第六章 變質岩區的地質旅行

一、泰山的啟示

泰山，五嶽之首。古跡名勝，久聞天下。每當列車途經泰安，旅客們總是憑窗遠眺，以傾慕崇敬的心情注視著一座座黝黑而雄偉的峰巒。中外旅遊者認為有機會登泰山、上南天門，一覽齊魯壯觀乃平生快事。

五台山，譽稱北嶽，為我國著名的佛教聖地之一，古剎名園，比比皆是；青峰翠巒，逶迤不絕。欲朝山進香的善男信女們固然希望到此頂禮膜拜以如願，就是一般遊客，又何嘗不思慕此間的高峰絕境而登臨尋幽呢！

說來也巧，從地質學角度看，這「兩岳」都是由變質岩系構成的山勢。早在上世紀末至本世紀初，就吸引了一些外國地質學家，他們懷著獵奇的心情，在遊山玩水中登跋泰山、五台山等地考察地質，他們在這些地質構造複雜、岩石性質多變的地層間發現了這「兩岳」原是中國最古老的地層所在地，或者說，是我國大陸的核心部分，屬於地球歷史早期的大古代和元古代的產物。從此以後，要研究變質岩的岩石學家、要研究地質發展史的地層學家、要研究變質岩系中特殊地質構造的構造地質學家們，都紛紛登上泰山和五台山，發掘研究課題，開闢研究領域，提出地質上的許多新發現或新見解，豐富了地質學的內容。一直到今天，這「兩岳」仍然是研究變質岩地質的理想之地，每年吸引不少自教授專家至青年學生們絡繹不絕地來「朝覲」。其中也就包括了懷著不同目的的地質旅行者在內，可見在變質岩地區的地質考察也是地質旅行的重要內容之一。

二、變質岩的基本概念

既然變質岩是指沉積岩、火成岩或已變質過的岩石經過變質作用而來的岩石，那麼，什麼叫「變質作用」呢？這是由於地球內部的高溫、高壓，在新的物理和化學條件下會使岩石中的礦物成分和結構、構造等方面改造和轉變。或者說，地球的內力使岩石改造並發生變化，稱為變質作用。這種變質作用的具體特點，主要是通過岩石中所含礦物的變化，比如重新結晶、物質成分的遷移或重新組合，結構和構造的變化等等而表現出來。因此，凡經過變質作用而形成的岩石，就稱為變質岩。至於另一種由於岩石暴露地表，發生風化作用，使岩石中的某些礦物發生變化（包括成分的改變），這類岩石不能稱為變質岩。

正因為變質岩的主要原巖來自沉積岩和火成岩兩大類，因此變質岩也就劃分為兩大類型，由沉積岩經變質作用而形成的變質岩稱為副變質岩；而由火成岩經變質作用而形成的變質岩稱為正變質岩。

怎樣認識變質岩？

首先要從岩石的礦物成分中認識有無變質礦物的存在，常見的變質礦物（若干則通過顯微鏡鑒定）有以下幾種：

１富鋁礦物：剛玉。

２富含鋁的硅酸鹽礦物：紅柱石、藍晶石、硅線石、葉蠟石、十字石、硬綠泥石、硬玉。

３鹼質或鈣質鋁硅酸鹽礦物：濁沸石、方柱石、鈉雲母、絹雲母。

４鈣鋁質硅酸鹽礦物：簾石類、符山石、葡萄石、硬柱石等。

５含鋁的鐵鎂質硅酸鹽和鐵鎂質鋁硅酸鹽礦物：鋁石榴石、綠泥石、藍閃石等。

６鐵鎂質硅酸鹽礦物：滑石、蛇紋石、硅鎂石等。

７鈣鎂質和鈣質硅酸鹽礦物：透閃石、陽起石、硅灰石等。

８碳質礦物：石墨。

必須說明，上述各種礦物主要是存在於變質岩中，但沉積岩與火成岩中也可能存在，只是存在於變質岩中的這些礦物，有如下特點：１數量顯著增加；２廣泛地發育成纖維狀、鱗片狀、長柱狀、針狀等，並有規律地作定向排列；３變質岩中所含的石英和長石有些具有較為發育的裂紋，而沉積岩或火成岩中的石英和長石無此種現象。

其次，要從變質岩的結構和構造去認識，也就是觀察變質岩組分的形狀、大小和其相互關係，以及它們在空間排列和分佈上所反映的岩石構成方式，著重於礦物個體在方向和分佈上的特徵。

變質岩的結構基本上有4種情況：

１破碎結構：當原巖在定向壓力作用下，持續到超過彈性極限時，使礦物發生彎曲、變形。如壓力再增加，超過其強度極限，則發生破裂。根據其破碎程度，從顆粒裂碎到粉末均有，不過太小的粉粒，肉眼是無法辨認了。

２變晶結構：在高溫、高壓之下，礦物發生重新結晶，其表現的特點是：晶體不完整或嚴重變形。

３殘餘結構：重結晶作用不完全時，可以保留部分原巖的結構。

４交代結構：原巖中的礦物被新礦物取代。

不過，在以上四種變質結構中，前兩種可以肉眼觀察；後兩種多在顯微鏡下觀察，不宜野外運用。

至於變質岩的構造，就其重要意義來說，是野外識別變質岩的關鍵手段之一，或者說，是認識變質岩的重要標誌，野外工作時，務必熟練掌握。其基本特徵與類型有以下幾種：

１變余構造：原巖雖經變質，但仍有一部分未受「變質」，保存原巖的構造特點。例如熔岩中的氣孔構造、流紋構造；沉積岩中的層理構造、波痕構造等。

２變質構造：岩石經過變質作用以後而生成的特殊構造。這是識別變質岩最重要、最常見的一種構造，有以下幾類：

A.斑點狀構造：受變質的岩石中，由於某些成分的局部聚集，產生2毫米左右大小的斑點。這些成分有碳質、硅質、鐵質或某些變質礦物（如紅柱石、堇青石等）。如果變質程度增高，則此類斑點經重結晶而變成斑晶，若其形體增大時，可在岩石中形成瘤狀構造。B.板狀構造：岩石在經受變質時，由於應力作用，出現一組平行的裂開面，使整塊岩石如木板覆疊。每個裂開面上，平整光滑，如板岩所見（圖6.1）。C.千枚狀構造：岩石內的礦物發生重結晶作用，一方面可見這些礦物具有定向排列，另一方面又使整塊岩石呈現出薄片狀構造，在片理面上，平整光滑並發出絲絹狀的光澤。有時，在千枚狀構造的岩石上可見小型的撓曲或褶皺現象。一般來說，千枚狀構造比板狀構造的變質程度要深一些，如千枚巖（圖6.2）。D.片狀構造：岩石內的礦物具有明顯的變質晶體，形成鱗片狀、柱狀，並作定向排列和分佈，沿片理面劈削成薄板狀特徵。其變質程度又較千枚巖深一步，如片巖（圖6.3）。E.片麻狀構造：岩石具有顯晶質的變晶結構，以粒狀變晶礦物為主，間以鱗片狀、柱狀的變晶礦物，作斷斷續續的定向排列和分佈，故在塊體的標本上可見片理特點，它往往是由侵入巖變質而來。最典型的就是片麻巖（圖6.4）。F.條帶狀構造：岩石由不同礦物，不同結構，或其他不同部分的成分形成條帶狀分佈，如暗色礦物形成的條帶狀大理巖（圖6.5）、條帶狀的磁鐵石英巖等。

在上述構造中，特別是板狀、千枚狀、片狀、片麻狀這幾種外貌特徵是變質岩中最多、野外也最容易識別的構造。總之，變質岩的構造是認識變質岩的最重要標誌。