交代变质作用

交代变质作用（英语：Metasomatic process）是一种地质变质作用，由热液和其他流体对岩石的矿物改变^[1]。 它是用不同的矿物和化学成分来取代原来的岩石中的矿物， 这种热液变质是经过溶解原矿物，在它们的位置上同时沉积新矿物。此种溶解和沉积同时发生的化学反应，使岩石在变质作用中一直保持固态。交代变质的热液可来自两种来源，源自于岩浆活动或由变质过程所造成的液体。metasomatose 是交代变质的同义词^[2]。

花岗岩经过交代变质产生的钠长石，角闪石，电气石，地点：Stone Mountain，Atlanta

在火成岩环境中，一个侵入岩体的接触变质环带中的角岩，常产生矽卡岩、和云英岩。在变质环境中，交代变质是一种质量传递（传质），通过热液充当溶剂，将高应力和高温度的岩石，变质到低应力和低温度的岩石。例如，当具有含水矿物的岩石进入地壳深部时，其含水矿物会分解脱水，溢出流体可溶解其它在场矿物，然后上到浅层地壳，改变附近岩石。

交代变质是一种开放系统的作用，与经典变质作用不同，经典变质作用只是改变岩石的矿物组成，而岩石的化学性质没有明显变化。因为变质作用通常需要水来促进变质反应，所以变质作用常见有交代变质。

此外，由于交代变质是一种传质过程，它不限于对岩石添加化学元素和矿物质或含水化合物。 因为在热液的来源処，一些其他岩石也被改变。 例如金矿床，造成金矿床的流体，是源自许多立方千米的地壳脱水而出，在剪切带和矿脉包中，浓缩成薄而高度交代变质的金矿床。相比之下，源区的化学影响程度不大，但两者都必须经历互补的交代变质。

交代变质作用在地幔中更为复杂，橄榄岩在高温下，可以通过碳酸盐和矽酸盐熔体的渗透以及富含二氧化碳和富含水的流体的渗透而改变其成分。 在俯冲带，水在下沉的海洋岩石圈中会被赶出。所以交代变质作用被认是改变岛弧下地幔橄榄岩的组成的重要因素。 在源区交代变质作用也能富集一些二氧化矽不饱和的岩浆。 碳酸岩熔体通常被认为是在地幔橄榄岩中，能富集不相容元素的原因。

交代变质作用的类型

交代变质作用极其多样。在普遍的轻度变质，其变质仅限于颜色白化、或云母矿物结晶度的变化。 在这种情况下，交代变质作用的鉴定需要对岩石的矿物组合进行显微镜调查，例如矿物的增长、原岩中矿物组成的变化等。 在某些情况下，交代变质可从地球化学来证实。这通常是分析可移动的可溶元素，例如分析钡、锶、铷、钙和一些稀土元素。然而有时必要将样本与未改变的样本进行比较。

当增加交代变质作用时，其指标矿物如下：

1. 在剪切带中，全岩的矿物被绿泥石或云母置换。
2. 在花岗岩侵入体相邻的石灰岩、泥灰岩和带状铁地层等中，矽卡岩和矽卡岩岩石类型，。
3. 花岗岩边缘和顶塔岩中具有云英岩。
4. 蛇绿岩中的典型罗丁岩（Rodingite)，特别是它们具有蛇纹石化镁铁质岩脉，含有钙长石榴石、钙辉石、维苏岩、绿帘石和方柱石。
5. 霓长岩（Fenite），是一种交代变质的变体，与强碱性或碳酸盐岩浆有关，具有钠辉石或闪石以及通常不常见的矿物（例如，chevkinite 或 columbite），含有通常不相容（不容易融入晶格）的元素，例如铌和锆 。钠长岩，被钠长石替代的斜长石（钠长石化）^[3][4]。

地幔橄榄岩中的交代变质作用分两种：隐性的交代变质，仅在矿物颗粒周边发生变化，而橄榄岩矿物本身看起来没有变化。在标准交代变质交代作用中，有新的矿物形成。 上升的熔体与周围的橄榄岩相互作用，导致熔体和橄榄岩的成分发生变化，也引起隐性的交代变质。在高温度地幔下，固态扩散作用也可以使在熔体管道附近数十厘米的岩石地改变。例如在辉石岩脉的附近，矿物成分具有梯度变化。

标准交代变质交代作用会导致闪石和金云母的形成，橄榄岩中的捕虏岩有这些矿物，就证明地幔中有交代变质。橄榄岩中不太常见的矿物，例如白云石、方解石、钛铁矿、金红石和阿莫尔钙石，也证明地幔中有交代变质作用。

交代变变质组合类型

根据热液对矿床中的岩石变质的影响，可归纳出交代变质的类型，代表不同交代变质的纹理和矿物的组合。

1. 青盘变质相 (Propylitic alteration)是由含铁和含硫的热液而造成的引起的，绿帘石-绿泥石-黄铁矿，伴有赤铁矿和磁铁矿的变质相。
2. 钠长石-绿帘石变质相是由富含钠和钙的含矽热液造成的，
3. 钾元素变质相，在斑岩铜矿和金矿床中常见，导致云母和钾矿物的产生。例如在富铁岩石中的黑云母、在长英质岩石中的白云母或绢云母，以及在正长石的变质，通常普遍有明显的鲑鱼粉色变质镶边。
4. 石英-绢云母-黄铁矿变质相，这在斑岩铜和斑岩钼矿床中很常见。变质相即成脉状堆积，亦可分散状沉积。该变质相的特征是绢云母取代斜长石和黑云母。。
5. 泥质变质相是一种在离斑岩矿床的远处区域的低温组合。在变质相中，长石和其他一些矿物被转化为粘土矿物，如高岭石和伊利石。该变质相能盖在高温度的变质相之上^[5]。

稀有类型的热液流体，例如高碳热液及二氧化矽-赤铁矿热液，前者能导致典型的钙矽酸盐母岩的高度碳化反应，后者能造成碧玉、曼托矿床以及在白云岩地层中普遍的矽化带。 在 Papoose Flat 石英二长岩中，正长石和石英的斑状变晶取代在花岗岩体的围岩中受应力的矿物^[6]。

参考文献

1. Harlov, D.E.; Austrheim, H. (2013). Metasomatism and the Chemical Transformation of Rock: Rock-Mineral-Fluid Interaction in Terrestrial and Extraterrestrial Environments. Berlin: Springer. doi:10.1007/978-3-642-28394-9_1. ISBN 978-3-642-28393-2.
2. Zharikov V.A.; Pertsev N.N.; Rusinov V.L.; Callegari E.; Fettes D.J. "9. Metasomatism and metasomatic rocks". Recommendations by the IUGS Subcommission on the Systematics of Metamorphic Rocks: Web version 01.02.07. British Geological Survey
3. Boulvais, Philippe; Ruffet, Gilles; Cornichet, Jean; Mermet, Maxime (January 2007). "Cretaceous albitization and dequartzification of Hercynian peraluminous granite in the Salvezines Massif (French Pyrénées)". Lithos. 93 (1–2): 89–106. doi:10.1016/j.lithos.2006.05.001
4. Engvik, A. K.; Putnis, A.; Fitz Gerald, J. D.; Austrheim, H. (1 December 2008). "Albitization of granitic rocks: The mechanism of replacement of oligoclase by albite". The Canadian Mineralogist. 46 (6): 1401–1415. doi:10.3749/canmin.46.6.1401.
5. Taylor, R.D., Hammarstrom, J.M., Piatak, N.M., and Seal II, R.R., 2012, Arc-related porphyry molybdenum deposit model: Chapter D in Mineral deposit models for resource assessment: U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report USGS Numbered Series 2010-5070-D, http://pubs.er.usgs.gov/publication/sir20105070D （页面存档备份，存于互联网档案馆）
6. Dickson, F. W., 1996, Porphyroblasts of barium-zoned K-feldspar and quartz, Papoose Flat California, genesis and exploration implications. In Coyner,A.R., Fahey, P.I., eds. Geology and Ore Deposits of the American Cordillera: Geological Society of Nevada Symposium Proceedings, Reno/Sparks, Nevada, April 1995, p. 909-924. Dickson, F. W., 2000, Chemical emplacement of magma, v. 30, p.475-487. Dickson, F. W., 2005, Role of liquids in irreversible processes in earth and replacement in Papoose Flat pluton, California. In Rhoden, R. H., Steininger, R. C., and Vikre, R.G., eds: Geol. Soc. Nevada Symposium 2005: Window to the World, Reno, Nevada May, 2005, p. 161-178.