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。
(一)接触变质作用
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80～210MPa。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20～200MPa。这个压力与区域变质及碎裂变质的压力相比是很小的。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,又可分为接触热变质作用,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)而形成矽卡岩(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体外围的变质温度高。而且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2-101)。
图2-101 接触变质作用示意图(http://jpkc.chd.edu.cn)
(二)碎裂变质作用(或动力变质作用)
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,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。大小不等的岩块嵌在一起,称为断层角砾岩。在韧性条件下形成的动力变质岩称为糜棱岩。
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、绿帘石和蓝晶石等),有时出现构造透镜体。
(三)区域变质作用
这种变质作用常在大范围内发生呈带状。变质带长几百千米至几千千米;宽几十米至几百千米;深度从几千米至几十千米;压力在200～1000MPa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℃。热量来源于地幔的热流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,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逐渐加深,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2-102)。
图2-102 变质作用与变质岩类型示意图(http://jpkc.chd.edu.cn)