Question

变质岩的化学成分有哪些？

Answer 1

变质岩是由火成岩、沉积岩经变质作用的产物，所以变质岩的化学成分相当于火成岩和沉积岩化学成分的总和。有些变质岩的化学成分是其原岩化学成分的反映，但在一些经交代作用形成变质岩石的化学成分与其原岩相比有较大的差异。由此可见，变质岩的化学成分比火成岩和沉积岩更为复杂，其变化范围也更大。
1.等化学变质作用和异化学变质作用
按原岩化学成分在变质过程中是否发生改变，可以分为两类：一类是等化学变质作用；另一类是异化学变质作用。等化学变质作用是指在变质作用过程中，不伴随有组分带出和带入的交代作用，除了挥发性组分（H2O和CO2等）以外，原岩中的主要化学组分在变质岩石中基本保持不变或很少变化。如接触变质作用和区域变质作用形成的变质岩石，通常属于等化学变质作用。异化学变质作用是伴随有交代作用，岩石中的主要化学组分有带出和带入，在变质作用前后，岩石的化学成分有明显的差异。这类变质岩石的化学成分既与原岩的化学成分有关联，也取决于交代作用的性质和强度，如气液变质作用所形成的气液变质岩是由异化学变质作用形成的。
2.等化学系列和等物理系列
很多学者都很重视等化学系列和等物理系列在变质岩中的应用。等化学系列（isochemical series）是指化学成分相同或基本相同的原岩，在不同变质条件下形成的所有变质岩石，都属于同一个等化学系列的变质岩。但由于变质条件不同，即使是同一原岩可形成不同的矿物共生组合和变质岩石。如原岩为玄武岩在不同变质条件下可分别形成蓝闪片岩（低温高压）、绿片岩（低温）、斜长角闪岩（中温）、镁铁质麻粒岩（高温）和榴辉岩（高压），它们均属于镁铁质原岩（如玄武岩）在不同变质条件下形成的等化学系列变质岩石。
等物理系列（isophysical series）是指化学成分不同的原岩，在相同或基本相同的变质条件下形成的所有变质岩石，都属于同一个等物理系列的变质岩。但由于原岩的化学成分不同，即使是在相同的变质条件，也可形成不同的矿物共生组合和变质岩石。在野外低级变质地区常见的共生变质岩石有绢云千枚岩（泥质变质岩）、绿片岩（镁铁质变质岩）、大理岩（钙质变质岩），它们都是在低级变质条件下形成的等物理系列的变质岩石。一个变质相（变质级、变质带）是一个等物理系列，它包括一定物理化学条件范围内形成的各种化学成分的变质岩。
3.变质岩的化学类型分类
如上所述，变质岩的化学成分变化的范围较大，利用大多数变质岩与原岩的化学组分基本相同的等化学变质作用的规律，格鲁宾曼（Grubenmann，1904）将变质岩石按各自的化学成分特点归纳成十二大类。在格鲁宾曼的变质岩化学分类的基础上，特纳（Turner，1958）将化学成分相接近的变质岩石加以合并成数量较少的大类，并将化学成分较少见的岩类加以删除，提出了一个简明的化学分类，将常见的变质岩的化学成分归纳为五个化学类型。
泥质 化学成分富含Al2O3，贫 CaO，Al2O3/K2O＋Na2O 比值高、K2O＞Na2O。原岩类型为泥质沉积岩（泥质岩、页岩）。
长英质 化学成分富含 SiO2，K2O和Na2O 含量较高，Al2O3较低。原岩类型为各种砂岩、粉砂岩、硅质岩、中酸性火成岩（包括火山碎屑岩）。
钙质 化学成分富含 CaO，MgO，而 Al2O3，FeO，SiO2等组分在岩石中含量变化较大。主要原岩类型为各种石灰岩和白云岩。
基性 化学成分富含FeO，MgO，CaO，含有一定量的Al2O3，贫SiO2，K2O和Na2O。原岩类型为镁铁质（基性）火成岩（包括火山碎屑岩）、铁质白云质泥灰岩和基性岩屑砂岩。
镁质 化学成分富含MgO，部分变质岩中含 FeO 较多，贫 SiO2，CaO，Al2O3，K2O，Na2O。原岩类型为超镁铁质（超基性）火成岩，也有部分富含镁的沉积岩。
与上述五个化学类型相应的变质岩类是：泥质变质岩类、长英质变质岩类、钙质变质岩类、镁铁质（基性）变质岩类和镁质（超镁铁质）变质岩类。本手册增加了钙镁硅酸盐变质岩类（即前人称为钙硅酸盐变质岩），其化学成分富含CaO，MgO，SiO2，Al2O3，有时含FeO，K2O，Na2O，原岩类型为泥灰岩、钙质泥岩和钙质砂岩。上述变质岩类的原岩类型、化学特征和矿物参阅表1-1（贺同兴等，1980、1988）。
除了前述化学类型的变质岩类以外，还有一些富含铁、锰、铝、磷和碳质的变质岩石，它们多以某种元素特别富集为特征。虽然这些变质岩类在自然界分布较局限，且数量相对较少，未被列入上述化学类型的变质岩类中，但它们都是重要的矿产资源。