Question

接触变质作用及其岩石

Answer 1

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。