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）