三、最常見的幾種變質岩

各種變質岩的存在條件,幾乎跟它們的變質作用的類型有密切關係,換句話說,如果在野外工作時,能識別出變質作用的類型,那麼也就大體上能估計出其中有哪些具體的變質岩的種類了。

何謂變質作用的類型?主要是根據地質成因和變質作用的因素來考慮變質作用的格局,實際上,也包括了變質作用的規模。其類型大體上劃分為四種,都是野外常遇到的。


1接觸變質作用。這是由岩漿沿地殼的裂縫上升,停留在某個部位上,侵入到圍巖之中,因為高溫,發生熱力變質作用,使圍巖在化學成分基本不變的情況下,出現重結晶作用和化學交代作用。例如中性岩漿入侵到石灰岩地層中,使原來石灰岩中的碳酸鈣熔融,發生重結晶作用,晶體變粗,顏色變白(或因其他礦物成分出現斑條),而形成大理巖。從石灰岩變為大理巖,化學成分沒有變,而方解石的晶形發生變化,這就是接觸變質作用最普通的例子,又如頁岩變成角巖,也是接觸變質造成的。它的分佈範圍局部,附近一定有侵入體。

2動力變質作用。這是由於地殼構造運動所引起的、使局部地帶的岩石發生變質。特別是在斷層帶上經常可見此種變質作用。此類受變質的岩石主要是因為在強大的、定向的壓力之下而造成的,所以產生的變質岩石也就破碎不堪,以破碎的程度而言,就有破碎角礫岩、碎裂巖、糜稜巖等等。好在這些岩石的原巖容易識別,故在岩石命名時就按原巖名稱而定,如稱為花崗破裂巖、破碎斑岩等。

3區域變質作用。分佈面積很大,變質的因素多而且複雜,幾乎所有的變質因素——溫度、壓力、化學活動性的流體等都參加了。凡寒武紀以前的古老地層出露的大面積變質岩及寒武紀以後「造山帶」內所見到的變質岩分佈區,均可歸於區域變質作用類型。例如本章開頭提到的泰山及五台山所見的變質岩,均為區域變質作用所產生。就岩石而言,包括板岩、千枚巖、片巖、大理巖與片麻巖等。

4混合巖化作用。這是在區域變質的基礎上,地殼內部的熱流繼續升高,於是在某些局部地段,熔融漿發生滲透、交代或貫入於變質岩系之中,形成一種深度變質的混合巖,是為混合巖化作用。也就是說,在區域變質作用所產生的千枚巖、片巖等,由於熔融漿的滲透貫入而成混合巖。


此外,尚有不大常見的氣體化水熱變質作用,復變質作用。

其實,對於野外地質旅行者來說,最常見的變質作用還是接觸變質和區域變質兩大類,其次是混合巖化作用。因此,熟悉變質岩的名稱,也就圍繞這些變質作用有關的變質岩就足夠了,茲簡述如下。

板岩:具板狀構造的變質岩,由黏土巖類、黏土質粉砂岩和中酸性凝灰巖變質而來。屬於區域變質作用中的輕度變質的岩石。

千枚巖:具有千枚狀構造的變質岩,原巖類型與板岩相似,在其片理面上閃耀著強烈的絲絹光澤,並往往有變質斑晶出現。

片巖:片理構造十分發育,原巖已全部重新結晶,由片狀、柱狀、粒狀礦物組成,具鱗片、纖維、斑狀變晶結構,常見的礦物有雲母、綠泥石、滑石、角閃石、陽起石等。粒狀礦物以石英為主,長石次之。片巖是區域變質岩系中最多的一類變質岩。

片巖的種類頗多,其命名則根據所含的變質礦物和片狀礦物的顯著份量而定,例如雲母片巖、滑石片巖、角閃石片巖等等,另外,常用綠色片巖之名,系由中性和基性的火山岩、火山碎屑巖等變質而來。

片麻巖:具片麻狀或條帶狀構造的變質岩。原巖不一定全是岩漿巖類,有黏土巖、粉砂岩、砂岩和酸性、中性的岩漿巖。具粗粒的鱗片狀變晶結構。其礦物成分主要由長石、石英和黑雲母、角閃石組成;次要的礦物成分則視原巖的化學成分而定,如紅柱石、藍晶石、陽起石、堇青石等等。

片麻巖的進一步命名,根據礦物成分,如花崗片麻巖、黑雲母片麻巖。

片麻巖是區域變質作用中頗為常見的變質岩。

角閃巖:主要由斜長石和角閃石組成的變質岩。其原巖是基性火成岩和富鐵白雲質泥巖。具粒狀變晶結構,塊狀微顯片理構造。

麻粒巖:是一種顆粒較粗、變質程度較深的岩石,基本上由淺色的石英、斜長石、鐵鋁榴石、輝石等礦物組成,無雲母、角閃石。具粒狀變晶結構,塊狀或條帶狀構造。

石英巖:幾乎整個岩石均由石英組成,淺色、粒狀。一般作塊狀構造,粒狀變晶結構。它是由較純的砂岩或硅質岩類經區域變質作用,重新結晶而形成。

有時,有人將沉積岩中由較純淨的石英顆粒組成的岩石也稱石英巖,與變質岩類的石英巖混淆不清,雖然就化學成分或礦物成分來看,兩者很難分開,但變質岩類的結構要緻密些,稱石英巖;而沉積成因者,顆粒清晰,緻密程度稍差,故為了區別起見,稱之為石英砂岩。

大理巖:碳酸鹽岩石經重結晶作用變質而成,具粒狀變晶結構。塊狀或條帶狀構造,由於它的原岩石灰巖含有少量的鐵、鎂、鋁、硅等雜質,因而在不同條件下,形成不同特徵的變質礦物,出現蛇紋石、綠簾石、符山石、橄欖石等,於是在潔白的質地上,襯托出幽雅柔和的色彩,構成天然的圖案花紋,給人們想像出一幅又一幅詩情畫意的圖卷,文人墨客在它們的加工石面上取出許多逗人喜愛的景名——瀟湘夜雨、千峰夕照、平沙落雁等等。因而大理石就成為高級的建築石材,或成為高級傢具的裝飾性鑲嵌材料。而潔白的細粒狀的大理石,俗稱漢白玉,也是工藝雕刻或富麗堂皇的建築材料。

大理巖見於區域變質的巖系中,也有不少見於侵入體與石灰岩的接觸變質帶中。

角巖:這是一類由泥質岩(以黏土礦物為主的頁岩之類)在侵入體附近由接觸變質作用而產生的變質岩。顏色呈深暗或灰色,硬度比原巖顯著增加,故多有將角巖製成硯或其他工藝品,如在蘇州靈巖山、寒山寺等旅遊區出售的硯石,即利用產於靈巖山花崗岩體附近的角巖所制。

混合巖:由混合巖化作用形成的變質岩,其基本組成物質是由基體和脈體兩部分組成。所謂基體,是指混合巖形成過程中殘留的變質岩,如片麻巖、片巖等,具變晶結構、塊狀構造,顏色較深;所謂脈體,是指混合巖形成過程中新生的脈狀礦物(或脈巖),貫穿其中,通常由花崗質、細晶巖或石英脈等構成,顏色比較淺淡。

混合巖具明顯的條帶狀構造,並普遍可見交代現象,以此與區域變質作用形成的變質岩區別開來,但它是在區域變質的基礎上發展起來的。

混合巖由於混合巖化的程度不同,形成不同構造特點的混合巖,如網狀混合巖、條帶狀混合巖、眼球狀混合巖等等。


四、怎樣在變質岩區開展工作


在認識變質作用的基礎上,掌握了能夠鑒定變質岩名稱的方法以後,當我們在旅行路線上遇到變質岩時,就可以進一步做些變質岩的初步調查或研究工作了。現就不同的變質區如何開展工作問題,簡述如下:


(1)熱接觸變質岩區的工作。

熱接觸變質岩區也就是侵入體與圍巖相接的地帶。

在這裡,首先要穿越接觸帶的剖面,也就是決定一條從侵入體到未變質圍巖之間的路線,觀察侵入體的岩石名稱及其巖性;觀察圍巖受侵入體的接觸變質的影響——出現何類變質岩,其巖性特點,變質礦物,有否成礦的條件和可能,接觸帶上有無斷裂之類的構造控制?未變質岩石的名稱及其巖性,圍巖屬於哪個地質時代?侵入體屬於哪個地質時代?等等。

把這許多必須瞭解的內容,作沿途記錄,作剖面示意圖,採集有代表性的標本以及攝影或素描。

如果交通、人力、物力、時間條件允許的話,可作再詳細一些的觀察,諸如追索接觸帶在面上分佈的範圍,觀察蝕變暈圈的發育情況。

再進一步,還可根據變質礦物的組合關係,劃分出蝕變的相帶——即內帶、中帶、外帶。同時還可研究熱變質岩石與原巖性質的關係,甚至注意多期變質的疊加作用,不同變質帶上所賦存的礦產關係。


(2)區域變質區的工作。

由於區域變質作用而產生的變質岩分佈面積廣闊,岩石情況亦特別複雜,而且其間的褶皺、斷裂等構造又十分發育,因此,在這裡工作的難度也較大。

首先,當我們根據地層走向選擇剖麵線以後,在旅途行進中,要像研究沉積岩層那樣,注意各變質岩層的上下層序關係,即排除由於褶皺或斷層的干擾,恢復其原來的正常層位。當然,這項工作往往不是穿越一條剖面就能「一次性」成功的,而要多幾條剖面相互比較才能接近正確。

其次,在觀察剖面過程中,要恢復原巖的性質——是沉積岩還是火成岩。如果確定為沉積岩,再進一步判斷其原巖的名稱,並運用研究沉積岩的辦法,研究它們的沉積旋回、沉積建造的特徵。注意地層間的不整合、假整合等有助於劃分層序的接觸關係。努力搜尋其中淺變質岩系(例如板岩)裡的化石痕跡,一旦若有發現,並能確定其鑒定價值,便能牽動全局,整個變質岩系的時代及各套岩層的層序也許能迎刃而解。例如筆者等在本世紀60年代初期在江西南部「龍山群」(前泥盆紀的地層)變質岩系地區工作時,一個多月過去了,還沒有搞清楚它們的層序關係。後來,有位學生在一處淺變質的板岩中找到一些筆石碎片,帶隊的教師很受啟發,認為這是揭開此間變質岩系時代之謎的重要線索,於是專門組織隊伍,就在出現筆石碎片的上下層地段,分段包干,著力搜尋。通過「順籐摸瓜」的辦法,終於在這裡的幾個岩層中找到了保存相當完整而精美的筆石(圖6.7),經鑒定,屬於早奧陶世的種類,從而結合巖性、層位的接觸關係,大致確定了自寒武紀至奧陶紀的各個大的層位。後來,又接連在寒武系下部的板岩中發現了海綿骨針化石(圖6.8),從而又劃分出震旦系地層。這樣,幾十年來,一直把厚達幾千米甚至上萬米的前泥盆紀變質岩系「龍山群」地層,分解為震旦紀、寒武紀、奧陶紀三個系,進而在各系內再分出若干組。

在分層基礎上,結合巖性、巖相及沉積旋回的研究,初步摸清了早古生代時期此間原為「地槽區」。進而又證實了此間的花崗岩分屬於兩個不同時期形成的:一是志留紀晚期的「加裡東花崗岩」;一是中生代的「燕山花崗岩」,而且此間的大量金屬礦產與「燕山花崗岩」的入侵活動有關。

在研究區域變質岩系的時候,還可注意各類變質岩系的空間分佈規律及其相互關係,注意不同岩石和礦物組合的關係,總之,注意變質程度和變質作用問題,並聯繫找礦標誌和成礦規律。


(3)混合巖化區的工作。


首先要注意混合巖的基體和脈巖的特點,形態特徵,交代作用等。注意混合巖化的強度帶及其與區域構造(斷裂帶和褶皺帶)作用的關係,甚至可以瞭解混合巖化的期次問題。

一般而言,混合巖化區的觀察工作並非單獨進行的,它是在研究區域變質岩區內的附帶工作,因此,諸如礦產之類的問題,也都跟研究區域變質岩同樣地進行了。

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