变质岩标本和薄片观察与鉴定

岩石学、矿相学实习讲义_6 ——岩石矿石组成和结构鉴定

——第四章变质岩标本和薄片观察与鉴定 ——第一节：变质岩分类

——第二节：变质岩结构构造

（地球和空间科学学院 丁强编 2005-5）

第四章 变质岩标本和薄片观察与鉴定

第一节 变质岩分类

与化学分类和物理分类不同，岩相学分类是基于岩石的矿物成分、结构构造等岩相学特征把岩石划分成不同类型，不同岩石类型有不同的基本名称。与火成岩和沉积岩的岩相学分类不同，在变质岩分类中，常可找到一些名称是基于岩石构造的，如片岩；而另一些则基于矿物成分，如榴辉岩，还有基于产地俗成约定的，如麻粒岩、大理岩。

变质岩岩相学分类方案有两类：

一类建立在矿物成分基础上称为矿物学分类，常限于结晶质的区域变质岩，用矿物含量在双三角形分类图解上的投影点位置得出岩石的基本名称，称为矿物学分类，由于矿物学分类基本名称采用片岩、片麻岩等结构名称，会出现岩石名称

与岩石构造不符合的问题。而结构分类中岩石的基本名称与结构构造等最显著的特征一致，容易掌握，便于野外工作。近十年来国外岩石学教科书均采用变质岩的结构分类，已成为变质岩岩相学分类的主流。

所有分类在命名岩石时都遵循以下两个原则： ①“以矿物名称+基本 名称命名岩石，基本名称前矿物以含量多少为序排列，含量高的矿物靠近基本名称”的原则； ②当岩石的变余结构构造非常发育，原岩十分清楚时，则以“变质××岩”命名之，其中“××岩”是原岩名称，如变质长石砂岩、变质玄武岩等。

教材中以变质作用类型先把变质岩分为几大类，再按成分细分，较为繁琐，且多有重叠，以下仅按结构把变质岩分为面理化和无面理至弱面理化两大类，进一步按结构构造和矿物成分特征划分基本类型。

分类中保持了板岩、千枚岩、片岩、片麻岩等基本名称的构造定义，也保持了大理岩、石英岩、蛇纹岩、榴辉岩等基本名称的矿物成分定义。一些岩石类型如片岩、角岩中，列出了一些有特殊定义的亚类名称，如绿片岩、蓝片岩、钙硅酸盐角岩、钠长-绿帘角岩等。

变质岩岩相学简单分类

（据中国地质大学路凤香、桑隆康主编之《岩石学》）

第二节变质岩结构构造

变质岩结构是变质岩石的重要特征之一和岩石命名的重要依据之一，是变质作用条件和变质作用过程的重要信息和印迹，是变质岩原岩恢复的重要的乃至首要的证据。因此，变质岩结构的观察和分析便成为变质岩岩石学研究工作中的重要内容。

（一）变质岩结构的含义和结构类型划分 1、结构含义

变质岩结构是指组成岩石的矿物颗粒大小、形态、自形程度、晶体间的结合和相互关系，而构造则指组成岩石的矿物或矿物集合体的空间排布状况及其相互关系。

2、变质岩结构类型的划分

从成因角度出发，变质岩结构可以大致分为变余结构、变晶结构、反应结构和变形结构 4个类型。变余结构是指变质过程中因变形和重结晶作用不够强烈，致使原岩（仅指岩浆岩或沉积岩）结构的改造不够彻底而部分甚至全部保留下来的结构特征。其特点是，具有变质岩的矿物成分，但显示原岩（岩浆岩或沉积岩）的结构形式。命名时，仅在原岩相应的结构名称前加上“变余”两字即可，如变余辉绿结构、变余砂状结构。变晶结构是指变质作用过程中形成的结构，是较为彻底重结晶或变质结晶的产物。但是，天然变质岩中往往不乏总体为变晶结构而局部存在变余结构的痕迹，即便在高级变质岩中也偶尔见及。变晶结构中的矿物颗粒彼此紧密镶接，但缺少沉积岩碎屑结构中的碎屑与胶结物或基质的任何结构特点，而与岩浆岩的全晶质结构极为相似，但所有变质矿物基本在固态条件下生长，因而在成因上毫无共同之处。

反应结构是指岩石形成过程中，因不彻底的变质反应形成的一类结构，其中的反应物与生成物多数情况下可以全部或部分地被识别出来。反应结构既可以发生于封闭体系，也可以形成于开放体系中。开放体系的反应结构包括以往习称的交代结构，封闭体系的反应结构包括传统的变晶结构中与相互关系要素有关的部分变晶结构，如附生结构和部分交生结构。之所以把这些变晶结构分出来，并与交代结构合并成反应结构成因类型，乃是由于这类“变晶结构”对了解变质过程尤其重要。当然，在许多情况下，要明确反应结构的体系性质是困难的，但应该明白，绝对封闭的岩石体系是不存在的，即封闭体系有尺度之分。

变形结构即碎裂结构是指以构造应力为主要因素施加于岩石而形成的一类结构，其特征是，岩石或构成岩石的矿物不同程度地受到了变形。一般说来，应力作用使原岩的结构受到破坏，岩石的组成部分程度不等地发生位移。

（二）变余结构 变余结构的识别、观察与分析在变质岩岩石学研究中意义重大，它是恢复变质岩原岩的首选标志。一般说来，变质作用都会使原岩的结构遭受部分乃至彻底的改造。原岩在贫水和结构粗大、变质温度低、变质持续时间较短、无应力或弱应力的情况下可以部分保存原岩结构而使该变质岩显示变余结构。在某些高温变质岩中也可以偶尔识别出变余结构来。

1、变质岩浆侵入体中的变余结构中酸性侵入体遭受变质、变形以后，一些斑晶和斑晶的环带构造常常还可以保存下来，因此可以识别出变余斑状结构和变余闪长结构。在变形较弱或未变形的岩石部分甚至可以看到从斜长石到钾长石再到石英的自形程度递减序列，据此可以识别出变余花岗结构来。大多数情况下，斜长石斑晶中的光性环带已不复存在而蚀变为其他矿物集合体，但矿物集合体也

沿袭了原来的环带构造，钙含量较高的条带为帘石类矿物取替，原 An 含量越高，蚀变的矿物集合体中帘石类矿物的含量也越高。强烈的变质、变形常使闪长岩显著片理化，但薄片中仍可以见及众多的具矩形切面和呈半自形晶的矿物，据此可将其断定为变质的闪长岩，因为在变质岩中通过变质生长而成的斜长石毫无例外地为它形晶。因此，识别变质中酸性侵入岩的变余结构的标志是斑晶为半自形晶和长石具环带构造。基性侵入岩包括辉长岩、辉长辉绿岩、辉绿岩和辉绿玢岩等，其原岩结构可有辉长结构、辉绿结构、斑状结构和间粒结构。变质后，镁铁矿物多半转变为角闪石或绿泥石，斜长石被帘石局部取代而牌号降低，但自形一半自形的板条状斜长石外形尚可保留。如果变质过程伴有强烈的变形，斜长石的排列框架受到破坏，板条状斜长石可重结晶为多晶集合体。在高温麻粒岩相（＞750℃）条件下，基性岩浆岩发生高温重结晶，斜长石重结晶为粒状集合体，在正交偏光镜下常具多边形变晶结

构，但在单偏光镜下有时仍具板条状外形；辉石

可能会加粗，但时常在单斜辉石边缘上生长出细粒的斜方辉石反应边。

2、变质火山岩中的变余结构

对于变质火山熔岩，自形的班晶矿物仍然是识别变余结构的特征标志。除了长石和石英外，斑晶矿物尚可有辉石、角闪石和黑云母等，斑晶成分及组合与岩石总体化学成分有关。玻屑、晶屑和岩屑是火山碎屑岩的基本组成。玻屑最易发生变质，除非变质很浅且无变形或弱变形，否则变质之后难以残留玻屑结构。因此，晶屑和岩屑就成为识别变余火山碎屑结构的主要标志。但晶屑也可以被压扁，有时在压扁的岩屑内原始的岩浆结构仍清晰可辨。一般来说，粗大的晶屑和岩屑易于保留原岩结构。

3、变质沉积岩中的变余结构

粘土矿物是泥质岩类岩石的主要组成矿物。在浅变质、弱变形条件下，常有一些细小的碳质和碎屑残留在变斑晶矿物内，有时也可在基质中见及残留的粘土矿物。大多数情况下，强烈的变形、变质使原始结构荡然无存。

粉砂岩、砂岩和砾岩由碎屑、岩屑、矿屑和基质（杂基和胶结物）组成。碎屑成分在变质过程中较胶结物相对稳定得多。胶结物易于重结晶乃至变质重结晶，生成绢云母、绿泥石和黑云母等层状硅酸盐矿物，碎屑原始的磨圆度和形状等特征仍可辨别。在合适的成分和物化条件下，胶结物可直接变质为石榴石，但石榴石也是围绕着碎屑生长的；如果碎屑属粉砂级，石榴石便很快发育为具包含变晶结构的变斑晶；对于砂级碎屑，石榴石通常呈环礁状、蜂房状、横隔片状、链状（图 4-1），有时在石榴石变成斑晶内还见及棱角——次棱角状的石英残屑。

在钙质岩（碳酸盐岩）和部分泥灰岩中，常含丰富的化石碎片。变质以后，化石碎片重结晶为粒度较粗的方解石矿物集合体，但仍可以保留化石碎片的轮廓。泥灰岩中的泥质组分、多变质为石榴石和硬绿泥石等矿物，重结晶的化石碎屑可以成为其包裹物而残留下来。

(三)变晶结构

变晶结构的观察主要包括组成岩石总体矿物颗粒的大小、形状，自形程度和矿物间的结合关

系等四方面要素，另外也可以同时从颗粒边界特征加以考察。

1、变晶的粒度和成因 根据矿物颗粒相对大小，变晶结构可分为等粒变晶结构和不等粒变晶结构。等粒变晶结构是指矿物粒度比较均匀的岩石结构，据矿物颗粒的绝对大小可进一步细分为粗粒(>5mm)变晶结构、中粒(5 一 lmm)变晶结构、细粒(1—0.lmm)和显微(

连续不等粒变晶结构是指矿物粒度在几个粒级内的分布量无一占优势。这种结构通常见于多期变质岩和大部分交代变质岩石中。如 夕卡岩大部分是在早期接触热变质基础上叠加接触交代作用而成。由于交代过程的多阶段性，流体又极为丰富，故某些矿物可以发育得较为粗大，但有的中等，有的则很细小，遂形成连续不等粒变晶结构。

斑状变晶结构是指组成岩石的矿物颗粒分属两个较为悬殊的粒度范围，通常较粗粒的矿物含量略低一些。其中，较大的矿物叫变斑晶，小的叫变基质，简称基质。

变质矿物粒度的影响因素非常复杂，概括起来可有变质作用方式、岩石成分、成核速率、反应速率、生长速率、生长时间、温

压条件、流体状况等，这些因素又彼此互相制约。

杂质既可以促进颗粒生长，也可以阻碍晶粒界面迁移而抑制变晶生长(图 4-2)。流体的存在可以增进扩散而利于矿物生长。

2．变晶的晶习与形状

许多变质矿物有比较固定的结晶习性，称晶习。矿物的晶习体现了矿物的外在三维空间的基本形状，如粒状、柱状、针状、纤状和板片状。据组成岩石的矿物形状，可分为鳞片变晶结构、柱状变晶结构、纤状变晶结构和粒状变晶(又称花岗变晶)结构等。不过，自然界中的岩石大多由多种形状的矿物共同组成，因而

复合性结构更为普遍。如鳞片粒状变晶结构，即指主要由粒状矿物、其次由片状矿物组成的

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