矿物岩石鉴定-教案-模块六 变质岩及其肉眼鉴定

 

模块六变质岩及其肉眼鉴定

变质岩在我国和世界各地分布很广,约占地壳总体积的27%;前寒武纪的地层绝大部分由变质岩所组成。在常见变质岩的主要类型中,以区域变质岩分布最为广泛,约占大陆面积的18%。其他成因类型的变质岩分布则很有限。由接触变质作用形成的接触变质岩,仅局限分布于侵入体和火山岩体的周围;由动力变质作用所形成的各种动力变质岩,严格受各种断裂构造的控制,其分布面积更有限,但动力变质岩的出现通常是我们识别断裂构造的重要标志。因此,本模块将重点讲述常见的区域变质岩、接触变质岩及动力变质岩的基本特征、岩石主要类型及肉眼鉴定特征。

[任务导言] 任务十六变质岩及相关基本知识

相对岩浆岩和沉积岩,变质岩由于其形成条件的复杂性,对其知识点的深入理解和掌握也将难于之前所学的岩浆岩和沉积岩。但对于从事生产实践的工程地质专业的技术人员来说,只需掌握最常见的区域变质岩、接触变质岩和动力变质岩的主要类型及鉴定特征即可。

[任务目标]

了解变质作用因素

掌握变作用的主要类型

了解变质岩的结构

掌握变质岩的构造

[任务分析]

变质岩是由原岩经变质作用而形成的,其岩性特征在一定程度上受原岩的控制,具有一定的继承性。另一方面,由于经受了不同程度的变质作用的影响,岩石在矿物组成和结构构造上又具有其特征性,如岩石中常含有变质矿物和具有定向性构造等。这些特征性将是我们以此区别于岩浆岩和沉积岩的重要依据。因此,对变质岩的结构、构造等知识点的学习,将是本此任务的重点和难点。

[知识导航]

知识点一变质作用的因素及类型

一、变质作用的因素

地壳中先形成的岩石,由于受到构造运动、岩浆活动或地壳内热流变化等内动力的影响,使原岩的矿物成分和结构构造(有时还有化学成分)发生了不同程度的变化,我们将这些变化统称为变质作用。变质岩是指由变质作用形成的岩石,其源岩可以是沉积岩、岩浆岩以及先形成的变质岩。

通常,变质作用是在较高的温度和一定的压力条件下,是岩石基本上保持固体状态下(有时可出现部分融熔)进行的,这些特征都不同于之前学习的沉积作用和岩浆作用。 变质作用的因素包括温度、压力及化学活动性流体等因素。

1.温度

温度的改变是引起岩石变质的重要因素之一,大部分变质作用都是在温度升高的情况下发生的。温度升高对原岩产生的影响主要有三个方面。

(1)温度的升高能促进并加速岩石中矿物的重结晶,促进并加速原岩的结构、构造发生变化,使原岩中的矿物颗粒由细变粗。如石灰岩、白云岩经变质作用形成大理岩,主要就是由于岩石所处环境的温度升高,使岩石中的碳酸盐矿物发生重结晶作用而形成的。

(2)温度的升高有利于岩石内物质成分的迁移,使矿物之间发生化学反应,并促进变质反应向吸热方向进行,形成新的高温变质矿物。如细粒硅质石灰岩在遭受高温作用时,不仅会发生重结晶作用,而且还生成变质矿物硅灰石,形成硅灰石大理岩。

(3)温度的升高可使岩石中流体相的活动性增大。然而,当温度持续增高(800℃~900℃)时,还可使原岩在变质结晶和重结晶的基础上进一步发生部分融熔,使岩石中长英质低熔组分呈液相出现,发生混合岩化作用。

一般认为,变质作用的温度通常在200~900℃之间。引起岩石变质的热能来源主要为岩浆熔体释放的热能、地热增温率(平均每30~50米升高1℃)、放射性元素衰变产生的热能及构造运动产生的热能等。

2.压力

压力对于变质作用来说具有十分重要的作用。一般分为静压力和定向压力(应力)。前者是指上覆岩层的负荷重量所决定的压力;后者是指由构造运动所产生的压力。定向压力一般随深度的增加而减小,而静压力则随深度的增加而增大。一般压力对变质作用的影响主要包括以下几方面:

(1)在一定温度条件下,压力的增加往往会形成比重大、分子体积小的矿物组合,如红柱石(比重3.1)在压力增加的情况下向蓝晶石(比重3.6)的转变。

(2)静压力的增大或减小还有利于某些矿物(含挥发组成的矿物)的分解或形成。如在一定温度条件下,压力的减小有利于方解石和石英反映形成硅灰石;反之,压力增加使硅灰石分解为方解石和石英。

(3)定向压力有利于变质岩中定向构造的形成,使岩石的结构、构造发生改变,如板状、千枚状、片状等构造的形成。

3.化学活动性流体

化学活动性流体主要指常含有CO2、HF、SO3、H2O等的气态和液态水溶液,它们主要循环于地壳内的裂隙和空隙之中。化学活动性流体主要起着变质作用的催化剂、溶剂、运移介质等的作用,以及有时还参与到某些矿物形成的作用中去。

以上三种因素往往是相互配合、共同参与于变质作用之中的,具体的变质作用常以其中某一因素为主要因素。

二、变质作用的类型

根据变质作用的主要控制因素,结合地质条件可将变质作用分为以下几种常见类型:

1.区域变质作用

是在地壳较浅部位发生的主要由区域性应力作用引起的一种变质作用。在这种变质作用过程中,以动力变质作用为主,使岩石的结构和构造发生改变;由于热流变化不显著,重结晶作用属于次要地位。主要形成各种板岩、千枚岩等片理化岩石。大部分原岩被保留,属于低温和低压的范围。我国南方昆阳群变质岩分布的地区和贵州黔东南地区大面积分布的板岩可作为典型代表。由区域变质作用形成的岩石称之为区域变质岩。

2.接触变质作用

是由岩浆活动引起的发生在侵入体与围岩的接触带的一种变质作用。根据作用过程中有无交代作用又可分为热接触变质作用和接触交代作用。前者主要是由于温度升高引起,而没有明显的交代作用(物质的迁入和移出);后者则在温度升高的同时,还有显著的交代作用。由接触变质作用形成的岩石称之为接触变质岩。

热接触变质作用是指由侵入体释放出的热能,使接触带附近围岩的矿物成分和结构构造发生变化的一种变质作用。这种作用表现为原岩成分的重结晶,形成新的矿物组合和新的结构构造,而岩石的化学成分基本上没有发生变化。

接触交代作用是由于岩浆晚期析出的大量挥发分和热液,通过交代作用使接触带附近的侵入岩和围岩在岩性及化学成分上均发生变化的一种变质作用。这种变质作用可形成各种接触交代变质岩,如矽卡岩的形成。

3.动力变质作用

又称“碎裂变质作用”,是在构造作用产生的强应力的影响下,使原来岩石及其组成矿物发生变形、破碎等机械作用,也常有一定程度的重结晶作用。由于应力的性质和强度不同,可形成构造角砾岩、碎裂岩、糜棱岩、千糜岩等动力变质岩石。主要沿断裂带呈条带状分布,是断裂带的重要标志。由动力变质作用形成的岩石称之为动力变质岩。

4.气液变质作用

泛指由化学性质比较活泼的气化热液,与固态岩石发生交代作用,使原来岩石的矿物成分和化学成分都发生变化的一种变质作用。它既包括岩浆岩的自变质作用,也包括各种围岩蚀变作用。主要代表的岩石类型为云英岩和次生石英岩。由气成热液变质作用形成的岩石称之为气液变质岩。

5.混合岩化作用

是指由新生成的“长英质或花岗质”组分与原来的变质岩相互作用形成的各种混合岩的变质作用。是介于变质作用与典型岩浆作用之间的一种造岩作用。

一般认为大规模新生成的“长英质或花岗质”组分是由原来的变质岩在高温条件下发生选择性融熔所形成的。当某些花岗质岩浆侵入变质岩时,在接触带由于岩浆注入变质岩发生交代作用时,可形成小规模的混合岩化作用,则称为边缘混合岩化作用。

知识点二变质岩的结构与构造

变质岩的结构与构造特征是进行变质岩分类、肉眼鉴定和定名的重要依据。

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