已有的岩浆岩或沉积岩在高温、高压及其他因素作用下,矿物成分、结构构造方面发生质变,形成新的岩石,这种变了质的岩石称变质岩。由岩浆岩变质的叫正变质岩,由沉积岩变质的叫副变质岩。变质岩无论岩性或工程地质性质都和原岩有共同之处,又有很大差别。
1.变质岩的矿物成分
组成变质岩的矿物,除含有岩浆岩和沉积岩中的矿物外,还有一部分为变质岩所特有的矿物。表1.8 所列是常见造岩矿物在各类岩石中的分布情况,从表中可以看出:
表1.8 造岩矿物在各类岩石中的主要分布情况
(1)岩浆岩中的主要矿物,如石英、长石、云母、角闪石、辉石等,在变质岩中也是主要矿物。但岩浆岩的一些次要矿物,如绢云母、绿泥石等片状矿物,也经常是一些变质岩的主要矿物。
(2)沉积岩中常见的典型矿物,如方解石、白云母等,在变质岩(主要是大理岩)中也可大量出现。但沉积岩中的高岭石、蒙脱石、伊利石等黏土矿物,则仅在变质作用很浅时呈残留矿物保留在变质岩中。变质作用较深时,都变为红柱石、蓝晶石、十字石、方柱石、矽线石、硅灰石、绢云母等特殊的变质矿物。
(3)变质岩中广泛分布片状、纤维状、针状、柱状矿物,如云母、阳起石、滑石、蛇纹石、矽线石等,并常呈定向排列。同时,这些变质矿物常有共生组合规律。
2.变质岩的结构
变质岩的最主要结构是重结晶作用形成的变晶结构。根据组成矿物的粒度、形态及相互关系,变晶结构又分为等粒变晶结构、斑状变晶结构、鳞片和纤维状变晶结构三种,此外还有变余结构等。
(1)等粒变晶结构。
等粒变晶结构的岩石主要由长石、石英及方解石等粒状矿物组成,矿物晶粒大小大致相等,颗粒之间互相镶嵌很紧,不定向排列。
(2)斑状变晶结构。
在粒度较小的矿物集合体(也称基质)中分布着一些由重结晶形成的较大斑状晶体(称为变斑晶)。变斑晶通常是石榴石、十字石、蓝晶石等晶形完好的变质矿物。
(3)鳞片和纤维状变晶结构。
鳞片和纤维状变晶结构是由片状、柱状或纤维状矿物定向排列形成的结构,主要由云母、绿泥石等鳞片状矿物组成的岩石具鳞片状变晶结构;主要由角闪石、透闪石等柱状或纤维状矿物所组成的岩石具有纤维状变晶结构。
(4)变余结构。
变余结构指在变质岩形成后尚保留某些原岩的结构残余。变余结构表明了变质作用的不彻底性。
3.变质岩的构造
变质岩的构造是指矿物排列的特点。除某些岩石外,大部分变质岩具有定向构造,这是变质的最大特点。变质岩的常见构造有:
(1)片麻构造。
片麻构造是深变质岩中的常见构造。岩石主要具有由粒状矿物(长石、石英)以及片状矿物、柱状矿物(黑云母、白云母、绢云母、绿泥石、角闪石等)相间排列所形成的深浅色泽相间的断续的条带状构造。
(2)片状构造。
片状构造是岩石中由大量片状矿物(如云母、绿泥石、滑石、石墨等)平行排列所成的薄层片状构造。
(3)千枚构造。
千枚构造是岩石中重结晶形成的绢云母微细鳞片平行排列所形成的构造,片理面上具丝绢光泽,有时可见细小的绢云母。
(4)板状构造。
板状构造是岩石中由片状矿物平行排列所形成的具有平整板状劈理的构造,沿着板理易劈成薄板,板面微具光泽。
(5)块状构造。
块状构造是岩石中的矿物成分和结构都较均匀、没有明显定向排列所表现出来的构造。
4.变质岩的分类
变质岩的种类繁多,命名又较复杂,一般根据变质作用类型、岩石的构造、结构特点,对变质岩进行分类(表1.9)。(www.xing528.com)
表1.9 变质岩主要岩石类型简表
5.常见的变质岩
(1)板岩类。
板岩类为板状构造,一般岩性致密坚硬,敲之会发出清脆的响声,原岩成分基本没有重结晶。常见的板岩有灰绿色板岩、黑色碳质板岩、硅质板岩、钙质板岩等,一般是由黏土岩、页岩等经低级区域变质所形成,也有火山岩变质形成的板岩。
(2)千枚岩类。
千枚岩类为千枚状构造,主要矿物成分是绢云母、绿泥石和石英,有些还含有一定量的斜长石,颗粒很细,片理面上可见绢云母呈绢丝光泽,有些千枚岩中还可见黑云母、石榴石、硬绿泥石等变斑晶。银灰色及黄绿色千枚岩是最常见的类型。千枚岩的原岩和板岩相同,但变质程度稍高,矿物已基本重结晶。
(3)片岩类。
片岩类一般为鳞片或纤状变晶结构,片状构造,片状或柱状矿物占优势,其次是石英,长石则较少。常见片岩按矿物成分可分为以下几种:云母片岩,由黑云母、白云母、石英等组成,常含有石榴石、卜字石、蓝晶石、红柱石等变斑晶;角闪石片岩,主要由角闪石、石英及斜长石等组成;绿色片岩,主要由绿泥石、蛇纹石、绿帘石、阳起石及石英、钠长石等组成。此外有些片岩,因含石英更高,叫作石英片岩(如绢云母石英片岩);还有些含若干碳酸盐矿物,叫作钙质片岩。片岩类一般属中级至中低级变质的产物,原岩可以是黏土岩、粉砂岩及页岩等沉积岩,也可以是火山岩。
(4)片麻岩类。
片麻岩类(图 1.33)一般为鳞片粒状变晶结构,粒度较粗,片麻状构造,以长石、石英等粒状矿物为主,且长石含量较高,但也含有一定量的云母、角闪石等片状或柱状矿物。常见类型有黑云母片麻岩(可含石榴石、矽线石等矿物)及角闪斜长片麻岩等。
图1.33 片麻岩
片麻岩一般是中高级变质的产物。
(5)变粒岩类。
变粒岩类一般为细粒至中细粒鳞片粒状变晶结构,矿物分布和粒度都很均匀,为不太明显的片麻状或块状构造;有些风化后成砂粒状,主要由长石和石英组成,并有一些黑云母、角闪石等暗色矿物,有些还有石榴石等。其常见类型有黑云母变粒岩、角闪石变粒岩等,当暗色矿物很少时则叫作浅粒岩。变粒岩和片麻岩的主要区别在于其上述结构特征,同时变粒岩含暗色矿物也较少,但两者之间常有过渡类型。变粒岩是砂岩、粉砂岩等沉积岩或中酸性火山岩类经中低级区域变质所形成的。
(6)石英岩类。
石英岩类主要由石英组成,一般为粒状变晶结构,块状构造,有时还含少量云母、角闪石等矿物,云母石英岩是常见类别之一。含长石较多的叫作长石石英岩;含磁铁矿的石英岩叫作磁铁石英岩,是一种重要的铁矿石类型。
(7)大理岩类。
大理岩类主要由方解石、白云石等碳酸盐矿物组成,一般为粒状变晶结构,块状构造,有时还会含一定量的蛇纹石、透闪石、金云母、镁橄榄石、透辉石、硅灰石及方柱石等矿物。蛇纹石大理岩、镁橄榄石透辉石大理岩、金云母透辉石大理岩、透闪石大理岩及方柱石大理岩等都是常见类型,若含有白云石则叫作白云质大理岩或白云石大理岩。大理岩都是碳酸盐类沉积岩变质重结晶所形成的。
以上 7 类岩石中,板岩、千枚岩、变粒岩和斜长角闪岩主要为区域变质作用所形成,其余岩石类型则在区域变质作用或接触变质作用过程中均可出现。
(8)角岩类。
角岩类(图 1.34)一般为深色致密坚硬的细均粒粒状变晶结构,块状构造,常见的角岩主要由黑云母、白云母、长石及石英组成,有时还含有红柱石、堇青石、矽线石等矿物。黑云母角岩是其常见的岩石类型。这类岩石是由泥质沉积岩经中、高级接触变质所形成的,见于侵入体附近的围岩中。
图1.34 角岩类
(9)构造角砾岩。
构造角砾岩常见于断层带中,角砾为大小不等、带棱角的岩石碎块,胶结物为细小的岩石或矿物碎屑,是原岩经动力作用后的产物。
(10)糜棱岩。
糜棱岩是刚性岩石受强烈粉碎后所形成的,其大部分已成为极细的隐晶质粉末,且具有挤压运动所成的“流纹状”条带,通常还有一些透镜状或棱角状的岩石或矿物碎屑。糜棱岩岩性坚硬,外貌和流纹岩有些相似,它们的形成往往和强大的挤压应力有关。
构造角砾岩、糜棱岩有时通称动力变质岩。
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