Question

变质岩的矿物有哪些？

Answer 1

经等化学变质作用形成的变质岩矿物受原岩化学成分和变质作用的物化条件所制约，这两种因素决定了变质岩石中可能出现的矿物和矿物组合。由异化学变质作用形成的变质岩矿物除了受原岩化学成分和变质作用物化条件控制外，还取决于交代作用的性质和强度。

变质岩的化学成分变化范围大，提供了形成变质岩石中复杂多样矿物的物质基础，即使是同一化学成分的原岩，因不同变质条件而出现不同矿物和矿物组合的变质岩石。如原岩为玄武岩，在低级变质条件下形成主要由绿泥石、绿帘石、阳起石和钠长石组成的绿片岩；在中级变质条件下形成由斜长石和角闪石组成的斜长角闪岩；在高级变质条件下形成紫苏辉石、斜长石和单斜辉石组成的镁铁质麻粒岩；在高压变质条件下形成绿辉石和石榴子石组成的榴辉岩。可见，原岩玄武岩是形成上述各类变质岩石中矿物的物质基础，至于在变质岩中出现什么矿物或矿物组合，则决定于变质作用的物化条件。

表1-1 化学类型变质岩类的原岩类型、化学成分特征和矿物化学类型变质岩类原岩类型化学成分特征矿物泥质变质岩类泥质沉积岩（泥质岩、页岩等），部分中酸性火山凝灰岩富铝、贫钙、Al$lt@sub$gt@2$lt@/sub$gt@ O$lt@sub$gt@3$lt@/sub$gt@/（K$lt@sub$gt@2$lt@/sub$gt@ O＋Na$lt@sub$gt@2$lt@/sub$gt@ O）比值高、K$lt@sub$gt@2$lt@/sub$gt@ O＞Na$lt@sub$gt@2$lt@/sub$gt@ O绢云母、白云母、黑云母、石英、长石，特征变质矿物有石榴子石、红柱石、蓝晶石、矽线石、十字石、堇青石、硬绿泥石、绿泥石，有时有刚玉、紫苏辉石长英质变质岩类各种砂岩、粉砂岩、硅质岩、中酸性火成岩（包括火山碎屑岩）基本同前一类，但Al$lt@sub$gt@2$lt@/sub$gt@ O$lt@sub$gt@3$lt@/sub$gt@ 较 低，SiO$lt@sub$gt@2$lt@/sub$gt@较高以长石、石英为主，也可有白云母、黑云母、绿泥石、红柱石、蓝晶石、矽线石、石榴子石、帘石类、闪石类、辉石类等矿物钙质变质岩类钙镁硅酸盐变质岩类各种石灰岩及白云岩等泥灰岩、钙质泥岩、钙质砂岩富 CaO，MgO，而Al$lt@sub$gt@2$lt@/sub$gt@ O$lt@sub$gt@3$lt@/sub$gt@，FeO，SiO$lt@sub$gt@2$lt@/sub$gt@等含量变化大方解石、白云石，按原岩所含杂质不同，可出现各种钙镁硅酸盐或钙铝硅酸盐矿物，如滑石、蛇纹石、镁橄榄石、透闪石、透辉石、硅灰石、方柱石、金云母、符山石、钙铝榴石、黝帘石、斜长石、石英镁铁质（基性）变质岩类镁铁质（基性）火成岩（包括火山碎屑岩）、铁质白云质泥灰岩及基性岩屑砂岩与镁铁质（基性）火成岩相当，富钙、镁、铁，含一定量的 Al$lt@sub$gt@2$lt@/sub$gt@ O$lt@sub$gt@3$lt@/sub$gt@，贫 K$lt@sub$gt@2$lt@/sub$gt@ O，Na$lt@sub$gt@2$lt@/sub$gt@ O，SiO$lt@sub$gt@2$lt@/sub$gt@各种斜长石、绿帘石、绿泥石、阳起石、普通角闪石、透辉石及紫苏辉石等，有时还出现方柱石、黑云母、石榴子石、绿辉石，很低级变质矿物有蓝闪石、硬柱石、葡萄石、绿纤石、文石、黑硬绿泥石、硬玉、石英等镁质（超镁铁质）变质岩类超镁铁质火成岩及富镁的沉积岩富 铁、镁，贫 钙、铝和硅滑石、蛇纹石、透闪石、镁铁闪石、直闪石、镁铝榴石、镁橄榄石、尖晶石、斜方辉石、单斜辉石、菱镁矿等碳酸盐矿物（据贺同兴等，1980，1988，稍有修改） 综上所述，如不伴随明显的交代作用，则一定化学类型的变质岩石在一定的变质条件下与一定的矿物和矿物组合相对应。此外，研究岩石的矿物也可推断变质岩石的化学类型和变质条件。

1.化学类型变质岩类的矿物

将化学类型变质岩类及其主要矿物标绘在ACF和A′KF图上（图1-1），可直观地显示原岩化学成分和矿物的对应关系，便于以变质岩的矿物和矿物组合来判别变质岩石所属的化学类型，有时也可推断其原岩类型和变质作用条件。

泥质变质岩类的矿物 泥质变质岩类的原岩主要是由粘土矿物组成的泥质岩、粉砂质泥岩和部分中酸性火山凝灰岩。根据泥质岩石中粘土矿物的种类和化学成分，可分为两类。一类是由高岭石、迪开石、珍珠陶土等粘土矿物组成的泥质岩，化学成分中Al2O3过剩而K2O不足，属Al2O3过剩的泥质岩，成分点位于图1-1的1区中，其变质岩矿物的特点是富含铝的矿物（如红柱石、蓝晶石、矽线石等），在中、低级变质岩石中无钾长石，到高级变质岩石中才出现钾长石；另一类是伊利石（水白云母）等粘土矿物组成的泥质岩，化学成分为K2O过剩而Al2O3不足，属K2O过剩的泥质岩，成分点位于图1-1的2区中，其变质岩矿物的特点是，在中低级变质岩石中有钾长石而不含富铝的矿物，在高级变质岩石中出现富铝的矿物。

泥质变质岩类的矿物主要是云母类（绢云母、多硅白云母、白云母和黑云母）矿物，常见的共生矿物还有石英和斜长石（钠长石、中酸性斜长石）、钾长石（钾微斜长石、正长石、条纹长石），常见的特征变质矿物有石榴子石、红柱石、蓝晶石、矽线石、十字石、堇青石、硬绿泥石和绿泥石，较少见的矿物有刚玉、斜方辉石（紫苏辉石为主）、尖晶石、假蓝宝石、碳质和石墨。

1—泥质（Al2O3过剩）变质岩区；2—长英质和泥质（K2O过剩）变质岩区；3—钙质变质岩区；4—基性变质岩区；5—镁质变质岩区长英质变质岩类的矿物 长英质变质岩类的原岩主要由沉积岩的陆源碎屑岩类（各种砾岩、角砾岩、砂岩、粉砂岩）、硅质岩，中酸性的火成岩和火山碎屑岩类。化学成分的特征是富SiO2，K2O和Na2O，Al2O3含量比泥质岩的要低，其成分点落入图1-1的2区。长英质变质岩的主要矿物是石英和长石，长石种类有斜长石（一般以酸性斜长石为主，有时也有中长石，在高级变质的长英质麻粒岩中有时有反条纹长石）、钾长石（钾微斜长石、正长石和条纹长石）。由于部分砂岩及粉砂岩中含有不定量的 Al2O3，CaO，MgO，FeO，碳质等组分，因而在有些长英质变质岩石中也含有数量不定的石榴子石、蓝晶石、红柱石、矽线石、云母类、绿泥石、闪石类、辉石类、帘石类、碳酸盐矿物、硅灰石、磁铁矿、赤铁矿和石墨，在很低级变质条件下还可以有蓝闪石、黑硬绿泥石、红帘石、硬玉质辉石和文石等矿物。

钙质变质岩类的矿物 钙质变质岩类的原岩主要是石灰岩、白云岩。化学成分中富CaO和MgO，也含有一定量的SiO2，Al2O3，FeO和碳质。其成分点在图1-1的3区中。钙质变质岩的矿物以方解石和白云石为主，其他的变质矿物有透闪石（阳起石）、透辉石、金云母、镁橄榄石、方镁石、水镁石、硅镁石类、硅灰石、帘石类、钙铝榴石、方柱石、中-基性斜长石、石英、云母类和石墨等。

当变质岩石中方解石、白云石等碳酸盐矿物含量＜50%，且以上述其他变质矿物为主要矿物时，则属于钙镁硅酸盐变质岩类，其原岩为泥灰岩、钙质泥岩和钙质砂岩。

镁铁质（基性）变质岩类的矿物 镁铁质（基性）变质岩类的原岩主要是镁铁质（基性）火成岩及其火山碎屑岩、沉积岩中的铁质白云质泥灰岩和基性岩屑砂岩。化学成分的主要特征是富含FeO，MgO和CaO，含有一定量的Al2O3，贫 K2O，Na2O和SiO2。其成分点落入图1-1 的 4 区。镁铁质（基性）变质岩类的矿物以斜长石（钠长石、酸性 基性斜长石、反条纹长石）、闪石类矿物（阳起石、普通角闪石、有的岩石中含蓝闪石）、辉石类矿物（透辉石、普通辉石、斜方辉石、硬玉、绿辉石）等为主要矿物。此外还常见石榴子石、绿帘石、绿泥石、葡萄石、硬柱石、绿纤石、黑硬绿泥石、黑云母、石英及碳酸盐矿物。

镁质（超镁铁质）变质岩类的矿物 镁质变质岩类的原岩主要是超镁铁质火成岩和富镁沉积岩类。化学成分富含MgO，FeO，贫SiO2，CaO，Al2O3，K2O和Na2O等，岩石的成分点落在图1-1中的5区。镁质变质岩以富镁和镁铁质矿物为主，缺少石英、长石为特征。常见矿物有滑石、蛇纹石、镁橄榄石、菱镁矿、镁铁闪石、直闪石、透闪石、普通角闪石、单斜辉石、透辉石、顽火辉石、紫苏辉石、金云母、水镁石、尖晶石、石榴子石及含镁较高的淡斜绿泥石等。

应该指出，上述化学类型变质岩类中的矿物是指其相对较常见和较典型，实际上，很多矿物可以出现在多种不同成分的变质岩石中，如黑云母虽是泥质变质岩中常见的主要矿物，但在长英质和基性变质岩石中也以次要矿物产出。

表1-2中不同化学类型变质岩类的矿物有明显差异，显示了原岩的化学成分是变质岩矿物的物质基础，也反映了不同化学类型变质岩类之间矿物的渐变过渡关系。表中的同一化学类型变质岩类由左向右随着变质程度的增加，变质岩石的矿物相应发生了明显的改变，也显示了变质岩石的矿物受变质作用物化条件的制约关系。

变质岩石中常见的矿物在温度降低的退化变质条件下，经常被置换的矿物如表1-3（据Barker，1990）所示。

2.变质岩的稳定矿物和不稳定矿物，特征变质矿物和贯通矿物

在一定变质条件下变质岩石中稳定存在的矿物称稳定矿物（stable mineral）。它们既是该变质条件下形成的新矿物，也可以是在该变质条件下仍是稳定的原有岩石中的矿物。

在一定变质条件下变质岩石中不应存在的矿物，称为不稳定矿物（unstable mineral），也称残余矿物（relict mineral）。其特征是残余矿物与另一种矿物有明显的被置换关系。在照片9-22中，中级变质的蓝晶石在温度升高条件下，向矽线石转变，其部分晶体已转变为针柱状矽线石集合体，矽线石集合体具有蓝晶石的假象（照片9-23），在高级变质条件下，矽线石是稳定矿物，而蓝晶石是不应存在的残余矿物。

原岩为硅质石灰岩或由钙质胶结的石英砂岩，它们的化学成分为SiO2，CaO和CO2。在中低级变质条件下，形成石英和方解石，可分别形成石英方解大理岩和方解石英岩（或方解变质石英砂岩）；在高温低压变质条件下，石英和方解石经变质反应形成硅灰石，其变质反应为：

第一种情况是原岩为硅质石灰岩，在该变质条件下达到平衡的矿物是硅灰石和方解石，由于石英在石灰岩中含量少，在变质反应形成硅灰石时被全部消耗，最终形成硅灰方解大理岩；第二种情况是原岩为钙质胶结的石英砂岩，在该变质反应中方解石被全部消耗，达到平衡的矿物组合是硅灰石和石英，形成硅灰石英岩。硅灰方解大理岩和硅灰石英岩中的硅灰石是在高温低压变质条件经变质反应形成新的稳定矿物，而在大理岩中的方解石和石英岩中的石英是在该变质条件下原岩中的方解石和石英经重结晶作用仍然稳定的原有矿物。硅灰大理岩中的石英和硅灰石英岩中的方解石，都是在该变质条件下不应存在的不稳定矿物（残余矿物）。

变质岩中常见的矿物退化变质后的矿物斜长石绢云母、白云母、绿帘石、黝帘石、斜黝帘石，碳酸盐矿物、有时有方柱石。斜长石中An（钙长石的矿物代号）分子减少，钾长石绢云母、白云母、粘土类矿物（如高岭石）黑云母绿泥石、绿帘石、金红石角闪石阳起石、绿泥石、黑云母、纤闪石、绿帘石透闪石滑石、绿泥石蓝闪石阳起石（温度升高）顽火辉石滑石、蛇纹石、直闪石紫苏辉石滑石、阳起石、黑云母、绿泥石、纤闪石透辉石透闪石、阳起石、角闪石普通辉石角闪石、阳起石、纤闪石、绿泥石、绿帘石、黑云母橄榄石蛇纹石、滑石、磁铁矿镁橄榄石蛇纹石、滑石、水镁石、硅镁石石榴子石黑云母、绿泥石、绿帘石、角闪石类矿物、碳酸盐矿物红柱石、蓝晶石、矽线石、刚玉绢云母、白云母、叶蜡石堇青石绢云母、胶蛇纹石、绢云母＋绿泥石的混合物十字石绢云母、绿泥石硬绿泥石绿泥石、绢云母金红石、钛铁矿榍石（据Barker，1990，稍有增加）

从上述例子中可以看到，变质岩石中的稳定矿物和不稳定矿物，除受变质作用的条件制约以外，还受其原岩成分的控制。当稳定矿物和不稳定矿物同时存在于变质岩时，记录了变质地体部分变质作用的演化历史。

据稳定矿物在变质作用中稳定范围的宽窄不同，可分为特征变质矿物和贯通矿物。

特征变质矿物（diagnostic metamorphic mineral）是指在变质作用过程中变质矿物稳定在较窄的温度和压力范围，是反映变质条件灵敏的变质矿物。特征变质矿物能指示变质作用的温度和压力，有时还可指示原岩成分。如上述例子中的硅灰石，可指示高温低压的变质条件和原岩中含有钙质和硅质的成分。

贯通矿物 是指稳定在温度和压力很宽的范围内，在低级 高级变质岩石中均能稳定存在的矿物。如石英岩中的石英、大理岩中的方解石，它们在上述变质岩石中均能在不同变质条件下稳定存在，并不具有指示变质条件的意义。

变质岩石中的矿物、含量、主要矿物组合及特征变质矿物是鉴别变质岩的标志和变质岩分类命名的基础，也是认识该变质地体变质作用温度、压力的变化特征及变质作用演化历史的指示物。此外，变质岩的矿物组合和主要矿物的含量多少也是恢复变质岩原岩类型重要的依据之一。