第一节 变质作用的因素

　　岩石变质的因素，主要是岩石所处环境物理条件和化学条件的改变，物理条件主要指温度和压力，而化学条件主要指从岩浆中析出的气体和溶液。这些条件或者说因素的变化，主要来源于构造运动、岩浆活动和地下热流，因此，变质作用是属于内力作用的范畴。

　　一、温度

　　由于构造运动，地壳下降使岩层沉到地下深处，就要受到地热的影响；由于岩浆活动，岩浆侵入围岩，岩石就要受到岩浆热能的影响；由于岩石构造变形，发生断裂，岩石就要受到机械摩擦热的影响。热力的标志是温度，温度是变质作用的最积极的因素，虽然上述各种原因所引起的温度变化幅度和影响范畴不尽相同，但它对于岩石可以导致如下的变化：

　　一是发生重结晶作用。在温度及其它因素影响下，必然会使岩石中矿物晶体内质点的活力增强，导致质点重新排列，使晶粒变粗，这种作用称重结晶作用。例如，石灰岩可以重结晶成为大理岩，重结晶前后岩石的化学成分和矿物成分基本不变。

　　二是可以产生新的矿物。由于岩石受热，可以促进矿物成分间的化学反应，重新组合结晶，形成新的矿物。实际上这也是一种重结晶作用。例如，高岭石和其它粘土矿物在高温影响下可形成红柱石和石英：

H₄Al₂Si₂O9→Al₂SiO₅＋SiO₂＋2H₂O

　　高岭石 红柱石 石英

　　又如，硅质石灰岩在高温下，其中SiO₂和CaCO₃可重结晶成硅灰石：

　　方解石硅灰石关于变质作用温度的上下限，说法不尽一致，在有水流体存在时，其上限约为700—900℃，其下限大致为150—200℃。

　　二、压力

　　变质作用的压力范围一般为0—109Pa。地壳中岩石可以受到两种压力的作用：一是静压力，又叫围压，具有均向性，例如当岩石处于地下，就要受到上覆和周围岩石的压力，岩石所处部位越深，其所受静压力也越大。在静压力作用下，岩石中矿物往往重结晶成体积减小而密度增大的新矿物，以适应新的存在环境。例如基性岩中的钙长石（密度2.76）和橄榄石（密度3.3）在高压下形成石榴子石（密度3.5—4.3）：

　　果计算一下三种矿物的分子体积（等于分子量/密度），则钙长石为101.1，橄榄石为43.9，石榴子石为121，前二者之和为145，其与石榴子石之差为24。

　　另外一种是侧向压力，或称应力，例如当岩石受到挤压、断裂活动或岩浆侵入，一方面可使它变形或破碎；另一方面也可使它重结晶，并使岩石中片状或柱状矿物在垂直于应力方向生长、拉长或压扁，形成明显的定向排列，从而使岩石具有各种片理构造。

　　三、化学因素

　　当岩石所处的化学环境发生变化，同样也可引起岩石的变质。例如，岩石处于地下深部或被岩浆侵入，常常受到从岩浆析出的水汽、各种挥发性组分以及热水溶液的作用，产生一系列化学反应，形成新的变质矿物。如白云岩或菱镁矿等在热水作用下形成滑石：

3MgCO₃+4SiO₃+H₂O→Mg₃[Si₄O₁₀][OH₂]+3CO₂

　　菱镁矿 热水 滑石

　　又如，石灰岩在挥发组分作用下，可形成钙铁石榴子石，等等。

　　上述各种变质因素，常常是共同起作用的，例如重结晶作用不仅是在一定温度下而且是在一定压力下进行的；但不同类型的变质作用，往往是其中某一种因素起主导作用。有些岩石变质主要是由热力条件变化引起的；有些主要是由压力条件变化引起的；有些主要是由化学性活泼气体或溶液的作用引起的；还有些是由复杂的变质因素引起的，比如低压高温或高压低温、高压高温等，从而会引起不同的变质结果。

　　不管哪种因素，对于岩石来说都是引起变质的条件。这些因素必须通过岩石本身起作用。不同的岩石在相同条件下，可以有不同的变质结果。如在同样热力条件下，石灰岩变成大理岩，砂岩变成石英岩。另外，相同的岩石，在不同的条件下，也可有不同的变质结果。例如同是石灰岩，在单纯的温度影响下产生大理岩化现象，即方解石由细粒重结晶成粗粒；若在岩浆侵入接触条件下，便会产生交代作用，形成许多新的变质矿物。