第3章矿物与岩石4变质岩

(一)动力变质作用 1 动力变质作用的概念 岩层由于受到构造运动产生的强烈应力作用 ，使岩石及其组成矿物发生变形、破碎，并常伴 随一定程度的重结晶作用，这种变质作用称动力 变质作用。 其变质因素以机械能及其转变的热能为主， 常沿断裂带呈条带分布，形成断层角砾岩、碎裂 岩、糜棱岩等，而这些岩石又是判断断裂带的重 要标志。
2 变晶结构
原岩重结晶成的变质岩，具有结晶质结构， 这种结构统称为变晶结构。变质岩和火成岩的变 晶结构成因和形态都有所不同。 变质岩的结晶结构是基本上在固态条件下各 种矿物几乎同时重结晶而成，所以矿物颗粒多为 它形和半自形，其自形程度越好结晶力越强，矿 物排列常具有明显的定向性。 火成岩的结晶结构是熔融的岩浆逐渐冷却过 程中，由各种矿物按一定顺序结晶而成，矿物晶 粒的自形程度常反映结晶的顺序，火成岩中除部 分矿物为流线、流层构造外，一般不具定向排列。
在地球45亿年历史中，有32亿年以上时间主 要产物是变质岩，另外许多矿产，Fe, Au、石墨 、多金属与其有关的，因而具有十分重要的研究 意义。 变质作用主要发生在地下深处温度、压力较 高的环境，变质作用的能源来自地球内部。变质 作用过程中不排除少量熔融流体的出现。如果由 于高温、高压及外来熔融体影响而使原有固结岩 石变成熔融状态时，因超出变质作用的环境条件 已不属变质作用范畴，而属于岩浆作用范畴了。
3MgCO3十4SiO2十H2O—Mg3[Si4O10][OH2]十3CO2
菱镁矿
热水
滑石
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。
（1）板状构造
岩石中由微小晶体定向排列所成的板状劈 理构造。板理面平整光滑，微有丝绢光泽，沿 着劈理可形成均匀薄板。这种板状构造有的是 代表原来岩石的板状层理；有的是原来岩石在 应力作用下形成的板劈理，它可能和原来层理 一致，也可能与之斜交。 板状构造是板岩特有的。
（2）千枚构造
由细小片状矿物定 向排列所成的构造，它 和片状构造相似．但晶 粒微细。不容易肉眼辨 别矿物成分，片理面上 常具丝绢光泽。如各种 千枚岩具此构造。
（3）片状构造
相当于狭义的片理 构造。岩石主要由粒度 较粗的柱状或片状矿物 (如云母、绿泥石、滑石、 石墨等)组成，它们平行 排列，形成连续的片理 构造，片理面常微有波 状起伏。如各种片岩具 此构造。
（4）片麻构造
岩石主要由较粗的粒 状矿物(如长石、石英)组 成，又有一定数量的柱状、 片状矿物(如角闪石、黑云 母、白云母)在粒状矿物中 定向排列和不均匀分布， 形成断续条带状构造。如 果暗色柱状、片状矿物分 布于浅色粒状矿物中，则 黑白相间的片麻构造更明 显。各种片麻岩具此构造。
（3）鳞片状变晶结构
主要由云母、绿泥石、滑 石等片状矿物组成的岩石，矿 物常平行排列，形成片理，这 种结构称鳞片状变晶结构。各 种干枚岩、片岩等具此种结构。 由柱状、纤维状矿物(角 闪石、蛇纹石、红柱石等)组 成的岩石，结构为纤维状变晶 结构。有时它们无定向分布， 形成块状构造。有时呈束状集 合体出现，称篙束结构。有时 呈放射状排列称放射状结构。
（三）变质岩的构造
1 片理构造 岩石中矿物定向排列所显示的构造，是变 质岩中最常见、最带有特征性的构造。矿物平 行排列所成的面称片理面，它可以是平直的面 ，也可以是波状的曲面。片理面可以平行于原 岩的层面，也可以二者斜交。岩石极易沿着片 理面劈开。根据矿物的组合和重结晶程度，片 理构造又可分为以下几类：
2 动力变质作用形成的岩石
（1）断层角砾岩 又称压碎角砾岩、构造角砾 岩。是岩石因构造作用发生破碎所形成的角砾状 岩石，角砾大小不等，具棱角，岩性与断层两侧 岩石相同，并被成分相同的微细碎屑及后生作用 水溶液中的物质所胶结。 （2）碎裂岩 是岩石受强烈应力作用，形成较 小的岩石碎屑或矿物碎屑所成的岩石，有时具新 生的矿物如绢云母、绿泥石等。有时在岩石碎屑 中残留一些较大的矿物碎块，形如斑晶，称碎斑 结构。
一 变质作用的因素
岩石变质作用的因素，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，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；或者岩浆活动时 受到岩浆热能的影响；由于构造变形、断裂， 岩石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，各种原因引起的温度变化对于岩 石可以导致如下变化：
2 块状构造
岩石中矿物颗粒无定向排列所表现的均一构 造。如有一部分大理岩、石英岩等具此构造。
3 变余构造
又称残留构造，为变质作用后保留下来的 原岩构造。特别是在浅变质岩中可以见到变余 层理构造、变余气孔构造、变余杏仁构造、变 余波痕构造等，这些构造是恢复原岩和产状的 重要标志。
三 变质作用类型与变质岩
（二）变质岩的结构
1 变余结构
变质程度较浅的变质岩由于 变余碎屑及 重结晶作用和变质作用不彻底， 角砾状结构 原岩中的一些结构特征被部分地 保留下来，这样形成的结构，称 变余结构。变余结构的命名可在 原岩结构之前加上“变余”二字。 沉积岩与岩浆岩有着完全不同的 结构特征和命名，形成的副变质 岩和正变质岩具有不同的变余结 构。如变余斑状结构、变余砾状 结构等。根据这种结构可以帮助 恢复变质前是哪种岩石。
变质岩是岩石圈下部的主要组成成分，而岩 石圈上部——组成地壳的岩石64.7%为岩浆岩， 7.9%为沉积岩（占陆地表面积的75%），变质岩 占地壳总体积的27.4%。
岩石在地表附近的常温、常压条件下发生成 分、结构和构造的变化，也不属变质作用，是风 化作用的范畴。松散沉积物在地下浅处受较低温 度和压力等的作用形成固结岩石的过程，称为固 结成岩作用，也不属变质作用范畴。当然，二者 之间不是截然划分的。 岩石是否发生变质，通常以有无重结晶现象、 有无变质矿物或者有无片理构造出现为标志。
青岛大学师范学院地理系
《地质学基础》
第 5节
变质岩
一 变质作用的因素
在地壳形成和发展中，由于地质环境（物理、 化学环境）的改变使原岩的成份（矿物或化学成 份），结构、构造发生变化的内动力地质作用叫 变质作用。 变质作用一般在固态状态下进行，仅特殊情 况（原岩被重熔或交代）于液态下进行。变质作 用的产物是变质岩，由火成岩形成的变质岩称正 变质岩；由沉积岩形成的变质岩称副变质岩。 变质岩一方面受原岩的控制，具有一定的继 承性；一方面由于变质作用的类型和程度不同， 而在矿物成分、结构和构造上有一定的特殊性。
二 变质岩的特征
（一）变质岩的矿物 大部分变质岩都是重结晶的岩石。其中一部分 矿物如石英、长石、云母、角闪石、辉石、磁铁矿 以及方解石、白云石等，是从变质前的岩石中保留 下来的稳定矿物。还有一部分矿物是变质过程中产 生的新矿物，如石榴子石、蓝闪石、绢云母、绿泥 石、红柱石、阳起石、透闪石、滑石、硅灰石、蛇 纹石、石墨等。这些矿物是在特定环境下形成的稳 定矿物。 变质岩中矿物常常是在一定压力条件下重结晶 形成的，所以矿物排列往往具有定向性和矿物形态 具有延长性像石英和长石这类矿物，也经常形成长 条的形状。
片麻构造
（5）条带状构造
变质岩中由浅色粒状矿物(如长石、石英、 方解石等)和暗色片状、柱状或粒状矿物(如角 闪石、黑云母、磁铁矿等)定向交替排列所成 的构造。它们以一定的宽度呈互层状出现，形 成颜色不同的条带。有的条带构造是由原来岩 石的层理构造残留而成；但更多的是暗色呈片 理构造的部分被浅色岩浆物质顺片理贯入而 成，混合岩常具此种构造。
温度变化导致的岩石变化
1发生重结晶作用 在温度及其它因素影响下，使岩石中矿物晶 体内质点的活力增强并重新排列，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。 2 产生新矿物 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。
（3）糜核岩 岩石遭受强烈挤压形成粒度较小 的矿物碎屑(一般小于0.5mm)所成的岩石。 主要矿物为细粒石英、长石及少量新生矿 物如绢云母、绿泥石等，有时含少量原岩碎屑 ，呈碎斑结构。因成分、颜色不同、粒度的矿 物定向排列，常显示 类似流纹的条带构造。 多见于花岗岩、石英 砂岩等坚硬岩石的断 裂构造带。
（二）接触变质作用
由于岩浆活动，在侵入体和围岩的接触带， 产生变质现象，称为接触变质作用。通常形成于 地壳浅部的低压、高温条件下，压力约为 107108Pa 。 这种变质作用在围岩中一般只波及一定范围 ，距离侵入体越近，变质程度越高；距离越远， 变质程度越低，并逐渐过渡到不变质的岩石。从 平面上看，形成以侵入体为中心的环带状分布， 称为接触变质晕或接触变质圈。变质圈的宽窄， 决定于侵入体的成分、规模和围岩的成分、产状 等。
另外一种是侧向压力，或称应力，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。
不同压力条件下重结晶矿物颗粒的排列情况
（三）化学因素
当岩石所处的化学环境发生变化，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较小的矿物集合体 (基质)中，分布有较大的矿物 晶体(变斑晶) 。它与火成岩 中的斑状结构相似，但二者的 成因和特点不同。斑状变晶结 构的变斑晶与基质是在变质作 用过程中，在固态下基本上同 时形成的，但变斑晶的结束时 间可能比基质稍晚。变斑晶一 般是结晶力较强的矿物，如石 榴子石、蓝晶石、红柱石、磁 铁矿等。