学习任务了解变质作用的因素

变质作用的方式是指原岩经过怎样的途径转变成变质岩的。变质作用的方式主要有：重结晶作用、变质结晶作用、交代作用、变质分异作用及变形和碎裂作用等。所有这些变质作用过程基本全都是在固体状态下进行的。
一、重结晶作用
重结晶作用是指原岩中同种矿物在基本保持固态的条件下，通过溶解、组分迁移、再次沉淀结晶、而不形成新矿物相的作用。
重结晶作用能使粒度很细或粒度粗细不均匀的岩石变成粒度相对较粗而较均匀的岩石。这种现象在变质岩中是常见的，如石灰岩中隐晶质的方解石，通过重结晶作用可形成较粗粒的方解石晶体，从而使原岩变成大理岩。另外，重结晶作用使同种矿物颗粒的外形渐趋相似，如石英岩和变粒岩中；石英和长石矿物经过重结晶作用，矿物都成近浑圆状，原碎屑结构被改造而消失。所以较低温条件下重结晶作用总的特点是，同种矿物通过组分溶解和重新沉淀使其粒度不断增大、相对大小逐渐均匀化、颗粒外形变得较规则。
重结晶作用发生的原因是与矿物颗粒表面能有密切的关系。若同种矿物粒度愈小，棱角愈明显，则所具有的表面能愈高，所以在相同温度、压力条件下，这种矿物颗粒稳定性较差，易于被溶解，其相应组分通过迁移可自行聚集成较大的晶体，或在原来较大的颗粒表面继续生长使颗粒愈来愈粗。
影响重结晶强度和速度的因素较多。首先是原岩的成分和组构。原岩的成分愈单一（如碳酸盐岩和硅质岩）、粒度愈细（如黏土结构、粉砂质结构的岩石），愈有利于重结晶的进行；而原岩成分愈复杂和颗粒愈粗的原岩，则不利于重结晶的进行。此外，若原岩中含有极细的碳质、铁质等粉末状杂质时，常会阻碍主要造岩矿物的重结晶。其次，温度、压力及其化学活动性的流体等外部因素，对重结晶过程也有重要的影响。一般认为温度愈高、化学活动性流体含量愈充分、压力愈大，愈有利于重结晶过程的进行。
二、变质结晶作用
变质结晶作用是指在能起变质作用的温度、压力范围内，在原岩基本保持固态条件下，通过一些特定的化学反应（称为变质反应），使原有矿物消失和新矿物形成的过程。由于这种过程大多数涉及岩石中各种组分的重新组合，所以又称为重组合作用。
变质结晶作用的方式主要有以下几种：
（1）最简单的是同质多象变体的转变。如红柱石、蓝晶石、矽线石之间的转变，是在特定的温度、压力条件下，由一种矿物转变为另一种矿物。这种转变虽然不是通过特定的变质反应来实现，但它也是属于变质结晶形成新矿物的范畴。
（2）几种矿物之间进行化学反应及重组合形成新矿物。如方解石和石英反应形成硅灰石，绢云母和绿泥使反应形成黑云母等。
（3）通过脱水反应（或水化作用）、脱碳酸盐化作用（或碳酸盐化作用）、氧化和还原作用形成新矿物。如赤铁矿还原转变成磁铁矿，高岭石脱水转变成红柱石等。
变质结晶作用和重结晶作用是经常伴生的，但两者的控制因素及所涉及的物理化学条件不同，如变质结晶作用形成新矿物相时，首先是受变质反应物理化学平衡条件的控制，它们决定着在特定的温度、压力条件下，哪些矿物能稳定存在，哪些矿物不稳定而将转变成其他的新矿物等。另一方面这种转变能否真正实现，新矿物相能否大量形成，还和控制变质反应速度的许多因素有关。而重结晶作用除了与原岩成分及结构有关外，温度是其主要的控制因素。
三、变质分异作用
矿物成分及结构、构造都比较均匀的岩石，在不发生重熔交代作用的情况下，形成矿物成分和结构、构造不均匀的变质岩的变质作用，称为变质分异作用。如某些低级变质的绿片岩，常出现的石英结核或透镜体，许多结晶片岩，常出现的石榴子石、红柱石、蓝晶石等变斑晶，某些角闪质岩石，出现以角闪石为主的暗色矿物和以长英质浅色矿物为主呈条带状互层的现象等，往往都是变质分异作用的结果。
关于变质分异作用发生的原因，一般认为是在一定的物理化学条件下，原岩本身的某些组分在间隙溶液中经扩散、迁移和不均匀聚集的结果。在此过程中，组分没有从外系统的带入或带出现象，所以变质分异作用不同于交代作用。引起各种组分向不同部位或以不同的速度迁移的原因，除了与温度、压力等外部因素有关外，还和被迁移元素的离子大小、电价及它们在间隙溶液中的相对浓度有关。
最后还应指出，由变质分异作用形成的岩石特征，常常与交代作用及重熔作用所产生的岩石特征相似，一般难以区分。尤其是在一些变质程度较深的岩石中更是如此。例如某些条带状片麻岩中层状长英质脉体，其成因究竟是变质分异作用形成，还是重熔或交代作用的产物，一直是长期争论的问题，至今仍不十分明确。
四、交代作用
岩石的物质组分发生带出和带入的复杂置换过程，称为交代作用。目前对交代作用概念的理解应强调如下要点：
（1）交代作用过程中，必须有一定数量的组分从外部带入岩石中，并在其中富集，另一些组分则被带出，结果使岩石总化学成分发生不同程度的改变。
（2）交代作用过程中，岩石原有矿物的分解和新矿物的形成基本是同时的，是一种物质逐渐置换的过程。
（3）交代作用过程中，岩石基本保持固态（刚性或塑性），但少量流体相存在是十分必要的。根据质量作用定律，只有带入的物质在溶液中保持一定的离子浓度的情况下，才能发生交代作用。
（4）交代作用过程中，岩石总体积基本不变，因此，在被交代后的岩石中往往保存有原岩的组构。
（5）交代作用是一种复杂的成岩和成矿作用，可在不同地质条件下发生，它在自然界分布很广。
根据物质组分迁移方式的不同，可将交代作用分为两种类型。①渗透交代作用，岩石中的物质组分通过孔隙及裂隙中的溶液进行移动，而溶液的移动主要决定于压力差，即由压力大的地方向压力小的地方移动。这种交代作用的规模较大，因此具有十分重要的意义。②扩散交代作用，岩石中的物质组分通过停滞在孔隙中的溶液扩散而移动（溶液本身不发生流动）。组分的移动主要决定于溶液的浓度差，即由浓度高的地方向浓度降低的方向移动。这种交代作用规模较小，一般仅分布在岩脉或矿脉两侧或岩体的周围。
交代作用在变质岩形成中起着重要作用，它不仅可以改变原岩的化学成分及矿物成分，同时还可以形成各种交代结构及构造。
五、变形和碎裂作用
应力施加于岩石，当应变很小时，岩石显示弹性行为，这表明应变在应力施加时立即发生，应力撤销时，岩石立即恢复至原先未变形状态。而当应变增加至超越弹性极限时，岩石就会产生永久变形。此时视环境条件不同有不同的变形行为，在近地表低温低压和较高应变速率条件下，岩石显示脆性行为，永久变形机制为脆性变形，表现为岩石沿裂缝破裂，产生碎裂和断裂。随着应力强度的增大，破裂程度不断增加，一般先破碎成角砾状，继而是粗粒状，最后被碾成粉末状。而在地下高温高压，特别是当应变速率低时，岩石显示塑性行为，岩石永久变形主要由于塑性流动产生，导致矿物畸变和褶皱而没有破裂。这时的韧性变形主要是通过岩石内部组分的差异性运动来实现的，其中包括岩石组成物质沿一定的构造面滑动，矿物内部晶格滑动、晶体颗粒间的相对运动以及垂直压应力方向的重结晶作用等。韧性变形的结果，主要是使片状、柱状矿物呈定向排列，粒状矿物颗粒拉长，从而形成各种类型的结晶片理。由于大的围限压力会增加颗粒间摩擦阻力和无孔隙岩石内部破裂而要求扩容（体积增大），所以脆性变形局限于近地表低压环境。但脆性与塑性之间并没有绝对界线，二者是过渡的。在过渡区，岩石的变形行为既有脆性特征、又有塑性特征，永久变形由于碎裂流动而产生。变形岩石宏观上整体保持连续性，显塑性变形特征；而微观上则被许多裂隙分割。显脆性变形特征。

变质作用类型划分的目的，是把自然界出现的不同类型的变质岩石组合进行综合分析、比较，找出它们的内在联系，从成因上阐述它们的相互联系及矿产形成、分布的规律。过去曾有过很多分类，有的侧重于形成时的地质环境，有的强调形成时的物化因素，有的则侧重于矿物组合及变形作用特点，也有的考虑到变质岩石的分布规模和引起变质作用的方式等。直到目前尚无统一划分方案。
变质作用类型的划分，应以地壳演化过程中地质环境或地质作用为基础，进一步再考虑变质作用形成时的物化条件。分类应力求简单适用。
根据变质作用产生的地质背景，热流和应力作用之间的相互关系，可将变质作用分为如下类型。
一、接触变质作用
接触变质作用是由岩浆活动引起的，发生在岩浆侵入体与围岩接触带附近的规模不太大的一种变质作用。根据变质作用因素的不同，可划分为以下两种类型。
（1）接触热变质作用：岩浆从地壳深处或上地幔上升到地壳较浅的部位后，围岩由于受高温的影响，组分将发生重结晶和变质结晶作用，但原岩的化学成分没有显著变化。例如纯石灰岩经热变质后，发生重结晶形成粒度较粗的大理岩；泥灰岩受热变质后，发生重结晶及重组合，形成透辉石大理岩、钙铝榴石透辉石大理岩、透闪石大理岩等。在整个变质过程中主要的控制因素是温度，其温度范围如图3-1-3所示。

图3-1-3 变质作用的温压范围图解

（据Ehlers＆ Blatt，1980，改编；转引自游振东等，1991）
（2）接触交代变质作用：围岩除受岩浆体的高温影响外，挥发分在岩体与围岩间的交代作用，致使接触带附近岩体和围岩的化学成分也发生变化。例如石灰岩受中酸性侵入体的影响，发生接触交代变质作用，形成在矿物成分及结构构造均比较特殊的一类岩石——矽卡岩。
接触变质作用发生时，围岩常因距离侵入体的远近不同，而受到不同程度的变质。距侵入体近的围岩变质程度高，远离侵入体的围岩，变质程度低。因此，在侵入体周围常按顺序出现变质程度不同的岩石，这种现象称为接触变质圈或接触变质晕。
接触变质圈的范围和形态，常常和侵入体的温度、成分、形态、大小及侵入时的深度及围岩的性质有关。一般情况是：侵入体愈大、侵入时深度愈深、温度愈高、挥发组分越多、围岩的化学性质越活泼，则形成的变质圈就越宽，反之则较窄。此外，侵入体与围岩接触面的产状，对变质圈也有一定的影响。当接触面较平缓或较复杂时，所形成的变质圈就宽，反之，接触面较陡或较平直时，变质圈就窄（图3-1-4，图3-1-5）。

图3-1-4 变质圈的宽度与侵入体接触面产状关系示意图

（转引自徐永柏，1985）

图3-1-5 变质圈的宽度与层理关系示意图

（转引自徐永柏，1985）
二、气液变质作用
气液变质作用由化学性质比较活泼的气体或溶液，与固体岩石发生交代，而使岩石发生变质的一种作用，又称为交代蚀变作用或围岩蚀变。
关于气水溶液的来源，目前说法不一，但基本有以下几种，即来源于岩浆结晶分异作用所析出的气水溶液；来源于区域变质作用及混合岩化作用时，岩石分泌出的热液及由变质原岩脱水形成的热液等。
三、动力变质作用
在构造运动所产生的定向压力下，使原岩及其组成矿物发生变形、破碎以至重结晶的变质作用，称为动力变质作用。这种变质作用多发生在强烈的褶皱带、断裂带附近，一般呈狭长带状分布。
四、区域变质作用
区域变质作用是指在大面积范围内，由于区域性的地壳运动引起岩石发生变质的作用。这种变质作用的特点是分布范围广、延续时间长、具有区域性。
区域变质作用的发生往往和地壳的发展演化密切相关，且在时间或空间上经常和该地区的岩浆活动、构造运动相伴生。因此，区域变质作用的因素比较复杂，是由温度、压力、具有化学活动性的流体等因素的影响而产生的综合作用。它使原岩发生重结晶、变质结晶、变质分异及变形作用，有时还伴随有注入及交代等作用。
区域变质作用形成的岩石，常呈大面积或呈带状分布，长数百或数千千米，宽数十或数百千米。由千枚岩、片岩和片麻岩等被强烈变形或片理化的岩石所组成。例如西欧的加里东造山带，中部欧洲的阿尔卑斯造山带，我国的燕辽、晋北、山东、闽浙及滇西等地的变质活动带。也有一部分，在大范围内遭受重结晶作用而没有明显的变形及通常没有片理化的岩石，例如新西兰地区的沸石相变质岩石。有人称为埋藏变质作用，它也可能是区域变质的最低温部分。因此本书将它列入区域变质作用类型。
区域变质作用形成的岩石，广泛出现于太古宙结晶基底及其他时代的变质造山活动带上，因此，有人称其为造山变质作用。
由于区域变质作用持续时间长、温度和压力变化大，因此在许多区域变质岩发育的地区，常常出现变质程度不同的岩石，在空间上呈明显的带状分布，这种现象称为区域变质带。同一变质带的岩石，其形成时的物理化学环境基本相同，变质程度也基本相同。不同变质带的岩石，其形成时的物理化学环境基本不同，变质程度也不同。根据变质因素的强弱不同，一般将区域变质带划分为浅变带、中变带、深变带，相应的变质等级为低级变质、中级变质和高级变质。现将各变质带相应的物理化学条件、特征变质矿物、岩石的构造特征等列于表3-1-1。

表3-1-1 变质作用等级及常见的特征矿物表

从表3-1-1可以看出，岩石的变质程度取决于变质因素的强度，并通过岩石的矿物成分及结构、构造反映出来。因此，在区域变质岩发育地区进行野外工作时，就可根据这些特征来划分变质带。目前主要是以某些特征变质矿物，在岩石中初次出现为依据来划分变质带：如绿泥石带（代表浅变质带）、黑云母带（为中变质带）、矽线石带（则代表深变质带）等。
Ehlers ＆ Blatt（1980）按照压力类型将区域变质作用划分为：①高压型，地温梯度10℃/km左右；②高压过渡型，地温梯度10～20℃/km；③中压型，地温梯度20℃/km左右；④低压过渡型，地温梯度20～30℃/km；⑤低压型，地温梯度＞30℃/km。变质作用之压力型是与大地构造环境密切相关的。不同压力型会出现不同的压力指示矿物。其温压范围参见图3-1-3。
五、混合岩化作用
混合岩化作用是一种介于变质作用与典型岩浆作用之间的地质作用。其最大的特征是，在这种作用的过程中，出现了广泛的流体物质。流体物质的主要成分为长英质，它们与原岩中活动性弱的组分相互作用和混合，结果形成一种新岩石——混合岩。形成混合岩的整个过程叫混合岩化作用。
根据混合岩化作用发生的地质条件及分布范围，一般可分两种类型：
（1）区域性混合岩化作用：在区域变质作用的后期，由于地壳内部热流的继续上升，产生了深部热液或重熔（溶）的熔浆，它们对已变质的岩石进行广泛的注入和交代，从而形成一种规模较大的混合岩化作用。因此，区域性混合岩化作用，经常和正常的区域变质岩相伴生，且常出现在区域变质较深的地区，往往是区域变质作用进一步深化的结果。
（2）边缘混合岩化作用：是发生在各个时代侵入体边缘，分布范围比较局限的一种混合岩化作用。它是由原岩受深部岩浆（包括再生岩浆及熔浆）和伴生的碱质流体的渗透，注入和交代而成，其成因和区域变质作用没有直接联系。
六、其他类型的变质作用
除以上几种主要类型之外，尚有几种其他类型的变质作用。
（1）冲击变质作用：这是指陨石冲击岩石而产生的一种变质作用。冲击变质作用可使岩石产生一些特殊矿物，如柯石英、金刚石等，同时产生一些特殊的碎裂和变形构造，还可产生一些由熔融而形成的玻璃质。冲击变质作用的主要特点是：作用时间极短、定向压力很大、温度很高。
（2）洋底变质作用：洋底变质作用是指在大洋中脊下面，由于地热梯度较高而发生的一种变质作用。根据海洋地质的研究结果，认为大洋中脊下较高的地热梯度与热流值引起原有的基性和超基性岩石发生变质作用，这种变质作用所形成的变质岩，一般不具片理，基本保留原岩组构。
（3）叠加变质（多期变质）作用：指早期形成的变质岩石，在以后的地质时期中，又遭受到另一次变质作用的改造作用，即岩石遭受到两次以上的变质作用。若在较低级变质作用的基础上进一步叠加了高级变质作用则称为递增变质作用。退化变质作用是指较高级的变质岩石被较低级的变质作用所改造，它具体表现在高温的矿物组合被低温的矿物组合所代替。叠加变质作用可属于一个变质事件中不同演化阶段的产物。

地壳中已有岩石的变质原因，从根本上讲是与地壳运动、岩浆活动等内动力地质作用有关，而在发生内动力地质作用的过程中，又必然要引起地质体周围温度、压力及具有化学活动性流体等物理化学条件的变化。因此，温度、压力以及具有化学活动性流体，是变质岩矿物组合、组构发生变化的直接因素。这些因素的变化，可以较为确切地描述出不同地质环境的特点。

一、温度

温度的改变是引起岩石变质的重要因素之一，大部分的变质作用都是在温度升高的情况下发生的。温度升高对原岩产生的影响概括起来有三个方面。

（1）温度升高使岩石发生重结晶，使原岩中的矿物颗粒由细变粗。如隐晶质石灰岩，由于温度升高，其中隐晶质的方解石经重结晶而形成粗粒的晶体，使石灰岩变成大理岩。

（2）温度升高使岩石中化学元素的活动性增加，促使矿物之间发生化学反应（变质反应），各种组分重新组合形成新矿物。例如硅质灰岩在接触变质作用下（470℃，10⁵Pa）将形成硅灰石大理岩。这一变质反应说明，温度升高导致了新矿物相的形成，同时也说明了高温变质矿物的出现引起新岩石的形成。

（3）在某种情况下，温度继续升高（超过800～900℃），还可使原岩在变质结晶的基础上进一步发生选择性重熔，使其中长英质低熔组分呈液相出现，从而导致混合岩化作用。

变质作用最低温度是由成岩作用向变质作用的转化记录。其与许多因素，如压力（深度）、流体相的有无、流体相的成分、岩石受温度支配的时间长短等有关，通常为150～250℃。一般以浊沸石、蓝闪石、硬柱石、钠云母或叶蜡石的首次出现来表征变质作用的开始。变质作用高温限由变质作用与岩浆作用的转化限定。由于不同原岩熔融的起始温度不一样，压力和流体相的不同也会影响熔融的温度，所以没有一条截然的界限，一般认为在650～1100℃之间。

二、变质作用中热的来源

关于变质作用中热的来源，一般认为有如下几方面：

（1）地热增温：一般下降至地壳深处的岩石发生变质都与地热增温有关。深度愈大，温度愈高。一般情况为每加深100 m上升3℃。这样引起的热状态改变的范围可能很大，但温度一般并不高，往往造成较低级的变质作用。

（2）上地幔热流的运动：这是区域变质作用热能的主要来源。据研究，前寒武纪早期和中期地壳普遍较薄，而且从深部上升的热流值比较高，因此，大部分前寒武纪地层分布地区均发生了区域变质作用。古生代以后热流值较高的地区，仅限于地壳的活动带（造山带或断裂带），所以，区域变质带也只限于这些地区，而近代热流值很高的地区只限于一些岛弧和大洋中脊附近，因此，这些地区正发生着洋底变质作用。

（3）放射性元素衰变产生的热能：地壳中放射性元素的总含量在百万分之一以上，在自然衰变过程中所产生和积累的热能相当可观，是区域变质作用的热能之一。

（4）岩浆热：一般指围岩与侵入体接触所引起的变质作用，其热源来自岩浆热。近年来，有人认为大规模的区域变质作用也是受岩浆热的影响而引起的。岩浆热的高低显然与距侵入体的远近有关，并依次形成高温、中温、低温变质矿物或矿床。

（5）摩擦热：一般指在强烈错动带上发生的摩擦热，这可导致矿物重结晶，在极少数情况下则使岩石发生局部熔化，但摩擦热的影响范围较小。

三、压力

岩石的变质作用通常是在一定的压力条件下进行的，所以压力也是控制变质作用的重要物理因素。压力的标准国际单位为Pa（帕斯卡）、MPa（10⁶Pa）和GPa（10⁹Pa）。地质上也常用 bar（巴）和 kbar（千巴）。它们之间的关系为：1bar ＝10⁵Pa，1kbar ＝0.1 GPa。压力按其性质和所起的作用可分为三类。

（一）负荷压力（静压力）

负荷压力是指岩石在地壳一定深度时所承受上覆岩层的重力，通常以P_l表示，其数值随深度的增加而增加，而近于上覆岩层的重量。在距地表0～40 km范围内（根据岩石的平均密度计算），每增深1km，负荷压力增大0.0275GPa。通常当变质作用的压力为0.11～0.33 GPa时称为低压；压力为0.33～0.5 GPa时称为中压；压力大于0.5 GPa时称为高压。

负荷压力在变质作用中的影响有以下几个方面：

（1）原岩在负荷压力作用下，有利于形成分子体积较小、密度较大的新矿物。例如：密度为3.1g/cm³的红柱石，当压力增大后将变成密度为3.6g/cm³的同质异象蓝晶石；辉长岩中的钙长石和镁橄榄石，在大的静压力环境下，可反应形成分子体积小、密度大的石榴子石。

（2）负荷压力增大会推迟变质反应的进行和引起反应温度的增高。如在方解石和石英形成硅灰石的变质反应中，当负荷压力为1×10⁵Pa时，温度达到470℃时开始出现硅灰石；若负荷压力增大到5000×10⁵Pa时，则硅灰石的形成温度上升到800℃。

（二）流体压力

在岩层发生变质作用过程中，除负荷压力外，还有由于岩层内部有H₂O、CO₂等挥发分所具有的内压，这种由于挥发分产生的压力称为流体压力，以P_f表示其中各组分的分压则分别表示为

等，即P_f＝

＋…。

在地壳深部，由于岩层中构造裂隙不发育，固体岩石所承受的压力能全部传导给流体相（P_l＝P_f）它们都决定于上覆岩层的重力，亦即决定于深度，此时P_f不是决定物化平衡的独立因素。在地壳浅部，岩层小裂隙发育，因此流体相和地表连通，不呈密闭状态，此时其压力P_f等于相应深度该流体相的重力，而不等于上覆岩层的重力，由于流体相的密度都小于岩层密度，所以此时P_f＜P_l；在高温变质条件下，由于消耗了一部分流体相，也可能出现P_f＜P_l的情况。这些情况下二者成独立因素，对变质反应的平衡都起控制作用，非常有利于对流体相反应的进行，使反应的平衡温度降低。例如，Wall 和 Essene（1972）计算了叶蜡石分解反映：

岩石鉴定

当

分别为1.0，0.5，0.1时，在温压图（图3-1-1）上可以看出，随P_f的降低，同一反应的平衡温度会降低。

岩石鉴定

岩石鉴定

（转引自游振东等，1991）

在侵入体附近，由于岩浆结晶过程析出流体相也可出现P_f＞P_l的构造超压情况，此时，一般不利于对流体反应的进行，会使反应的平衡温度升高。

（三）定向压力（应力）

定向压力主要是指由构造运动或岩浆活动所引起的侧向挤压力。在一个地区它们的出现常具有阶段性，其强度在空间上也变化很大，且只对固态岩层起作用。一般应力在地壳浅部较强，在深部较弱。其作用主要有：

（1）定向压力可以使岩层遭到破坏，形成褶皱和断裂，形成特征的结构、构造，如劈理结构、碎裂结构、糜棱结构等。

（2）使矿物晶体的内部构造发生形变，如石英产生波状消光、方解石产生活动双晶、云母等片状矿物产生扭折等（图3-1-2）。

（3）定向压力对区域变质岩的结晶片理的形成起着重要作用。当定向压力与温度联合作用于某些富含挥发分的岩石时，不产生碎裂构造，而能局部溶解、再结晶形成片理构造，片状矿物则沿片理平行排列，如云母片岩、绿泥石片岩等。当定向压力作用于岩石后，在挤压方向上矿物的熔点降低，溶解度增大，可有局部溶解作用产生，溶解的物质在垂直于挤压方向上，重新沉淀结晶，平行于片理方向排列的具有拉长压扁现象的石英就是这样产生的。

图3-1-2 矿物受应力作用后的特征

（转引自刘作程，1992）

A.石英的波状消光；B.破碎石榴子石被叶理所环绕；C.压力镶边环绕黄铁矿（围绕黄铁矿的压力影）；D.扭折的黑云母；E.破碎的石榴子石；F.具变形双晶的斜长石；G.石榴子石具沿叶理的绿泥石外壳；H.大的角闪石晶体被破坏成小的晶体聚集体（碎斑结构）

（4）定向压力还可以促进岩石中粒间流体化学活动性的增加，从而加速变质反应和重结晶的速度，特别在低温变质条件下，这种影响尤为明显。

必须指出，定向压力是引起岩石变形的重要因素，但它不是变质反应的物化平衡条件，即不是形成变质矿物的必要条件。

四、具有化学活动性的流体

具有化学活动性的流体，主要是指岩石中沿裂隙或孔隙中循环的气态或液态物质，其中主要成分是H₂O和CO₂，其次是O₂、F₂、B、Cl₂等挥发分。在岩石变质过程中，主要是H₂O和CO₂起重要作用。

（1）在变质反应中具有化学活动性的流体起催化剂的作用，加速了矿物之间反应的进行。这种作用可通过人工合成镁橄榄石实验得到证明，如：

2MgO＋SiO₂→Mg₂SiO₄

上述反应，若在干燥的条件下进行，当温度达1000℃时，4天内只能形成26%的镁橄榄石；而要在有水参与的情况下，只需在450℃下几分钟内，反应就可全部完成。

（2）这些流体可直接参与变质反应，成为控制变质矿物组合的重要因素。岩石变质时，经常发生的脱水、水化、碳酸盐化及脱碳酸盐化等作用，其中H₂O和CO₂等作为一种组分直接参与反应，并控制变质反应的方向。例如，组成千枚岩的绢云母和绿泥石，当温度升高时发生脱水反应而形成黑云母；反之，若温度降低，黑云母可水化分解重新生成绿泥石和绢云母，即：黑云母＋H₂O→绢云母＋绿泥石。

（3）具有化学活动性的流体是物质组分迁移的媒介物，通过它们可将某些组分从外部带入岩石中，或将岩石中的某些组分溶解带出，从而发生交代作用，改变原岩的化学成分。例如：超基性岩中镁橄榄石在含SiO₂水溶液的作用下，可被交代形成蛇纹石。

（4）以水为主的化学活动性流体，在重熔作用中，可降低岩石的熔点。实验证明，水的存在可以降低花岗质岩石低熔组分的熔点。因此在混合岩化作用中，它们可以加速重熔作用的进行。

在化学活动性流体中，人们也越来越重视氧的作用，因为氧数量的多少，对变质矿物组合有很大的影响。当氧大量存在时，岩石中的铁多数呈Fe^3＋进入磁铁矿、赤铁矿等矿物中。从而使铁镁矿物中铁的含量降低，镁的含量相对增高。

在上述变质因素中，在一般情况下，温度总是最主要的因素，因为它不仅是控制变质反应平衡的热力学参数，而且也是促进变质反应实现的化学动力学因素。负荷压力和流体压力是影响物化平衡的独立因素，在某种情况下，它们对变质岩的矿物组合也起着决定性的作用。定向压力虽不是决定变质矿物共生组合的物化平衡因素，但对岩石的组构变化及变质反应速度和规模等都有重要的影响。具有化学活动性流体的性质、成分及浓度对变质作用进程影响也较大，但温度和压力等条件又是使它们具有较大活动性的必要条件。

此外，时间作为变质反应的影响因素，近年来越来越受到人们的重视。变质作用时间因素通常从两个角度理解：一是变质作用发生的地质时代，即不同时代变质作用的特点不同，这是由地球发展的方向性和不可逆性决定的；二是一次变质作用自始至终所经历的时间，不同时间变质作用的特点不同。即变质作用是一个动态过程。岩石在变质作用过程中，变质条件不是静止不变的，而是随着时间（t）的变化而不断改变。England 和Thompson（1984）提出了PTt轨迹概念：岩石在变质作用过程中，温压条件随时间（t）的变化而变化的历程。