第七章 变质作用与地壳演化*1. 问题的提出及研究意义

2. 变质相系与板块构造3. 变质双带与板块构造 4.变质相带随地质时代的演化

5. 变质作用P-T-t轨迹与构造演化

问题的提出及研究意义 区域变质岩一般都经历了复杂的变形并且具有狭长的带 状分布特征。

在前寒武纪深剥蚀地区，可以识别出由再造变质杂岩和变质沉积岩组成的活动带。 这些特殊的活动带是如何和怎样形成的？它们为何从深

部被带到地表？ 变质作用与构造作用存在密切关系，变质作用研究提供 了变质岩埋藏的深度和温度等信息；构造作用提供了变

质作用一般的构造背景和构造模式 认识和了解地球过去热结构和构造作用的一种重要的手段

变质相系

(metamorphic facies series)

同一变质地区往往不能用一个变质相表示。 不同变质地区变质相的组合往往不同。

Miyashiro(1961)提出了变质相系或压力类型。 一个地区的温度、压力变化可以用一个变质相的系(组 合)表示。变质相系就是在一个递增变质地区观察到的 变质相的系列. 变质相系反映的是 P/T 比值，不同变质地区的 P/T 比值 与其所处的构造背景有关。

根据P/T 比可将变质相系划分为四个主要类型

变质相系

(metamorphic facies series)

1. 高P/T 型(硬玉-蓝闪石型，三波川型) 矿物组合特征：以含蓝闪石为特征。 变质相的组合：Z → LA → BS → E 相当地热梯度：7 - 16 C°/km 典型变质地区：日本及美国加州Franciscan地区 2. 中P/T 型(蓝晶石-夕线石型， 巴洛型 ) 矿物组合特征：以低温蓝晶石、高温夕线石为特征。 变质相的组合：Z → P-P → GS → EA → A → G 相当地热梯度：16 - 25 C°/km 典型变质地区：苏格兰高地巴罗式地区

变质相系

(metamorphic facies series)

3. 低P/T 型(红柱石-夕线石型，领家-阿武隈型) 矿物组合特征：以低温红柱石、高温夕线石为特征。 变质相的组合：Z → P-P → GS → A → G 相当地热梯度：25 - 60 C°/km 典型变质地区：日本及苏格兰高地巴肯式地区

4. 很低P/T 型(接触变质型) 矿物组合特征：与低P/T 型相似，但可出现高温矿物。 变质相的组合：AEH →HH →PH 相当地热梯度：> 80C°/km 典型变质地区：北京房山周口店、洋底。

图1. 变质相系的P-T图解(据Turner,1981).3. 低P/T 型(低压型或红柱石-夕线型) 矿物组合特征：以低温红柱石、高温夕线石为特征。 变质相的组合：Z → P-P → GS → A → G 相当地热梯度：25 - 60 C°/km 典型变质地区：苏格兰高地巴肯式地区

4. 很低P/T 型(接触变质型) 矿物组合特征：与低P/T 型相似，但可出现高温矿物。 变质相的组合：AEH →HH →PH

相当地热梯度：> 80C°/km 典型变质地区：北京房山周口店、洋底。

图2. 变质相系的P-T图解(据Turner,1981).

变质双带现象

变质双带

在日本或环太平洋的许多地区，常存在发育良好的、分别 由高压变质带和低压变质带组成的变质带组合，称为变质 双带。 变质双带特点 高压变质带和低压变质带基本形成于同一时间；两个变 质带的走向大致平行；高压变质带常位于向大洋一侧，低 压变质带常位于向大陆一侧；两个变质带都可以包括中压 型的变质岩系。

图3. 环太平洋变质双带的分布(引自 Miyashiro 1994)

图4. 日本的变质双带(引自 Miyashiro 1994)低压变质带 高压变质带

变质双带成因

变质双带

Miyashiro (1972,1973)用板块构造理论解释了变质双带的成因。他认

为变质双带成因与大洋板块俯冲到大陆板块之下这种运动有关。

高压变质带的成因：大洋板块沿消减带下插到较深部位， 形成一个局部的高压低温环境，形成高压变质带。 低压变质带的成因：大洋板块沿消减带下插的同时，引起 上覆楔形地幔部分熔融产生岩浆，岩浆上升并加热地壳， 在岛弧下部形成一个局部的低压高温环境，形成低压变质 带。

图5. 沟-弧体系等温面分布模型同为600 C°, 在消减带深100km;在火山弧深20km

图6. 沟-弧体系等温面分布模型

变质相带随地质时代的演化变质作用与地质时代的关系是一个充满争议的领域。从地质 历史的最早时期到现在，有许多类似的东面也有差异的方面 。均变论者强调各时代的共性：显生宙的主要岩浆活动一花 岗岩的侵入和玄武岩的愤出，太古代也是如此；最常见的一 些变质相共生组合从古到今多次重复出现；风化剥蚀沉积变 质、周而复始循环不已。当然他们也承认差异性，但认为只 是一种难以察觉的缓慢的量变而已。而非均变论者则看重前 寒武纪和显生宙的差别方面，特别是太古代，无论是原岩建 造、地质构造，还是变质作用、地热状态，都有其特殊性， 不可以与显生宙同日而语：尤其对现代流行的板块构造，他 们认为根本不能适用于早前寒武纪。下面我们列举一些变质 岩石在地质年代上的倾向性。

变质相带随地质时代的演化(1)蓝闪石硬柱石片岩相几乎可以说专属于显生宙，前寒武 纪述未见报导，而且绝大多数蓝片岩属于中新生代；对于 “C类榴辉岩这一情况也类似。前寒武纪榴辉岩非常罕见。 最近，在新疆阿克苏报道的典型前寒武纪蓝片岩中也未见 硬柱石和硬玉质辉石等典型低温高压矿物。 (2)麻粒岩相主要见于前寒武纪，显生宙较少。 (3)沸石相和葡萄石-绿纤石相的岩石主要见于中、

新生代 ，在更老的地质时代较少。

(4)绿片岩相和角闪岩相变质岩分布似乎与地质时代无关。

变质作用 P-T-t 轨迹1、变质作用P-T-t 轨迹的概念 2、变质作用P-T-t 轨迹的研究意义 3、P-T-t 轨迹与构造-热演化过程的关系 4、变质作用 P-T-t 轨迹的确定方法 5、几个有关的基本概念