3 火山锥示意图
· 三、侵入作用（intrusion）
岩浆的侵入作用表现为机械挤入和热力熔化围岩两种形式。
o （一）机械挤入围岩
所谓机械挤入围岩，就是岩浆凭借它的高压，侵入围岩的层面、断裂面中，冷凝成各种产状的侵入体。如果岩浆沿层面、片理面挤入，与围岩产状一致的，叫谐和侵入体，如岩盆（lopolith）、岩盘（laceolith）、岩床（sill）、岩鞍。如果沿岩层裂隙挤入，就叫不谐和侵入体，如岩墙、岩脉（dyke）等。以上统称浅成侵入体，这是地壳上部岩层破裂发育的结果。这种作用叫浅成侵入作用。形成的岩石叫浅成岩（hypabyssal rock）。
o （二）热力熔化围岩
属于熔化围岩而占领空间的叫深成侵入作用，一般在3—6km以下。由深成侵入作用形成的侵入体叫深成侵入体，这种侵入体如岩基、岩株。它们与围岩产状多不一致，故称不谐和侵入体。它们形成的岩石叫深成岩（hypogene rock）。
· 四、岩浆作用的时空规律
o （一）火山作用的时空规律
在古生代以前，地壳形成的早期，主要出现熔透式的火山喷发；古生代以来主要表现为裂隙式喷发；而现代则以中心式喷发为主，最多也是断裂带上的串珠状中心式喷发。在海底，目前是裂隙式喷发和中心式喷发共存。其发展的总趋势是：从熔透式到裂隙式到中心式，火山规模逐渐变小，但爆发强度增大。在空间分布上很不均匀，多成群、线分布，主要集中在三个带上，即太平洋洋岸带，地中海——印尼带及洋脊海山带。目前我国发现600多座火山，但绝大多数是新第三纪以来的死火山，主要分布在环内蒙高原的黑龙江、吉林、内蒙及晋北地区，环西藏高原的云南、新疆以及邻太平洋的长白山、江苏、浙江、台湾、雷州半岛及海南岛地区。
o （二）侵入作用的时空演化规律
根据观察，侵入作用总是受区域性构造运动的控制。巨大的侵入体大多分布在大陆新老褶皱带（山系）的中央部位，走向与褶皱轴向一致，如秦岭、祁连山、美国的科迪勒拉山等，山脉的中央以后都被巨大的岩体所占。而小型侵入体则受区域性断裂控制。
在每次构造运动中，早期侵入的多以基性岩体为主，逐渐过渡到晚期的中酸性岩体为主，最后以巨大的花岗岩侵入而告终。
大洋地壳底部的岩浆成分与大陆褶皱山系中央岩体的成分有所区别，前者以玄武岩为主，后者以花岗岩为主。
o （三）最后在简述岩浆作用的演化时，主要是给学生一个系统概念。
岩浆作用的演化
1. 岩浆源
自然界岩浆岩种类很多，这是不是也意味着岩浆也是多样的呢？一般认为，地球内并不存在多样的原始岩浆，而是地幔顶部局部地区因温度升高或压力减小，而使地内物质转变为熔融体，这就是所谓原始岩浆。
2. 岩浆演化
对岩浆的起源虽然解释多样化，但岩浆的演化是客观存在的。岩浆演化主要表现在同化混染作用、分异作用、伟晶作用和气液作用等方面。很清楚，岩浆作用的过程，实质上就是岩浆的逐渐冷凝过程。
当岩浆一出现与围岩接触，它马上凭借自己的高温（1200℃ 以上）融化围岩，占领空间，使围岩成分加入到岩浆中去，叫同化作用(assimilation)。而岩浆中因加入围岩成分而产生变化叫混染作用（contamination）。它们是同时进行的，统称为同化混染作用。当然，基性岩浆同化酸性围岩，那么岩浆的基性程度就会降低。同样同化了石灰岩，岩浆的钙质成分就要增加。同化混染作用的结果是：
1. 岩浆成分不断改变而复杂化；
2. 岩浆借此而不断扩大空间； 只有当温度下降到一定限度时，这种作用才会停止。
分异作用（differentiation）就是成分均一的岩浆分化成几种不同成分的岩浆的过程。分异作用恰与同化作用相反，这一过程进行越持久，岩浆的成分就越简单。一般说来，引起岩浆分异作用的原因有二：一是重力作用，当岩浆的温度还很高时（1200℃±），岩浆中的各种组分都处在熔融状态，这时重的成分下沉，轻的成分上升（如下部为基性、超基性岩浆，上部为酸性岩浆，底部为比重更大的金属硫化物岩浆）。这种在重力支配下的分异叫熔离分异作用或液态分异作用。二是结晶作用，当岩浆温度降低到 1100℃上下时，其中的不同组分开始先后结晶而形成基性岩，辉长岩逐渐过渡到酸性矿物结晶，而形成酸性岩，如花岗岩等。这里必须说明矿物的结晶顺序不仅与熔点有关，同时与压力大小，成分比例等均有关系。
当温度降到800°—500℃时，在分异剩下的残浆中，因挥发分相对集中，降低了岩浆的粘度，增强了岩浆的活动性，延缓了岩浆的冷凝速度，有助于结晶的成长。所以侵入到围岩裂隙中的残浆形成巨大的晶体，称为伟晶作用，形成的岩石叫伟晶岩，它常以脉状产出。
当温度降到500°—100℃时，岩浆物质基本冷凝，但其中一些化学活动性强的气液继续渗入围岩裂隙，与围岩发生化学作用，并将携带的盐类沉淀下来，这种作用叫气液作用。可见，原始岩浆经过同化混染作用、分异作用、伟晶作用直到气液作用后，岩浆的演化终止，这就是岩浆作用的全过程。
· 五、说明
0. 在讲授岩浆岩时，由于课时紧，着重讲岩浆的分类即可。
1. 关于岩浆岩结构、构造、矿物成分以及分类表的应用，留在实习课中结合实物标本进行讲授。
本节小结
岩浆是富含有挥发性成分的高温硅酸盐熔融体。岩浆从运动到冷凝的全过程称为岩浆作用。侵入到地壳之中叫侵入作用；喷出地表叫喷出作用（火山作用）。形成的岩石分别称为侵入岩或喷出岩（火山岩）。在距地表3—6km以下形成的侵入体为深成侵入体；小于3km形成的侵入体为浅成侵入体。岩浆与围岩接触后，即将出现同化混染作用及分异作用 。
思考题
· （一）基本概念
岩浆 岩浆作用 岩浆岩 混染作用
· （二）简述下列两组基本概念的主要区别
1. 侵入作用与喷出作用；
2. 深成侵入体与浅成侵入体；
3. 中心式喷发与裂隙式喷发；
4. 岩基与岩株；
5. 同化作用与分异作用。
· （三）回答问题
1. 世界火山的分布如何？为什么？
2. 岩浆侵入时占据空间的方式有哪两种？各形成哪几种侵入岩体？这些侵入岩体各有何特点？
3. 火山喷发物有哪些？各有什么特点？
· （四）画示意图说明火山机构。
本节参考文献
1. 夏邦栋．普通地质学．北京：地质出版社．P22—41，1984
2. 夏邦栋．普通地质学．北京：地质出版社．P17—33，2001
3. 张宝政等．动力地质学原理．北京：地质出版社．P188—198，P190—192P198，1983
4. 李淑达．动力地质学原理．北京：地质出版社．P80—92，1994
5. 邱家骧．岩浆岩岩石学．北京：地质出版社．1985
第二节 变质作用与变质岩
目的要求
变质作用的概念是根据对变质岩的观察、研究而建立起来的。变质岩是组成地壳的三大岩类之一，占地壳总面积的27.4%，由于地壳的不均匀抬升、剥蚀才露出地表。古老的变质岩常作为各大陆地壳的核心，广泛出露在前寒武纪的地盾中，或作为年青造山带的基底存在。其后各地质时期造山带中的变质岩，又围绕着前寒武纪地盾分布，这说明研究变质作用，对查明地壳的早期状态和它的发展演化历史，具有重要的理论意义。此外，世界上有70% 的铁矿，63%的锰矿以及大多数的铜、钴、镍矿都产生在前寒武纪的变质岩中，因而又具有实践意义。
课时：2学时
授课内容
· 一、变质作用的概念
· 二、变质作用的因素和方式
o （一）变质作用的因素
o （二）变质作用的方式
· 三、变质作用的基本类型
o （一） 接触变质作用
o （二） 碎裂变质作用
o （三） 区域变质作用
o （四） 混合岩化作用
· 四、变质岩
o （一） 变质岩的矿物成分
o （二） 变质岩的结构构造
o （三） 常见变质岩的命名
重点
本节课讲授重点应放在： ① 变质作用的因素和变质作用方式中的重结晶变晶作用及交代作用上； ② 变质类型的重点是接触变质、区域变质以及碎裂变质三个类型。其它像脱水反应、脱碳反应等则留给后续诸课去完成。混合岩化作用宜在小结中提示。
难点
在课堂上讲授变质岩时，强调变质岩的重要特征以及变质岩中的标志矿物和主要构造即可。其它内容较难理解，宜在实习中结合岩石标本去完成。
教学方法
本节课以讲解为主，配合多媒体图件进行说明。
讲授重点内容提要
· 一、变质作用的相关概念
o （一）变质作用（metamorphism）
什么是变质作用？就是指先成岩在地下高温高压和化学活动性流体的参与下，在固态状态下改变其结构、构造或化学成分，从而形成新岩石的作用过程 一般说来，岩石是否变质，是以有无重结晶现象或者出不出现变质矿物为标志（特别在温度升高的情况下）。根据观察判断，变质作用的温度大体在150°—900℃之间，低于150℃属于成岩作用的范畴；高于900℃则又属于岩浆作用的范畴。
o （二）变质作用与岩浆作用的区别
变质作用与岩浆作用有何区别呢？岩石在变质过程中基本保持固体状态，一般不经过熔融。这里必须指出：如果地下温度近于岩石熔化的临界温度（如发生岩浆作用的影响）时，岩石部分产生熔融，而与固态岩石发生混合、交代等复杂过程，就叫超变质作用（或叫再熔作用，或叫花岗岩化作用），实际上是岩浆作用与变质作用的过渡形式。 变质作用不仅形成各种变质岩而且还形成多种类型的变质矿产。
· 二、变质作用的因素
引起变质作用的主要原因是温度、压力和化学活动性流体。在变质作用中以某一种因素单独起作用是少见的。它们多以不同因素的组合出现，所以变质作用十分复杂。
o （一）温度（temperature）
温度是引起变质的基本因素。温度的变化来源于地热、放射性元素的蜕变、岩浆活动及地壳运动诸方面。温度升高导致岩石重结晶作用，但不能超过900℃，否则就会重熔，那就不属于变质作用了。
出现高温的地区有：侵入岩体的周围；断裂带附近；地壳深处的放射热和地热区；现代的岛弧和大洋中脊等地区。
o （二）压力（pressure）
压力也是重要变质作用因素之一。压力分为静压力、定向压力（应力）及流体压力三种。压力可以使重结晶矿物产生定向排列，而形成变质岩特有的片理构造。
1. 静压力(static pressure)
静压力是上覆地层引起的负荷压力。它具有均压性（围压性）。根据岩石的平均比重，深度增加1km，压力要增加275—300巴（1个大气压约等于1巴）。变质作用的最低负荷压力是1—2千巴。大约在4—7km深处。估计变质作用的最大深度为35km，最大负荷压力为1万巴。静压力有利于塑性变形和高压矿物的产生。
2. 定向压力（directional pressure）
其特征是具有定向性，主要由地壳运动引起的，在地壳中分布不均在地壳的上部发育，使岩层产生褶皱、断裂；使矿物的晶格变形；使其中的片状矿物和柱状矿物垂直于定向压力的方向排列，而成片理构造。此外，变晶矿物受里克定律的支配。晶体在最大压力方向上解体，在最小压力方向上增长。 由于定向压力出现在地壳浅处，这些地方往往有水分存在，所以在定向压力条件下，产生的变质矿物多含OH- ，如白云母、绿泥石、滑石等。
3. 流体压力（fluid pressure）
流体压力是H2O、CO2、O2等挥发性流体占据岩石粒间空隙而产生的。在地下深处，全部负荷压力都传递给流体，这时负荷压力与流体压力相等。在地壳浅处，岩层裂隙发育，并与地表沟通，这时流体压力小于负荷压力。只有在岩浆侵入体周围，岩浆结晶时析出大量流体，才可能出现流体压力大于负荷压力的状况。
o （三）化学活动性流体（fluid）
温度和压力，只能使岩石的结构、构造和矿物成分发生变化，要使岩石的化学成分改变的只有外来物质的加入。变质作用的流体主要是：H2O、CO2 、Cl、B、P以及富含多种金属的热水溶液。这些加入物主要来源于沉积岩中的孔隙水、岩石变质过程中析出的变质水，或岩浆冷凝时析出的挥发性溶液以及地下深部上升的热水溶液等。在一般情况下，岩石变质愈深，流体含量愈少。
化学活动性流体的存在可使变质作用受什么影响呢？① 可以促使其它组分的溶解，加速扩散速度，增强重结晶作用和变质反应，同时将一些成分带入岩石中，也将某些成分带出，从而使原岩成分发生变化；②流体的存在会大大降低岩石的重熔温度和各变质级别的温度界限。如花岗质的岩石，不含挥发组分时重熔温度为950℃，若含饱和溶液时，其中低熔组分在640℃±就开始重熔。
· 三、变质作用的方式
重结晶作用和变质结晶作用。
0. 重结晶作用(recrystallization) 就是使非晶质的岩石变成结晶质的岩石；结晶小的岩石变为结晶粗大的岩石。重结晶作用是在固态条件下进行，一般不改变原岩成分。变质结晶作用（metacrystallization）是指原岩总成分不变，而有新的结晶矿物形成，这说明原岩成分不纯。
下面讨论其平衡条件：
①温度是重结晶作用的主要因素，每一种变质矿物的生成和稳定都有一个特定的温度区间，只要温度变化超过区间，原矿物就会消失，新矿物就开始形成，如纯石灰岩（CaCO3），温度升高将变成大理岩，温度继续升高，结晶颗粒有变粗的趋势。如无外来物质的参与不会有新矿物出现，只是结构发生变化。如果是硅质灰岩（含SiO2的灰岩），温度升高则出现新的变质矿物硅灰石：
SiO2CaCO3 → CaSiO3 ＋ CO2
当压力为1巴时，反应式的平衡温度为273℃；压力为1千巴时，平衡温度是580°—680℃；压力为2千巴时，平衡温度是610°—750℃。
②压力在重结晶作用中是影响温度平衡的重要因素。上面的硅灰石反应式就说明了这个问题。另外，压力增大有利于形成分子体积小而密度大的矿物。例如：
Mg2SiO4 ＋ CaAl2SiO8 → CaMg2Al2Si3O12
（橄榄石） （钙长石） （石榴子石）
克分子体积 43.9cc 101.1cc b121cc
比重 3.2 2.7 3.4—4.3
可见，通过反应，矿物体积缩小24cc，这就是变质岩中出现比重大，体积小的矿物的原因。
1. 交代作用（metasomatism）
在变质作用过程中，由于外来流体（热气、热液）的加入，与岩石中的某种组分起化学反应，发生置换，使岩石中出现新矿物，这种作用就叫交代作用。如含Na＋的流体与钾长石反应置换出K＋，而形成新矿物钠长石。
KAlSi3O8 ＋ Na+ → NaAlSi3O8 ＋ K+
钾长石 加入Na+ 钠长石 流失K+
交代作用的特点是：
§ ①在固态下进行；
§ ②交代前后岩石总体积不变；
§ ③原矿物的成分被置换与新矿物的形成同时。
交代作用的强度和范围决定于：
§ ①围岩性质；
§ ②化学活动性流体的成分；
§ ③岩石裂隙的多少；
§ ④作用时间的长短。
注意：交代作用是变质作用的普遍方式，条件是只要有活动性流体的加入。同时必须指出，任何一种变质矿物和变质岩的形成，都是多因素控制的，所以变质作用很复杂。可以设想，如果反应条件不能保持或持续时间不够长，必然造成变质作用不彻底，而保留原岩成分和构造。从理论上讲，在高温高压下稳定的矿物或岩石组合，在地表常温常压下应出现“退化反应”，实际上这种反应太慢了，所以我们才能看到若干亿年前变质的矿物和岩石。
· 四、变质作用的基本类型
变质作用的分类主要根据地质环境、变质因素及产物的特征划分为接触变质作用、碎裂变质作用、区域变质作用、混合岩化作用及洋底变质作用。
本节的重点应放在接触变质作用、碎裂变质作用、区域变质作用这三个类型上。
o （一）接触变质作用（contact metamorphism）
接触变质作用发生在岩浆岩体与围岩的接触带上，是岩浆散发的热量和流体引起的变质作用。
一般接触变质作用发生在3— 8km深度范围内。上覆岩层的负荷压力在800—2100巴（以275巴/km计）。按侵入体可以上升到1km浅处计，接触变质作用的有效压力范围是 200—2000巴。这个压力与区域变质及碎裂变质的压力相比（几千—1万巴）是很小的。可见接触变质作用是一种低压高温的变质作用。温度和化学活动性流体是主要原因。
如果按变质因素和围岩变质特征，又可分为：
§ ①接触热变质作用；
§ ②接触交代变质作用。
前者是岩浆岩体散发的热引起围岩的变质所形成的变质岩，不具备片理构造，称为角岩，如红柱石角岩、大理岩等。后者是岩体中的挥发组分与围岩发生作用引起的变质，使之产生新矿物组合的岩石。特别是中酸性岩体与碳酸盐类的岩石接触（石灰岩）而形成夕卡岩（含多金属如Fe、Cu、W、Sn、Mo、Pb、Zn等）。
一般岩浆类型不同，温度也不一样。花岗岩侵入体的温度为700°—800℃；正长岩为900℃；辉长岩为1200℃。这说明基性岩体外围的变质比酸性岩外围的变质温度高。而且愈接近岩体围岩变质深，远离岩体的围岩变质浅，最后过渡为原岩。从平面上看，组成环状接触变质带，称为变质晕或变质圈（图7-4）。

图7-4 接触变质作用示意图（据李淑达，1983）
o （二）碎裂变质作用（或动力变质作用）（dynamic metamorphism）
动力变质作用是在定向压力作用下发生变质的一种作用。这种变质由于动力作用的时间短暂，又可能多次叠加，结果使岩石发生破碎。其变质程度由岩石的破裂程度表现出来，这种岩石称为碎裂岩。如果由大小不等的岩块嵌在一起时，叫断层角砾岩。在韧性条件下形成的动力变质岩叫糜棱岩。
这种作用常出现在断层带上，多伴有重晶作用和变晶作用（如出现绿泥石、绿帘石、兰晶石等），有时出现构造透镜体。
o （三）区域变质作用（regional metamorphism）
这种变质作用常在大范围内发生呈带状。变质带长几百—几千公里；宽几十—几百公里；深度从几公里—几十公里；压力在2000—10000巴以上。引起这种变质作用除负荷压力以外，构造运动引起的应力常叠加其上。
区域变质的温度范围在150° —900℃之间。热量来源于地幔的热流和局部的动力热和岩浆热。局部地方常因热量不均匀积累，而有“超高热囊”出现，使岩石发生重熔。从整体看温度是比较均匀的，即使有侵入体的插入和碎裂带的切割，也没有改变区域变质带的特征。所以，引起区域变质作用的温度与侵入岩体和构造作用关系较小。化学活动性流体的作用普遍，主要来源于岩石和矿物的脱水和脱碳反应。
总的来说，区域变质作用是变质因素综合引起的，区域变质岩与原岩相比，不论在化学成分上，矿物成分上以及结构、构造上都有改变。
从历史发展角度看，区域变质作用过程是长期的、复杂的，也是周期性叠加的在空间上，变质程度随温度的升高而逐渐加深，从而反映出变质作用由低级到高级的排列规律。区域变质岩普遍具有矿物作定向性排列的片理构造。由低级到高级显示为板状→千枚状→片状→片麻状构造。 区域变质岩在高温高压下，因产生塑性变形，且多次叠加，所以变质岩中常见复杂的小型构造（图7-5）。

图7-5 变质作用与变质岩类型示意图（据李尚宽，1982）
①动力变质作用 ②接触变质作用 ③接触交代变质作用 ④区域变质作用 ⑤混合岩化作用
· 五、说明
0. 为了节省讲授时间，在阐述变质作用的方式时，最好将反应式列在表上或用投影仪配合进行。
1. 在小结时，将岩浆作用与变质作用的过渡形式—混合岩化作用作概念性提示即可。
本节小结
变质作用是由温度、压力及化学活动性流体三种因素引起岩石在固体状态的变化，包括岩石成分、结构、构造等。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。变质作用的基本类型为接触变质作用、动力变质作用和区域变质作用。混合岩一般包括基体与脉体两部分：基体是变质岩；脉体是热液通过充填或交代的产物。
思考题
· （一）基本概念
变质作用 变质岩 区域变质岩 动力变质岩 接触变质岩
· （二）区分以下每两个概念的主要区别
1. 变质作用与岩浆作用；
2. 重结晶作用、变质结晶作用与交代作用；
3. 接触变质作用、区域变质作用与动力变质作用
· （三） 回答
1. 引起岩石变质的主要因素有哪些？其作用如何？
2. 变质岩的特征结构、构造有哪些？
3. 何谓接触变质作用？其形成环境如何？由哪些因素引起？代表性岩石有哪些？
4. 何谓区域变质作用？由哪些因素引起？代表性岩石有哪些？
5. 何谓动力变质作用？由哪些因素引起？代表性岩石有哪些？
本节参考文献
1. 李淑达．动力地质学原理．北京：地质出版社．P95—103，1994
2. 李淑达．动力地质学原理．北京：地质出版社．P125—134，1983
3. 张宝政等．地质学原理．北京：地质出版社．P209—215，1983
4. 夏邦栋．普通地质学．北京：地质出版社．P51—62，2001
5. 宋春青等．地质学基础．北京：高等教育出版社．P104—116，2002
6. 游振东等．变质岩岩石学教程．武汉：中国地质大学出版社．1988