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變質作用類別與變質巖

2024-02-01科學

因變質作用的因素和方式不同,可以有不同的變質類別,形成不同的巖石。

(一)動力變質作用

1.動力變質作用的概念

巖層由於受到構造運動所產生的強烈應力的作用,可以使巖石及其組成礦物發生變形、破碎,並常伴隨一定程度的重結晶作用,這種變質作用稱動力變質作用。其變質因素以機械能及其轉變的熱能為主,常沿斷裂帶呈條帶分布。由於構造運動性質、作用強度、原巖特征等的差異,形成動力變質巖分為斷層角礫巖、碎裂巖、糜棱巖等,這些巖石是判斷斷裂帶的重要標誌。

2.動力變質作用形成的巖石

(1)斷層角礫巖:又稱壓碎角礫巖、構造角礫巖。是由原巖經構造作用破碎產生的角礫膠結而成的巖石,角礫大小不等,具棱角,巖性與斷層兩側巖石相同,並被成分相同的微細碎屑及後生作用水溶液中的物質所膠結。

(2)碎裂巖:是巖石受強烈應力作用,形成較小的巖石碎屑或礦物碎屑所成的巖石,有時具新生的礦物如絹雲母、綠泥石等。有時在巖石碎屑中殘留一些較大的礦物碎塊,形如斑晶,稱碎斑結構。

(3)糜棱巖:巖石遭受強烈擠壓形成粒度較小的礦物碎屑(一般<0.5mm)所成的巖石。主要礦物為細粒石英、長石及少量新生礦物如紹雲母、綠泥石等,有時含少量原巖碎屑,呈碎斑結構。因不同成分、顏色、粒度的礦物定向排列,常顯示類似流紋的條帶構造。多見於花崗巖、石英砂巖等堅硬巖石的斷裂構造帶。

(二)接觸變質作用

由於巖漿活動,在侵人體和圍巖的接觸帶,產生變質現象,稱為接觸變質作用(圖3-86)。通常形成於地殼淺部的低壓、高溫條件下,壓力約為0.01~0.3 GPa.

這種變質作用在圍巖中一般只波及一定範圍,距離侵人體越近,變質程度越高;距離越遠,變質程度越低,並逐漸過渡到不變質的巖石。從平面上看,形成以侵入體為中心的環帶狀分布,稱為接觸變質暈或接觸變質圈。這個變質圈的寬窄,決定於侵入體的成分、規模和圍巖的成分、產狀等。例如,侵入體偏酸性(如花崗巖類),富含揮發性成分,規模大,而圍巖為碳酸鹽,接觸面平緩,則變質圈較寬;若侵人體偏基性,規模小,而圍巖為砂、頁巖等,則變質圈較窄。一般說來,變質圈寬度可達數百至一二千米。根據在變質過程中有無交代作用,又可分為兩種類別:

1.熱接觸變質作用

又稱熱力接觸變質作用或簡稱接觸變質作用。指主要由於侵人體放出的熱能使圍巖的礦物成分和結構、構造發生變化的一種變質作用。它主要表現為原巖成分的重結晶,如石灰巖變為大理巖,石英砂巖變為石英巖等;有時,原巖的化學成分重新組合形成新的礦物,如矽質灰巖變成矽灰石灰巖含鎂質灰巖變成蛇紋石大理巖、泥質巖石變成紅柱石角巖等。但由於沒有明顯的交代作用,巖石變質前後的化學成分基本沒有變化。

2.接觸交代變質作用

又簡稱接觸交代作用,指巖漿結晶晚期析出大量揮發成分和熱液,透過交代作用使接觸帶附近的侵入體和圍巖的巖性和化學成分均發生變化的一種變質作用。所謂交代作用,是揮發成分和熱液進入巖石裂隙,在一定的溫度、壓力條件下,發生化學反應,原有礦物一邊破壞,新的礦物一邊形成其結果是原有礦物逐漸為新礦物所代替。交代過程是在有氣液參與的固體狀態下進行的,新礦物與原有礦物是等體積交換的。這種變質作用,不僅導致巖石礦物成分和結構的變化,而且還引起化學成分的變化。特別是富含揮發組分的中酸性侵人體與碳酸鹽巖接觸,常引起強烈的交代作用,形成矽卡巖(或寫作夕卡巖)。從巖漿中析出的氣水熱液往往攜帶某些金屬和非金屬元素,透過交代作用可形成接觸交代礦床,稱為矽卡巖型礦床。

3.接觸變質作用形成的巖石.

(1)石英巖:指石英含量大於85%的變質巖石,由石英砂巖或矽質巖經熱變質作用而形成。礦物成分除石英外,還可含少量長石、白雲母及其他礦物。堅硬致密,具等粒變晶結構,塊狀構造,在斷口上看不出石英顆粒界限。純石英巖色白,含鐵質者則呈紅、紫紅等色,或具鐵礦斑點。可作建築材料和玻璃原料。

(2)角巖:又稱角頁巖。是由泥質巖石(黏土巖、頁巖等)、粉砂巖、火山巖等經熱接觸變質作用而成的變質巖,原巖已基本上重結晶,細粒變晶結構,塊狀構造,致密堅硬,一般為灰、灰黑和近於黑色。礦物成分有長石、石英、雲母、角閃石等,但肉眼常難分辨:有時具紅柱石等變斑晶(呈柱狀,橫斷面近方形,具黑心),稱紅柱石角巖;若紅柱石呈放射狀,則通稱菊花石。

(3)大理巖:是由碳酸鹽巖(石灰巖、白雲巖等)經熱接觸變質作用重結晶而成的巖石。等粒變晶結構(由細粒到粗粒),白、淺灰、淺紅等色。如原來巖石中含有雜質,重結品後的大理巖中可含有形成的新礦物,如蛇紋石、矽灰石、金雲母等。大理巖遇鹽酸起泡,但白雲質大理巖則起泡微弱。

大理巖是優質裝飾石材和建材,還可供藝術雕刻之用。純白而致密的大理巖通稱漢白玉。

(4)矽卡巖(夕卡巖):主要在中、酸性侵人體與碳酸鹽巖的接觸帶,在熱接觸變質作用的基礎上和高溫氣化熱液影響下,經交代作用所形成的一種變質巖石。礦物成分比較復雜,主要有石榴子石、透輝石、矽灰石、綠簾石等,有時出現黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等礦物。具不等粒粒狀變晶結構,晶粒一般比較粗大,塊狀構造,顏色較深,常呈暗褐、暗綠等色,相對密度較大。矽卡巖有重要實際意義,常和許多金屬礦與非金屬礦密切相關。