接触变质作用的地质特征是什么？
根据地质环境和变质作用的主要因素（温度、负荷压力、流体压力、应力、流体成分、氧逸度），可划分下列变质作用类型。
（一）接触变质作用
接触变质作用（contact metamorphism）也称热接触变质作用或接触热变质作用（contact-thermal metamorphism）。接触变质作用是发育在与侵入岩体相接触围岩中的一种局部变质作用，由侵入岩体的热能使围岩发生变晶作用和重结晶作用，形成新的矿物组合和结构构造，但变质前后岩石的化学成分基本没有变化。接触变质作用的主要因素是温度，典型的接触变质岩石是角岩。
（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。
（三）动力变质作用
动力变质作用（dynamic metamorphism）是发育在构造断裂带中，由构造应力影响而产生的一种局部变质作用，也称断层变质作用（dislocation metamorphism）。变质作用的主要因素是构造应力。断裂带中的岩石通过碎裂、变形和重结晶作用，使原岩的结构构造发生变化形成动力变质岩，其中各种变形组构十分发育，有时岩石中的矿物也有变化。典型的动力变质岩石是糜棱岩、碎裂岩和断层角砾岩。
（四）冲击变质作用
冲击变质作用（impact metamorphism）是陨石高速冲击星球表面，在强大的冲击波作用下压力突然增高、温度骤增，引起陨石坑周围的岩石发生变质作用。冲击变质作用的特点是在很短的时间内，定向压力很大，温度很高。在冲击变质岩中出现超高压矿物（柯石英、斯石英），瞬时高速冲击所产生的高温使岩石熔融形成玻璃质，在陨石坑中也常有陨击角砾岩产出。冲击变质作用并非是地球内动力的变质作用。
（五）气液变质作用
气液变质作用（pneumatolytic hydrothermal metamorphism）是由化学性质比较活泼的气体和热液，与固体岩石发生交代作用，使原来岩石的化学成分和矿物发生变化的一种变质作用。气液变质作用主要变质因素是组分的化学势和温度。气液变质岩的物质成分在变质前后常有明显的差异，这是与其他变质作用最主要差别。气液变质岩石多发育在侵入岩体的顶部及其内外接触带、断裂带及其附近、热液矿体的周围和火山活动区。云英岩、矽卡岩、绢英岩、青磐岩等是气液变质岩的典型岩石。
（六）混合岩化作用
在中高级变质岩区的一些变质岩石中，经深熔作用形成主要组分为富长英质、长石质的熔体（新成体）和未被熔融的岩石（古成体）相互作用形成各种混合岩的地质作用，称为混合岩化作用（migmatization），亦称“超变质作用”（ultrametamorphism）。混合岩化作用是变质作用和岩浆作用之间一种过渡的地质作用，各种类型的混合岩是混合岩化作用的产物。
在上述变质作用类型中，也可按发生变质作用的地质环境及变质作用涉及的范围大小，而分为局部变质作用（local metamorphism）和区域变质作用。接触变质作用、动力变质作用、冲击变质作用和气液变质作用都属于局部变质作用，它们的分布范围小（一般均小于100平方千米），变质作用的因素相对单一，且大多分布在岩浆侵入体、火山活动区、构造断层带、陨石坑和热液矿床等的周围地区。
区域变质作用和混合岩化作用涉及的范围很大（可达数千平方千米），它是由多种变质作用因素综合作用的一种复杂的变质作用，其中混合岩化作用常与大规模的区域变质作用相伴生。区域变质作用的地质环境较复杂，可发生在大陆地壳、大洋地壳，甚至也可发生在岩石圈的地幔中。
一、接触变质作用的一般特征
接触变质作用的分布很局限，主要出现于火成岩侵入体周围的围岩接触带，由岩浆冷凝结晶过程中散发的热量使围岩变质结晶，形成接触热变质岩。有时围岩还受岩浆中析出的挥发分和其他来源的流体相影响，伴有交代作用，形成矽卡岩等接触交代岩，它们与成矿关系密切。接触变质作用一般发生于地壳浅部，所以压力较低，一般不超过0.2～0.3GPa，但温度上限可达800℃左右。有时在喷出岩的围岩或捕虏体中还可见到温度更高的高热接触变质现象，岩石经高温烘烤而脱水变硬，退色，并可形成一些特殊的高温、低压矿物，如鳞石英、多铝红柱石和硅钙石等，有时还会出现玻璃质。
在接触变质过程中，靠近侵入体的围岩所达温度最高，离岩体愈远，温度愈低，因此从外围向接触带，随变质程度的增高会依次出现不同的矿物共生组合，它们以岩体为中心呈环带状分布，形成接触变质晕，其宽度自几十厘米至数百米不等。Melson(1966)研究了美国蒙大拿州一个花岗岩岩株周围的接触变质晕(图20－1)，发现从外围未变质的硅质白云岩向岩体依次出现三个变质带。
图20－1 美国蒙大拿州花岗岩岩株的部分接触变质晕(Melson，1966)
(1)透闪石带:以白云石和石英反应生成透闪石和方解石为特征。
(2)透辉石带:出现透辉石，形成Di+Cc+Q组合。
(3)硅灰石带:以出现硅灰石为特征，与方解石共生。
以上各带的矿物变化反映随温度的增高变质程度递增。
北京房山燕山晚期花岗闪长岩体主要侵入古生代地层中，其与泥质岩石接触部位也发育较完整的接触变质晕(游振东等，1988)，由外围向岩体依次出现如下变质带。
(1)红柱石－黑云母带，该带典型矿物组合是:①And+Cld+Ser+(Q)(泥质岩);②Cld+Chl+Bi+(Q)(富铁的泥质岩)。
(2)十字石－铁铝榴石带，该带以硬绿泥石消失，出现十字石或石榴子石为特征，最常见组合是:①And+Gt+Bi+Ser+Q(泥质岩);②And+St+Bi+Ms+Q(富铁泥质岩);③St+Gt+Ms+Q(富铁泥质岩)
(3)矽线带带，以出现矽线石为标志，典型矿物组合是:①Sil+Gt+Ms+Q;②Sil+Gt+Bi+Q;③Sil+Ms+Bi+Q。
接触变质晕是否发育，其总的宽度、形态、分带特征等方面均受一系列复杂因素的影响。主要如侵入岩浆的成分和所含挥发分、相应侵入体的规模、侵入时的温度和所处深度、岩浆冷凝的速度、围岩的化学和矿物成分及结构构造、接触面的形态和产状等。一般来说，大规模酸性富含挥发分的高温岩浆入侵，且冷凝速度较慢，围岩为对温压敏感的泥质岩石或碳酸盐岩时，其变质晕将较宽广。接触面不规则，且产状平缓部位也有利于形成较宽的变质晕。因此不同侵入体，甚至同一侵入体周围不同部位的变质晕特征都可有较大差异。
二、接触变质岩的主要类型
接触变质岩一般是在低压较高温，基本没有偏应力的条件下形成，所以它们以细均粒变晶和块状构造为特征，通常称为角岩结构(或构造)。斑点状和变斑状结构也颇常见，变斑晶通常是红柱石、堇青石等较低压矿物。但有些接触变质晕范围内的岩石也可具有不同强度的板劈理或片状、片麻状构造，它们可能有两种成因:①变质结晶时，新生云母等片状矿物生长时优先沿原沉积岩的层理面平行排列，继承了原岩的层理;②接触变质作用叠加于已经遭受过区域低温动力变质，具有板状劈理或片理的变质岩之上。
接触变质岩的分类命名原则与区域变质岩基本相同。Turner(1981)按原岩类型和变质等级建立了一个较系统的分类表(表20－1)，本书予以采用。最常见岩石类型如下:
表20－1 接触变质作用岩石分类
续表
1.斑点板岩
斑点板岩具板状构造，重结晶很微弱，原岩特征基本保存，岩性通常与区域变质所成的板岩相同。有时板状劈理不发育，相当于经后生成岩作用后的泥质沉积岩。最大特征是出现斑点状构造，斑点形态大小不一，分布不均，其组成或只是非晶质的铁质或碳质组分的集中，或为绢云母、绿泥石等的雏晶集合体，也可能是细粒长英质矿物的聚集。这类岩石通常出现于接触晕的外带，代表较低温条件下，变质结晶作用围绕某些中心开始进行。其进一步发展就出现新生的各种变斑晶，最常见是含碳质包体的红柱石(空晶石)、堇青石或黑云母等，可称为空晶石板岩(图20－2b)、堇青石板岩等。
2.角岩
该术语在接触变质岩中应用最广，其突出特征是具有角岩结构。矿物成分多样(表20－1)，视原岩成分和变质温度而定。
◎泥质角岩:原岩为泥质或含粉砂泥质岩，常见矿物组合为Ms+Bi+Q+(Pl)±Chl(图20－3a)。原岩富Al2O3时可出现特征矿物红柱石(图20－2c)和/或堇青石，有些地区也出现石榴子石甚至十字石。高温条件下则有矽线石和钾长石出现(图20－3b)。
图20－2 空晶石板岩(a，b)与红柱石角岩(c)(Williamsetal.，1982)
图20－3 泥质角岩(a，b)与长英质角岩(c)(Williamsetal.，1982)
◎长英质角岩(图20－3c):原岩为长石质杂砂岩或酸性火山岩等，变质后主要组成矿物为石英、酸性斜长石(有时含钾长石)和黑云母，白云母不常见，偶见石榴子石。其岩貌与区域变质所成的长英质粒岩基本相同，必须根据产状才能区分。
◎钙镁硅酸盐角岩(图20－4a):原岩主要为泥灰岩，变质后矿物组成以各种钙镁硅酸盐为主，常见矿物为透辉石、透闪石、钙铝榴石、各种帘石、方柱石、斜长石等，有时还有镁质黑云母。不同量石英和少量碳酸盐也经常出现，此外还经常有较多榍石和磁铁矿等副矿物。通常粒度极细，为典型的角岩结构，以此可与接触交代成因的矽卡岩和区域变质成因的同类岩石区别。
◎基性角岩:原岩主要为基性火山岩或火山碎屑沉积岩，变质后基本矿物组成为普通角闪石和中基性斜长石，有时还含黑云母，中低温时可有帘石出现，中高温则常出现透辉石或铁铝榴石。这类岩石可统称为斜长角闪角岩(图20－4b)，极高温时，斜方辉石代替角闪石出现，成为典型的辉石角岩(图20－4c)。
图20－4 钙硅酸盐角岩(a)和基性角岩(b，c)(Williamsetal.，1982)
图20－5 镁质接触片岩(Williamsetal.，1982)
3.(接触)片岩和片麻岩
具有片状或片麻状构造，片理既可能是继承原岩的层理而成，也可能是构造变形作用的产物，变晶粒度常较区域变质岩细。其矿物组合随原岩类型和变质温度而变化的特征与上述角岩类完全相同。常见类型为堇青石红柱石云母片岩和矽线石黑云母片麻岩等。还有一类不常见、成分很富镁的片岩，其主要组成矿物为直闪石、镁铁闪石和堇青石，有时还含黑云母和铁铝榴石，但不含长石和石英(图20－5)，高温时紫苏辉石代替角闪石出现，与堇青石等共生。当这类岩石不具定向构造时，则称为相应的角岩，如堇青石紫苏辉石角岩等。其原岩为蛇纹岩或硅质白云岩。有些文献中在本类岩石之前冠以“接触”二字，称为接触片岩、接触片麻岩，以此与区域变质的同类岩石区别，但一般认为这并非必要。
此外，碳酸盐沉积岩接触变质所成的岩石也称大理岩，其矿物组合与原岩成分及变质温压条件之间的关系与区域变质作用过程基本相同。只因接触变质作用通常压力较低，特别当PCO2较低时易于形成方镁石、水滑石和硅灰石等矿物。由硅质化学沉积岩和石英砂岩形成的接触变质岩也通称石英岩，其矿物特征与区域变质成因的同类岩石相同。
接触变质岩在空间上主要局限于围绕侵入岩体的热晕影响范围分布。以侵入岩体为中心，围岩的变质程度向外依次降低的变质分带，形成不规则环带状分布的接触变质晕圈（aureole of contact metamorphism）。该变质晕圈的宽度变化较大，在大的侵入岩体周围宽度可达几米至几千米，但在岩墙等小岩脉的接触变质岩仅有几毫米至几厘米。
特纳（Turner，1981）将接触变质相划分为以下4个：
（1）钠长-绿帘角岩相（低级变质）———变质温度为300～450℃，多分布于接触变质晕的外带，逐渐过渡为未变质的原岩；（2）角闪角岩相（中级变质）———变质温度为450～650℃，一般离岩体较近，分布于接触变质晕的中带，组成接触变质晕的主体；（3）辉石角岩相（高级变质）———变质温度为650～800℃，是紧靠侵入岩体的接触变质晕圈的内带；（4）透长石相———形成在极高温度（800～1000℃）条件下，多分布于火山熔岩与围岩接触部位、基性熔岩的捕虏体、有时在侵入岩体顶部的悬垂体中，出露很少，分布很零星。
上述接触变质相组成的变质相系，也称为很低p/T（很低压）相系，其中透长石相经常缺失。接触变质岩石中的矿物组合和某些岩石类型与区域变质相中的低p/T（低压）相系的变质岩石和矿物组合十分相似。两者最主要的区别是前者大多围绕侵入岩体，分布很局限，而后者大多分布范围较大，与侵入岩体的关系并不密切。
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