Question

变质岩的基本特征

Answer 1

一、常见变质矿物的主要鉴定特征

变质岩中常见到的变质矿物主要有下列20种，在薄片中的主要光性特征如下：

（一）富铝矿物

等化学系列条件下，指示原岩为泥质岩类或原岩富含泥质（沉凝灰质）长英质岩类。

1.刚玉（Crd）

薄片中无色或浅蓝色，柱状、板状或粒状晶体，无解理，有裂开，正高突起（图版Ⅰ-1），Ⅰ级灰干涉色；但由于硬度大，薄片中较厚，因而可达Ⅱ级蓝干涉色（图版Ⅰ-2）。刚玉常见于SiO₂不足而富A1₂O₃的岩石中，是典型的高温矿物之一。

2.红柱石（And）

薄片中无色，有时略显粉红色-无色的弱多色性，横切面四方-菱形的柱状（图版Ⅰ-3），可见两组近直交的解理，柱面可见一组（柱面）解理（图版Ⅰ-4），正中突起；最高干涉色Ⅰ级黄，平行及对称消光，负延性。晶内常含炭质等包裹体，在横切面中呈十字对角线分布，称空晶石（图版Ⅰ-5）。常为泥质岩类经低温低压区域变质（低压绿片岩相）或低级热接触变质（红柱石（钠长-绿帘）角岩相）岩的典型矿物之一。

3.蓝晶石（Ky）

薄片中无色，有时略带淡蓝色，沿c轴延长的板状（图版Ⅰ-6），{100}解理可见，{001}横裂理发育，正高突起，干涉色为Ⅰ级顶部，N_g∧c≈30 °，但在横切面上N_p 几乎垂直{100}解理（图版Ⅰ-7），因此呈近于平行消光（注意不像红柱石、透闪石那样呈对称消光）；正延性。是中压变质相系的典型矿物之一。

4.矽线石（SiI）

薄片中无色，常呈纤维状、束状集合体（图版Ⅰ-8），{001}裂开发育，使晶体呈“竹节”状；正中-正高突起，Ⅱ级干涉色（图版Ⅰ-9），延长方向平行消光，横切面上为对称消光，正延性。是低压高温变质的典型矿物之一。

（二）富钙矿物

多指示原岩为碳酸盐岩或原岩被碳酸盐（富钙）流体交代。

1.黝帘石（Zo）

黝帘石属斜方晶系，薄片中均无色，柱状或粒状，正高突起（图版Ⅱ-1），Ⅰ级干涉色中低部，有异常干涉色（深蓝、褐或靛蓝色，图版Ⅱ-2）。通常由斜长石蚀变形成，也出现于中-高压变质相系中。

2.符山石（Ve）

薄片中无色或浅黄、浅褐色，略有多色性，柱状、粒状或放射状集合体（图版Ⅱ-3，4），正高突起，Ⅰ级灰干涉色，常有褐或蓝色异常干涉色，有时同一切面干涉色不均匀，有时见环带结构，平行消光，负延性。常见于钙质岩类经中低温低压区域变质（低压绿片岩相-角闪岩相）或中低级热接触变质（红柱石角岩相-普通角闪石角岩相）岩中。

3.方柱石（Sc）

薄片中无色或混浊状，柱状或粒状，随成分变化突起可有负低-正中突起，两组近直交柱面完全解理（图版Ⅱ-5，6），平行消光，负延性，最高干涉色可达Ⅲ级（富钙方柱石），富钠方柱石为Ⅰ级灰，干涉色高者有时可见特殊的细小斑点状干涉色。常为钙质岩类经中低温低压区域变质（低压绿片岩相-角闪岩相）或中高级热接触变质（普通角闪石角岩相-辉石角岩相）岩代表性矿物之一。

4.透辉石（Di）

薄片中无色，呈短柱状或粒状集合体，正高突起。横切面上可见两组近于直交的解理（图版Ⅱ-7，8），纵切面上只见一组解理，干涉色Ⅱ级；消光角大，N_g∧c=38°～48°，常小于40°。在钙质、铁镁质岩类经中温低压区域变质（低压角闪岩相）或高级热接触变质（辉石角岩相）岩中出现。

（三）铁镁质矿物

多指示原岩为基性岩类或成分相当的沉积岩。

1.绿泥石（ChI）

薄片中呈浅绿色，有弱多色性，呈片状或鳞片状集合体（图版Ⅲ-1），正低突起，干涉色Ⅰ级灰至Ⅰ级黄。叶绿泥石有墨水蓝或锈褐色异常干涉色（图版Ⅲ-2），近于平行消光。在低温低压变质条件下形成，是低压绿片岩相代表性矿物之一。

2.绿帘石（Ep）

薄片中呈黄绿色，有多色性（图版Ⅲ-3），柱状或粒状，正高突起，Ⅱ级到Ⅲ级色调很浓的干涉色（橙黄、绿、蓝绿或深红，图版Ⅲ-4），在颗粒中干涉色分布不均匀，柱面为平行消光。在低温中-低压变质条件下形成，是绿片岩相代表性矿物之一，也常见于蚀变岩中。

3.硬绿泥石（Chd）

薄片中呈灰至暗绿色，有多色性，呈片状或蒿束状集合体（图版Ⅲ-5，6），正高突起，Ⅰ级干涉色，斜消光，负延性。是低温中低压代表性铁镁质矿物之一。

4.阳起石（Act）

薄片中呈浅绿-黄绿色，有弱多色性（图版Ⅲ-7），柱状、纤维状或放射状集合体，具闪石式解理，正中突起，干涉色比透闪石略低，最高为Ⅰ级末至Ⅱ级中（图版Ⅲ-8），N_g∧c=11°～15°。常见于富铁镁质低压中低温变质矿物组合中。

5.透闪石（Tr）

薄片中无色，柱状或放射状集合体，具闪石式（两组斜交）解理，正中-正高突起（图版Ⅳ-1），最高干涉色Ⅱ级橙黄（图版Ⅳ-2），N_g∧c=16°～21°。是钙质、铁镁质岩类经低压中低温变质的常见矿物之一。

6.蓝闪石（GI）

深蓝色，多色性特殊，N_g—深蓝色、N_m—红紫色、N_p—无色或浅蓝绿、浅黄绿色，长柱状（图版Ⅳ-3，4），具闪石式解理，正中-高突起，最高干涉色不超过为Ⅰ级顶，消光角小，N_g∧c=5°～7°。蓝闪石是低温高压（蓝片岩相）的典型矿物之一。

7.十字石（St）

薄片中呈亮黄色（图版Ⅳ-5），有明显的多色性，柱状或粒状晶体，常含大量的（变）基质包裹体而呈筛状变晶结构，正高突起，Ⅰ级顶部干涉色（图版Ⅳ-6）；纵切面平行消光，正延性，横切面为对称消光。有时可见十字形穿插双晶。是中温中低压变质的代表性铁镁质矿物之一。

8.堇青石（Cord）

薄片中无色，多呈不规则粒状、梅花状或纺锤状（图版Ⅳ-7），负低-正低突起，干涉色为Ⅰ级灰白，常具双晶（三连晶、六连晶和聚片双晶）（图版Ⅳ-8）。二轴晶（可与石英区别）负光性，也有正光性，光轴角大。堇青石折射率、双折率均高于碱性长石，干涉色比碱性长石略高。常见于铁镁质岩类经中温中-低压区域变质（中-低压角闪岩相）或热接触变质（辉石角岩相）岩中。

9.绿辉石（Omp）

薄片中无色至淡绿色（图版Ⅴ-1），柱状或粒状，正高突起，辉石式解理，最高干涉色Ⅱ级蓝绿（图版Ⅴ-2），N_g∧c=39°～43°。为榴辉岩（高温高压条件）中的特征矿物之一。

（四）富镁矿物

多指示原岩为镁铁质或富镁岩类。

1.蛇纹石（Sep）

薄片中无色或呈浅黄绿色，为叶片状或纤维状集合体（图版Ⅴ-3，4），正低突起，Ⅰ级灰干涉色，近于平行消光。叶蛇纹石和纤维蛇纹石均为正延性，利蛇纹石为负延性。是典型的低温（蚀变）富镁变质矿物之一。

2.滑石（Tc）

薄片中无色，片状，正低突起（图版Ⅴ-5），有弱闪突起现象，干涉色可高达Ⅲ级（图版Ⅴ-6）（比白云母高，但仅利用干涉色很难区别），平行消光，正延性，少数斜消光但消光角小。滑石常与富镁铁质的矿物共生（这是不同于白云母之处），是典型的低温富镁变质矿物之一。

（五）其他矿物

这类矿物成分变化较大，在不同原岩、不同变质条件下出现不同的矿物种类。因此，其准确地鉴定还需要化学成分分析等数据。

石榴子石（Ga）

薄片中无色、粉红或浅黄褐色，等轴粒状或不规则粒状（图版Ⅴ-7，9），正极高突起，无解理，正交镜下全消光，均质体。当含钙铁榴石分子时常见光性异常，有弱Ⅰ级灰干涉色及环带构造（图版Ⅴ-8）。常含有大量（变）基质包裹体，构成包含变晶、筛状变晶和残缕结构。

二、变质岩的结构特征

（一）变晶结构

变晶结构是变质作用进行得较彻底的变质岩具有的主要结构。变晶结构的观察与描述常从矿物颗粒的大小、结晶习性和形态，以及矿物间的相互关系三个方面进行，然后按照下列顺序综合描述：绝对大小+相对大小+结晶习性和形态+变晶结构。

1.矿物颗粒的大小

可从主要矿物颗粒（占多数的矿物颗粒粒径，与矿物种类、结晶习性不一定有直接关系）的绝对大小和相对大小两方面划分：

（1）按矿物颗粒的绝对大小分为：

◎ 粗粒变晶结构：＞3mm；

◎ 中粒变晶结构：1～3mm；

◎ 细粒变晶结构：0.1～1mm；

◎ 显微变晶结构：＜0.1mm。

（2）按矿物颗粒的相对大小（含量＞50%的颗粒）分为：

◎ 等粒变晶结构；

◎ 不等粒变晶结构；

◎ 斑状变晶结构。

当岩石具有斑状变晶结构时，对应有变基质的结构。其结构描述为：具xx变晶基质的斑状变晶结构，或斑状变晶结构，变基质具xx变晶结构。例如，“显微鳞片粒状变晶基质的斑状变晶结构”；或描述为“斑状变晶结构，变基质具中细粒不等粒粒状变晶结构”。

2.矿物颗粒的结晶习性和形态

◎ 粒状变晶结构：岩石主要由粒状矿物（长石、石英、方解石等）所组成。按矿物颗粒边缘的形态可进一步分出缝合粒状变晶结构（图版Ⅵ-1）和镶嵌粒状变晶结构（见图3-2）。

◎ 鳞片变晶结构：岩石主要由云母、绿泥石、滑石等片状矿物所组成（图版Ⅵ-2）。至于这些片状矿物的排列定向与否，并不影响结构名称，但可成为不同的构造。如定向排列，则岩石呈片状构造；如果这些片状矿物分布较均匀但缺乏定向性，则岩石呈块状构造；若无定向且分布不均匀，可能为斑块状构造。

◎ 纤状变晶结构：岩石主要由长柱状、针状或纤维状矿物组成（图版Ⅵ-3），如阳起石、透闪石、矽线石、硅灰石等。

许多变质岩通常是由形态不同的变晶矿物组成，其结构名称一般采用复合命名方法，按照“少前多后”的顺序综合命名。例如，某变质岩石中变晶矿物以白云母为主，石英次之，则该岩石的结构为“粒状鳞片变晶结构”；反之，当石英为主要的变晶矿物，白云母含量相对较低时，则该岩石结构就称为“鳞片粒状变晶结构”（图版Ⅵ-4）。

3.矿物颗粒间的相互关系

◎ 包含变晶结构：较大的变晶矿物（主晶）中，包裹了一些不定向的细小矿物颗粒（客晶）（图版Ⅵ-5）。应当注意的是，客晶形成早于主晶，否则就应属交代穿孔结构了。

◎ 筛状变晶结构：较大的变晶矿物中包裹了很多（定向或不定向的）小晶粒，致使主晶呈筛网状（图版Ⅵ-6）。

◎ 残缕结构：较大的变晶矿物（常为变斑晶）中包裹的细小矿物颗粒呈平行（直线状、曲线状甚至揉曲状）定向排列（图版Ⅵ-7），并与较大的变晶矿物的外缘（常为变晶基质中）的同种矿物断续相连。

（二）变形结构

1.碎裂结构

按脆性变形的程度，即破裂→破碎（粒化）→重结晶或变质结晶，可划分出不同类型：

◎ 碎裂结构：碎基（粒化颗粒，其粒度比变形前减小）含量占10%～50%，常有原岩结构残留、相对完整的矿物颗粒和集合体残留（图3-3）。

◎ 碎斑结构：碎基（<0.1～0.5mm）含量占50%以上，含有部分破碎的粒度较大的矿物颗粒（碎斑）（图版Ⅵ-8）。随着应力的进一步作用，碎斑变得很少（＜10%）时，可按照粒化颗粒的粒径划分出碎粒结构（碎粒粒径相似于砂级）、碎粉结构（碎粒粒径相似于粉砂级）。

2.糜棱结构

糜棱结构为韧性变形的产物，常具有同变质变形特点，即在变形的同时存在重结晶和（或）变质结晶（此时的结晶称为“应力生长”，形成的矿物称为“应力矿物”）。不同的结构类型之间常具有过渡性特点：

◎ 初糜棱结构：碎基（显晶质，通常0.5mm以上）不超过50%，因韧性流而具面理；碎斑多，且常定向，发育粒内变形（显微构造或组构）。

◎ 糜棱结构（图版Ⅶ-1）：碎基（显微晶质，通常0.5mm以下）为主，因韧性流而具面理，其间有少量碎斑；碎斑常定向，并发育粒内变形（显微构造或组构）。

◎ 超糜棱结构：基本无碎斑，碎基极细小（类似于隐晶质）并呈“流状”定向。

（三）交代结构

不同类型的交代结构可以反映出交代变质的程度及其成分的变化特征。大多数变质岩中都可见到交代结构，但在气成-热液交代变质岩（蚀变岩）、接触交代变质岩和混合岩中更为发育，这是区分变质岩与岩浆岩、沉积岩以及划分变质岩成因类型的重要标志之一。

交代结构常常是从矿物颗粒边缘、裂隙（交代蚕食结构）（图版Ⅶ-2）或以中心穿孔方式（交代穿孔结构）（图版Ⅶ-3）开始发育，随着交代强度的加大，新生的交代矿物逐渐取代残余矿物，直至残余矿物完全被取代而仅保留其假象（交代假象结构）（图版Ⅶ-4）。因此，不同的交代结构类型是判别交代强度的直观依据，也是划分交代变质带（蚀变强度带）、混合岩带（强度带）的重要标志之一。

三、变质岩的成因类型与分类命名

变质岩按成因（变质作用类型）分为五类：接触变质岩类（又分为热接触变质岩和接触交代变质岩）、动力变质岩类、区域变质岩类、混合岩类、（气液）交代变质岩类。

（一）热接触变质岩类

这类岩石采用等化学系列（五类原岩）和等物理系列（三个接触变质相）进行分类（表3-2）。五类原岩（系列）为：长英质岩类、泥质岩类、碳酸盐岩类（钙质的或镁质的）、基性岩类和镁质岩类。其相应的热接触变质岩是：角岩类、斑点板岩类、（接触）大理岩类、（接触）片岩类和（接触）片麻岩类。

热接触变质岩代表性岩石类型是角岩。除大理岩外的热接触变质岩，所含变质矿物呈散布状或具非定向构造时，都可定名为角岩。具体命名时，在基本名称“角岩”之前，加列特征变质矿物和主要矿物组合，即在基本名称前按变质岩一般命名原则和顺序定名，如：堇青石角岩（图版Ⅶ-5）、红柱石角岩（图版Ⅶ-6）、石榴子石透辉石角岩等。

对于具有定向构造（一般为继承性结晶面理）的热接触变质岩石的接触片岩或接触片麻岩，参照区域变质的片岩、片麻岩命名原则进行命名。如热接触变质作用研究很成熟的地区——北京周口店出露有矽线石红柱石云母（接触）片岩。

（二）动力变质岩类

动力变质岩的分类方案较多，也与构造岩或断层岩的分类有所差异。目前一般倾向于以变形特征——变形结构（代表了变形特点及强度，变形强度由粒化程度显现，以碎基含量代表）、重结晶及变质结晶程度（以新生矿物含量为代表）为主要的分类依据（表3-3）。

表3-2 热接触变质岩分类表

表3-3 动力变质岩分类

动力变质岩的命名首先是根据变形的特征定出基本岩石名称，再根据原岩或矿物成分进一步命名。如花岗质碎裂岩、长英质糜棱岩等。

（三）区域变质岩类

区域变质岩的种类繁多，当鉴定未知岩石时，先从岩石的结构与构造入手，根据手标本并参照构造特征，可以进行粗略分类（定亚类）。

1.具定向构造的岩石类型

根据定向构造的类型，可初步分出四个亚类：

◎ 板岩类；

◎ 千枚岩类；

◎ 片岩类；

◎ 片麻岩类。

2.通常不具定向构造的岩石类型

◎ 石英岩类；

◎ 大理岩类。

这两类岩石一般为块状构造，有时发育条带状构造。当具有片状构造（一般为较强的变形后结晶形成）时，应归属“片岩”类。

3.可具定向构造，也可不具定向构造的岩石类型（按成分可进一步划分）

◎ 变粒岩类（长英质系列、铁镁质系列）；

◎ 斜长角闪岩类（长英质系列、铁镁质系列）；

◎ 麻粒岩类（长英质系列、铁镁质系列）；

◎ 榴辉岩类（铁镁质系列、镁质系列）。

上述岩石都属区域变质岩的基本类型（亚类），在对其岩石薄片做进一步的镜下观察后，还应详细命名，其定名原则和顺序参见本篇第一章。

在区域变质岩中，片岩和片麻岩比较常见且类型多样，其种属划分和详细定名可参照不同的分类表（表3-4，表3-5，表3-6）进行。表中所列岩石名称多为基本名称。

表3-4 依据片柱状矿物种类划分的片岩分类

表3-5 云母片岩的分类

表3-6 依据长石类型的片麻岩分类

片麻岩的命名首先是根据长石的种类定出基本名称（表3-6）；进一步命名时，在基本名称前加上片状、柱状矿物和特征变质矿物。如：蓝晶黑云斜长片麻岩（图版Ⅶ-7）、刚玉矽线钾长片麻岩（图版Ⅶ-8）等。

（四）混合岩类

混合岩是由新生的脉体（通常与花岗质岩成分相当，颜色相对较浅）与残留的基体（一般为残留的区域变质岩，颜色相对较深的组成部分）相互作用和混合形成的，因而其形成的方式比较特殊，具有较为特殊的变成构造——混合岩构造；交代作用的普遍存在（交代结构的发育）反映了原岩（变质岩）被改造的程度。因此，混合岩分类的主要标志是：基体与脉体的组成及其量比、原岩的改造程度、岩石构造。依此可分出混合岩的四种基本类型（表3-7），并与混合岩（强度）带相对应。

表3-7 混合岩分类及其主要特征

（五）交代变质岩类

鉴别交代变质岩（也称为“气-液变质岩”或“蚀变岩”）的主要依据是交代（蚀变）矿物的共生组合及矿物含量。在薄片鉴定工作中，应注意到交代作用强弱对岩石定名的影响。在气成-热液交代作用下，原岩面貌（成分、结构）不断变化，交代程度不同的岩石，在空间上也可显示良好的分带性（即蚀变带）。

交代变质岩的基本命名方式，原则上与蚀变（强度）带划分相对应（表3-8）。

表3-8 蚀变带划分与气-液变质岩的命名