变质作用的一般概念

来源:http://www.globalgeopark.org  来源:中国科技博览发布时间:2009-05-13阅读次数:


  早在十九世纪六十年代,欧洲的一些地质学家就发现有些沉积岩逐渐过渡为矿物成分和结构构造都不同于原来岩石的地质现象。在野外观察,发现沉积形成页岩变成了云母片岩,原来的黏土矿物变成了新生成的白云母和绿泥石。但是在这些被改变的岩石中,还可以找到原来岩石残余的一些特征,比如有层理、甚至可以见到化石残片。于是,1883年英国学者莱伊尔在他的著作《地质学原理》一书中,首创“Metamorphism”一词,提出了变质作用的概念,泛指人们观察到的岩石变质现象。

  在地壳形成发展过程中,早先形成的岩石,包括岩浆岩、沉积岩和先形成的变质岩,为了适应新的地质环境和物理化学条件的变化,在固态情况下发生矿物成分、结构构造的重新组合,甚至包括化学成分的改变,这个变化过程称为变质作用。当然,由于变质作用形成的岩石就称为变质岩。

  变质作用和沉积作用、岩浆作用之间有一些自然联系。在有些情况下,要想严格地区分三者的界限比较困难。因此,在变质作用概念中,限定了变质作用发生的范围必须是在地壳的一定深度上,也就是需要一定的温度和压力作为条件。这个温度压力范围是:T=200-1000℃, 相当于后生成岩作用和岩浆作用之间。P=0.2-15Kb(千巴),大致代表风化带以下。

  后生成岩作用,泛指沉积岩形成以后,到遭受风化作用和变质作用以前这一阶段的变化。它的上限是沉积物表面,下限是变质带的顶部。后生成岩作用温度一般低于220℃,压力小于1Kb。因此,变质作用不包括表生变化。虽然风化、淋滤、成岩等表生作用岩石也有变化,也有重结晶作用、交代作用、脱水作用发生,但是它们的形成条件、方式和产物与变质作用有着本质上的区别。

  变质作用的温度跨度比较大。高级变质作用要求温度很高,可以接近或达到岩浆的温度,压力范围也达到了岩浆形成所需要的深度。因此,岩浆作用和变质作用在形成范围上有一定的重迭。在地下深处条件下,如果伴随变质作用有重熔或者再生现象发生的话,很有可能出现类似于岩浆的物质,形成变质作用和岩浆作用之间的过渡类型,这被称为混合岩化作用、花岗岩化作用或其他一些复杂的作用。比如,花岗岩化作用形成的岩石,虽然在矿物组合上看起来和岩浆形成的花岗岩似乎没什么差别,但是在成因、矿物特征和结构等方面有明显的不同,这些作用属于变质作用的范畴。

  那么,变质作用和岩浆作用的主要区别是什么呢?区别在于它们的形成过程不同。变质作用本身是一个升温的过程,早先形成的岩石因为温度上升发生各种变质反应,形成新的矿物组合。而岩浆作用主要是个降温过程,是在温度下降的条件下,不断冷凝、结晶成矿物的过程。

  变质作用还有一个重要特点是矿物转变是在固态情况下完成的,而岩浆作用形成的矿物是从液态中结晶的,先结晶的矿物晶体形态好,也就是说晶体长得完整规则;结晶晚期形成的矿物往往没有一定的形状。变质岩中矿物颗粒生长得是否完整主要受矿物自己结晶能力的控制,和结晶顺序无关。

  由此可见,地壳中的温度、压力的变化以及局部流体的存在是变质岩形成的外界条件,也就是变质作用的条件。而不同成因的原岩类型是形成各种各样变质岩的物质基础。

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