地球岩石及其形成作用(11)

地球岩石及其形成作用（11）

胡经国

第五节变质岩概述

一、变质岩的概念

变质岩是指由变质作用而形成的岩石，是由地壳中先形成的岩浆岩、沉积岩或变质岩，在各种变质作用因素的作用下，由于原岩化学成分、矿物成分以及结构和构造发生变化而形成的岩石。

二、变质岩岩性基本特征

变质岩的岩性特征，既受原岩的控制，具有一定的继承性；又因经受了不同的变质作用，在矿物成分和结构构造上又具有新生性（如含有变质矿物和具有定向构造等）。

三、变质岩按原岩和形成作用分类

通常，由岩浆岩经变质作用而形成的变质岩称为正变质岩；由沉积岩经变质作用而形成的变质岩称为副变质岩；由原变质岩经变质作用而形成的新变质岩称为复变质岩。

按形成作用，变质岩可分为热接触变质岩、区域变质岩和动力变质岩等。

四、变质岩分布概况

变质岩在中国和世界各地分布很广。前寒武纪的地层绝大部分由变质岩组成；自古生代以来，在各个地质时期的地壳活动带（如地槽区），在一些侵入体的周围以及断裂带内，都有变质岩的发育和分布。

第六节变质岩形成条件

一、地球深部高温高压条件

变质岩是在地球内力作用下由于岩石化学成分、矿物组成和结构构造发生变化和改造而形成的新型岩石。这些地球内力作用因素包括温度、压力、应力和化学成分及其变化。固态岩石在地球内部的压力和温度作用下，发生物质成分的迁移和重结晶，形成新的矿物组合。例如，普通石灰石经重结晶变成大理石。变质岩是在高温、高压和矿物质的混合作用下，由一种岩石自然变质成的另一种岩石。岩石的变质或质变包括岩石化学成分、矿物组成和结构构造的变化以及岩石物理化学性质的变化。

变质岩是组成地壳的主要物质成分之一。一般变质岩是在地球深部的高温（150～180℃到800～900℃）和高压条件下形成的。其后，由于地壳构造运动而出露于地表。

二、地表变质作用

在特殊情况下，变质作用不一定由地球内部的因素所引起，也可以发生在地表。例如，陨石的猛烈撞击可以使地表岩石发生变质；大洋中脊附近大洋底部的玄武岩由于因受到地下巨大的热流作用也能在洋底表面发生变质作用。

第七节变质岩物质成分

变质岩的物质成分取决于原岩，并且与形成时的物理化学条件密切相关。

一、变质岩化学成分

㈠、变质岩化学成分概述

变质岩的化学成分与原岩的化学成分有密切关系，同时与变质作用的特点有关。未经交代作用的变质岩，其化学成分与原岩相同，具有继承性；经受交代作用的变质岩，其化学成分有很大变化，具有多样性。

变质岩的化学成分主要有：

SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、CaO、MgO、K2O、Na2O、H2O、CO2以及TiO2、P2O5等氧化物。

由于形成变质岩的原岩不同，变质作用中各种性状的化学活动性流体的影响不同，因而不同变质岩的化学成分变化范围往往较大。

例如，SiO2在正变质岩中的含量为35～78%，在副变质岩中的含量为0～90%；在大理岩中几乎没有，在石英岩中＞90%。

在变质作用中，绝对的等化学反应是没有的。在变质反应过程中，总会有某些化学组分的带出和带入；原岩的化学成分总是要发生某些变化，而且有时还非常显著。在通常的变质反应中，经常发生矿物的脱水和吸水作用以及碳酸盐化和脱碳酸盐化作用。这些变质作用过程，除了与温度、压力有关以外，还与变质作用过程中H2O和CO2的性状有关。其他化学组分在不同的温度、压力以及外界组分的影响下，常表现出不同程度的活动性。

变质岩的化学成分是变质岩分类和恢复原岩的重要依据。

㈡、等化学系列及其划分

等化学系列是指具有相同原始化学成分的所有岩石；它们的矿物组合不同，取决于变质作用的类型和强度。

特纳（1955）将变质岩划分为以下5个等化学系列：

1、石英长石质岩类

SiO2含量高，FeO、MgO含量低。原岩相当于碎屑岩、酸性岩浆岩、火山碎屑岩。

2、泥质岩类

Al2O3、K2O含量高。原岩相当于泥质沉积岩、中性岩浆岩、火山碎屑岩。

3、碳酸岩岩类

MgO、CaO含量高，其次可有Al2O3、SiO2等。原岩相当于石灰岩、白云岩。

4、基性岩类

富含FeO、MgO、CaO、Al2O3。原岩相当于中基性和基性岩浆岩、火山碎屑岩。

5、镁质岩类

富含FeO、MgO。原岩相当于超基性岩、富含镁和铁的沉积岩。

二、变质岩矿物成分

变质岩矿物成分取决于原岩的化学成分和形成时的物理化学条件。原岩化学成分是基础，物理化学条件是决定因素。

㈠、变质岩矿物成分特征

研究变质岩的矿物成分特征，对于恢复原岩化学成分、判断变质作用的物化条件具有重要意义。变质岩的矿物成分特征主要有：

1、变质岩专属矿物

变质矿物如红柱石、蓝晶石、夕线石、十字石、阳起石、透闪石、滑石、叶蜡石、蛇纹石、方柱石等，只在变质岩中广泛发育和分布，是变质岩的专属性矿物。

2、定向排列矿物

在变质岩中广泛发育作定向排列的纤维状、鳞片状、长柱状、针状矿物。

3、含水矿物

在变质岩中含水矿物比岩浆岩更为发育。

4、波状消光和裂纹矿物

在变质岩中石英、长石常常具有波状消光特征，裂纹也比较发育。

波状消光（Undulatory Extinction）是指最常见的矿物粒内变形效应，属于矿物晶内应变效应，是由于过量位错引起矿物晶格扇状或不规则状畸变的结果。它一般在矿物塑性变形即将开始或刚刚开始时发生，并且随着塑性变形增强而减弱以至消失。

石英波状消光是正交偏光显微镜下石英晶内显示的一种不均匀消光现象。当转动正交偏光显微镜载物台时，消光影呈扇状或不规则状连续地扫过石英颗粒，消光界面不显著。消光影的连续变化表明，石英晶内不同部位的消光方位略有规律偏差。

5、体积小密度大的矿物

变质岩中常常发育有体积小、密度大的矿物，如石榴石。