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土木工程地质:变质岩的形成与特征

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:形成变质岩的作用叫变质作用。接触变质的岩石裂隙发育,透水性大、强度较低。区域变质岩的岩性,在很大范围内是比较均匀一致的,其强度则决定了岩石本身的结构和成分等。这是变质岩中最常见的结构。变质岩的构造特征常见的有片理构造,变余构造和块状构造等。

土木工程地质:变质岩的形成与特征

(一)变质岩的成因

地壳中的原岩受到温度、压力化学活动性流体的影响,在固体状态下发生剧烈变化后形成的新的岩石称变质岩(图1-10)。形成变质岩的作用叫变质作用。

图1-10 变质岩的类型示意图

1—动力变质岩;2、3—接触变质岩;4—区域变质岩

(二)变质作用的主要类型

1.接触变质作用(热力变质)

发生在侵入体接触带或其附近,主要受温度和挥发物质的影响,变质的程度随着距离侵入侵岩的远近而变化。接触变质的岩石裂隙发育,透水性大、强度较低。

2.动力变质作用

地壳运动时岩石受强烈定向压力(动压力)的影响,岩石发生变质作用。

3.区域变质作用

在地壳运动和岩浆活动下引起的大范围内受温度、压力和化学活动性流体的影响的一种变质作用。变质方式以重结晶重组合为主。区域变质岩的岩性,在很大范围内是比较均匀一致的,其强度则决定了岩石本身的结构和成分等。

(三)变质作用的因素

在变质因素的影响下,促使岩石在固体状态下改变其成分、结构和构造的作用,称为变质作用。引起变质作用的主要因素是:高温、高压和新的化学成分的加入。

1.高温

大部分的变质作用都是在高温条件下进行的。因为温度升高后,一方面能促使岩石发生重结晶,形成新的结晶结构,如石灰岩发生重结晶后晶粒增大,成为大理岩;另一方面还能促进矿物间的化学反应,产生新的变质矿物。

引起变质作用的热源:一是炽热岩浆带来的热量;二是地壳深处的高温;三是构造运动所产生的热。

2.高压

引起岩石发生变质的高压,一是上覆岩层重量产生的静压力;二是构造运动或岩浆运动所产生的横向挤压力。在静压力的长期作用下,能使岩石的孔隙减少,因而使岩石变得更加致密坚硬。同时在一定温度作用下,会使岩石的塑性增强,比重增大,形成像石榴子石等体积小而比重大的变质矿物。由构造运动产生的定向横压力,有时比静压力更大。它能使岩石和矿物发生变形和破裂,形成各种破碎构造;同时在与静压力的综合作用下,有利于片状、柱状矿物定向生长;随着温度的升高,促进新的矿物组合和发生重结晶作用,形成变质岩特有的片理构造。

3.新的化学成分的加入

在岩石发生变质作用过程中,新的化学成分主要来自岩浆活动带来的含有复杂化学元素的热液和挥发性气体,在温度和压力的综合作用下,这些具有化学活动性的成分,容易与围岩发生反应,产生各种新的变质矿物,甚至会使岩石的化学成分发生深刻的变化。

(四)变质岩的主要特征

1.矿物成分

原岩经变质作用后,其保留部分矿物称残留矿物,如石英长石方解石白云石等。原岩经变质作用后出现某些具有自身特征的矿物称变质矿物,如滑石、蛇纹石、石榴子石等。

2.结构(www.xing528.com)

变质岩的结构按成因分为变晶结构、变余结构、碎裂结构。

(1)变晶结构。指原岩在固体条件下,岩石中的各种矿物同时重结晶作用形成的结晶结构,按变晶矿物颗粒的形状又分为粒状变晶结构、鳞片变晶结构等。这是变质岩中最常见的结构。

(2)变余结构。由于变质程度较低,重结晶作用不完全,仍残留原来的一些结构特征,如变余砂状结构,变余斑状结构等,这种结构在低级变质岩中较常见。

(3)碎裂结构。在定向压力影响下,使岩石中的矿物颗粒发生弯曲,破裂断开,甚至研磨成细小的碎屑或岩粉被胶结而成的结构。

3.构造

变质岩的构造是指岩石中矿物在空间排列关系的外貌特征。变质岩的构造特征常见的有片理构造,变余构造和块状构造等。

(1)片理状构造。指岩石中片状、柱状、针状或板状砂物受定向压力作用重新组合,呈相互平行排列的现象。能顺着矿物定向排列方向剥裂开的面称片理面。

板状构造,在温度不高而以压力为主的变质作用下,由显微片状矿物平行排列成密集的板理面。岩石结构致密,所含矿物肉眼不能分辨,板理面上有弱丝绢光泽,极易沿一定方向分裂成均一厚度的薄板

千枚状构造,岩石中矿物重结晶程度比板岩高,其中各组分基本上已重结晶并定向排列,但结晶程度较低而使肉眼不能分辨矿物,仅在岩石的自然破裂面上见有较强的丝绢光泽,是由绢云母绿泥石小鳞片造成。

片状构造,原岩经区域变质、重结晶作用,使片状、柱状、板状矿物平行排列成连续的薄片状,岩石中各组分全部重结晶,而且肉眼可以看出矿物颗粒,片理面上光泽很强。

片麻状构造:这是一种变质程度很深的构造。不同矿物(粒状、片状相间)定向排列,呈不致平行的断续条带状,沿片理面不易避开,它们的结晶程度都比较高。

(2)块状构造。岩石由粒状结晶矿物组成,无定向排列,也不能定向裂开。

(五)变质岩的分类及常见的变质岩

变质岩根据其构造特征分为片理状岩石类和块状岩石类,见表1-5。

1.片理状岩类

(1)片麻岩。片麻状构造,粒状变晶结构,晶粒粗大,其主要矿物是石英、长石等,其次是云母、角闪石、辉石等。片麻岩强度较高,可用作各种建筑材料。使用时注意其云母含量对强度产生的影响。

表1-5 主要变质岩分类简表

(2)片岩。属中深变质岩,片理构造、鳞片状或纤维状变晶结构,常见矿物有云母、滑石、绿泥石、石英等,片岩中不含或很少含长石。根据片岩中片状矿物种类不同,又可分为云母片岩、滑石片岩等。因其片理发育、片状矿物含量高,岩石强度低,抗风化能力差,极易风化剥落,甚至发生滑塌。

(3)千枚岩。浅变质岩,千枚状构造,变晶结构,常见矿物有绢云母、绿泥石、石英等。其原岩大部分为黏土岩,原泥质一般不保留,新生矿物颗粒较板岩粗大,有时部分绢云母有渐变为白云母的趋势。岩石中片状矿物形成细而薄的连续的片理,沿片理面呈定向排列,致使这类岩石具有明显的丝绢光泽。千枚岩的质地松软,强度低,易风化剥落,沿片理面滑塌。

2.块状岩类

(1)大理岩。由石灰岩或白云岩经重结晶变质而成,等粒变晶结构,块状构造。主要矿物成分为方解石,遇稀盐酸强烈起泡,可与其他浅色岩石相区别。大理岩常呈白色、浅红色、淡绿色、深灰色以及其他各种颜色,常因含有其他带色杂质而呈现出美丽的花纹。

大理岩强度中等,易于开采加工,色泽美丽,是一种很好的建筑装饰石料。

(2)石英岩。结构和构造与大理岩相似。一般由较纯的石英砂岩变质而成,常呈白色,因含杂质,可出现灰白色、灰色、黄褐色或浅紫红色。强度很高,抵抗风化的能力很强,是良好的建筑石料,但硬度很高,开采加工相当困难。

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