Question

造山变质岩的主要类型

Answer 1

一、板岩

外观致密状，有极发育的一组或几组板状劈理(板状构造)。原岩主要为泥质、粉砂质沉积岩及部分中酸性凝灰岩、沉凝灰岩等，原岩矿物成分没有明显重结晶现象，新生矿物很少。显微镜下除偶见一些细小的、不均匀分布的绢云母、绿泥石和金红石等矿物呈斑点出现外，大部分仍为原岩的隐晶质黏土矿物及碳质、铁质粉末等所组成。原岩的各种结构构造基本保留，尤其是变余层理更为突出。

板岩可根据颜色和所含杂质进一步详细划分和命名，如碳质板岩、钙质板岩、硅质板岩、黑色板岩、凝灰质板岩、粉砂质板岩等等。

二、千枚岩

千枚岩是一种具显微变晶结构(＜0.1mm)，千枚状构造的岩石(图19－1a)。其主要矿物组合是Ser+Cld+Q，常可有少量长石碎屑、磁铁矿、金红石、电气石及非晶质的碳质、铁质物质存在。有时还有少量黑云母细小变斑晶出现。

图19－1 千枚岩(a)和云母片岩(b)(Harker，1939)

原岩与板岩相同，当为富铝的泥质岩石时，可有硬绿泥石、较富锰石榴子石出现。粉砂质原岩变质所成的千枚岩中石英含量较高。原岩为酸性凝灰岩时，常含变余长石碎屑，且绢云母含量高，可称绢云母千枚岩。原岩为中基性凝灰岩的千枚岩则较富含绿泥石。

千枚岩的变质结晶强度处于板岩和片岩之间，其过渡类型可称为千枚状板岩、板状千枚岩或千枚状片岩等。后者的特征是岩石中较普遍出现黑云母或已有铁铝榴石、十字石等较高温矿物出现，但基质构造仍为千枚状。千枚岩的进一步划分和命名，可在基本岩石名称之前加颜色、所含杂质或特征矿物等为前缀，如银灰色千枚岩、含硬绿泥石千枚岩等。

三、片岩

具有典型片状构造的岩石均可称为片岩，它是最常见，很重要的一类变质岩。在矿物组成中，定向排列的片状、柱状矿物(常见如云母、绿泥石、角闪石等)占有优势地位，片、柱状矿物一般＞50%～60%，长石和石英等粒状矿物较次要，其彼此相对含量视原岩类型而定，应在命名时加以反映。根据矿物组合及其所反映的原岩成分和变质温压条件不同，片岩至少可分以下几类:

1.云母片岩类(图19－1b)

主要由黑云母、白云母、绿泥石、石英及少量酸性斜长石组成。原岩为泥质－粉砂质沉积岩，当其富铝时，可出现铁铝榴石、堇青石、十字石、红柱石和蓝晶石等特征矿物，但原岩K₂O/Al₂O₃值较高时则它们很难出现，黑云母将占有主导地位。如果原岩含凝灰质组分时，则酸性斜长石将增加。本类岩石的变质条件一般为低－中压，中低温－中高温。

2.绿片岩类(图19－2a，b)

矿物组成为绿泥石、绿帘石、黝帘石、阳起石、钠长石和少量石英和(或)碳酸盐，有时还含绢云母和黑云母以及钛铁矿、磁铁矿、榍石、磷灰石等副矿物。原岩多数为基性火山岩或火山沉积岩，也可是基性杂砂岩或铁质白云质泥灰岩，其成因类型的鉴别，除利用化学特征外，还应注意产状和岩相学标志。变质条件属于低温，低－中压。绿片岩的进一步划分和命名通常是将所含主要矿物(按由少到多的顺序)放在基本名词“片岩”之前作为前缀，如钠长绿泥阳起片岩、黑云绿帘绿泥片岩等。

图19－2 绿片岩与蓝闪片岩(Williamsetal.，1982)

3.蓝闪片岩类(图19－2c)

常见组成矿物包括蓝闪石、青铝闪石、镁钠闪石、绿泥石、绿帘石、黝帘石、红帘石、黑硬绿泥石、多硅白云母等，有时还含硬柱石、硬玉质辉石和文石等更特征的高压矿物，石英、斜长石、碳酸盐也可出现。矿物成分复杂，共生组合多样。原岩与绿片岩基本相同，主要为基性火山岩和杂砂岩等，但可能较富钠，且铁含量和Fe₂O₃/(FeO+Fe₂O₃)比值都较高。变质条件为高压、低温。

4.钙(镁)硅酸盐片岩类

主要由云母、石英和不同含量的帘石、透闪石、阳起石、透辉石和方柱石等钙、镁(铝)硅酸盐组成，有时还含少量碳酸盐及榍石和铁矿。矿物组合复杂多变，主要决定于泥灰质原岩中CaO、MgO、FeO、Al₂O₃、SiO₂等组分的相对含量。它们可稳定存在于中低温到高温条件。这类岩石当片状矿物很少或不定向时则过渡为钙镁硅酸粒岩。

5.镁质片岩

主要由蛇纹石、滑石、绿泥石组成，次要矿物有阳起石、帘石及菱镁矿、石英等，温度稍高时还可出现透闪石、镁铁闪石和直闪石等。原岩主要为超镁铁质火成岩和特殊环境下形成的富镁沉积物。变质条件为低－中温。常见岩石类型有蛇纹石片岩、绿泥滑石片岩、菱镁滑石片岩和镁铁闪石片岩等。

四、片麻岩

片麻岩一般为中－粗粒鳞片粒状变晶结构，片麻状或条带状构造。长英质矿物＞2/3，且其中应有一定量的长石，其余为定向排列的云母、角闪石等暗色矿物和其他非长英质矿物。造山变质作用成因的片麻岩的原岩既可是正常沉积岩(如黏土质－半黏质岩石、多杂质长石质砂岩和杂砂岩等)，也可是火山岩－火山碎屑岩及中酸性侵入岩。其变质条件为中－高温。按矿物成分及其所反映的原岩类型它们大致可分三类。

图19－3 片麻岩(a)与粒岩(b)

1.富铝片麻岩(图19－3a)

主要由长石、石英和一定量黑云母及白云母组成，常含矽线石、石榴子石和堇青石等矿物。它们的种类和相对含量首先决定于原岩成分中Al₂O₃/(K₂O+Na₂O)和FeO/(FeO+MgO)比值等特征。其次还与变质温压条件有密切关系，因为大于650℃左右的高温条件下，云母将转变为矽线石、石榴子石和钾长石，结果岩石中白云母将消失，黑云母也大大减少，而矽线石和钾长石等矿物则大大增加，形成特征的矽线石榴钾长片麻岩，它是早寒武孔兹岩系###①中最具代表性的岩石。温度极高(T≥900～1000℃)时，还可出现假蓝宝石(Sapphirine)，属于超高温变质作用。压力较低时则堇青石代替铁铝榴石出现，或两者共生。

2.黑云角闪斜长或二长片麻岩

主要由不同比例的酸性斜长石、钾长石及石英组成，同时有一定量黑云母或角闪石及辉石，偶见少量铁铝榴石，其他富铝矿物极少出现。这类片麻岩的原岩可以是英云闪长岩－斜长花岗岩－花岗闪长岩系列(TTG)侵入岩，是它们经变形和重结晶所成，则称“灰色片麻岩”或“长英质片麻岩”，是太古宙高级变质区的主体岩石。以钾长石为主的片麻岩原岩应为一般花岗岩。另外，本类片麻岩的原岩也可能是长石质多杂质砂岩或中酸性火山沉积岩。本类片麻岩形成条件不限于高温，一般在中温时即可出现，但强的偏应力存在是十分必要的。

3.钙质片麻岩

由长石、石英、云母、角闪石(透闪石或阳起石)、透辉石、帘石等组成，还可含方柱石、钙铝榴石、符山石等钙铝硅酸盐及少量碳酸盐。其矿物共生关系很复杂，既受原岩成分中CaO－MgO－FeO－Al₂O₃－SiO₂相对含量的控制，又决定于变质时的P、T、PCO₂等条件，但一般来说属于中－高温变质岩范畴。

片麻岩类的进一步划分和命名可按特征矿物+片、柱状矿物+长石种类+片麻岩的原则进行，如石榴黑云斜长片麻岩、矽线石榴黑云钾长片麻岩等。

五、长英质粒岩(图19－3b)

“粒岩”这一名称早期使用于英国古生代变质岩系研究中，用以指一种浅变质的粉砂岩，它们以长英质矿物为主，片状、柱状暗色矿物很小，片麻理不明显。后来该名词在我国得到普遍应用，并给予各种含义。但国外后来却很少应用，类似的岩石常通称为细粒片麻岩。本书据目前现状，提出如下初步建议:当变质岩中优选方位很不明显时，称为粒状结构(FelicTexture)，大致相当于花岗变晶结构，具有这种结构的岩石总称粒岩(fels)。它既无粒度含义，也无矿物成分含义。原来所用的Granulite一词则专用于麻粒岩。各种粒岩再进一步按矿物成分划分和命名。长英质粒岩(FelsicFels)是粒岩类的最常见类型之一，在矿物成分上，长石和石英占4/5以上，且必须有一定量(＞25%)长石，借以和石英岩区别。黑云母和角闪石等片状、柱状矿物含量在1/4以下，定向排列不明显，有时也可含辉石或少量石榴子石。当它们含量在10%～20%之间时，可分别称为黑云母斜长石英粒岩、角闪二长石英粒岩等;当非长英质矿物含量在5%～10%以下时，则称为浅粒岩(Leptynite)，如含磁铁矿浅粒岩等。长英质粒岩的原岩为含杂质长石质粉砂岩或中酸性火山－沉积岩，它在中低温到高温环境均可形成。至于目前国内文献中大量使用的黑云变粒岩等名称实际与国际通用的细粒片麻岩相同，只是暗色矿物稍少一些，或粒度更细一些而已。而且在地质剖面中经常互层产出，彼此有各种过渡关系，所以一般通称为片麻岩即可，这样可与国际文献中的描述取得一致。而粒岩(Fels)这一名称也应严格限制其使用范围。粒岩中另一常见类型为钙镁硅酸盐粒岩，一切特征与前述钙质片麻岩完全相同，只是无明显的优选方位，故不另述。

六、大理岩(图19－4a)

大理岩具粒状变晶结构，块状或条带状构造。矿物组成中方解石和(或)白云石等＞50%，常含不定量钙、镁(铝)硅酸盐，其种类和含量首先决定于原岩化学成分中CaO、MgO、FeO、SiO₂、Al₂O₃及K₂O等的相对含量。纯石灰岩变质后不能出现硅酸盐。白云质灰岩变质所成大理岩中可含水滑石和方镁石等。硅质灰岩中低温变质出现石英和方解石，高温可出现硅灰石。硅质白云质灰岩变质所成大理岩可含滑石、蛇纹石、透闪石、透辉石和镁橄榄石等。含泥质白云质灰岩变质的大理岩中可出现斜长石、钙铝榴石、帘石、方柱石、金云母和石英等矿物。一般情况下，大理岩的矿物共生组合除受温压条件控制外，还和PCO₂和PH₂O等关系很大，所以用以判断变质温度并不可靠。

图19－4 大理岩与斜长角闪岩(Harker，1939)

七、石英岩

石英岩常为等粒变晶结构，粒度变化大，块状构造。矿物组成中石英至少大于3/4，可含少量长石、云母、闪石、帘石、辉石、石榴子石及磁铁矿等矿物，它们既可是隐晶质硅质岩重结晶所成，也可是含一定量各种杂质的石英砂岩或沉积石英岩变质的产物。当含长石稍多时，称为长石石英岩。磁铁石英岩是一种特殊类型，原岩为铁质碧玉岩。

八、斜长角闪岩(图19－4b)

这是一类很重要的变质岩，主要由占半数以上的角闪石和稍次要的斜长石组成，无石英或很少，其他常见矿物还有帘石、透辉石、铁铝榴石和黑云母，以及榍石、磷灰石、钛铁矿等副矿物。一般为纤状－粒状变晶结构，块状构造，亦可为片状或片麻状。粒度变化不定。有时还可出现条带状、斑杂状、雪花状和芝麻点状等特殊构造，可能与原岩类型关系密切。其矿物变化受变质温度影响较明显，中低温时以多色性蓝绿的阳起石质角闪石和钠长石或更长石为特征，常有绿帘石存在。中温－中高温条件下则以较典型的普通角闪石和更长石－中长石以及透辉石或铁铝榴石为特征，更高温条件下则可有斜方辉石出现。

本类岩石中斜长石和角闪石的相对含量变化幅度很大，当斜长石增到1/2以上时，过渡为角闪斜长岩或角闪斜长片麻岩。当岩石中角闪石等暗色矿物占85%以上，或完全不含长石时，则直接以主要矿物命名，如透辉角闪石岩、黑云二辉石岩等，它们常在斜长角闪岩中成局部的成分层或透镜体出现，可能与构造变形或变质分异有关。一般的斜长角闪岩可按特殊结构构造+(角闪石和斜长石之外的)特征矿物+基本名称来命名，如斑点状透辉斜长角闪岩、石榴紫苏斜长角闪岩等。本类岩石的原岩既可为基性火山岩和火山－沉积岩，也可是铁质白云质泥灰岩等混合型沉积岩。原岩恢复必须根据地质产状、岩相学和岩石化学等方面资料来综合分析。

九、麻粒岩(图19－5a)

对麻粒岩这一名词的含义和使用范围目前认识仍不完全一致。一般公认它是由无水矿物组成的麻粒岩相高温变质岩，极少或不含云母和角闪石等片状、柱状含(OH)的矿物。麻粒岩中矿物有许多特征，其中斜方辉石一般为紫苏辉石，含Al₂O₃可高达6%～10%，粉红色多色性明显。铁铝榴石为浅粉红色的富镁(Pyr20%～25%)、含钙(Gro15%～20%)的铁铝榴石。钾长石为条纹长石，标本中有时为强蓝绿色。斜长石常为反条纹结构，含Or端元可达7%。有些地区堇青石普遍。方柱石可与斜长石伴生或代替后者，金红石和钛铁矿是典型的副矿物，不出现榍石。在SiO₂不足的岩石中可出现刚玉、橄榄石和绿色尖晶石，Al₂SiO₅通常为矽线石，有时也可为蓝晶石，特殊高温条件下，化学成分合适的岩石中还可出现富镁和铝的假蓝宝石。

图19－5 麻粒岩和榴辉岩(Harker，1939)

国外许多岩石学家按矿物成分及其所反映的原岩类型将麻粒岩分为两类:

1.辉石麻粒岩

主要由紫苏辉石、透辉石和中基性斜长石组成，还含铁铝榴石及金红石和钛铁矿等副矿物，一般不含石英，少量普通角闪石可以存在。常见为中细粒粒状变晶结构和块状构造，原岩为基性火成岩。

2.长英质麻粒岩

主要由钾长石、酸性斜长石、石英、较富镁的铁铝榴石及蓝晶石(或矽线石)等组成，有些则含堇青石，不含云母或只有极少量富镁和钛的棕色黑云母。不少地区的麻粒岩发育麻粒结构，即塑变后的较粗大板状或透镜状石英定向排列，且和细粒的长石石英集合体互层，矽线石或蓝晶石也沿此方向平行排列，使岩石具有明显面理。它们的原岩为浅海相富铝泥砂质沉积岩。

我国突出强调岩石含有一定量变质成因斜方辉石是识别麻粒岩的唯一标志，因此只将第一类岩石称为暗色麻粒岩，另将中细粒具相同矿物组合，但含石英，且长石和石英占优势的岩石称为浅色麻粒岩。对第二类岩石不采用长英质麻粒岩这一名称，只按矿物成分和构造直接称它们为矽线石榴钾长片麻岩和石榴二长粒岩等。

十、榴辉岩(图19－5b)

榴辉石虽然地表分布有限，但却是一种极重要的变质岩类型。它一般为粗粒不等粒结构，多数为块状构造，矿物成分简单，主要由绿辉石和石榴子石组成。绿辉石是一种富钠和铝的透辉石、硬玉和契尔马克组分的固溶体，石榴子石则为较富钙和镁的铁铝石榴子石。其他可出现矿物还有透辉石、顽火辉石、蓝晶石、黝帘石和金红石等。不含长石是其最大特征，但可含少量石英。近年来还在其石榴子石等晶体中发现了柯石英及微粒金刚石。此外还常发育退变质所成的普通角闪石、蓝闪石、斜长石、绿泥石及榍石等，角闪石与斜长石呈蠕虫状交生环绕辉石的反应边结构也很常见。

榴辉岩的化学成分和基性火成岩相似，一般认为是在高压条件下基性火成岩中的斜长石分解，其钠长石组分转变为硬玉分子进入辉石中形成绿辉石，钙长石组分则转变为钙铝榴石分子进入石榴子石的结果。所以由透辉石和铁铝榴石组成的岩石不能称为榴辉岩，只能称为石榴辉石岩。但近年来研究表明，有些榴辉岩的原岩可能是陆壳的组成部分。榴辉岩是高压－超高压变质岩，目前认为其形成时最高压力可达3.0GPa以上，温度则可自中低温到高温。它有多种产状类型，成因也很复杂。