板块构造与变质作用

板块构造与变质作用第一页，共十七页，编辑于2023年，星期一第一节裂谷带的变质作用自1966年以来，在大西洋中脊和印度洋中脊上多处挖掘到了变质岩。从此，人们认识到变质作用不仅发生在造山带，而且也发生在洋中脊。这种发生在洋脊的区域变质作用，Miyashiro称之为洋底变质作用。第二页，共十七页，编辑于2023年，星期一第三页，共十七页，编辑于2023年，星期一第二节俯冲带的区域变质作用一、区域变质作用的压力类型我们知道，区域变质作用主要受温度和压力控制的，一个地区，由于反映温度和压力之间关系的地温梯度一定，通常将出现由低温到高温的一系列变质相，这一套变质相序列叫做变质相系。每一个变质相系都有一套相应的变质矿物组合及其变化系列。Miyashiro（1982）根据地温梯度将变质相系划分为高压型、中压型和低压型等三种，其详细划分见后表。第四页，共十七页，编辑于2023年，星期一第五页，共十七页，编辑于2023年，星期一

二、双变质带（对变质带Pairedmetamorphicbelts）Pairedmetamorphicbelts是指变质时代相近的两条在空间上平行的高压相系和低压相系的区域变质带。Pairedmetamorphicbelts是俯冲带的重要标志之一，低压带一般位于靠大陆一侧，而高压带则位于靠海一侧。第六页，共十七页，编辑于2023年，星期一Pairedmetamorphicbelts的特征①、高压区域变质带通常表现为蓝闪石相，其中含兰色致密片状蓝闪石类矿物，它是氧化钠和钙铝硅酸盐矿物，包括蓝闪石、铝铁榴石、镁钠闪石等，伴生矿物可有硬玉、硬柱石、多硅白云母和白云母、钠长石、硬绿泥石、帘石类以及石榴石、电气石等，所构成的片岩称蓝片岩。实验表明，蓝片岩的形成环境相当于25公里深处（5—7Kb压力），而温度不超过250°—400°C。低压区域变质带是由岩浆弧的火山岩和沉积岩在高地温梯度下区域变质而形成的，在近地表浅处发生高温低压变质，而在深处将出现高温高压变质。浅变质时形成红柱石—矽线石型绿片岩—角闪片岩。深变质时则为兰晶石—矽线石型绿片岩—角闪片岩—麻粒岩。无论在高压带和低压带中都可形成中压地体。第七页，共十七页，编辑于2023年，星期一②、高压和低压带之间有一条大的断层，常为thrust。③、变质带的结构在高压带是不对称的，变质程度向大陆方向增强。变质重结晶年龄和沉积物年龄向大陆方向变老。相反，在低压带则比较对称，变质程度自热轴（最高温度线）向两侧递降。④、变质带内共生的火成岩及其与变质作用的关系：高压带常常伴有蛇绿岩，它的年龄比变质时代要老，许多高压变质矿物组合就形成于蛇绿岩中。在低压带，总是伴有安山质—花岗质深成岩和火山岩。因此，低压带可以看成是一条花岗质深成作用和安山质火山作用带。花岗质岩石的侵位多半发生在区域变质作用晚期或变质结束之后。⑤、高压带内的原岩沉积时代与变质时代高压带的沉积岩一般较低压带年轻，或时代相近。第八页，共十七页，编辑于2023年，星期一第九页，共十七页，编辑于2023年，星期一第十页，共十七页，编辑于2023年，星期一第十一页，共十七页，编辑于2023年，星期一三、Pairedmetamorphicbelts的成因1、高压变质带的形成高压带的形成是大洋板块在岛弧或陆缘弧之下俯冲的结果。冷的大洋岩石圈板块在海沟附近沿Benioff带向下潜没时，由于它较冷，又俯冲得比较深，使海沟地区的地温梯度降低。异常低的地温梯度，使拖入俯冲带的沉积物和大洋的玄武岩层发生高压低温变质作用。随着俯冲的加深，依次从沸石相、葡萄石相—绿纤石相到蓝片岩相，在更深处，蓝片岩可转变为榴辉岩，从而形成高压变质带。第十二页，共十七页，编辑于2023年，星期一2、低压变质带的形成低压变质带发生在岩浆弧范围内，那里有极高的地温梯度许多年轻火山弧实测的地温梯度在40°—175°C/Km，甚至更高，这样高的地温梯度可能与上升的热地幔有关。此外，在低压高温变质带都伴有大量的花岗岩，花岗岩浆和热地幔上升形成了高的地温梯度，由此而导致了高温变质作用。第十三页，共十七页，编辑于2023年，星期一3、对变质带的发育与板块构造上述高压低温变质带和高温低压变质带的成因解释说明，这一对共生的变质带是在统一的板块俯冲作用下形成的。板块构造学者认为，在板块汇聚带的两边，通常有一个高压低温和低压高温变质带，即对变质带。在两个板块相向移动的过程中，在相互碰撞的地方，在俯冲一侧的上面和上冲一侧的下面，由于挤压应力很大，并且因为俯冲一侧带着表面上冷的岩石向下俯冲，由此而形成了高压带；而在上冲板块的一侧，由于俯冲带的熔化消失，引起挥发物和岩浆的上升，因而在这里常有火山作用发生，在地壳的表层，常形成侵入体。在侵入岩的接触带上便产生了高温低压变作用。利用对变质带的俯冲成因模式，可以解释对变质带在空间上和时间上发育的差异性。第十四页，共十七页，编辑于2023年，星期一第三节碰撞带的区域变质作用碰撞造山带是一个复杂的区域变质带，它包括了记录蛇绿岩套中的洋底变质作用，俯冲阶段产生的高压低温和高温低压变质作用所组成的对变质带。碰撞阶段的区域变质作用以及早期褶皱基地发生的区域变质作用，与转换断层有关的碎裂变质作用等。第十五页，共十七页，编辑于2023年，星期一碰撞阶段发生的区域变质作用大部分属于中压型和低压型变质作用。大陆碰撞产生中、低压区域变质作用，显然是与碰撞过程中产生的花岗岩浆的形成机制是一致的。其主要是：大陆碰撞产生极厚的花岗质地壳可使其底部发生部分熔融；受阻的陆壳与地幔之间的水平滑动产生的摩擦热而引起高热流；沿巨大的剪切带发生的断裂重熔；如果受阻的陆壳与其下的地幔岩石圈脱离，或者深深的插进了软流圈，受阻的陆壳可能直接接受软流圈的加热。这些机制都会使碰撞造