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变质作用轨迹及其地球动力学意义
卢良兆
长春地质学院
谈交详细舟招了变质乍用轨迹的概念和目前研究的新连屉。从地球动力草砸阐述了陆一陆碰撞
造山带、陆壳拉张环境, .
一
、变质作用轨迹的概念
变质作用是发生于地壳中的热事件。在一次变质事件中,其影响所及的地壳一般都
经历了温压增高, 到达高峰状态, 然后降温、降压这样一个全过程。所以就温压条件来
说, 变质作用是随时间进程而连续演亿的动态过程,而不是外部条件不变的静态。但长
期以来, 对变质作用物理化学环境的研究, 实际只注意其高峰期的温度和压力条件, 以
平衡共生的矿物组台系列为标志的变质相划分就是这种研究思想的典型实例。这类研究
是把变质作用当作以其峰期为代表的一种静止状态看待以化学热力学的多相平衡
原理和矿物共生分析的方法进行研究。峰期条件的确定当然也能一定程度说明当时
地壳中的热状态和岩层埋深等方面的特征, 但要进一步将其和大地构造环境或地球动力
学过程作成因联系来说明地壳演化特征就比较困难。
在板块拇造问世之后,如何将区域变质作用特征与其形成时的大地构造体制和过程
联系起来进行研究,探求这两种过程之间的规律性关系已成为变质地质学的中心任务,
单靠峰期条件很难解决这类问题。在这种背景下,都城秋穗提出了变质相
系列的概念,他认为在同一变质地带的不同空间上, 由变质相系所表达的一系列峰期
条件,在图解中构成一条曲线,它们代表该区当时某种固定的地温梯度, 后者又
和特定的大地构造背景相联系。据此他划分出众所周知的低压、中压和高压相系, 并以
板块构造的观点分别对它们的大地构造背景作了探讨。变质相系的概念对于促进变质地
质学的发展起了重要作用,其核心是企图通过变质时的特定地温梯度将变质作用条
件与大地构造环境进行成因联系。但近年来对各种大地构造环境下的地球动力学过程进
行了热摸拟,研究结果表明上述变质相系中由各变质相亚相的温度和压力所标定的
曲线不相当于该区当时任何阶段的真正地温梯度, 因为后考是瞬变的,这种曲线也
完全不同于地壳中某一具体岩石所真正经的变化途径或称轨迹。、

. ,..等人,对以阿尔卑斯为模
型的陆壳碰撞带大地构造谊化过程进行了热模拟研究他们认为地壳在构造作用之前应
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具有特定的稳态地温梯度,当相邻陆壳碰撞时,地壳侧向缩短,出现大规模的陆壳逆掩
和岩片堆叠等现象, 使地壳迅速加厚, 随着构造埋深作用,、岩层所处的压力也迅速不断
增高。但另一方面, 当浅部低温的岩层迅速进入深部的过程中, 温度的升高则相对要慢
得多, 因为环境通过热传导对它们的自温作用相对要慢得多。因此构造事件过程的特点
是△, 其结果在这部分地壳中出现热扰动,使地温梯度偏离原始状态稳态,
不断降低。当构造作用停止时, 各处岩层应处于各自的压力最大值。此后由于地幔热流
上升和地壳本身内部放射性成因热的加温作用,出现热松驰现象,即地壳的温度趋于增
高, 向恢复稳悉地温梯度的趋势变化。图是和根据这类地
’℃
’,
图碰撞造山带的变质作用轨迹和瞬变地温梯度及变质地温梯度之间的相互关系
图中箭头组成的粗线为轨迹, 缄上,: ⋯
.一.. 岩石的温度,. 。
, 缄上数值为该点岩石在构造事件停止后返回地表时时间据
等, .
区的热模拟结果所作的图解,图中。点代表特定岩石在陆壳加厚停止后约时,
经一定加温之后的条件,相应虚线代表当时的瞬变地温梯糜。接着由于重力均衡效
应地体开始回运上升,芽经受强烈的剥蚀作用,因而发生较抉地减压现象。坦另一方面
由于前两种增温作用仍在继续,所以同时温度仍不断升高。在椅造事件停止后
时,温度达最高值,压力则巳有一定程度的降低,图中点相当于这种条件,此即一般
变质岩中矿物组合所反映的变质峰期条件。此后因岩石逐渐趋近地壳的较浅部位, 热
的散失量超过加入量,因此岩石在地壳上升过程中减压的同时,温度也开始缓慢下降,
至构造事件停止后时达图中点。接着岩石又经历以降温;为主的过程,于构
造事件停止后的和时分别迭图的和点,最后于肘返回地表。图
中箭头所表示的曲线是点岩石后来所真正经历的变化速径轨迹;不同断线则
分别代表构造事件停止聒, 和时地壳中实际的瞬间地温梯度。
地壳开始回返时处于其它状态的岩石也经历相应的形态相似的轨迹。圈中实
线代表位于不同空间具不同起始状态的岩石各自所