变质带、变质级、变质相与变质相系

变质相的概念是由P.爱斯科拉最先提出。所谓变质相，是指反映多种原岩成分，在一定的p，T条件下，与变质矿物组合之间的对应关系。P.爱斯科拉认为“在特定的温度和压力条件下，经过变质作用，并达到化学平衡，其所形成的任一种变质岩的矿物成分，仅受化学成分控制”。即一个变质相包括了在一定物化条件下形成的，代表多种原岩化学成分的变质矿物组合。
P.爱斯科拉最初划分了八个变质相，随着对变质作用的深入研究与发展。在此基础上共划分了十一个变质相，每个变质相都有一定的温度、压力范围.而变质带只是由于变质作用影响的一条地质地带。

从低级变质区向高级变质区穿越一个变质地体，就会出现与温度和压力梯度相对应的一系列变质带和变质相。这一现象使都城秋穗（Miyashiro，1961）将变质相的概念扩展到包含有递增序列的变质相系。按都城秋穗（Miyashiro，1994）的最新定义，变质相系（metamorphic facies series）是：“一个递增变质地区观察到的变质相系列”。变质相系是在特定的p/T比值范围内变质相的序列，也反映了变质作用或变质地区的p/T比。都城秋穗提出三类变质相系（相当于三个压力比类型），它们分别是高p/T（高压）型、中 p/T（中压）型、低p/T（低压）型，也有的在低p/T型中又划分出很低p/T（很低压）型，相当于接触变质相系。不同的变质相系分别代表了不同的地质构造环境。
1.高p/T（高压）型相系
该相系以变质岩石中含有蓝闪石为特征（又称蓝闪石型）。其典型的变质相系为（沸石相）—（葡萄石-绿纤石相）—蓝片岩相—榴辉岩相（在括号中的相，可能不发育，下同），高p/T（高压）型相系产于俯冲带的地质构造环境。美国加利福尼亚州的海岸山脉是发育该变质相系的典型地区。
2.中p/T（中压）型相系
该相系以中温时在变质岩石中出现蓝晶石，高温时出现矽线石为特征（又称蓝晶石-矽线石型）。其典型的变质相系为（沸石相）—（葡萄石-绿纤石相）—绿片岩相—角闪岩相—（麻粒岩相）。在水饱和的条件下，地壳熔融可发生在高角闪岩相，所以中 p/T（中压）型相系的麻粒岩相仅产于贫H2O的岩石中、或产在较下部的贫水地壳和粒间流体中含有高的XCO2的地区。苏格兰高地巴罗型（Barrovian type）是典型的中p/T（中压）型相系，常产于造山带中。
3.低p/T（低压）型相系
该相系以较低温时在变质岩石中出现红柱石，高温时出现矽线石为特征（又称红柱石 矽线石型）。其典型的变质相系是（沸石相）—（葡萄石-绿纤石相）—绿片岩相—角闪岩相—麻粒岩相。苏格兰高地的布羌型（Buchan type）和日本的阿武隈型（Abukuma type）是典型的低p/T（低压）型相系。低p/T（低压）型相系以高热流造山带为特征。
接触变质作用也应属于低p/T（低压）型相系，也有人将其称为很低p/T（很低压）型相系，其典型的相系是：钠长-绿帘角岩相—角闪角岩相—辉石角岩相—（透长石相）。一般情况下透长石相很少产出，或仅在局部发育。很低p/T（很低压）型相系产于岩体侵入围岩的接触变质晕圈中。

7.4.3.1 变质带

在变质岩地区出现的因变质程度不同而造成的变质岩分带现象，称为变质带或变质程度带。

G.Barrow（1893）将变质泥质岩类分成六个变质带（称为巴罗带）：①绿泥石带；②黑云母带；③铁铝榴石带；④十字石带；⑤蓝晶石带；⑥矽线石带。四川丹巴附近的沉积-中酸性火山岩系也具巴罗型变质带。

表7.34 变质岩的结构与构造特征

变质岩分带现象常代表了变质程度由浅至深的空间分布特点，因此一般称之为“渐进变质带”或“递增变质带”。

7.4.3.2 变质级

变质带是根据某些标志矿物的最初出现来划分的。但由标志矿物划定的等变线往往不是等变质条件的。因此，H.G.F.Winkler（1976）提出，根据常见岩石中反映矿物共生组合重要变质变化的特定矿物反应来划分变质带，称之为变质级。将整个变质作用区间分成四个变质级：很低级、低级、中级、高级。用一个特定矿物组合的首次形成来划分变质带，比用单个标志矿物更为可靠。

7.4.3.3 变质相

变质相的概念是由P.艾斯科拉最先提出的，即变质过程中同时形成的一套矿物共生组合及其形成时的物理化学条件。目前对变质相的分类综合于表7.35。

表7.35 变质相分类表

各个变质相都有一定的温度、压力范围，图7.22大致表示了这种关系。

图7.22 不同变质相的温度-压力条件关系示意图

（据E.G.Ehler et al.，1982）

在实际工作中，可以根据标志矿物或共生矿物对的出现，划分出几个变质带，然后根据变质带的特点，即矿物共生组合进一步归并为若干个变质相。

在研究变质相时，为了表示同属于一个变质相中的每一种岩石的矿物共生组合与化学组分的相互变化关系，常采用“共生图解”来表示，常用的有ACF图和A′KF图等。

7.4.3.4 变质相系

A.都城秋穗（1961）提出，在一个变质地区，温度的变化常常以一系列的变质相为特征，这个系列称为变质相系。即在一个变质地区，一定的温度、压力范围内形成的一套标型矿物组合序列。都城秋穗根据Al₂SiO₅的多形转变和硬玉、蓝闪石的出现，把区域变质相系分为三个基本类型和两个过渡类型：

（a）低压型（红柱石-矽线石型）；

（b）中压型（蓝晶石-矽线石型）；

（c）高压型（硬玉-蓝闪石型）；

（d）低压过渡型（以十字石与红柱石、堇青石等共生为特征）；

（e）高压过渡型（以蓝闪石与蓝晶石共生，但不含硬玉为特征）。

随着对变质相系研究的进展，一般分为四个变质相系（图7.23），各相系之间的地热梯度范围和矿物成分特征见表7.36。

图7.23 各变质相系的温度-压力图解

（据R.F.Mueller and S.K.Saxena，1977，修改）

表7.36 各变质相系的地热梯度和矿物成分特征表

7.4.3.5 区域变质相

区域变质岩是分布最广、岩性最复杂的一大类岩石，区域变质相的确定十分重要。一般可根据各个相在不同相系中的特征矿物和矿化组合（表7.37）进行确定。

表7.37 主要区域变质相在不同相系中的特征矿物和矿物组合

7.4.3.6 变质岩原岩恢复

变质岩原岩研究的主要任务是查明变质岩原岩的成因类型和原岩的岩石类型。变质岩原岩可划分为岩浆凝结的、火山碎屑的、过渡型的、正常沉积的四种成因类型。变质岩原岩恢复主要从产状形态、岩层组合、结构和构造（尤其是变余的）及副矿物几方面进行。