變質岩工程地質特徵
㈠ 簡述變質岩代表的岩石特徵及其工程地質性質
沉積岩(Sedimentary Rock) :沉積岩,又稱為水成岩,是三種組成地球岩石圈的主要岩石之一(另外兩種是岩漿岩和變質岩)。是在地表不太深的地方,將其他岩石的風化產物和一些火山噴發物,經過水流或冰川的搬運、沉積、成岩作用形成的岩石。在地球地表,有70%的岩石是沉積岩,但如果從地球表面到16公里深的整個岩石圈算,沉積岩只佔5%。沉積岩主要包括有石灰岩、砂岩、頁岩等。沉積岩中所含有的礦產,佔全部世界礦產蘊藏量的80%。相較於火成岩及變質岩,沉積岩中的化石所受破壞較少,也較易完整保存,因此對考古學來說是十分重要的研究目標。
沉積岩來自於岩石和有機物的碎片,叫做沉積物,在百萬年期間積聚成堆。這些緊密的岩石比火成岩更易彎曲。像沙,鹽,粘土,砂岩,炭和石灰石都是例子。
沉積岩是在地殼表層的條件下,由母岩的風化產物、火山物質、有機物質等沉積岩的原始物質成分,經搬運、沉積及其沉積後作用而形成的一類岩石。
沉積岩種類很多,其中最常見的是頁岩、砂岩和石灰岩,它們占沉積岩總數的95%。這三種岩石的分配比例隨沉積區的地質構造和古地理位置不同而異。總的說,頁岩最多,其次是砂岩,石灰岩數量最少。沉積岩地層中蘊藏著絕大部分礦產,如能源、非金屬、金屬和稀有元素礦產,其次還有化石群。
㈡ 試簡述沉積岩代表性岩石的特徵及其工程地質性質
沉積岩(Sedimentary Rock) :沉積岩,又稱為水成岩,是三種組成地球岩石圈的主要岩石之一(另外兩種是岩漿岩和變質岩)。是在地表不太深的地方,將其他岩石的風化產物和一些火山噴發物,經過水流或冰川的搬運、沉積、成岩作用形成的岩石。在地球地表,有70%的岩石是沉積岩,但如果從地球表面到16公里深的整個岩石圈算,沉積岩只佔5%。沉積岩主要包括有石灰岩、砂岩、頁岩等。沉積岩中所含有的礦產,佔全部世界礦產蘊藏量的80%。相較於火成岩及變質岩,沉積岩中的化石所受破壞較少,也較易完整保存,因此對考古學來說是十分重要的研究目標。
沉積岩來自於岩石和有機物的碎片,叫做沉積物,在百萬年期間積聚成堆。這些緊密的岩石比火成岩更易彎曲。像沙,鹽,粘土,砂岩,炭和石灰石都是例子。
沉積岩是在地殼表層的條件下,由母岩的風化產物、火山物質、有機物質等沉積岩的原始物質成分,經搬運、沉積及其沉積後作用而形成的一類岩石。
沉積岩種類很多,其中最常見的是頁岩、砂岩和石灰岩,它們占沉積岩總數的95%。這三種岩石的分配比例隨沉積區的地質構造和古地理位置不同而異。總的說,頁岩最多,其次是砂岩,石灰岩數量最少。沉積岩地層中蘊藏著絕大部分礦產,如能源、非金屬、金屬和稀有元素礦產,其次還有化石群。
㈢ 變質岩區地質構造特徵研究
變質岩區地質構造環境比較復雜,但是變質岩區的地質構造活動和成礦關系十分密切,因此必須對變質岩區地質構造環境開展必要的深入的研究工作,編制變質岩區地質構造圖。由於我國區域地質調查工作大部分從20世紀60年代到80年代完成,不同時期填制的地質圖對地質特徵的認識水平差別較大,因此必須按照新的理論觀點對原有的資料進行綜合分析,必要時應當開展野外補充調查工作,才能對變質岩區地質構造環境達到一定的認識程度,滿足礦產預測工作的基本要求。變質岩區地質構造研究工作方法適用於陸塊基底和造山帶的構造研究。
一、區域變質作用特徵研究
1.變質岩岩石學研究
岩石礦物成分組合、結構構造、礦物形成世代、標型特徵、岩石化學特徵、地球化學特徵、包括微量元素稀土配分等。恢復原岩建造,分析變質作用過程中物質成分的遷移特徵。
2.劃分變質相帶
確定空間分布特徵,編制變質相帶圖。根據變質相帶分布特徵,分析構造熱事件期次及空間分布特徵,確定熱中心。
3.常見區域變質相礦物組合(據馬文璞,1992)
(1)藍片岩相:高壓低溫變質作用形成。
發育藍閃石+硬玉、藍閃石+綠輝石、藍閃石+硬玉+石英等特徵組合。和綠泥石、多硅白雲母、黑硬綠泥石、綠簾石、榍石、鈉長石和石英共生。
(2)綠片岩相:重結晶作用早期階段。
鈉長石+綠簾石+石英,原岩為泥質岩中可見多硅白雲母、綠泥石、榍石,有時出現黑雲母。原岩為基性時可見綠泥石、陽起石、黑硬綠泥石、方解石。原岩為鎂質岩石時可見葉蛇紋石、滑石和透閃石。
(3)綠簾石-角閃石相:變質作用中低級階段,在綠片岩相和角閃岩相間過渡。
鈉長石+綠簾石+普通角閃石。
(4)角閃石相,變質作用進入高級階段。
普通角閃石+斜長石,典型礦物組合和原岩成分有關。
泥質岩:石英+硅線石+黑雲母+白雲母。
鈣質岩:方解石+透輝石+透閃石(+鈣鋁榴石+黝簾石)
中基性岩:普通角閃石+斜長石+綠簾石+硅線石
鎂質岩:透閃石+葉蛇紋石+滑石+直閃石。
(5)麻粒岩相:區域變質作用最高級階段。典型礦物組合和原岩成分有關。
泥質岩:石英+條紋長石+矽線石+鐵鋁榴石(+黑雲母、藍晶石)
中基性岩:斜長石+透輝石+紫蘇輝石(+石榴石)
鈣質岩:方解石+透輝石+鎂橄欖石(+方柱石、剛玉)
鎂質岩:鎂橄欖石+頑火輝石+尖晶石。
二、綠岩地體研究
綠岩帶是指分布於太古宙古老陸塊中的變質火山岩及變質沉積岩組成的變質地體。對成礦作用關系極為密切。現以綠岩帶研究為主,同時對與其相關的花崗質岩石,以及高級變質基底區岩石特徵簡要介紹如下:
1.綠岩帶地體特徵
(1)綠岩帶地體一般為寬數km至數十km,長數百km的帶狀或不規則帶狀地體,形成大量鐵鎂質礦物,呈向形構造,分布於大片花崗質岩石之中,變質一般為中低變質相,(高綠片岩相-低角閃岩相)。
(2)綠岩帶下部層位為變質火山岩系列,主要岩石成分為拉斑玄武岩系列至鈣鹼性火山岩系列的變玄武岩、變安山岩為主。在火山岩系底部常見超鎂鐵質岩,有的地區發育有特殊的鬣刺結構,稱為科馬提岩,我國發現的主要是科馬提質玄武岩相似的超鎂鐵質岩,也有發現科馬提岩的報道。火山岩繫上部成分為長英質火山岩類,由變粒岩、淺粒岩、雲母石英片岩、絹雲綠泥片岩等組成。綠岩帶上部層位為變質沉積岩系,成分以碎屑岩、泥質岩類為主,有的地區發育碳酸鹽類。
(3)構造特徵:經歷了強烈的多期變形作用,形成復雜的推覆片體,褶皺片體,常見岩漿底闢作用,韌性剪切帶發育。經歷了多期疊褶,發生強烈的構造置換作用,經常形成等斜褶皺造成的假單斜堆垛岩系。
2.花崗質岩石特徵
構成花崗綠岩地體的另一部分主要是花崗質岩石、花崗質岩石分布范圍比較廣,一般形成時代和綠岩地體形成時代相近或稍晚,主要有片麻狀花崗質雜岩體,底辟式花崗質岩基,鉀質花崗岩侵入體。
(1)片麻狀花崗質雜岩體占花崗綠岩地體中花崗質岩石的主體,岩性由片麻狀英雲閃長岩、奧長花崗岩、片麻狀花崗閃長岩、片麻狀二長花崗岩等岩石組成,和綠岩帶接觸帶呈不規則狀或過渡變化,岩體內常見綠岩包體。屬綠岩帶同構造岩漿活動產物。
(2)底辟式花崗質岩基:岩性由花崗閃長岩、英雲閃長岩、奧長花崗岩組成、一般是等軸狀分布。和圍岩界線清楚,邊部發育綠岩包體。一般在綠岩帶變質-變形早期侵位。
(3)鉀質花崗岩侵入體:呈小型長條狀、不規則狀、岩性為:二長花崗岩、鉀長花崗岩等組成。屬綠岩帶變質變形作用晚期侵入。
3.綠岩帶基底構造特徵
研究花崗-綠岩地體必然涉及基底構造,稱為高級變質區,屬於太古宙陸核最古老的地體。變質程度達到高角閃岩相-麻粒岩相。該類地體過去往往和花崗綠岩地體沒有嚴格劃開,以「混合岩」處理,隨著研究的深入,與花崗-綠岩地體之間存在顯著的區別。其特徵如下:
(1)「高級區」面積達到幾百到上千km2,主要形成大小不等的橢圓形和不規則花崗質岩石構成的穹隆,其中80%以上由花崗岩類組成;由斜長角閃岩等岩類組成的表殼岩,呈包裹體賦存於花崗質岩石之中。
(2)花崗質岩石特徵:高級區花崗質岩石岩性一般為灰色片麻岩、紫蘇花崗岩組成,按照礦物成分和岩石化學、地球化學特徵可以恢復為3種花崗岩:英雲閃長岩、奧長花崗岩、花崗閃長岩、稱為TTG組合。其主要特徵為SiO2含量高,Na2O>K2O,礦物含量以斜長石為主,微量元素,稀土元素特徵均反映岩漿深源成因特徵。
(3)麻粒岩包體特徵:高級區經常發育麻粒岩包體,主要成分由石榴石、斜長石、單斜輝石、紫蘇輝石、角閃石、黑雲母等組成。低Si,高Al,高FeO,貧Mg、低鹼特徵。此外,還可見到角閃岩包體由鎂角閃石、斜長石、透輝石、黑雲母組成。
(4)表殼岩:在高級區殘留有面積較小的支離破碎的表殼岩。主要岩性為:超鎂鐵質岩類,輝石岩、角閃石岩等基性岩類,斜長輝石岩,斜長角閃岩,基性麻粒岩等。中酸性岩類包括中性斜長角閃岩類、斜長變粒岩、淺色麻粒岩類、斜長片麻岩類、變粒岩類、淺粒岩類等。此外有磁鐵石英岩類。例圖見圖2-5、圖2-6。
圖2-5清原-夾皮溝花崗岩-綠岩帶地質圖
(據李俊建、沈保豐等,1994)
1.晚太古界綠岩帶(清原群、夾皮溝群、和龍群);2.中太古界高級區表殼岩(輝南群、龍崗群);3.晚太古代鈉質花崗岩;4.晚太古代鉀質花崗岩;5.中太古代鈉質花崗岩;6.紫蘇花崗岩;7.燕山期花崗岩;8.華力西期花崗岩;9.韌性剪切帶;10.斷層及推測斷層
圖2-6清原地區太古宙地質圖
(據李俊建、沈保豐等,1994)
1.後太古宙地層及岩漿岩;2.清原群組透由組;3.清原群金鳳嶺組;4.渾南群石棚子組;5.渾南群景家溝組;6.英雲閃長岩;7.花崗閃長岩;8.英雲閃長-奧長花崗岩;9.英雲閃長質片麻岩;10.花崗閃長質片麻岩;11.奧長花崗質片麻岩;12.紫蘇花崗岩;13.燕山期花崗岩;14.華力西期花崗岩;15.鉀質花崗岩;16.變質花崗岩;17.粗斑狀糜棱岩;18.糜棱岩;19.岩相界線;20.斷層及推測斷層;21.不整合;22.地理界線
三、變質核雜岩構造
(1)變質核雜岩的概念不同的研究者認識不完全相同。現將描述性特徵說明如下:一般指深變質基底構造呈穹狀或長垣狀出露,形成「背形」構造,周邊被蓋層環繞基底,由古老深變質岩類(包括變質火山岩、沉積岩和侵入岩)組成,其頂部發育剪切滑脫帶。
(2)變質核雜岩一般認為由於深部岩漿上拱而形成,或者由於伸展構造造成岩層減薄,深部基底上隆而形成。反映了深部熱動力作用。
四、韌性剪切帶
變質岩區控制構造格架,變質作用,岩漿活動的主要構造是韌性剪切帶,因此識別韌性剪切帶十分重要。韌性剪切帶,規模大小不等,大者達數百上千km。某些板塊主要邊界多受韌性剪切帶控制。其主要特徵:
(1)韌性剪切帶由線性強變形帶與其間弱變形斷片或岩塊相間組成,強變形帶主要形成糜棱岩類岩石,發育面理、線理、形成不同強度的線狀帶。
(2)韌性剪切帶形成的構造岩石主要為糜棱岩類,根據其基質動態重結晶程度又可劃分為各類由初糜棱岩到糜棱岩、超糜棱岩,直至形成構造片岩、構造片麻岩。高壓應力礦物常見有:藍閃石、硬柱石、柯石英、硬綠泥石、多硅白雲母等。岩石中常可見平行面理的條帶狀長英質細脈、石英細脈等。
(3)韌性剪切帶有關的宏觀標志:
a.鞘褶皺,一般發育於剪切帶強烈剪切部位,拉伸線理與褶皺平行。
b.新生面理:由礦物及礦物集合體定向分布形成面理。
c.拉伸線理:柱狀礦物,板狀礦物、平行定向,有的礦物顆粒被拉長,如所謂石英「扒絲」。
五、剝離斷層
(1)主要指向深部變緩的大規模低角度正斷層,向上和高角度正斷層聯合,剖面上造成部分地層缺失。
(2)上下盤岩石變形有明顯區別,上盤以脆性伸展變形為主,下盤為韌性流變變形,發育糜棱岩,下盤岩石變質較深,上盤岩石弱變質或不變質。
(3)剝離斷層經常成為不同構造層分界面。地表常常形成類似「飛來峰」和「構造窗」的「殘留峰」,「剝離窗」。
六、構造混雜岩帶
構造混雜岩帶主要發育於不同板塊接合帶之間,一般長達數百km,寬數km至數十km。特徵如下:
(1)不同時代,不同成因岩石互相混雜,包括深海相蛇綠岩、玄武岩、硅質岩、薄層遠洋灰岩及陸緣沉積、雜砂岩、砂岩、泥岩類相互混雜堆積。
(2)多相變質岩混雜,可見高壓變質岩類如榴輝岩相岩石、發育藍閃石、硬柱石等應力礦物,有的形成含有柯石英、金剛石等標志礦物的超高壓變質帶。
(3)地層疊置關系混亂,形成基體和岩塊兩部分,基體物質一般由千枚岩、板岩、片岩等碎屑物組成,外來岩塊由大小不等的包體組成,有榴輝岩、榴閃岩、鎂鐵質岩、藍閃石片岩、硅質岩、灰岩、砂岩等等。
(4)有的地區出現低溫高壓變形變質帶和高溫低壓結晶帶並列的雙變質帶。
七、走滑剪切帶
(1)走滑剪切帶一般指近直立的斷裂面,兩側岩塊發生相對水平剪切運動,規模較大,長達上千公里或數千公里,位移達數十至上百km,一般淺部以脆性變形為主,深部以韌性變形為主。
(2)一般分為縱向走滑和橫向走滑兩類。縱向走滑主要與造山帶平行延伸,經常沿地體拼合帶發生,橫向走滑,貫穿造山帶或大陸地塊。
八、多期褶皺研究
變質岩區褶皺疊加十分常見,因此應加以判別。一般通過編制岩性圖的方法進行判別。根據特殊標志層,在圖面上勾繪包絡面的地質界線,如果發現異常形態(如穹盆狀、彎鉤狀等),即應加以分析,必要時,通過野外調查尋找轉折端,收集必要的面理、線理資料,以確定褶皺期次,以及構造應力場。
疊加褶皺的識別標志:
(1)早期褶皺軸面有規律的再褶皺;
(2)早期褶皺伴生的面理和韌性剪切面有規律地彎曲;
(3)兩組不同類型和不同方向的面理有規律地交切;
(4)褶皺樞紐和伴生線理有規律地彎曲;
(5)褶皺位態有規律地傾豎或斜卧;
(6)大型褶皺轉折端處存在橫卧小褶皺,且大小褶皺軸面正交;
(7)大型褶皺岩層內發育有無根褶皺,香腸構造呈有規律地彎曲並在轉折端橫卧;
(8)穹隆和構造盆地呈等間距規律分布;
(9)褶皺平面或剖面形態各異,地質界線回曲,甚至呈鐮狀、耳狀、蘑菇狀和復雜多樣形態。
九、古斷裂的判別
(1)新斷裂追蹤,遷就古斷裂;
(2)斷層岩重新挫碎,成分復雜,結構構造被改造,新老斷層岩共存。
(3)斷層標志多樣化,發育多向擦痕,斷層角礫岩透鏡體化等;
(4)多期次侵入岩體共存於斷裂帶中或與其成生聯系有關的同一構造體系中;
(5)新斷層重接、斜接、反接、截接古斷裂。
以上第(二)、(三)、(四)、(五)、(六)、(七)、(八)、(九)等部分的內容根據傅昭仁、蔡學林(1996)。
十、變質岩區地質構造圖的編制
例圖見圖2-7。
圖2-7豫西秦嶺群構造地質圖
(據劉國惠、張壽廣等,1993)
1.白堊系;2.上三疊統;3.上古生界;4.下古生界;5.秦嶺岩界;6.大理岩;7.片麻岩;8.中生代花崗岩;9.古生代或元古宙花崗岩;10.閃長岩;11.超基性岩;12.韌性剪切帶;13.構造混雜岩;14.片(面)理;15.斷層;16.推覆構造
(1)根據區調資料詳細收集變質岩岩石學資料。
(2)編制變質相帶圖,根據變質相以及原岩建造劃分不同礦物組合的相帶。
(3)太古宙變質岩區劃分高級區及花崗-綠岩地體。
(4)進行構造解析工作,分析區域構造變形特徵、判斷構造組合:剝離斷層及滑脫斷層系、變質核雜岩構造、堆垛層構造,構造混雜岩帶、韌性剪切帶、韌性走滑構造。並在圖面上加以表達。
(5)變質岩地質構造圖的內容
a.岩性組合及產狀分布;
b.變質相帶界線;
c.由岩性層表示的褶皺構造;
d.伸展、收縮、剪切等大型構造組合,包括變質核雜岩構造、韌性剪切帶、韌性走滑構造、剝離斷層及滑脫斷層系、堆垛層構造、構造混雜岩帶等;
e.片麻理、片理等區域性面理構造;
f.岩漿侵入體;
g.不同變形特徵的構造群落分區界線;
h.太古宙變質岩區應表示花崗綠岩地體。
(6)編寫說明書。
㈣ 變質岩有哪些特徵
變質岩它的岩性特徵,既受原岩的控制,具有一定的繼承性,又因經 受了不同的變質作用,在礦物成分和結構構造上又具有新生性(如含有變質礦物和定向構造等)。
通常,由岩漿岩經變質作用形成的變質岩稱為「正變質岩」,由沉積岩經變質作用形成的變質岩稱為 「負變質岩」。根據變質形成條件,可分為熱接觸變質岩、區域變質岩和動力變質岩。
變質岩在中國和世界各地分布很廣。前寒武紀的地層絕大部分由變質岩組成;古生代以後,在各個地質時期的地殼活動帶(如地槽區),在一些侵入體的周圍以及斷裂帶內,均有變質岩的分布。
(4)變質岩工程地質特徵擴展閱讀
變質岩的礦物成分:
變質岩常具有某些性質的礦物,這些礦物只能由變質作用形成,稱為特徵變質礦物,特徵變質礦物有紅柱石、藍晶石、硅灰石、石榴子石、滑石、十字石、透閃石、陽起石、藍閃石、透輝石、蛇紋石、石墨等。變質礦物的出現就是發生過變質作用的最有力證據。
除了典型的變質礦物外,變質岩中也有既能存在於火成岩又能存在於沉積岩的礦物,它們或者在變質作用中形成,或者從原岩中繼承而來。屬於這樣的礦物有石英、鉀長石、鈉長石、白雲母、黑雲母等。這些礦物能夠適應較大幅度的溫度、壓力變化而保持穩定。
㈤ 試述常見變質岩石的工程地質性質
變質岩 ,原有岩抄石經變質作用而形成的岩石。岩石在基本上處於固體狀態一下,受溫度、壓力及化學活動性流體的作用,發生礦物成分、化學成分、岩石結構和構造變化的地質作用,稱為變質作用。 根據變質作用類型的不同,可將變質岩分為5類:動力變質岩、接觸變質岩、區域變質岩、混合岩和交代變質岩。常見的變質岩有: 糜棱岩 、碎裂岩、 角岩 、板岩、 千枚岩 、 片岩 、 片麻岩 、 大理岩 、 石英岩 、角閃岩、片粒岩、榴輝岩、 混合岩 等。變質岩佔地殼體積的27.4%。 岩石的工程地質性質包括岩石的物理性質、水理性質、和力學性質。影響岩石工程地質性質的因素主要是岩石的礦物成分、結構、構造及岩石的風化程度等。 岩石的基本工程性質主要是指岩石的重量性質和空隙性質,包括岩石的比重、重度、密度、孔隙度、孔隙比等。 變質岩一般比較疏鬆,所以變質岩相對於大多數沉積岩和火成岩來說密度較小,孔隙度較大。
㈥ 岩漿岩,沉積岩,變質岩的工程地質性質如何評價
這個要具體情況 具體分析的 不能一概而論 同一種岩類因其化學成份、礦物組成、岩石結構、結晶方式的不同以及形成後所受構造活動的影響不同 工程地質性質差異會很大的 例如同為岩漿岩花崗岩和玄武岩 沉積岩中的礫岩、砂岩、頁岩 變質岩中的石英岩、片麻岩、大理岩、片岩、角岩等 但總的來說岩漿岩的硬度和耐磨性較高 沉積岩硬度較低
㈦ 變質岩的特徵有哪些
變質岩的特徵,最主要的有兩點:一是岩石重結晶明顯,二是岩石具有一定的結構和構造,特別是在一定壓力下礦物重結晶形成的片理構造。變質岩和火成岩相比,一般講二者雖都具結晶結構,但前者往往具有典型的變質礦物,且有些具有片理構造,而後者則無。變質岩和沉積岩相比,其區別更加明顯,後者具層理構造,常含有生物化石,而前者則無。同時,在沉積岩中除去化學岩和生物化學岩外,一般不具結晶粒狀結構,而變質岩則大部分是重結晶的岩石,只是結晶程度有所不同。
㈧ 變質岩的基本特徵
一、常見變質礦物的主要鑒定特徵
變質岩中常見到的變質礦物主要有下列20種,在薄片中的主要光性特徵如下:
(一)富鋁礦物
等化學系列條件下,指示原岩為泥質岩類或原岩富含泥質(沉凝灰質)長英質岩類。
1.剛玉(Crd)
薄片中無色或淺藍色,柱狀、板狀或粒狀晶體,無解理,有裂開,正高突起(圖版Ⅰ-1),Ⅰ級灰干涉色;但由於硬度大,薄片中較厚,因而可達Ⅱ級藍干涉色(圖版Ⅰ-2)。剛玉常見於SiO2不足而富A12O3的岩石中,是典型的高溫礦物之一。
2.紅柱石(And)
薄片中無色,有時略顯粉紅色-無色的弱多色性,橫切面四方-菱形的柱狀(圖版Ⅰ-3),可見兩組近直交的解理,柱面可見一組(柱面)解理(圖版Ⅰ-4),正中突起;最高幹涉色Ⅰ級黃,平行及對稱消光,負延性。晶內常含炭質等包裹體,在橫切面中呈十字對角線分布,稱空晶石(圖版Ⅰ-5)。常為泥質岩類經低溫低壓區域變質(低壓綠片岩相)或低級熱接觸變質(紅柱石(鈉長-綠簾)角岩相)岩的典型礦物之一。
3.藍晶石(Ky)
薄片中無色,有時略帶淡藍色,沿c軸延長的板狀(圖版Ⅰ-6),{100}解理可見,{001}橫裂理發育,正高突起,干涉色為Ⅰ級頂部,Ng∧c≈30 °,但在橫切面上Np 幾乎垂直{100}解理(圖版Ⅰ-7),因此呈近於平行消光(注意不像紅柱石、透閃石那樣呈對稱消光);正延性。是中壓變質相系的典型礦物之一。
4.矽線石(SiI)
薄片中無色,常呈纖維狀、束狀集合體(圖版Ⅰ-8),{001}裂開發育,使晶體呈「竹節」狀;正中-正高突起,Ⅱ級干涉色(圖版Ⅰ-9),延長方向平行消光,橫切面上為對稱消光,正延性。是低壓高溫變質的典型礦物之一。
(二)富鈣礦物
多指示原岩為碳酸鹽岩或原岩被碳酸鹽(富鈣)流體交代。
1.黝簾石(Zo)
黝簾石屬斜方晶系,薄片中均無色,柱狀或粒狀,正高突起(圖版Ⅱ-1),Ⅰ級干涉色中低部,有異常干涉色(深藍、褐或靛藍色,圖版Ⅱ-2)。通常由斜長石蝕變形成,也出現於中-高壓變質相系中。
2.符山石(Ve)
薄片中無色或淺黃、淺褐色,略有多色性,柱狀、粒狀或放射狀集合體(圖版Ⅱ-3,4),正高突起,Ⅰ級灰干涉色,常有褐或藍色異常干涉色,有時同一切面干涉色不均勻,有時見環帶結構,平行消光,負延性。常見於鈣質岩類經中低溫低壓區域變質(低壓綠片岩相-角閃岩相)或中低級熱接觸變質(紅柱石角岩相-普通角閃石角岩相)岩中。
3.方柱石(Sc)
薄片中無色或混濁狀,柱狀或粒狀,隨成分變化突起可有負低-正中突起,兩組近直交柱面完全解理(圖版Ⅱ-5,6),平行消光,負延性,最高幹涉色可達Ⅲ級(富鈣方柱石),富鈉方柱石為Ⅰ級灰,干涉色高者有時可見特殊的細小斑點狀干涉色。常為鈣質岩類經中低溫低壓區域變質(低壓綠片岩相-角閃岩相)或中高級熱接觸變質(普通角閃石角岩相-輝石角岩相)岩代表性礦物之一。
4.透輝石(Di)
薄片中無色,呈短柱狀或粒狀集合體,正高突起。橫切面上可見兩組近於直交的解理(圖版Ⅱ-7,8),縱切面上只見一組解理,干涉色Ⅱ級;消光角大,Ng∧c=38°~48°,常小於40°。在鈣質、鐵鎂質岩類經中溫低壓區域變質(低壓角閃岩相)或高級熱接觸變質(輝石角岩相)岩中出現。
(三)鐵鎂質礦物
多指示原岩為基性岩類或成分相當的沉積岩。
1.綠泥石(ChI)
薄片中呈淺綠色,有弱多色性,呈片狀或鱗片狀集合體(圖版Ⅲ-1),正低突起,干涉色Ⅰ級灰至Ⅰ級黃。葉綠泥石有墨水藍或銹褐色異常干涉色(圖版Ⅲ-2),近於平行消光。在低溫低壓變質條件下形成,是低壓綠片岩相代表性礦物之一。
2.綠簾石(Ep)
薄片中呈黃綠色,有多色性(圖版Ⅲ-3),柱狀或粒狀,正高突起,Ⅱ級到Ⅲ級色調很濃的干涉色(橙黃、綠、藍綠或深紅,圖版Ⅲ-4),在顆粒中干涉色分布不均勻,柱面為平行消光。在低溫中-低壓變質條件下形成,是綠片岩相代表性礦物之一,也常見於蝕變岩中。
3.硬綠泥石(Chd)
薄片中呈灰至暗綠色,有多色性,呈片狀或蒿束狀集合體(圖版Ⅲ-5,6),正高突起,Ⅰ級干涉色,斜消光,負延性。是低溫中低壓代表性鐵鎂質礦物之一。
4.陽起石(Act)
薄片中呈淺綠-黃綠色,有弱多色性(圖版Ⅲ-7),柱狀、纖維狀或放射狀集合體,具閃石式解理,正中突起,干涉色比透閃石略低,最高為Ⅰ級末至Ⅱ級中(圖版Ⅲ-8),Ng∧c=11°~15°。常見於富鐵鎂質低壓中低溫變質礦物組合中。
5.透閃石(Tr)
薄片中無色,柱狀或放射狀集合體,具閃石式(兩組斜交)解理,正中-正高突起(圖版Ⅳ-1),最高幹涉色Ⅱ級橙黃(圖版Ⅳ-2),Ng∧c=16°~21°。是鈣質、鐵鎂質岩類經低壓中低溫變質的常見礦物之一。
6.藍閃石(GI)
深藍色,多色性特殊,Ng—深藍色、Nm—紅紫色、Np—無色或淺藍綠、淺黃綠色,長柱狀(圖版Ⅳ-3,4),具閃石式解理,正中-高突起,最高幹涉色不超過為Ⅰ級頂,消光角小,Ng∧c=5°~7°。藍閃石是低溫高壓(藍片岩相)的典型礦物之一。
7.十字石(St)
薄片中呈亮黃色(圖版Ⅳ-5),有明顯的多色性,柱狀或粒狀晶體,常含大量的(變)基質包裹體而呈篩狀變晶結構,正高突起,Ⅰ級頂部干涉色(圖版Ⅳ-6);縱切面平行消光,正延性,橫切面為對稱消光。有時可見十字形穿插雙晶。是中溫中低壓變質的代表性鐵鎂質礦物之一。
8.堇青石(Cord)
薄片中無色,多呈不規則粒狀、梅花狀或紡錘狀(圖版Ⅳ-7),負低-正低突起,干涉色為Ⅰ級灰白,常具雙晶(三連晶、六連晶和聚片雙晶)(圖版Ⅳ-8)。二軸晶(可與石英區別)負光性,也有正光性,光軸角大。堇青石折射率、雙折率均高於鹼性長石,干涉色比鹼性長石略高。常見於鐵鎂質岩類經中溫中-低壓區域變質(中-低壓角閃岩相)或熱接觸變質(輝石角岩相)岩中。
9.綠輝石(Omp)
薄片中無色至淡綠色(圖版Ⅴ-1),柱狀或粒狀,正高突起,輝石式解理,最高幹涉色Ⅱ級藍綠(圖版Ⅴ-2),Ng∧c=39°~43°。為榴輝岩(高溫高壓條件)中的特徵礦物之一。
(四)富鎂礦物
多指示原岩為鎂鐵質或富鎂岩類。
1.蛇紋石(Sep)
薄片中無色或呈淺黃綠色,為葉片狀或纖維狀集合體(圖版Ⅴ-3,4),正低突起,Ⅰ級灰干涉色,近於平行消光。葉蛇紋石和纖維蛇紋石均為正延性,利蛇紋石為負延性。是典型的低溫(蝕變)富鎂變質礦物之一。
2.滑石(Tc)
薄片中無色,片狀,正低突起(圖版Ⅴ-5),有弱閃突起現象,干涉色可高達Ⅲ級(圖版Ⅴ-6)(比白雲母高,但僅利用干涉色很難區別),平行消光,正延性,少數斜消光但消光角小。滑石常與富鎂鐵質的礦物共生(這是不同於白雲母之處),是典型的低溫富鎂變質礦物之一。
(五)其他礦物
這類礦物成分變化較大,在不同原岩、不同變質條件下出現不同的礦物種類。因此,其准確地鑒定還需要化學成分分析等數據。
石榴子石(Ga)
薄片中無色、粉紅或淺黃褐色,等軸粒狀或不規則粒狀(圖版Ⅴ-7,9),正極高突起,無解理,正交鏡下全消光,均質體。當含鈣鐵榴石分子時常見光性異常,有弱Ⅰ級灰干涉色及環帶構造(圖版Ⅴ-8)。常含有大量(變)基質包裹體,構成包含變晶、篩狀變晶和殘縷結構。
二、變質岩的結構特徵
(一)變晶結構
變晶結構是變質作用進行得較徹底的變質岩具有的主要結構。變晶結構的觀察與描述常從礦物顆粒的大小、結晶習性和形態,以及礦物間的相互關系三個方面進行,然後按照下列順序綜合描述:絕對大小+相對大小+結晶習性和形態+變晶結構。
1.礦物顆粒的大小
可從主要礦物顆粒(佔多數的礦物顆粒粒徑,與礦物種類、結晶習性不一定有直接關系)的絕對大小和相對大小兩方面劃分:
(1)按礦物顆粒的絕對大小分為:
◎ 粗粒變晶結構:>3mm;
◎ 中粒變晶結構:1~3mm;
◎ 細粒變晶結構:0.1~1mm;
◎ 顯微變晶結構:<0.1mm。
(2)按礦物顆粒的相對大小(含量>50%的顆粒)分為:
◎ 等粒變晶結構;
◎ 不等粒變晶結構;
◎ 斑狀變晶結構。
當岩石具有斑狀變晶結構時,對應有變基質的結構。其結構描述為:具xx變晶基質的斑狀變晶結構,或斑狀變晶結構,變基質具xx變晶結構。例如,「顯微鱗片粒狀變晶基質的斑狀變晶結構」;或描述為「斑狀變晶結構,變基質具中細粒不等粒粒狀變晶結構」。
2.礦物顆粒的結晶習性和形態
◎ 粒狀變晶結構:岩石主要由粒狀礦物(長石、石英、方解石等)所組成。按礦物顆粒邊緣的形態可進一步分出縫合粒狀變晶結構(圖版Ⅵ-1)和鑲嵌粒狀變晶結構(見圖3-2)。
◎ 鱗片變晶結構:岩石主要由雲母、綠泥石、滑石等片狀礦物所組成(圖版Ⅵ-2)。至於這些片狀礦物的排列定向與否,並不影響結構名稱,但可成為不同的構造。如定向排列,則岩石呈片狀構造;如果這些片狀礦物分布較均勻但缺乏定向性,則岩石呈塊狀構造;若無定向且分布不均勻,可能為斑塊狀構造。
◎ 纖狀變晶結構:岩石主要由長柱狀、針狀或纖維狀礦物組成(圖版Ⅵ-3),如陽起石、透閃石、矽線石、硅灰石等。
許多變質岩通常是由形態不同的變晶礦物組成,其結構名稱一般採用復合命名方法,按照「少前多後」的順序綜合命名。例如,某變質岩石中變晶礦物以白雲母為主,石英次之,則該岩石的結構為「粒狀鱗片變晶結構」;反之,當石英為主要的變晶礦物,白雲母含量相對較低時,則該岩石結構就稱為「鱗片粒狀變晶結構」(圖版Ⅵ-4)。
3.礦物顆粒間的相互關系
◎ 包含變晶結構:較大的變晶礦物(主晶)中,包裹了一些不定向的細小礦物顆粒(客晶)(圖版Ⅵ-5)。應當注意的是,客晶形成早於主晶,否則就應屬交代穿孔結構了。
◎ 篩狀變晶結構:較大的變晶礦物中包裹了很多(定向或不定向的)小晶粒,致使主晶呈篩網狀(圖版Ⅵ-6)。
◎ 殘縷結構:較大的變晶礦物(常為變斑晶)中包裹的細小礦物顆粒呈平行(直線狀、曲線狀甚至揉曲狀)定向排列(圖版Ⅵ-7),並與較大的變晶礦物的外緣(常為變晶基質中)的同種礦物斷續相連。
(二)變形結構
1.碎裂結構
按脆性變形的程度,即破裂→破碎(粒化)→重結晶或變質結晶,可劃分出不同類型:
◎ 碎裂結構:碎基(粒化顆粒,其粒度比變形前減小)含量佔10%~50%,常有原岩結構殘留、相對完整的礦物顆粒和集合體殘留(圖3-3)。
◎ 碎斑結構:碎基(<0.1~0.5mm)含量佔50%以上,含有部分破碎的粒度較大的礦物顆粒(碎斑)(圖版Ⅵ-8)。隨著應力的進一步作用,碎斑變得很少(<10%)時,可按照粒化顆粒的粒徑劃分出碎粒結構(碎粒粒徑相似於砂級)、碎粉結構(碎粒粒徑相似於粉砂級)。
2.糜棱結構
糜棱結構為韌性變形的產物,常具有同變質變形特點,即在變形的同時存在重結晶和(或)變質結晶(此時的結晶稱為「應力生長」,形成的礦物稱為「應力礦物」)。不同的結構類型之間常具有過渡性特點:
◎ 初糜棱結構:碎基(顯晶質,通常0.5mm以上)不超過50%,因韌性流而具面理;碎斑多,且常定向,發育粒內變形(顯微構造或組構)。
◎ 糜棱結構(圖版Ⅶ-1):碎基(顯微晶質,通常0.5mm以下)為主,因韌性流而具面理,其間有少量碎斑;碎斑常定向,並發育粒內變形(顯微構造或組構)。
◎ 超糜棱結構:基本無碎斑,碎基極細小(類似於隱晶質)並呈「流狀」定向。
(三)交代結構
不同類型的交代結構可以反映出交代變質的程度及其成分的變化特徵。大多數變質岩中都可見到交代結構,但在氣成-熱液交代變質岩(蝕變岩)、接觸交代變質岩和混合岩中更為發育,這是區分變質岩與岩漿岩、沉積岩以及劃分變質岩成因類型的重要標志之一。
交代結構常常是從礦物顆粒邊緣、裂隙(交代蠶食結構)(圖版Ⅶ-2)或以中心穿孔方式(交代穿孔結構)(圖版Ⅶ-3)開始發育,隨著交代強度的加大,新生的交代礦物逐漸取代殘余礦物,直至殘余礦物完全被取代而僅保留其假象(交代假象結構)(圖版Ⅶ-4)。因此,不同的交代結構類型是判別交代強度的直觀依據,也是劃分交代變質帶(蝕變強度帶)、混合岩帶(強度帶)的重要標志之一。
三、變質岩的成因類型與分類命名
變質岩按成因(變質作用類型)分為五類:接觸變質岩類(又分為熱接觸變質岩和接觸交代變質岩)、動力變質岩類、區域變質岩類、混合岩類、(氣液)交代變質岩類。
(一)熱接觸變質岩類
這類岩石採用等化學系列(五類原岩)和等物理系列(三個接觸變質相)進行分類(表3-2)。五類原岩(系列)為:長英質岩類、泥質岩類、碳酸鹽岩類(鈣質的或鎂質的)、基性岩類和鎂質岩類。其相應的熱接觸變質岩是:角岩類、斑點板岩類、(接觸)大理岩類、(接觸)片岩類和(接觸)片麻岩類。
熱接觸變質岩代表性岩石類型是角岩。除大理岩外的熱接觸變質岩,所含變質礦物呈散布狀或具非定向構造時,都可定名為角岩。具體命名時,在基本名稱「角岩」之前,加列特徵變質礦物和主要礦物組合,即在基本名稱前按變質岩一般命名原則和順序定名,如:堇青石角岩(圖版Ⅶ-5)、紅柱石角岩(圖版Ⅶ-6)、石榴子石透輝石角岩等。
對於具有定向構造(一般為繼承性結晶面理)的熱接觸變質岩石的接觸片岩或接觸片麻岩,參照區域變質的片岩、片麻岩命名原則進行命名。如熱接觸變質作用研究很成熟的地區——北京周口店出露有矽線石紅柱石雲母(接觸)片岩。
(二)動力變質岩類
動力變質岩的分類方案較多,也與構造岩或斷層岩的分類有所差異。目前一般傾向於以變形特徵——變形結構(代表了變形特點及強度,變形強度由粒化程度顯現,以碎基含量代表)、重結晶及變質結晶程度(以新生礦物含量為代表)為主要的分類依據(表3-3)。
表3-2 熱接觸變質岩分類表
表3-3 動力變質岩分類
動力變質岩的命名首先是根據變形的特徵定出基本岩石名稱,再根據原岩或礦物成分進一步命名。如花崗質碎裂岩、長英質糜棱岩等。
(三)區域變質岩類
區域變質岩的種類繁多,當鑒定未知岩石時,先從岩石的結構與構造入手,根據手標本並參照構造特徵,可以進行粗略分類(定亞類)。
1.具定向構造的岩石類型
根據定向構造的類型,可初步分出四個亞類:
◎ 板岩類;
◎ 千枚岩類;
◎ 片岩類;
◎ 片麻岩類。
2.通常不具定向構造的岩石類型
◎ 石英岩類;
◎ 大理岩類。
這兩類岩石一般為塊狀構造,有時發育條帶狀構造。當具有片狀構造(一般為較強的變形後結晶形成)時,應歸屬「片岩」類。
3.可具定向構造,也可不具定向構造的岩石類型(按成分可進一步劃分)
◎ 變粒岩類(長英質系列、鐵鎂質系列);
◎ 斜長角閃岩類(長英質系列、鐵鎂質系列);
◎ 麻粒岩類(長英質系列、鐵鎂質系列);
◎ 榴輝岩類(鐵鎂質系列、鎂質系列)。
上述岩石都屬區域變質岩的基本類型(亞類),在對其岩石薄片做進一步的鏡下觀察後,還應詳細命名,其定名原則和順序參見本篇第一章。
在區域變質岩中,片岩和片麻岩比較常見且類型多樣,其種屬劃分和詳細定名可參照不同的分類表(表3-4,表3-5,表3-6)進行。表中所列岩石名稱多為基本名稱。
表3-4 依據片柱狀礦物種類劃分的片岩分類
表3-5 雲母片岩的分類
表3-6 依據長石類型的片麻岩分類
片麻岩的命名首先是根據長石的種類定出基本名稱(表3-6);進一步命名時,在基本名稱前加上片狀、柱狀礦物和特徵變質礦物。如:藍晶黑雲斜長片麻岩(圖版Ⅶ-7)、剛玉矽線鉀長片麻岩(圖版Ⅶ-8)等。
(四)混合岩類
混合岩是由新生的脈體(通常與花崗質岩成分相當,顏色相對較淺)與殘留的基體(一般為殘留的區域變質岩,顏色相對較深的組成部分)相互作用和混合形成的,因而其形成的方式比較特殊,具有較為特殊的變成構造——混合岩構造;交代作用的普遍存在(交代結構的發育)反映了原岩(變質岩)被改造的程度。因此,混合岩分類的主要標志是:基體與脈體的組成及其量比、原岩的改造程度、岩石構造。依此可分出混合岩的四種基本類型(表3-7),並與混合岩(強度)帶相對應。
表3-7 混合岩分類及其主要特徵
(五)交代變質岩類
鑒別交代變質岩(也稱為「氣-液變質岩」或「蝕變岩」)的主要依據是交代(蝕變)礦物的共生組合及礦物含量。在薄片鑒定工作中,應注意到交代作用強弱對岩石定名的影響。在氣成-熱液交代作用下,原岩面貌(成分、結構)不斷變化,交代程度不同的岩石,在空間上也可顯示良好的分帶性(即蝕變帶)。
交代變質岩的基本命名方式,原則上與蝕變(強度)帶劃分相對應(表3-8)。
表3-8 蝕變帶劃分與氣-液變質岩的命名
㈨ 岩漿岩,沉積岩,變質岩的主要地質特徵
要簡單來說好說,具體到某一塊岩石,不是這么簡單:
岩漿岩:分為侵入岩和噴出岩。侵入岩下面有描述。噴出岩簡單一些:會夾在沉積岩地層中,容易被誤認為是沉積岩。但是有時能見氣孔或氣孔被充填(具體地如何判斷氣孔需要經驗),有時有岩漿流動產生的特徵(流紋構造、繩狀熔岩),有時有熔岩冷卻收縮的痕跡(柱狀節理);沒有化石、有機質
侵入岩:岩石都結晶了(能肉眼看到礦物顆粒大小);沒有成層性(雖然有時有板狀侵入岩,但不會連續成層);野外形態不穩定;與周圍岩石界限明顯,並且接觸帶內有周圍岩石的大碎塊(稱為捕虜體)
沉積岩:穩定的成層性,通常情況下層內還發育有層理構造(成層的紋理);有化石(含有機質);有特殊的礦物(粘土礦物、海綠石等);大部分有碎屑結構;高價鐵離子含量多於低價的。
變質岩:有時也有成層性,但層不穩定,且變化多端;大部分有典型的片理構造(礦物定向排列);有典型的變質礦物(石榴子石、十字石、紅柱石等等);岩石組成都是結晶的礦物(雖然有時肉眼分辨不了);沒有化石、有機質
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㈩ 誰能給總結一下岩漿岩,沉積岩,變質岩三大岩類的區別與聯系。從形成原因,成分,結構構造,工程地質特徵
岩漿岩就是火山岩漿冷卻形成的,分為侵入型和噴出型;
沉積岩主要是砂石泥土由於各種專侵蝕作用沉積形成;
變質岩是岩漿岩、沉積岩受到各種外力作用如擠壓、高溫形成;
聯系:三種岩石可以互相轉化,岩漿岩由於侵蝕沉積可以變成沉積岩,也會由於擠壓、高溫變成變質岩;沉屬積岩由於深入地殼可以重新變成岩漿岩,也會受擠壓、高溫變成變質岩;變質岩也可能深入地殼變成岩漿岩,也會受擠壓、高溫變成變質岩。