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第5章 岩石实习(2)

变质岩与其他种类岩石最明显的区别是具有特殊的构造、结构和变质矿物。变质岩的分类命名较复杂,一般可采用以下原则:区域变质岩主要根据岩石的构造来分类命名,块状构造的变质岩主要根据矿物成分来分类命名,动力变质岩主要根据反映破碎程度的结构来分类命名,如表28所示。

2.变质岩的鉴定

鉴定变质岩,可先分析变质岩的构造,再观察主要矿物成分和特征矿物,最后确定岩石名称。

(1)构造

变质岩的构造有着特殊的鉴定意义,它是岩浆岩和沉积岩所不具备的。分析变质岩构造时应区分片理构造和块状构造。

①变成构造:是变质结晶和重结晶过程中所形成的构造,在变质岩中占重要地位,常见的有以下几种。

板状构造:页岩等柔性岩石受到区域低温动力变质时,常出现一组相互平行的破裂面——劈理。劈理面常整齐而光滑,有时有少量绢云母、绿泥石等。新生矿物数量很少,一般为低级区域变质形成,常见于板岩中。

千枚状构造:变质重结晶程度不高,矿物颗粒较细,肉眼不易分辨,仅在片理面上见有强烈的丝绢光泽,此系绢云母、绿泥石密集排列所致,通常可见许多小皱纹。这种微片理常常细而薄,镜下见新生变质矿物微粒呈密集的连续排列或呈现微皱纹。

片状构造:岩石主要由云母、角闪石等片状矿物和部分粒状矿物所组成,片理面可以较平直,也可以波状弯曲。有时岩石中仅有粒状矿物定向排列,称为线理。变质过程中片理往往发生揉皱,称为褶纹构造。某些变质地区,经受不止一次的构造作用叠加影响,可能出现次生破片理,与早期形成的片理构造之间有着角度的差别,反映了两次构造作用应力的不同方向。

片麻状构造:又称“片麻理”。岩石中除主要由粒状矿物组成外,还有一定数量的呈定向排列的片状、柱状矿物在其中呈不均匀的断续分布。若片状、柱状矿物分布较集中而连续,就可成为粒度不同或色调不同的条带状构造。例如,暗色片柱状矿物在浅色粒状矿物中分布不连续,可出现条痕状构造。

块状构造:岩石中的矿物成分和结构都很均匀,不显示定向排列,呈致密块状,如石英岩、大理岩等。

②变余构造:仍保留有原岩的构造特征。由沉积岩所形成的变质岩,最常见的是变余层理构造,此外还有变余交错层、变余波痕、泥裂及生物遗骸等。由侵入岩和火山熔岩所形成的变质岩中,最常见的是变余气孔构造、变余杏仁构造、变余枕状构造及条带状构造等,在原岩的构造特征之前加上变余二字。

(2)结构

变质岩的结构类型繁多,按变质作用的成因和变质程度主要分为4种。

①变余结构(残余结构)

有些岩石经过变质以后,重结晶作用不完全,原岩的矿物成分和结构特征一部分被保留下来,形成变余结构。例如,泥质砂岩变质以后,泥质胶结物变质成绢云母和绿泥石,而其中的碎屑矿物(如石英)不发生变化,形成变余砂状结构。其他类型有与沉积岩有关的变余砾状结构,与岩浆岩有关的变余斑状结构、变余花岗结构等。

②变晶结构

变晶结构是岩石在变质作用过程中重结晶和变质结晶作用所形成的结构,它是变质岩中最主要的结构。变晶结构和岩浆岩中的结晶结构有些相似,但因重结晶是在固态条件下进行的,因此变晶结构与岩浆岩结晶结构相比,有些不同之处。例如,一般情况下,变晶结构的岩石为全晶质,没有玻璃质和非晶质成分;同一世代的矿物结晶没有明显的先后顺序,故矿物颗粒紧密排列;变质成因的斑晶中,常有大量基质矿物包体,表明其结晶生长时间与基质同时或更晚,这与岩浆岩中的斑晶形成较早的情况相反。

根据变质岩中矿物的结晶习性和形态又可分为3种结构。

粒状变晶结构,常见于大理岩、石英岩。

鳞片状变晶结构,常见于结晶片岩、片麻岩。

纤维状变晶结构,多见于角闪片岩中。

③碎裂结构

碎裂结构是刚性岩石在低温下所受定向压力超过弹性限度时,岩石本身及组成矿物就会发生弯曲、破裂,甚至成碎块或粉末状后,又被黏结在一起而形成的结构。碎裂结构具有明显的条带和片理,是动力变质中常见的结构,如糜棱结构、碎斑结构等。

④交代结构

交代结构由交代作用所形成,是确定交代作用的性质和程度的重要标志,也是区分变质岩石中的矿物世代的重要依据之一。交代作用的特点是:岩石中原有矿物的溶解消失和新矿物的产生是同时进行的,既可置换原有矿物而保持其结构形成假象矿物,也可以交代重结晶的方式形成新矿物。常见的交代结构类型有交代假象结构、交代蚕蚀结构、交代残留结构、交代穿孔结构等。

(3)主要矿物成分和特征矿物

①区分浅色矿物和暗色矿物。若岩石中以浅色矿物为主,其中石英含量较多而长石含量较少或不含长石,通常为片岩,如石英片岩、云母片岩等。若岩石中以暗色矿物为主,且长石含量较多,通常为片麻岩,如角闪斜长片麻岩、黑云母片麻岩等。

②特征矿物是指变质作用后产生新的特有的变质矿物,以此将变质岩与其他岩石相区别。常见的变质矿物有红柱石、矽线石、蓝晶石、黄玉、石榴子石、硅灰石、绿泥石、绿帘石、绢云母、滑石、蛇纹石、石墨等。这些矿物具有变质分带指示作用,例如,绿泥石、绢云母多出现在浅变质带,蓝晶石代表中变质带,而矽线石则代表深变质带。这类矿物称为标准变质矿物。

3.变质岩的特征

常见变质岩的特征如表29所示。

2.6三大岩类野外鉴定的基本方法

在野外观察和描述一个地质现象时,首先遇到并需要确定的是构成各种地质现象的岩石类型,它将会影响紧跟其后的一系列地质工作的进行。由于在野外岩石鉴定受条件的限制,要鉴定出每块岩石的确切名称是很困难的,但只要掌握一些基本方法和规律,对主要岩类的鉴别还是较容易的。通过野外实习,学生要达到在野外较熟练地区分三大岩类和一些常见岩石。

在野外鉴定一块岩石可按下列步骤进行:①观察岩石的总体外貌特征(构造),初步鉴别出属于三大岩类的哪一类;②借助放大镜、小刀,观察岩石的物质成分(矿物、碎屑物质、胶结物);③根据岩石的结构特征定出次一级岩石类型;④根据岩石的产出状态定出岩石的大体名称。

例如,在野外某一地点所观察到的岩石在外貌上成层性很好,发育沉积层理,可确定为沉积岩;岩石由碎屑物质和胶结物组成,可知是碎屑沉积岩;碎屑物主要为石英、长石,岩石具粗粒结构,所以岩石的名称为粗粒长石石英砂岩。

1.岩浆岩的野外鉴定

岩浆岩是由岩浆或熔浆冷凝结晶或火山碎屑颗粒堆积而成的岩石,所以,具有以下特点。

①侵入岩无层理现象,具块状构造;喷出岩多具气孔、杏仁、流纹等构造。这些是岩浆岩区别于其他岩石的主要特征。

②组成岩石的矿物较复杂,既有稳定的矿物,如石英、长石,又有在地表条件下不稳定的矿物,如橄榄石、辉石、黑云母。

③矿物颗粒不具有磨圆,具有特定的晶形。深成岩具有全晶质结构,矿物颗粒之间为直接接触,无胶结物。浅成岩具有斑状、似斑状结构,斑晶常保存矿物自身的形态(棱角明显),完全不同于沉积岩的碎屑颗粒;其基质为隐晶质、显晶质或非晶质,成分与斑晶基本相同。

④侵入沉积岩中的浅成岩,在产状上可与沉积岩一致或不一致。当不一致时(如岩墙),浅成岩很容易鉴别出来;当一致时(如岩床、岩盘等),可根据矿物成分、结构、构造等特征来区分。

⑤岩浆岩中不含生物化石。

⑥在地貌上,如果没有构造的影响,它常形成波状起伏的地形,而不会出现像沉积岩地区的陡壁与缓坡相间排列的现象。

2.沉积岩的野外鉴定

沉积岩是在外力的地质作用过程中,经沉积成岩作用形成的岩石,主要分布于地表或近地表。在宏观上,它具有以下特征。

①陁鸡h鸡具有明显的成层性,是一层层叠置在一起的,这一特征是沉积岩的层理构造,它与岩浆岩的块状构造、变质岩的片状构造有很大的差别。这也是在野外鉴定沉积岩的主要标志。

②沿垂直层理方向,组成岩石的物质成分常具有规律的变化,有时相同的物质成分会相间出现,组成多个沉积韵律。

③沉积岩中常发育一些沉积构造(如交错层理、水平层理等),以及一些层面构造(如龟裂、波痕等)。

④在碎屑沉积岩中,物质成分可分为两部分,即碎屑颗粒和胶结物。碎屑颗粒常是一些较稳定的矿物(如石英、长石、白云母等),或者是岩石碎屑,它们一般都具有一定的磨圆。充填于颗粒之间的胶结物很细,肉眼看不见颗粒大小,只见碎屑颗粒表面包有一层细物质,其成分不同于碎屑颗粒,主要有铁质、钙质、硅质、泥质等。

⑤化学沉积岩的颜色常较深,无碎屑结构,见不到矿物颗粒,致密块状构造。

⑥岩石中常含有生物化石。

⑦在地貌上,沉积岩出露地区常有陡壁和缓坡,并相间出现,沿层面方向形成缓坡。

3.变质岩的野外鉴定

变质岩是由原岩经变质作用而形成的,因此,在成分及结构、构造方面都比较复杂。概括起来,变质岩具有以下特点。

①具有一些特殊的构造,如板状构造、片状构造等。矿物常具定向排列。

②具有一些特殊的变质矿物,如绢云母、蛇纹石、石榴子石等。

③不同类型的变质岩在分布上具有一定的规律性。接触变质岩分布于岩浆岩与围岩的接触带上;动力变质岩沿断裂带分布;区域变质岩大面积分布。

4.野外岩性描述的方法及内容

在野外,除记录一些地质现象并认识岩石外,还要对所见到的岩石进行岩性描述,以便自己和他人查阅。岩性描述的常规方法是先外观、后内部;先总体、后局部。观察仔细,描述要认真,术语要准确。描述内容包括岩石的颜色、成分、结构、构造、产出状态及时代。

(1)岩石的颜色

岩石的颜色是指岩石总体外观(新鲜面)的颜色。由于岩石出露地表,风化作用后,岩石表面颜色和新鲜面颜色常不一致,描述时须加以区分,如石灰岩的风化面为灰白色,新鲜面为深灰色。有些岩石由于组成成分较复杂,颜色也较杂,描述时应以一种颜色为主,前面加上修饰词,如浅红色,黄绿色,灰黄色等;如果各种颜色平分秋色,可用杂色来形容;描述时还可采用类比法,如橘黄色,砖红色、肉红色等。

(2)岩石的成分

岩石的成分是指岩石的物质组成。不同类型的岩石,其物质组成相差很大。例如,花岗岩主要由正长石、斜长石、石英、黑云母等组成;石英砂岩主要由石英组成。无论是何种岩石,在野外描述时,除了描述主要矿物名称外,还要描述各种矿物的相对含量。矿物相对含量的确定,常参照标准含量图进行估测。在野外,矿物成分的鉴定一般用肉眼或借助于放大镜、小刀、稀盐酸等进行。所以要求学生记住一些常见造岩矿物的鉴定特征,如石英、正长石、斜长石、角闪石、辉石、黑云母、石榴子石、方解石等,这样在野外鉴定这些矿物时就会既快又准确。

(3)岩石的结构

岩石的结构是指岩石组分的结晶程度、形态、颗粒大小及其相互关系。岩石的结构与成因关系密切,不同成因的岩石具有不同的结构。例如,碎屑沉积岩具有碎屑结构,深成侵入岩具有全晶质结构,大理岩具有变晶结构。

结晶程度是指组成岩石物质的结晶好坏,一般分结晶质和非结晶质。结晶质又分为显晶质(肉眼能观察到矿物颗粒大小)和隐晶质(肉眼观察不到矿物颗粒大小)。在野外,隐晶质与非晶质区分较难,其区分方法是:隐晶质的岩石表面光泽较暗淡,断面为参差状;而非晶质岩石表面常呈玻璃光泽,断面为贝壳状。

形态是指组成岩石矿物的外形,对非晶质就无形态可言了。在碎屑沉积岩中,形态实际上是指矿物或岩屑的磨圆;在岩浆岩和变质岩中,常用自形、半自形和他形来描述矿物的形态。自形是指矿物自然结晶的形态;半自形是指矿物部分具自然结晶形态而其他部分为非矿物的自然形态;他形是指矿物无自然结晶形态。

颗粒大小是指矿物的粒径。根据组成岩石的矿物相对大小,又可分为等粒结构和不等粒结构。不等粒结构中常见的有斑状结构和似斑状结构。沉积岩中分选性的好坏实际上就表现了等粒和不等粒的特点。

(4)岩石的构造

岩石的构造是指组成岩石物质成分的分布特点及排列方式。若矿物在岩石中是均匀分布的,没有异向性,就称为块状构造。沉积岩中常见的有层理构造和层面构造;火山岩中常见的有气孔构造、杏仁构造、流纹构造;变质岩中有片理构造。

(5)岩石的产出状态

岩石的产出状态是指岩石的空间位置。岩浆岩的产出状态分深成侵入岩(如岩基、岩株)、浅成侵入岩(如岩墙、岩床、岩盘等)、喷出岩。沉积岩和变质岩的产出状态就是其产状。

(6)岩石的时代

岩石的时代是指岩石的形成时代。若描述的是沉积岩,那它产于何时代的地层中,地层的时代就是岩石的形成时代。若是岩浆岩可根据它与围岩的侵入接触关系来确定时代。

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