岩石中矿物定向排列,是变质岩中最常见、最有特征的构造。矿物平行排列所成的面称片理面,形态可以是平面,也可是曲面。片理面可平行于原岩层面,也可斜交。岩石易沿片理面劈开。
根据矿物的组合和重结晶程度,片理构造又分5类:
(1)片麻构造:较粗的粒状矿物(如长石、石英)组成,又有柱状、片状矿物(如角闪石、黑云母、白云母)在粒状矿物中定向排列且不均匀,形成断续条带状构造(图3-85)。
如暗色柱状、片状矿物分布于浅色粒状矿物中,则黑白相间的片麻构造更明显,如各种片麻岩。
(2)片状构造:狭义片理构造。主要由粒度较粗的柱状或片状矿物(云母、绿泥石、滑石、石墨等)组成,平行排列,成连续片理构造,片理面常有波状起伏,如各种片岩。
(3)千枚构造:细小片状矿物定向排列所成,和片状构造相似,但晶粒微细,不易肉眼辨别,片理面常具丝绢光泽,如各种千枚岩。
(4)板状构造:岩石中微小晶体定向排列所成的板状劈理构造。板理面平整光滑,微有丝绢光泽,沿劈理可形成均匀薄板。
板状构造或代表原来岩石的板状层理;或是原岩在应力作用下形成的板劈理,可能和原来层理一致,也可能斜交。板状构造是板岩特有。
(5)条带状构造:变质岩中浅色粒状矿物(长石、石英、方解石)和暗色片、柱或粒状矿物(角闪石、黑云母、磁铁矿)定向交替排列所成。以一定宽度呈互层状出现,形成颜色不同的条带。
有的条带构造是由原来岩石的层理构造残留而成;更多的是暗色呈片理构造的部分被浅色岩浆物质顺片理贯入而成,混合岩常如此。
2、块状构造
岩石中矿物颗粒无定向排列而表现的均一构造。如部分大理岩、石英岩。
3.变余构造
变质作用后残留下来的原岩构造。在浅变质岩中可以见变余层理、变余气孔、变余杏仁、变余波痕构造等,是恢复原岩类型和产状的标志。
三、变质作用类型与变质岩
因变质作用的因素和方式不同,形成不同岩石。
(一)动力变质作用
1.概念
岩层受构造运动产生的强烈应力作用,岩石及其组成矿物变形、破碎,常伴随重结晶作用,称动力变质。变质因素以机械能及其转变的热能为主,常沿断裂带呈条带分布。
构造运动性质、强度、原岩特征不同,形成动力变质岩分断层角砾岩、碎裂岩、糜棱岩,是判断断裂带的标志。
2.动力变质作用形成的岩石
(1)断层角砾岩:即压碎角砾岩、构造角砾岩。原岩经构造作用破碎产生的角砾胶结而成。
角砾大小不等,具棱角,岩性与断层两侧岩石相同,被成分相同的微细碎屑及后生水溶液中的物质胶结。
(2)碎裂岩:岩石受强烈应力作用,形成较小的碎屑或矿物碎屑所成,有时具新生矿物,如绢云母、绿泥石。岩石碎屑中残留较大的矿物碎块,形如斑晶,称碎斑结构。
(3)糜棱岩:岩石受强烈挤压形成粒度较小的矿物碎屑(<0.5mm)所成。主要矿物为细粒石英、长石及少量新生矿物如绢云母、绿泥石,有时含少量原岩碎屑,呈碎斑结构。
因不同成分、颜色、粒度的矿物定向排列,常显示似流纹的条带构造。多见于花岗岩、石英砂岩等坚硬岩石的断裂构造带。
(二)接触变质作用
岩浆活动,在侵入体和围岩的接触带,产生的变质(图3-86)。通常形成于地壳浅部的低压、高温下,压力约为0.01~0.3 GPa。
在围岩中只波及一定范围,距离侵入体越近,变质程度越高;距离越远,变质程度越低,并逐渐过渡到不变质的岩石。从平面上看,形成以侵入体为中心的环带状分布,称接触变质晕或接触变质圈。
变质圈的宽窄决定于侵入体的成分、规模和围岩的成分、产状。如侵入体偏酸性(花岗岩),富含挥发性成分,规模大,围岩为碳酸盐,接触面平缓,则变质圈宽;若侵入体偏基性,规模小,围岩为砂、页岩等,变质圈窄。
变质圈宽度可达一千米。根据变质过程有无交代作用,可分两类:
1.热力接触变质作用
简称接触变质。侵入体放出热能使围岩矿物成分和结构、构造变化。表现为原岩成分的重结晶,如石灰岩变为大理岩,石英砂岩变为石英岩等;
有时原岩化学成分重新组合成新矿物,如硅质灰岩变成硅质石灰岩、含镁质灰岩变成蛇纹石和大理岩、泥质岩石变成红柱石角岩等。但没有交代作用,故前后化学成分不变。
2.接触交代变质作用
简称接触交代,岩浆结晶晚期析出大量挥发成分和热液,通过交代作用使接触带附近的侵入体和围岩的岩性、化学成分均发生变化。
交代作用是挥发成分和热液进入岩石裂隙,在温度、压力下,发生化学反应,原有矿物破坏、新矿物形成,原有矿物渐为新矿物代替。交代过程有气液参与,在固态进行,新矿物与原有矿物等体积交换。
变质作用导致岩石矿物成分和结构变化,还引起化学成分变化。富含挥发组分的中酸性侵入体与碳酸盐岩接触常引起强交代作用,形成矽卡岩。从岩浆中析出的气水热液携带金属和非金属元素,通过交代作用形成接触交代矿床。
3.接触变质作用形成的岩石
(1)石英岩:石英含量大于85%的变质岩,由石英砂岩或硅质岩经热变质作用而成。矿物成分除石英,还含少量长石、白云母。坚硬致密,具等粒变晶、块状构造,断口看不出石英颗粒界限。
纯石英岩色白,含铁质呈红、紫红色、或具铁矿斑点。可作建筑和玻璃原料。
(2)角岩:即角页岩。泥质岩石(黏土岩、页岩)、粉砂岩、火山岩经热接触变质作用而成,原岩基本重结晶,细粒变晶、块状构造,致密坚硬,灰、灰黑和近黑色。矿物成分有长石、石英、云母、角闪石,但肉眼难分辨;
有时具红柱石等变斑晶(柱状,横断面近方形具黑心),称红柱石角岩;若红柱石呈放射状,则称菊花石(图3-87)。
(3)大理岩:碳酸盐岩(石灰岩、白云岩)经热接触变质作用重结晶而成。等粒变晶结构(由细粒到粗粒),白、浅灰、浅红色。如原岩含有杂质,重结晶的大理岩中可含新矿物,如蛇纹石、硅灰石、金云母等。大理岩遇盐酸起泡,但白云质大理岩起泡弱。
大理岩是优质装饰石材和建材,可供艺术雕刻用。纯白而致密的大理岩称汉白玉。
(4)矽卡岩:中、酸性侵入体与碳酸盐岩的接触带,热接触变质,再高温气化热液影响,经交代作用形成。矿物成分复杂,主要有石榴子石、透辉石、硅灰石、绿帘石,有时出现黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿。
不等粒粒状变晶结构,晶粒较粗大,块状,颜色深,常呈暗褐、绿色,相对密度大。有重要意义,常和金属矿与非金属矿相关。