在變質作用中,岩石中常存在少量流體相,且隨變質程度的加強而減少。流體相的成分以水和二氧化碳為主,可含有其他易揮發組分。隨著溫度和壓力的增大,其活動性也隨之增強,一般可以起溶劑作用,促進組分溶解,並加強其擴散速度,從而促進重結晶和變質反應,也可以直接參與水化和脫水等變質反應。上述變質作用因素不是孤立存在,通常是同時出現、互相配合又互相製約。此外,時間也是一個重要因素。
關於變質作用中溫度和壓力的上下限,大多數學者認為在流體存在時,變質作用的高溫限為700℃~900℃,在無水的情況下,溫度可能還要高些。關於低溫限,各家說法不一,為150℃~200℃。
變質類型
變質作用的分類各家不完全一樣,有的側重於地質特點,有的側重於物理化學條件,有的側重於礦物組合和變形作用所產生的結構構造特點。合理的分類應是一個綜合分類,既要考慮變質作用形成時的大地構造環境,又要以反映熱流變化的變質相和變質相係為基礎。
變質作用根據變質岩係產出的地質位置、規模和變質相係,同時考慮大多數人的習慣分法,可把變質作用分為局部性的和區域性的兩大類別。局部性的包括下列類型。
1.接觸變質作用
一般是在侵入體與圍岩的接觸帶,由岩漿活動引起的一種變質作用。通常發生在侵入體周圍幾米至幾千米的範圍內,常形成接觸變質暈圈。一般形成於地殼淺部的低壓、高溫條件下,壓力為107~3×108帕。近接觸帶溫度較高,從接觸帶向外溫度逐漸降低。接觸變質作用又可分為2個亞類:
①熱接觸變質作用:指岩石主要受岩漿侵入時高溫熱流影響而產生的一種變質作用。定向應力和靜壓力的作用一般較小,具有化學活動性的流體隻起催化劑作用,圍岩受變質作用後主要發生重結晶和變質結晶,原有組分重新改組為新的礦物組合並產生角岩結構,而化學成分無顯著改變。
②接觸交代變質作用:在侵入體與圍岩的接觸帶,圍岩除受到熱流的影響外,還受到具有化學活動性的流體和揮發分的作用,發生不同程度的交代置換,原岩的化學成分、礦物成分、結構構造都發生明顯改變,形成各種夕卡岩和其他變岩石,有時還伴生有一定規模的鐵、銅、鎢等礦產以及鉬、鈦、氟、氯、硼、磷、硫等元素的富集。
2.高熱變質作用
指與火山岩和次火山岩接觸的圍岩或捕虜體中發生的小規模高溫變質作用。其特點是溫度很高,壓力較低和作用時間較短。圍岩和捕虜體被烘烤退色、脫水,甚至局部熔化,出現少量玻璃質,有時生成默矽鎂鈣石、斜矽鈣石和矽鈣石等稀少礦物。
3.動力變質作用
指與斷裂構造有關的變質作用的總稱。它們以應力為主,有的伴有大小不等的熱流,可分為3個亞類:
①碎裂變質作用:當岩層和岩石遭受斷層錯動時發生壓碎或磨碎的一種變質作用,也有人稱為動力變質作用(狹義的)、斷錯變質作用或機械變質作用。一般常發生於低溫條件下,重結晶作用不明顯,常呈帶狀分布,往往與淺部的脆性斷裂有關。