以一定的變質礦物組合和巖石類型特徵反映的變質強度帶。在某些變質地區內,不同溫度和壓力條件下形成的變質巖在空間上常呈有規律的帶狀分佈,可根據成分相同的變質巖中某些特徵變質礦物或礦物組合的開始出現或消失為標誌劃分出不同的變質帶。英國地質學傢G.巴羅1893年在對蘇格蘭高地變質巖系的研究中,首次根據變質泥質巖中隨溫度增高而出現的變質礦物組合的變化,從低溫到高溫劃分出6個變質帶:綠泥石帶、黑雲母帶、鐵鋁榴石帶、十字石帶、藍晶石帶和夕線石帶(十字石帶有時缺失)。各個個帶之間的界線是以這些標志礦物的第一次出現進行劃分,並以這些標志礦物作為每個變質帶的名稱。各變質帶之間的界線,即某一標志礦物首次出現的各個點的連線,稱為等變度,又稱等變線或等變質級,它們具有等溫線的意義(圖1)。在同一變質帶內所有的變質巖形成的溫度和壓力條件相似,表現在由相同成分的原巖形成的變質巖具有相同的礦物組合。在不同的變質帶內,由於溫度和壓力條件不同,形成的變質巖類型及礦物組合也不相同。這種從低級到高級的變質帶系列稱為遞增變質帶或前進變質帶,它反映瞭變質作用當時溫度的梯度變化。

  一般把與上述類似的在中壓條件下形成的變質帶稱為巴羅式變質帶。過去許多人認為巴羅式變質帶是典型的變質帶,但實際工作證明,由於每個變質地區的地熱梯度和其他地質條件的差別,出現的變質帶可以有不同的類型,它們的變質礦物組合、帶的數目及各帶的標志礦物也不盡相同。因此,變質帶的劃分往往是研究變質相和變質相系的基礎。

  因為不少標志礦物(如綠泥石、黑雲母、石榴子石、堇青石等)屬於成分變化較大的類質同象礦物,它們可在不同的溫度和壓力條件下通過不同的變質反應形成。如果隻根據單個標志礦物劃分變質帶,其溫度和壓力范圍是相對的不確定的,在不同變質地區之間不易進行對比,因此最好是根據變質礦物組合的變化特征進行變質帶的劃分。在一些缺少變質泥質巖的地區也可以用變質基性巖或變質碳酸鹽巖中礦物組合的變化進行變質帶的劃分。

  在某些區域變質地區,從各個變質帶在空間上的分佈情況可以瞭解變質作用時期該變質地區內熱流的分佈狀況即熱構造,從熱構造與區域地質構造的關系,可以研究變質作用與構造運動之間的相互關系。在某些侵入體周圍,由不同溫度條件下形成的接觸變質巖石,常圍繞侵入體呈環帶狀分佈,稱為變質暈或變質圈,它表明引起巖石變質的熱流主要與巖漿的侵入作用有關。

  變質級 指變質作用的程度或等級,又稱變質程度,它大致反映瞭變質作用當時的溫度條件,表現在變質巖礦物組合的變化上。變質級是一個相對的概念,通常是按區域變質作用過程中溫度的相對高低,將變質作用大致分為三個等級:低級、中級和高級。不同變質級所代表的溫度范圍不同,它們明顯地反映出由相同原巖所形成的不同變質礦物組合上。例如,泥質巖石在低級變質作用時形成由絹雲母、綠泥石等組成的板巖和千枚巖,在中級變質作用時形成含石榴子石、十字石、藍晶石、紅柱石或堇青石的雲母片巖,在高級變質作用時形成含石榴子石和夕線石的片麻巖。

  變質反應帶 根據特定變質反應形成的礦物組合劃分的變質帶。這個概念是聯邦德國巖石學傢H.G.F.溫克勒1965年提出來的。他主張用不同巖石中由特定變質反應所產生的礦物組合代替原來劃分變質帶的標志礦物,把以特定變質反應為基礎的等變度稱為等反應度或等變質反應度,又稱等變質反應級。它在地質圖上是由相同特定變質反應的點連接起來的一條線或一個帶。在一個變質地區內,隻要有相應的巖石類型及由特定變質反應形成的礦物組合,就可以確定巖石變質時的具體溫度和壓力條件,並可進行不同地區之間的對比。溫克勒還根據一些典型的變質反應把變質作用分為4級:很低級、低級、中級和高級(圖2),並用它代替不同的變質相。這四個變質級的劃分基本上是以溫度為主,在每個級內又可根據特定的變質反應(主要是壓力的變化)作進一步的劃分。關於變質反應帶的研究雖處於開始階段,但由於它不受泥質巖石的限制,並能具體確定變質巖形成時的溫度和壓力條件,因此有可能代替用標志礦物劃分的變質帶。

  深度帶 以變質作用所處的深度為標準劃分的變質帶稱深度帶。這個概念是芬蘭巖石學傢J.J.塞德霍姆在1891年首先提出來的,他認為變質作用是在一定深度下進行的,巖石的變質程度主要和它們的埋藏深度有關,因為變質作用的溫度、壓力和應力隨深度而發生變化,因此變質作用強度受深度的直接控制,變質帶也就是深度帶,並按深度把變質作用劃分為3個帶:淺帶、中帶和深帶。淺帶的特點是低溫、低壓和強應力,出現的礦物以低溫含水的變質礦物為主;深帶的特點是高溫、高壓和弱應力,出現的礦物以高溫不含水的礦物為主;中帶的特點介於兩者之間。

  深度對區域變質作用的影響是存在的,但每個變質地區的大地構造位置及地熱梯度是不相同的,也就是說同一深度的溫度在各個地區是不一致的,在有些變質地區內,甚至出現高級變質帶位於低級變質帶之上的情況。因此不能把深度與溫度、壓力之間的關系看成是固定不變的,隻有從變質地質學的觀點研究深度與溫度、壓力的關系,才能正確瞭解每個變質地區內深度對變質作用的不同影響。

  

參考書目

都城秋穗著,周雲生譯:《變質作用與變質帶》,地質出版社,北京,1979。(A.Miyashiro,Metamor phism and Metamor phic Belts,George Allen and Unwin,London,1973.)

 溫克勒著,張旗、周雲生譯:《變質巖成因》,科學出版社,北京,1980。(H.G.F.Winkler,Petrogenesis of Metamorphic Rocks,4th ed.,Springer-Verlag,New York,1976..