一、（二）区域变质作用

在区域范围内大面积发生的变质作用，统称为区域变质作用（regional metamorphism）主要特征是，出露面积从几百到几千平方千米，常呈面型或宽带状分布。产生区域变质作用的地质环境多种多样，其变质作用的因素十分复杂，所以区域变质作用是由地质环境所导致的各种变质因素综合作用的一种变质作用。种类繁多的区域变质岩，是地壳中分布最广的变质岩石。按产生区域变质作用的地质环境可以划分为下列几种。

1.大陆结晶基底的变质作用

主要发育在大陆结晶基底的变质作用（continental crystalline basement metamorphism），由区域变质作用所形成的变质岩呈面型分布。主要变质作用的因素有温度、压力（静压力和应力）和流体。大多数结晶基底主要由中、高级区域变质岩组成。

2.造山变质作用

主要发育在造山带的变质作用（orogenic metamorphism），其变质岩成宽带状分布。造山带的变质作用与大地构造环境密切相关，具有较宽的p/T比范围，可分为高p/T（高压）型、中p/T（中压）型和低p/T（低压）型的区域变质作用。高p/T（高压）型主要发育在板块俯冲带和碰撞带；而中、低p/T（中、低压）型多分布于岛弧、大陆拉张带、大陆碰撞带。

3.洋底变质作用

洋底变质作用（ocean-floor metamorphism）是在大洋中脊附近的一定深度范围内，由于海底扩张，深部热流上升，加热了洋壳岩石和其中的海水，通过热对流的循环，致使洋中脊附近的洋壳岩石（主要是辉长岩、玄武岩和超镁铁质岩石）产生变质作用。温度和流体中活动组分的化学势是洋底变质作用的主要因素，变质过程中，原岩的化学成分发生不同程度的改变。洋底变质岩的变质程度较低，主要由绿帘石、绿泥石、阳起石、钠长石（方解石）等矿物组成的变质辉长岩、变质玄武岩等，它们是具有块状构造的绿色浅变质岩石。

4.埋深变质作用

埋深变质作用（burial metamorphism）是指一套巨厚的岩层在剧烈凹陷的沉积-火山盆地的底部，因地壳下沉被埋在地下深处的岩石，由于受上覆岩石的负荷压力和地热增温的影响而发生的变质作用。此类变质作用与造山运动和岩浆活动没有明显的联系，致使埋深变质岩石缺乏片理。由于变质温度很低，重结晶作用和变晶作用不彻底，变质岩石由浊沸石、葡萄石、绿纤石等很低温矿物和原岩残留的矿物组成，原岩的组构保存较好。埋深变质作用与成岩作用之间呈渐变过渡关系，致使埋深变质作用形成的变质岩与沉积岩不易区分。

二、区域变质作用类型及变质时期

区域变质作用，最先由法国学者 A. Danbree 于 1959 年提出的，用来泛指变质作用因素复杂且受影响的岩石范围也较广的一种变质作用。是岩石在大范围内，在温度增高及定向和均向压力、流体等因素参与下经过重结晶、变质结晶、变形，有时伴随有变质分异或交代等作用的一类变质作用。一般表现为广大面积内或呈狭长带状内所发生的变质作用，变质范围可达数万平方千米，所形成的岩石普遍具有结晶片理及其他方向性组构，在低变质区常保留了原岩某些矿物及组构，而高级变质岩区常伴随混合岩化作用和岩浆作用( 贺同兴等，1986) 。

研究区内区域变质作用主要类型有区域低温动力变质作用、区域动力热流变质作用两种类型，区域变质时期主要有三期: 晋宁期、华力西期、印支期。

一、区域低温动力变质作用

区域低温动力变质作用，常形成大面积或带状分布的单相绿片岩相变质地带，变质矿物的共生特点表明，变质作用强度均属绿片岩相单相变质，无明显的递增变质带。这种区域性单相均匀变质表明，变质作用的温度、压力条件在大范围内大体相同，地壳热流值无明显递增变化。热流值可能受深度和放射性热能控制，地壳深部 ( 幔源) 热流上升的影响甚微或没有影响。变质岩系的应力变形显著，宏观的线型褶皱、各种劈理、板理、片理极为发育，小型褶皱内往往发育有密集的和褶皱轴基本平行的扇形劈理。区内一般不出现混合岩化作用，但可见有同构造期或构造期后侵入的花岗岩类岩石。这种类型的变质作用在松潘-甘孜造山带中占绝对优势。根据变质作用的时期、物理化学条件、变质区域不同，可以进一步分为扬子变质地区晋宁期区域变质作用和松潘 － 阿坝变质地区印支期区域变质作用。根据形成时的地质构造环境，热流变化和形成岩石的矿物共生组合特征，可进一步分为二个类型: 绿片岩相型区域变质作用和板岩 － 千枚岩型区域变质作用。

( 一) 晋宁期区域低温动力变质作用

研究区内碧口群、通木梁群等中 － 新元古代地层所发生变质的变质作用为绿片岩相型区域变质作用。

1. 区域变质岩石组合特征

碧口群是指分布于甘、陕、川交界处的甘肃文县、碧口地区及陕西勉县、略阳阳平关之间及四川西北的平武-青川地区 ( 摩天岭) 一带木座组 ( Nhm) 之下、太古宙鱼洞子群之上的一套浅变质岩系 ( 秦克令等，2007) ，与上下地层相比变形和变质差异大 ( 胡正东，1990) 。研究区内主要分布于青川大断裂以北的摩天岭地区。

通木梁群主要出露于青川通木梁一带，为一套低绿片岩相变质海相火山岩系，可分为上、下两个岩组: 下部岩组为变质中基性火山岩: 主要由变质的细碧岩、角斑岩及角斑质凝灰岩组成 ( 未见底) ; 上部岩组变质中酸性火山岩: 主要由变质的石英角斑岩、石英角斑质凝灰岩夹角斑岩及角斑质凝灰岩等。

碧口群的变质岩石组合总体上是一套变质的火山 － 沉积岩，由下至上可以分为三个部分: 下部岩石类型有绿片岩、白云母钠长片岩和少量蓝片岩及千枚岩等; 中部以绿泥( 绿帘) 白云母片岩为主，夹有绿片岩及千枚岩等; 上部由变长石杂砂岩和千枚岩组成互层产出。碧口群出现的变质矿物有角闪石 ( 钠质闪石?) 、白云母、绿泥石、绿帘石、钠长石、石英、铁氧化物、方解石、黑硬绿泥石等，偶见绿纤石等。

碧口群不同岩石类型中的变质矿物组合如下:

绿片岩出现的变质矿物组合: 绿泥石 + 绿帘石 + 阳起石 + 钠长石 ± 白云母 ± 方解石 ±石英 ± 黑硬绿泥石;

蓝片岩出现的变质矿物组合: 钠质闪石 ( 蓝闪石) + 绿帘石 + 绿泥石 + 钠长石 + 黝帘石 ± 石英 ± 黑硬绿泥石;

白云母钠长片岩出现的变质矿物组合:白云母+钠长石+石英±绿帘石±方解石±黑硬绿泥石;

绿泥(绿帘)白云母片岩出现的变质矿物组合::绿泥石+绿帘石+白云母+钠长石+石英±黑硬绿泥石;

千枚岩出现的变质矿物组合:白云母+石英±绿泥石±黑硬绿泥石;

变长石杂砂岩主要由斜长石和石英碎屑组成。在胶结物中出现石英、白云母及黑硬绿泥石等。

2.区域变质相特征

依据上述矿物组合，碧口群大致可以分为两种类型，

(1)蓝闪绿片岩相

主要分布于碧口群的南部岩带，位于四川青川-白水街-阳平关深断裂附近白水街北约2公里处的白家沟-山根里一带。以钠质闪石+绿帘石共生为特征，并划为高压低温蓝闪片岩带(左国朝等，1980;陶洪祥等，1989;裴先治，1989)，但因无特征高压变质矿物硬柱石和硬玉，表明其不属于蓝闪片岩相，而为蓝闪绿片岩相，变质温度为T=300～400℃，压力为P=0.5～0.6GPa。

(2)低绿片岩相

以钠长石+绿泥石+阳起石共生组合为特征，变质温度为T=350～450℃，压力为P=0.4～0.5GPa(魏春景，1994;刘鹤等，2008)。变质矿物为绢云母、绿泥石、阳起石。变质作用的温度比下面将要叙述的板岩一千枚岩型稍高一些，但变质强度均不超出绿片岩相范围。变质作用时的热流值较高，这除了因为其时代较老，来自放射性元素衰变的热能较高外，还可能因变质作用发生在较深部位。

3.变质时期

对碧口群的划分、形成时代和岩石组合，不同时期、不同单位或研究者(陕西省区测队，1966;甘肃省区域地质志，1982;陕西省区域地质志，1985;四川省区域地质志，1991;陕西省地矿局，1996;甘肃省岩石地层，1996;四川省岩石地层，1997;陕西省岩石地层，1998;李威，1986;陶洪祥等，1988;朱占祥等，1988;秦克令等，1990;赵祥生等，1990;张宗清等，1996;胡正东等，1990;斐先治，1989，1992;叶边俊等，1994;魏春景等1994)历来存在很大的争议，由于研究者众多，这里不再一一列举，近些年来，随着研究的不断深入，特别是一些高精度年代学成果的发布，对碧口群也进行了分解或解体，对解体后的碧口群的认识也趋于统一。碧口群大多被震旦系角度不整合覆盖，在青川大沟、草溪沟、土地沟等地震旦系木座组中含有大量的下伏层的变质岩砾石，由此说明，其变质作用发生在木座组沉积之前。

目前的众多研究者认为碧口群形成的时代为中-新元古代(陶洪祥等，1993;徐学义等，2002;闫全人等，2003;赖绍聪等，2006)，已获取的锆石U-Pb法年龄值为1304±196Ma和1367Ma被认为是代表原岩的形成年龄(胡正东，1990);蓝闪石绿片岩的全岩Rb-Sr法977～933Ma和837Ma(陶洪祥等，1993)的两组年龄数据表明，该组曾经历过由晋宁期造山运动所导致的构造变形及绿片岩相区域高压低温动力变质作用的改造(左国朝等，1980);根据碧口群桂花桥沟组浅变质中酸性火山岩中的岩浆岩锆石获得的840～776Ma的SHRIMP锆石U-Pb年龄(闫全人等，2003a，b)，甘肃陇南地区的董家沟组变质火山岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为839.2±8.2Ma(赖绍聪等，2006)，该时间段代表了一次极其重要构造岩浆事件年龄，推测与Rodinia裂解期相关，表明主期变质作用的时间可能为977～840Ma之间。

目前，通木梁群中已获得侵位于火山岩系中的闪长岩-石英闪长岩-花岗闪长岩的锆石U-Pb年龄值分别为865Ma和829Ma(川西北地质大队，1996)。结合区域对比，该群仅大致相当于摩天岭分区碧口群中部桂花桥沟组的中上部岩段，主要形成于距今865Ma之前的蓟县纪晚世，或可上延至青白口纪早世。

(二)印支-燕山早期区域低温动力变质作用

印支-燕山早期的造山运动使松潘-阿坝变质地区的三叠纪地层(在四川习称西康群，青海南部带称巴颜喀拉群)发生了区域变质作用，形成了以变质砂岩、绢云板岩为主，次有少量的结晶灰岩;岩石中出现绢云母、绿泥石、微粒石英及方解石、白云石等新生矿物，总体属于浊沸石相-低绿片岩相。

1.区域变质岩石组合特征

研究区内三叠系厚度巨大，原岩为三叠系复理石，变质后形成的主要的变质岩石类型有:变质砂岩类、绢云板岩类和变质碳酸盐岩等几种类型，并以前者为主。

1)变质砂岩:在外观上保留了原岩的全部沉积特征。在微观上，原岩的块状构造、砂状结构保存完好，陆源砂屑仍保留沉积时的形态，无明显应力变形。变质作用的发生表现在填隙物的重结晶作用:粘土杂基重结晶形成微细鳞片状伊利石、绿泥石及绢云母等变质矿物，多呈杂乱分布;钙质(方解石)发生重结晶加大。

变质砂岩类主要有变质石英砂岩、变质石英杂砂岩、变质长石石英砂岩、变质岩屑石英砂岩、变质岩屑石英杂砂岩及变质粉砂岩等(陈明等2001)。

2)绢云板岩类:主要岩石类型有含粉砂绢云板岩、粉砂质绢云板岩、绢云板岩等，由泥质岩变质而成，变质程度为低绿片岩相。

该类岩石原岩结构构造被一定程度的改造。板状构造，鳞片变晶结构，部分岩石具变余粉砂结构。宏观上，局部地段原始层面(S0)被剪切面理(S1)置换;微观上粒状方解石杂乱分布，多有显微鳞片状绢云母定向分布组成绢云母板岩。

3)变质碳酸盐岩:包括有微晶灰岩、砾(砂)屑灰岩、(粉砂质)粉晶灰岩等，变质主要表现在灰岩泥质成分变质为绢云母或岩石中方解石略有重结晶。

2.区域变质相特征

岩石的变质矿物组合十分单调，研究区内板岩的主要矿物组合为石英+长石+伊利石+绿泥石，少量岩石中出现高岭石。个别变质程度稍高的出现绢云母+绿泥石+及极少量的雏晶黑云母的组合，因此推断变质作用的温度介于200～370℃之间，介于沸石相－低绿片岩相之间，变质作用温度比晋宁期绿片岩相型稍低，属浅部区域低温动力变质作用。

3.变质时期

变质时期的确定:受变质岩石的最高层位为三叠系，上覆的侏罗纪地层均未变质，侵位于三叠系中的同构造期侵入的印支期花岗岩类岩石只发生了接触变质，其同位素年龄峰位时限亦为195～210Ma。它指示了“巴颜喀拉印支地槽”褶皱回返上体阶段的时限。区域低温动力变质作用与褶皱回返基本上是同步的，这就间接指示了印支期变质作用的时限范围。

二、区域动力热流变质作用

区域动力热流变质作用以出现递增变质带为特征，高于正常值的地热梯度及部分来源于地幔的深部流体的上升和热流空间上分布不均匀是引起这类变质作用的最主要的因素，同时，应力和变形作用也具有重要的地位(贺同兴等，1988)，研究区内的迭部-康县变质地带、龙门山后山变质地带所发生的华力西期变质作用。其特征为发育有良好的低绿片岩相-高绿片岩相-低角闪岩相组成的递增变质带。区域性混合岩化作用和地壳重熔型花岗质岩石发育。表明变质作用是在地壳深部热流上升的环境中进行的。

1.区域变质岩石组合特征

受变质地层为迭部-康县变质地带、龙门山后山的震旦系—古生界。并具有明显的分带性，前人(胡金诚，1988)的研究表明，以丹巴和山葱林为华力西期区域动力热流变质作用的热中心，围绕热中心出现铁铝榴石带、黑云母带、绢云母-绿泥石带，在黑水老婆子崖、松潘较场、康定孔玉等地也存在小面零星的热点。热点中心一般均为低角闪岩相(矽线石带、十字石-蓝晶石带)，总体表现为大面积绿片岩相中出现低角闪岩相的热穹窿及热点，并伴有混合岩化的特点。并从区域上可以分为五个变质带:矽线石带、十字石-蓝晶石带、铁铝榴石带、黑云母带、绢云母-绿泥石带。

绢云母-绿泥石带在龙门山带和迭部-康县变质地带普遍发育，变质岩主要以板岩、千枚岩、变质砂岩、结晶灰岩为主，可见绿片岩、变质基性火山岩、变质凝灰岩等。主要包含了震旦系—二叠系的地层。

黑云母带:分布范围广泛，在青川县以现、茂汶县松溪堡、宝兴金汤弧和丹巴复背斜的外缘，以各种片岩、变粒岩、石英岩、大理岩为主，也见微晶片岩、千枚岩、结晶灰岩、变质砂岩等。

铁铝榴石带，主要分布于茂汶、汶川县下庄-雪龙包复背斜及丹巴复背斜;在康定孔玉附近有零星出露。以各种片岩、变粒岩、石英岩、大理岩为主;千枚岩、变质砂岩少见，偶见片麻岩。

十字石-蓝晶石带:分布于雪龙包复背斜核部及丹巴复背斜，在康定孔玉附近有零星出露。此带变质岩为各种片麻岩、片岩、变粒岩、斜长角闪岩。

矽线石带:仅分布于丹巴复背斜，以各种片岩、片麻岩、变粒岩、大理岩及斜长角闪岩为主。

2.区域变质相特征

根据其特征变质矿物组合，迭部-康县变质地带、龙门山后山变质地带为中压型区域动力热流变质作用。

岩石中出现中压相系的特征变质矿物蓝晶石。与其稳定共生的还有十字石、铁铝榴石，没有见到低压相系的特征变质矿物红柱石、堇青石，也没有出现高压相系的特征变质矿物蓝闪石、硬柱石等。渐进变质带指示的变质相序列为:低绿片岩相(绢云母—绿泥石带、黑云母带)—高绿片岩相(相当于绿帘—角闪岩相，铁铝榴石带)—低角闪岩相(蓝晶石带，矽线石带)。这与典型的中压相系“巴罗式”递增变质带是一致的。本区广泛出现典型的绿帘一角闪岩相矿物共生组合钠长石+普通角闪石+绿帘石。这也是中压相系的特征之一。

龙门山后山变质地带变质泥质岩石中，矿物带序次反映的地热梯度曲线与巴罗型十分接近。此外，本区变质基性岩中指示矿物带出现的相对序次也与苏格兰巴罗带完全一致，同样表明了变质作用属中压型。

在本变质地带，斜长石系列的特征是随递增变质牌号增加得慢、斜长石出现晚。在铁铝榴石带的变质基性岩中，矿物以钠长石+普通角闪石+绿帘石组合为特征，更一中长石要在蓝晶石带才出现。根据都城秋穗的意见，在低压型区域变质作用中，钠长石向斜长石的转化和阳起石向角闪石的转化通常在近于相同的温度下进行，在中压型区域变质作用中，前者的转变温度要比后者高。本区的特点属中压型。

3.变质时期

在龙门山后山变质地带的丹巴县公差附近，在志留系斜长角闪片麻岩中测得角闪石变晶的K-Ar年龄值为309.3Ma(1∶20万丹巴幅区调报告)，在受混合岩化的黑云斜长片麻岩中测得角闪石的K-Ar年龄值为322Ma(1∶20万丹巴幅区调报告)。在丹巴日布山混合岩化成因的伟晶岩的白云母中，测得K-Ar年龄值为270Ma和259.3Ma(1∶5万巴底、小成都幅联测报告，2001)。采自于丹巴县布衣沟矽线石榴二云母片岩、梭坡含十字蓝晶石榴二云片岩的锆石U-Pb同位素测年获得了335.6±17Ma及307±9Ma的谐和年龄值(曾宜军等，2000)，所测锆石为变质成因锆石。这组数值指示龙门山后山变质地带变质时期应属华力西期。

迭部-康县变质地带的白龙江，上奥陶统全岩K-Ar年龄值为259Ma，红崖东侵入二叠系的花岗岩的黑云母K-Ar年龄值为278Ma，表明变质时期亦应属华力西期。

三、区域变质作用

区域变质作用（regional metamorphism）是在岩石圈范围，由规模巨大，其体积大于数千立方千米的变质作用（Raymond,1995）。其变质因素复杂，往往是温度、压力、偏应力和流体综合作用，P/T比范围很大，高、中、低、很低都有。其变质机制也多样，主要是重结晶和变形，有时还伴有明显的交代和部分熔融。在区域变质地区，很难找到变质岩与未变质岩的界线。区域变质作用地质环境多样，可发生在大陆地壳、大洋地壳甚至发生在岩石圈地幔中（Mason,1990; Miyashiro,1994）。区域变质作用可划分为4个亚类型。

◎造山变质作用（orogenic metamorphism）：是大规模分布在前寒武纪结晶基底和显生宙造山带的变质作用，与造山作用有密切的成因联系。面积数百至数千平方千米。前寒武纪结晶基底呈面状，显生宙造山带呈带状分布。不仅温度、压力，而且偏应力都是其重要的变质因素，主要变质机制为重结晶和变形，形成的岩石常显示面理和线理，因而又称为区域动热变质作用（regional dynamothermal metamorphism）。由于它是区域变质最常见类型，因而常常称其为区域变质作用。造山变质作用（或区域变质作用）具有范围宽广的P/T比范围，据此可分为高P/T、中P/T和低P/T区域变质类型，P/T比与构造环境密切相关：高P/T型见于俯冲带和碰撞带，中－低P/T型见于岛弧、大陆拉张带、大陆碰撞带和前寒武纪结晶基底。

◎洋底变质作用（ocean floor metamorphism）：是洋壳岩石在洋中脊附近上升热流和海水作用下产生的规模巨大的变质作用。温度和流体（海水）中活动组分化学位（或浓度）是主要的变质因素。P/T比很低。变质作用机制是重结晶作用并伴随有交代作用，岩石面理和线理不发育。洋底变质作用不仅使岩石矿物成分、结构构造发生变化，也可导致岩石化学成分变化，因而是区域规模的交代变质作用。典型的洋底变质岩为绿岩——一种主要由钠长石、绿帘石、阳起石、绿泥石组成的绿色块状区域变质岩。

◎埋藏变质作用（burial metamorphism）：是无明显变形的大规模、很低级（很低温）变质作用。它通常出现在区域变质（造山变质）和洋底变质的很低级部分，或独立出现在强烈坳陷的盆地沉积的底部，P/T比变化范围很大。埋藏变质作用是变质作用向成岩作用过渡的类型，形成的岩石无明显面理和线理，重结晶作用不完全，常见原岩结构构造残留。

埋藏变质作用和洋底变质作用形成的岩石均无明显变形特征，说明变质作用过程中无偏应力参与，这类变质作用又称为区域静力变质作用（regional static metamorphism）。

◎混合岩化作用（migmatization）：是高级区域变质（造山变质）伴随的部分熔融产生的低熔物质（新成体）与变质岩（古成体）混合形成混合岩的大规模变质作用。它是变质作用向岩浆作用过渡的类型，又称为超变质作用（ultrametamorphism）。

四、变质作用的基本类型

变质作用发生的地质条件是极其复杂多样的，一般根据变质作用发生的地质背景和物理、化学条件，分为以下四种主要类型。

（一）接触变质作用

接触变质作用（contact metamorphism）是在岩浆侵入体与围岩的接触带上，主要由岩浆活动所带来的热量及挥发性流体所引起的一种变质作用。

接触变质作用的主要变质因素是温度及化学活动性流体，压力居比较次要的地位。接触变质作用的温度较高，一般为300～800 ℃，由于热量是由岩体向外逐渐传递和扩散的，所以温度的平面分布为从岩体向外逐渐降低，直到与原岩温度过渡。接触变质作用发生的深度不大，通常在10 km以内。这可能是因为在深部的围岩因地热增温本来就具有较高的温度，它与侵入体之间的温度反差较小，因而接触变质不明显。接触变质作用的动压力一般不明显，主要是静压力，但由于接触变质的深度小，故静压力较低，一般小于300 MPa。所以，接触变质作用是发生在高温、低压的变质环境之中，发生接触变质的地区的地温梯度常达到6 ℃/100 m以上。

接触变质过程中的主要变质作用方式为温度和化学活动性流体所引起的重结晶作用、变质结晶作用与交代作用。接触变质作用围绕岩体周围发生，且离侵入体越近变质作用越强，远离侵入体则减弱直至完全没有变质现象，因而形成一个以岩体为中心、变质程度向外减弱的环带状接触变质带，称为变质晕（图7-9）。变质晕的宽度一般为几米至1～2 km，这种宽度的变化主要受侵入体的规模、产状、成分、温度以及围岩的性质等因素控制。一般来说，侵入体规模大、温度高、围岩岩层产状平缓、富含挥发分且围岩对变质作用敏感（如泥质岩、碳酸盐岩等）时，形成的接触变质晕较宽；反之则较窄。

图7-9 接触变质晕示意图

（据李叔达，1983）

按引起接触变质的主导因素及变质作用方式的不同，接触变质作用可分为两种：

接触热变质作用 引起接触变质的主导因素是岩浆侵入造成的温度升高；变质作用的方式主要为重结晶作用和变质结晶作用；变质作用前后岩石的总体化学成分无显著改变。最常见的接触热变质的例子是泥质岩石变成各种角岩（如红柱石角岩）、石灰岩变成大理岩、石英砂岩变成石英岩等。

接触交代变质作用 引起变质的因素除温度以外，从岩浆中分泌的挥发性物质所产生的交代作用具有重要意义。在这一过程中原岩有物质成分的带入和带出，因而变质前后原岩总体化学成分有显著变化，同时伴有大量新矿物产生。最常见的接触交代变质的例子是碳酸盐岩（如石灰岩）与中、酸性岩浆岩相接触时所形成的矽卡岩（图7-10）。矽卡岩形成的过程中常伴有一些金属矿物的形成，它们可以聚集成为矿体，称为矽卡岩型矿床。其中常见的有磁铁矿、黄铜矿、闪锌矿、白钨矿等。如湖北的大冶铁矿、安徽的铜官山铜矿等。

上述两种接触变质作用都是伴随岩浆侵入而发生的，它们往往在接触变质带中联合作用，并不能截然分开，但有时存在一定的主次关系，如在岩体的某处部位或围岩的某个层位上主要出现接触交代变质作用。

（二）动力变质作用

动力变质作用（dynamic metamorphism）是指在构造运动所产生的定向压力作用下，岩石发生的破碎、变形以及伴随的重结晶等的作用。这种变质作用主要发生在构造运动使相邻的两个岩石块体之间发生相对运动时的接触带上，这种接触带被称为断裂带或断层带，所以，动力变质作用又被称为断裂（或断层）变质作用（图7-10）。动力变质作用及其所形成的动力变质岩在平面上和剖面上均呈线性或带状分布，动力变质岩也称为断层岩。

图7-10 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—接触热变质作用；③—接触交代变质作用；④—区域变质作用；⑤—混合岩化作用；

Ⅰ—岩浆岩；Ⅱ—沉积岩

引起动力变质作用的主要因素是动压力，即构造应力；温度和静压力往往对动力变质作用的具体方式起着重要的控制作用。动力变质作用可以在地壳内的不同深度上发生，相应的有不同的温度和静压力环境，使动力变质作用的方式也有所不同，总体来说可分为如下两种情况（图7-11）：

图7-11 断层带动力变质岩的剖面结构

（据R.H.Sibsin，1977，简化）

A—碎裂岩类发育区；B—糜棱岩类发育区；

图中竖线为脆-韧性过渡带

地壳浅部的动力变质作用 深度一般小于10～15 km。在这一深度范围内，温度一般较低（低于250～300 ℃），静压力较小，因此，岩石表现出较强的脆性。在构造应力的作用下，岩石发生明显的破裂、破碎，称为碎裂作用。原岩被压碎或碾碎成为不同粒级的碎屑，这类岩石统称为碎裂岩类。在这种情况下，相对运动的两侧岩块之间呈明显的破裂不连续现象，夹持于中间的是断层碎裂岩带。

地壳深部的动力变质作用 深度一般大于10～15 km。在这样的地质环境中，温度一般高于250～300 ℃，且静压力较大。因此，岩石不容易发生脆性破裂，表现出较强的韧性（或柔性），即在构造应力的作用下，岩石能发生较大的塑性变形，但岩石本身不出现明显的破裂不连续现象，这种变形方式称为韧性剪切作用，所形成的动力变质岩称为糜棱岩类。在这种情况下，两侧岩块虽然也发生了大量的相对位移，但两者之间没有明显的破裂面存在，往往呈连续过渡，这种过渡带称为韧性剪切带，其中发育糜棱岩类动力变质岩。

动力变质带的宽度可从几厘米到几千米，大型的甚至可达几十千米；动力变质带的长度一般几千米到几百千米，大型的长达1000 km以上。动力变质带的规模往往与断裂带发育的历史长短及两侧岩块的相对运动强度、断层规模等密切相关。

（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（图7-10）。

区域变质作用影响的范围可达数千至数万平方千米，影响深度可达30 km以上。区域变质作用的温度下限（最低）为200～300 ℃，上限（最高）为700～800 ℃，静压力随深度不同，变化在几十兆帕到1000多兆帕之间。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，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，又是热能、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）与温度环境的不同可概略地分为下列三种类型（图7-12）：

低压区域变质作用 发生的深度较浅，一般小于 15 km；围压较小，一般为 200～400 MPa；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、矽线石等低压、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 10 km；围压也较大，一般 300～800 MPa；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10 km；围压大，一般300～1000 MPa，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。

图7-12 区域变质作用的三种压力类型

（据都城秋穗，1979）

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。

（四）混合岩化作用

混合岩化作用（migmatization）是由变质作用向岩浆作用过渡的一种超深变质作用。其最主要特征是，原岩局部或部分重熔的熔体物质与尚未重熔的固态物质发生互相交叉与混合（图7-10）。混合岩化作用通常是区域变质作用在地热流增高条件下，进一步发展的结果。随着区域变质程度的不断加深、变质温度的逐渐升高，原岩中某些熔点较低的矿物和岩石组分（主要是偏酸性成分）开始发生重熔、分异、聚集，可一直发展到几乎全部重熔，这整个阶段都属于混合岩化作用阶段。所以，混合岩化作用随着其程度的不同，其参与混合的融体与固体之间的比例有很大的变化范围。混合岩化作用形成的岩石称为混合岩。

混合岩化作用发生的深度较大，其温度通常很高，一般达600 ℃以上，其中地热增温和热液增温是温度升高的重要原因；压力一般中等；化学活动性流体或热液十分普遍，并起着十分重要的作用，如引起原岩中的一些组分熔点降低，导致交代作用等。由于长石、石英等浅色矿物的熔点偏低，且在热液的作用下易被交代、置换而进入流体中，所以混合岩化中的熔体部分一般为偏酸性物质，或者说是偏花岗质物质，它们常呈眼球状、脉状、树枝状、肠状等形态穿插于未熔融的固体之间（图7-13），通常被称为脉体或浅色体。而未熔融的物质由于包含许多暗色矿物，一般颜色较深，通常称为基体或暗色体。所以，混合岩一般由基体和脉体两部分组成。

图7-13 混合岩的条带状构造（左）和肠状构造（右）

（据K.R.Mehnert，1968）

五、区域变质作用详细资料大全

区域变质作用（regional metamorphi *** ）是在大面积内发生的变质作用的统称。又称“热动力变质作用”，指大面积的、作用因素复杂的、长时间的由于区域性的地壳活动而产生的变质作用。多发生在前寒武纪结晶基底和后期的造山带中。在不少地区有混合岩和花岗质岩石相伴生。它是由区域性的构造运动和岩浆活动引起的一种大面积的区域变质作用造成的，变质岩的范围往往达数百或数千平方公里。

基本介绍

中文名 ：区域变质作用 外文名 ：regional metamorphi *** 别称 ：热动力变质作用 特征 ：呈面型分布 区域变质岩 ：板岩、片岩、片麻岩等 学科 ：地质学 介绍,变质因素,地质条件分类,区域变质岩, 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。 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）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（赛普勒斯的特鲁多斯）。 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著。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富矽岩、⑨镁质。

六、变质作用分类

多年来，许多研究者按不同原则进行了变质作用类型划分。如按野外产状可划分为局部变质和区域变质;按引起变质作用的物理－化学因素可划分出热变质、动力变质和热动力变质;按地质成因可识别出接触变质、埋藏变质和负荷变质等等。本书采用Winter(2001)以地质背景为主要依据的划分方案:

接触变质作用

区域变质作用

造山变质作用(狭义的区域变质作用)

埋藏变质作用

洋底变质作用

其他局部变质作用

断裂带变质作用

冲击变质作用

水热变质作用

一、接触变质作用

接触变质作用(ContactMetamorphism)分布于岩浆侵入体与围岩的接触带，是岩浆冷凝时散发的热量所导致的局部变质作用。温度升高是最主要因素。典型的接触变质作用发生于地壳浅部，所以一般负荷压力不超过0.2～0.3GPa或更低，属于很低P/T类型。偏应力次要或不存在，因为这类变质作用常出现于构造较稳定地区或造山带构造运动基本结束之后的晚期阶段。

与这种接触热变质同时或稍晚，还可有岩浆冷凝过程析出的气成－热液对围岩的交代作用，可形成各种成分的交代岩，它们常与成矿作用密切联系。

当沉积岩层与火山熔岩接触或在其中成捕虏体时，岩浆喷出时的高温会使它们局部被烘烤退色、脱水，并可出现鳞石英和透长石等低压高温矿物，甚至发生局部熔化现象，称为高热(烘熔)变质作用。

二、区域变质作用

区域变质作用(RegionalMetamorphism)是一个描述性术语，用来泛指地壳中大面积分布的一种变质作用，其范围常超过数千平方千米。近年按地质背景识别出三种不同类型，即造山变质作用、埋藏变质作用和洋底变质作用。

1.造山变质作用(Orogenic Metamorphism)

过去文献中所称的区域变质作用实际就是指本类变质作用。它们广泛出现于各大陆的前寒武纪结晶基底(陆块)和其他各地质时代的地壳活动带(造山带)中。总的来看，是和聚合板块边缘的洋壳俯冲和大陆碰撞等地球动力过程有密切成因联系，但各大陆的大面积太古宙变质地体的变质作用是否也形成于这种地质背景目前仍不太明确。这类变质作用的主导因素是温度和偏应力，所以又相当于热动力变质作用。静压力可有较大变化，表现为各种P/T比(压力类型)的变质作用，它们决定于构造环境。这类变质作用通常与构造变形作用及花岗质岩浆作用紧密伴生，所成变质岩系普遍发育结晶片理，在浅部常过渡为变质结晶不明显，但变形作用十分强烈的区域动力变质作用。在深部有时温度超过变质作用高限，岩石中出现部分熔融，并可发育花岗质岩浆，有些研究者称之为超变质作用。

2.埋藏变质作用(Burial Metamorphism)

埋藏变质作用(Coombs，1961)有时出现于造山带和洋底变质地区的最低级部位，亦见于较稳定陆块内部强烈坳陷盆地中巨厚火山－沉积物的底部层位。它们是一种较大面积的极低温变质作用，以基性火山－沉积岩中出现浊沸石、绿纤石和葡萄石等矿物为特征。这些矿物通常只出现于碎屑岩原岩的胶结物中，常环绕碎屑颗粒而生长，原岩的矿物成分和结构构造基本保持不变。变质强度可具有分带性，递进的变质带完全受深度控制，与地层层序一致，在最浅部则过渡为沉积岩的后生成岩作用。这些现象说明它们是正常地温梯度环境中沉积埋藏作用的产物。其次，这些岩石中不存在片理，说明其形成与构造变形作用无关，温度是最重要的变质因素。由于它们只在少数地区造山变质地带的低级变质部位出现，有些研究者认为这与原岩物质组成和流体相性质有关，当原岩中含火山玻璃和对温度变化极敏感的矿物，且流体富H2O、贫CO2时，前述各种新矿物才能发育。在造山变质地带，埋藏变质作用与一般区域低级变质作用可呈连续过渡关系，如在新西兰南部Otago地区(Cooperetal.，1970;Coombs，1961)，这说明两者同属区域变质作用范畴。但两者并非一定形成于相同地质环境，Winter(2001)认为埋藏变质出现于被动大陆边缘，与岩浆作用和构造变形均无关。但随着俯冲或大陆碰撞的开始，同一地区转变为活动陆缘，然后出现造山变质作用，它们叠加于埋藏变质岩石之上，在大部分地区埋藏变质现象已被消灭，只在前陆地区它们得以部分保存。

3.洋底变质作用(Ocean-floor Metamorphism)

洋底变质(Miyashiro，1971)是在大洋中脊附近，洋壳经上升热流加热后的海水的交代作用所引起的较大规模变质作用。温度和与海水有关的流体是变质作用的主要因素。由玄武质岩石组成的洋壳中有大量各种规模的裂隙，由于处在背离板块附近，地温也较高，海水通过这些裂隙系统向下渗透时被加热，同时对周围热的玄武质岩石进行淋滤作用，使岩石中Mg和Na增高，而Ca和Si则明显降低。接着这种热水又因对流作用而回返上升，此过程中再与围岩进行物质交换。这些过程的实质是异化学的热液交代作用，使玄武岩的矿物成分和化学成分都发生变化。这种变化一般在低压和较低温度下进行，开始表现为斜长石的钠长石化，长石和铁镁矿物转变成绿泥石、绿帘石、方解石、葡萄石、沸石及其他低温含水矿物，细碧岩是其典型代表，原岩组构常大部保留。原岩变化很强烈时则成为特征的绿岩和绿泥石石英岩等岩石。总之，温度和热液中各种活动组分的浓度是变质作用的主要控制因素。虽然岩石被改造的范围遍及全部洋壳，且强度各处变化不定，但很强烈的变化只局限于洋中脊附近，所以又可称之为洋中脊变质作用(Spear，1993)。

三、其他局部变质作用

1.断裂带变质作用(Fault-zone Metamorphism)

断裂带变质(Winter，2001)出现于地壳中相对高速应变的局部地带，亦即各种断裂带和韧性变形带。偏应力是引起这类变质作用的最主要因素，与温度有关的变质结晶作用占次要地位。断错变质(Dislocation Metamorphism)和剪切带变质(Shear-zoneMetamorphism)可视为本类变质作用的同义语。就变质作用因素来看，它和造山变质作用过程各种区域性变形作用一样都属于动力变质作用。当岩石处于地壳浅部，静压力小、温度低、应变速率高时，主要表现为各种碎裂作用和断层的形成;在地壳深部，温压较高、应变速率低时，则以塑性变形和形成各种韧性变形带为特征。

2.冲击变质作用(Impact Metamorphism)

冲击变质作用是指陨石冲击地球岩石圈表部时，由冲击波所引起的局部发生的、瞬间的极高温和超高压变质作用。它们围绕陨石冲击坑分布，以变形伴随岩石少量熔融为主要成因机制。陨击角砾岩(Suevite)是其典型产物，以石英具变形纹、变形带和出现超高压矿物柯石英、斯石英等为特征，并可含玻璃质熔体。从变质作因素来看，它也属于动力变质或高应力变质范围。

3.水热变质作用(Hydrothermal Metamorphism)

水热变质作用(Coombs，1961)通常出现于侵入体接触带附近或火山喷气活动区。岩浆演化过程中析出含各种组分的气成－热水溶液，它们以渗透或扩散方式在岩石中运移，通过交代结晶作用改变了原岩的矿物成分和化学成分及结构构造，形成各种交代岩。有时也具分带性，其特征决定于原岩成分和组构、热液的物化性质和所含各种组分的浓度、热液的运移方式、交代过程的温度、压力条件及其时空变化规律等复杂因素。典型的交代岩为矽卡岩、云英岩、黄铁绢英岩和次生石英岩等。它们与金属矿床的成矿关系密切，常为矿体的围岩，所以又称为围岩蚀变。这类变质作用与其他类型相比较，成因上差别很大。

此外，由于变质事件的温压条件及相应的平衡共生矿物组合常随时空而变化，所以文献中还使用了一系列术语。如岩石中随增温而发生的变质作用过程称为进变质，其特征是稳定的高温矿物组合代替相对低温的矿物组合;高温变质岩中由于温压降低而出现的矿物变化则称为退变质，其特征是较低温压的矿物组合取代较高温压的矿物组合。早期变质事件形成的变质岩系，后来又经历一次或多次不同地质背景和温压条件的变质事件的叠加时则称为复变质、叠加变质或多期变质。

Miyashiro(1994)对这些常用术语的含义作了进一步明确。认为进变质(ProgradeMetamorphism)是指岩石在热高峰期前不断增温过程中发生的变质结晶作用;退变质(Retrograde Metamorphism)是指岩石在热高峰期后随温度降低过程发生的变质重结晶作用;而退化变质(Retrogressive Metamorphism)则既可看做是上述退变质的同义语，也可用以泛指相对低温的变质事件叠加于已经遭受(另一构造旋回的)较高温变质事件的地质体之上，即为复变质的一种个例。

思考题

1.如何全面理解变质作用特征及其与变质事件、构造－热事件及大地构造环境之间的关系?

2.温度、静压力、偏应力和流体在变质作用过程中分别起什么作用?如何互相制约?它们的来源?为什么说温度是最主要变质作用因素?

3.比较变质重结晶、变质重组合结晶、变质分异和交代作用的不同成因机制。

4.说明应力、偏应力、应变、脆性变形、塑性变形、晶内滑移和动态重结晶等概念的含义及相互关系。

5.对比变质作用的地质分类和其他分类的关系，各类变质作用的地质产状和构造环境，变质作用因素和机制及所成变质岩的特征。