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发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Geography
标  题: 第六章　变质岩区的地质旅行
发信站: BBS 哈工大紫丁香站 (Thu Jan  6 10:30:35 2005)



　　　　　　　　一、泰山的启示
　　泰山，五岳之首。古迹名胜，久闻天下。每当列车途经泰安，旅客们总是凭窗
远眺，以倾慕崇敬的心情注视着一座座黝黑而雄伟的峰峦。中外旅游者认为有机会
登泰山、上南天门，一览齐鲁壮观乃平生快事。

　　五台山，誉称北岳，为我国著名的佛教圣地之一，古刹名园，比比皆是；青峰
翠峦，逶迤不绝。欲朝山进香的善男信女们固然希望到此顶礼膜拜以如愿，就是一
般游客，又何尝不思慕此间的高峰绝境而登临寻幽呢！

　　说来也巧，从地质学角度看，这"两岳"都是由变质岩系构成的山势。早在上世
纪末至本世纪初，就吸引了一些外国地质学家，他们怀着猎奇的心情，在游山玩水
中登跋泰山、五台山等地考察地质，他们在这些地质构造复杂、岩石性质多变的地
层间发现了这"两岳"原是中国最古老的地层所在地，或者说，是我国大陆的核心部
分，属于地球历史早期的大古代和元古代的产物。从此以后，要研究变质岩的岩石
学家、要研究地质发展史的地层学家、要研究变质岩系中特殊地质构造的构造地质
学家们，都纷纷登上泰山和五台山，发掘研究课题，开辟研究领域，提出地质上的
许多新发现或新见解，丰富了地质学的内容。一直到今天，这"两岳"仍然是研究变
质岩地质的理想之地，每年吸引不少自教授专家至青年学生们络绎不绝地来"朝觐
质岩地质的理想之地，每年吸引不少自教授专家至青年学生们络绎不绝地来"朝觐
"。其中也就包括了怀着不同目的的地质旅行者在内，可见在变质岩地区的地质考
察也是地质旅行的重要内容之一。

　　二、变质岩的基本概念

　　既然变质岩是指沉积岩、火成岩或已变质过的岩石经过变质作用而来的岩石，
那么，什么叫"变质作用"呢？这是由于地球内部的高温、高压，在新的物理和化学
条件下会使岩石中的矿物成分和结构、构造等方面改造和转变。或者说，地球的内
力使岩石改造并发生变化，称为变质作用。这种变质作用的具体特点，主要是通过
岩石中所含矿物的变化，比如重新结晶、物质成分的迁移或重新组合，结构和构造
的变化等等而表现出来。因此，凡经过变质作用而形成的岩石，就称为变质岩。至
于另一种由于岩石暴露地表，发生风化作用，使岩石中的某些矿物发生变化（包括
成分的改变），这类岩石不能称为变质岩。

　　正因为变质岩的主要原岩来自沉积岩和火成岩两大类，因此变质岩也就划分为
两大类型，由沉积岩经变质作用而形成的变质岩称为副变质岩；而由火成岩经变质
作用而形成的变质岩称为正变质岩。

　　怎样认识变质岩？

　　首先要从岩石的矿物成分中认识有无变质矿物的存在，常见的变质矿物（若干
则通过显微镜鉴定）有以下几种：
则通过显微镜鉴定）有以下几种：

　　①富铝矿物：刚玉。

　　②富含铝的硅酸盐矿物：红柱石、蓝晶石、硅线石、叶蜡石、十字石、硬绿泥
石、硬玉。

　　③碱质或钙质铝硅酸盐矿物：浊沸石、方柱石、钠云母、绢云母。

　　④钙铝质硅酸盐矿物：帘石类、符山石、葡萄石、硬柱石等。

　　⑤含铝的铁镁质硅酸盐和铁镁质铝硅酸盐矿物：铝石榴石、绿泥石、蓝闪石等
。

　　⑥铁镁质硅酸盐矿物：滑石、蛇纹石、硅镁石等。

　　⑦钙镁质和钙质硅酸盐矿物：透闪石、阳起石、硅灰石等。

　　⑧碳质矿物：石墨。

　　必须说明，上述各种矿物主要是存在于变质岩中，但沉积岩与火成岩中也可能
存在，只是存在于变质岩中的这些矿物，有如下特点：①数量显著增加；②广泛地
发育成纤维状、鳞片状、长柱状、针状等，并有规律地作定向排列；③变质岩中所
发育成纤维状、鳞片状、长柱状、针状等，并有规律地作定向排列；③变质岩中所
含的石英和长石有些具有较为发育的裂纹，而沉积岩或火成岩中的石英和长石无此
种现象。

　　其次，要从变质岩的结构和构造去认识，也就是观察变质岩组分的形状、大小
和其相互关系，以及它们在空间排列和分布上所反映的岩石构成方式，着重于矿物
个体在方向和分布上的特征。

　　变质岩的结构基本上有4种情况：

　　①破碎结构：当原岩在定向压力作用下，持续到超过弹性极限时，使矿物发生
弯曲、变形。如压力再增加，超过其强度极限，则发生破裂。根据其破碎程度，从
颗粒裂碎到粉末均有，不过太小的粉粒，肉眼是无法辨认了。

　　②变晶结构：在高温、高压之下，矿物发生重新结晶，其表现的特点是：晶体
不完整或严重变形。

　　③残余结构：重结晶作用不完全时，可以保留部分原岩的结构。

　　④交代结构：原岩中的矿物被新矿物取代。

　　不过，在以上四种变质结构中，前两种可以肉眼观察；后两种多在显微镜下观
察，不宜野外运用。
察，不宜野外运用。

　　至于变质岩的构造，就其重要意义来说，是野外识别变质岩的关键手段之一，
或者说，是认识变质岩的重要标志，野外工作时，务必熟练掌握。其基本特征与类
型有以下几种：

　　①变余构造：原岩虽经变质，但仍有一部分未受"变质"，保存原岩的构造特点
。例如熔岩中的气孔构造、流纹构造；沉积岩中的层理构造、波痕构造等。

　　②变质构造：岩石经过变质作用以后而生成的特殊构造。这是识别变质岩最重
要、最常见的一种构造，有以下几类：

　　A.斑点状构造：受变质的岩石中，由于某些成分的局部聚集，产生2毫米左右
大小的斑点。这些成分有碳质、硅质、铁质或某些变质矿物（如红柱石、堇青石等
）。如果变质程度增高，则此类斑点经重结晶而变成斑晶，若其形体增大时，可在
岩石中形成瘤状构造。B.板状构造：岩石在经受变质时，由于应力作用，出现一组
平行的裂开面，使整块岩石如木板覆叠。每个裂开面上，平整光滑，如板岩所见。
C.千枚状构造：岩石内的矿物发生重结晶作用，一方面可见这些矿物具有定向排列
，另一方面又使整块岩石呈现出薄片状构造，在片理面上，平整光滑并发出丝绢状
的光泽。有时，在千枚状构造的岩石上可见小型的挠曲或褶皱现象。一般来说，千
枚状构造比板状构造的变质程度要深一些，如千枚岩。D.片状构造：岩石内的矿物
具有明显的变质晶体，形成鳞片状、柱状，并作定向排列和分布，沿片理面劈削成
薄板状特征。其变质程度又较千枚岩深一步，如片岩。E.片麻状构造：岩石具有显
薄板状特征。其变质程度又较千枚岩深一步，如片岩。E.片麻状构造：岩石具有显
晶质的变晶结构，以粒状变晶矿物为主，间以鳞片状、柱状的变晶矿物，作断断续
续的定向排列和分布，故在块体的标本上可见片理特点，它往往是由侵入岩变质而
来。最典型的就是片麻岩。F.条带状构造：岩石由不同矿物，不同结构，或其他不
同部分的成分形成条带状分布，如暗色矿物形成的条带状大理岩、条带状的磁铁石
英岩等。

　　在上述构造中，特别是板状、千枚状、片状、片麻状这几种外貌特征是变质岩
中最多、野外也最容易识别的构造。总之，变质岩的构造是认识变质岩的最重要标
志。

三、最常见的几种变质岩

　　各种变质岩的存在条件，几乎跟它们的变质作用的类型有密切关系，换句话说
，如果在野外工作时，能识别出变质作用的类型，那么也就大体上能估计出其中有
哪些具体的变质岩的种类了。

　　何谓变质作用的类型？主要是根据地质成因和变质作用的因素来考虑变质作用
的格局，实际上，也包括了变质作用的规模。其类型大体上划分为四种，都是野外
常遇到的。

　　①接触变质作用。这是由岩浆沿地壳的裂缝上升，停留在某个部位上，侵入到
围岩之中，因为高温，发生热力变质作用，使围岩在化学成分基本不变的情况下，
围岩之中，因为高温，发生热力变质作用，使围岩在化学成分基本不变的情况下，
出现重结晶作用和化学交代作用。例如中性岩浆入侵到石灰岩地层中，使原来石灰
岩中的碳酸钙熔融，发生重结晶作用，晶体变粗，颜色变白（或因其他矿物成分出
现斑条），而形成大理岩。从石灰岩变为大理岩，化学成分没有变，而方解石的晶
形发生变化，这就是接触变质作用最普通的例子，又如页岩变成角岩，也是接触变
质造成的。它的分布范围局部，附近一定有侵入体。

　　②动力变质作用。这是由于地壳构造运动所引起的、使局部地带的岩石发生变
质。特别是在断层带上经常可见此种变质作用。此类受变质的岩石主要是因为在强
大的、定向的压力之下而造成的，所以产生的变质岩石也就破碎不堪，以破碎的程
度而言，就有破碎角砾岩、碎裂岩、糜棱岩等等。好在这些岩石的原岩容易识别，
故在岩石命名时就按原岩名称而定，如称为花岗破裂岩、破碎斑岩等。

　　③区域变质作用。分布面积很大，变质的因素多而且复杂，几乎所有的变质因
素--温度、压力、化学活动性的流体等都参加了。凡寒武纪以前的古老地层出露的
大面积变质岩及寒武纪以后"造山带"内所见到的变质岩分布区，均可归于区域变质
作用类型。例如本章开头提到的泰山及五台山所见的变质岩，均为区域变质作用所
产生。就岩石而言，包括板岩、千枚岩、片岩、大理岩与片麻岩等。

　　④混合岩化作用。这是在区域变质的基础上，地壳内部的热流继续升高，于是
在某些局部地段，熔融浆发生渗透、交代或贯入于变质岩系之中，形成一种深度变
质的混合岩，是为混合岩化作用。也就是说，在区域变质作用所产生的千枚岩、片
岩等，由于熔融浆的渗透贯入而成混合岩。
岩等，由于熔融浆的渗透贯入而成混合岩。

　　此外，尚有不大常见的气体化水热变质作用，复变质作用。

　　其实，对于野外地质旅行者来说，最常见的变质作用还是接触变质和区域变质
两大类，其次是混合岩化作用。因此，熟悉变质岩的名称，也就围绕这些变质作用
有关的变质岩就足够了，兹简述如下。

　　板岩：具板状构造的变质岩，由黏土岩类、黏土质粉砂岩和中酸性凝灰岩变质
而来。属于区域变质作用中的轻度变质的岩石。

　　千枚岩：具有千枚状构造的变质岩，原岩类型与板岩相似，在其片理面上闪耀
着强烈的丝绢光泽，并往往有变质斑晶出现。

　　片岩：片理构造十分发育，原岩已全部重新结晶，由片状、柱状、粒状矿物组
成，具鳞片、纤维、斑状变晶结构，常见的矿物有云母、绿泥石、滑石、角闪石、
阳起石等。粒状矿物以石英为主，长石次之。片岩是区域变质岩系中最多的一类变
质岩。

　　片岩的种类颇多，其命名则根据所含的变质矿物和片状矿物的显著分量而定，
例如云母片岩、滑石片岩、角闪石片岩等等，另外，常用绿色片岩之名，系由中性
和基性的火山岩、火山碎屑岩等变质而来。


　　片麻岩：具片麻状或条带状构造的变质岩。原岩不一定全是岩浆岩类，有黏土
岩、粉砂岩、砂岩和酸性、中性的岩浆岩。具粗粒的鳞片状变晶结构。其矿物成分
主要由长石、石英和黑云母、角闪石组成；次要的矿物成分则视原岩的化学成分而
定，如红柱石、蓝晶石、阳起石、堇青石等等。

　　片麻岩的进一步命名，根据矿物成分，如花岗片麻岩、黑云母片麻岩。

　　片麻岩是区域变质作用中颇为常见的变质岩。

　　角闪岩：主要由斜长石和角闪石组成的变质岩。其原岩是基性火成岩和富铁白
云质泥岩。具粒状变晶结构，块状微显片理构造。

　　麻粒岩：是一种颗粒较粗、变质程度较深的岩石，基本上由浅色的石英、斜长
石、铁铝榴石、辉石等矿物组成，无云母、角闪石。具粒状变晶结构，块状或条带
状构造。

　　石英岩：几乎整个岩石均由石英组成，浅色、粒状。一般作块状构造，粒状变
晶结构。它是由较纯的砂岩或硅质岩类经区域变质作用，重新结晶而形成。

　　有时，有人将沉积岩中由较纯净的石英颗粒组成的岩石也称石英岩，与变质岩
类的石英岩混淆不清，虽然就化学成分或矿物成分来看，两者很难分开，但变质岩
类的结构要致密些，称石英岩；而沉积成因者，颗粒清晰，致密程度稍差，故为了
类的结构要致密些，称石英岩；而沉积成因者，颗粒清晰，致密程度稍差，故为了
区别起见，称之为石英砂岩。

　　大理岩：碳酸盐岩石经重结晶作用变质而成，具粒状变晶结构。块状或条带状
构造，由于它的原岩石灰岩含有少量的铁、镁、铝、硅等杂质，因而在不同条件下
，形成不同特征的变质矿物，出现蛇纹石、绿帘石、符山石、橄榄石等，于是在洁
白的质地上，衬托出幽雅柔和的色彩，构成天然的图案花纹，给人们想像出一幅又
一幅诗情画意的图卷，文人墨客在它们的加工石面上取出许多逗人喜爱的景名--潇
湘夜雨、千峰夕照、平沙落雁等等。因而大理石就成为高级的建筑石材，或成为高
级家具的装饰性镶嵌材料。而洁白的细粒状的大理石，俗称汉白玉，也是工艺雕刻
或富丽堂皇的建筑材料。

　　大理岩见于区域变质的岩系中，也有不少见于侵入体与石灰岩的接触变质带中
。

　　角岩：这是一类由泥质岩（以黏土矿物为主的页岩之类）在侵入体附近由接触
变质作用而产生的变质岩。颜色呈深暗或灰色，硬度比原岩显著增加，故多有将角
岩制成砚或其他工艺品，如在苏州灵岩山、寒山寺等旅游区出售的砚石，即利用产
于灵岩山花岗岩体附近的角岩所制。

　　混合岩：由混合岩化作用形成的变质岩，其基本组成物质是由基体和脉体两部
分组成。所谓基体，是指混合岩形成过程中残留的变质岩，如片麻岩、片岩等，具
变晶结构、块状构造，颜色较深；所谓脉体，是指混合岩形成过程中新生的脉状矿
变晶结构、块状构造，颜色较深；所谓脉体，是指混合岩形成过程中新生的脉状矿
物（或脉岩），贯穿其中，通常由花岗质、细晶岩或石英脉等构成，颜色比较浅淡
。

　　混合岩具明显的条带状构造，并普遍可见交代现象，以此与区域变质作用形成
的变质岩区别开来，但它是在区域变质的基础上发展起来的。

　　混合岩由于混合岩化的程度不同，形成不同构造特点的混合岩，如网状混合岩
、条带状混合岩、眼球状混合岩等等。

四、怎样在变质岩区开展工作

　　在认识变质作用的基础上，掌握了能够鉴定变质岩名称的方法以后，当我们在
旅行路线上遇到变质岩时，就可以进一步做些变质岩的初步调查或研究工作了。现
就不同的变质区如何开展工作问题，简述如下：

　　（1）热接触变质岩区的工作。

　　热接触变质岩区也就是侵入体与围岩相接的地带。

　　在这里，首先要穿越接触带的剖面，也就是决定一条从侵入体到未变质围岩之
间的路线，观察侵入体的岩石名称及其岩性；观察围岩受侵入体的接触变质的影响
--出现何类变质岩，其岩性特点，变质矿物，有否成矿的条件和可能，接触带上有
--出现何类变质岩，其岩性特点，变质矿物，有否成矿的条件和可能，接触带上有
无断裂之类的构造控制？未变质岩石的名称及其岩性，围岩属于哪个地质时代？侵
入体属于哪个地质时代？等等。

　　把这许多必须了解的内容，作沿途记录，作剖面示意图，采集有代表性的标本
以及摄影或素描。

　　如果交通、人力、物力、时间条件允许的话，可作再详细一些的观察，诸如追
索接触带在面上分布的范围，观察蚀变晕圈的发育情况。

　　再进一步，还可根据变质矿物的组合关系，划分出蚀变的相带--即内带、中带
、外带。同时还可研究热变质岩石与原岩性质的关系，甚至注意多期变质的叠加作
用，不同变质带上所赋存的矿产关系。

　　（2）区域变质区的工作。

　　由于区域变质作用而产生的变质岩分布面积广阔，岩石情况亦特别复杂，而且
其间的褶皱、断裂等构造又十分发育，因此，在这里工作的难度也较大。

　　首先，当我们根据地层走向选择剖面线以后，在旅途行进中，要像研究沉积岩
层那样，注意各变质岩层的上下层序关系，即排除由于褶皱或断层的干扰，恢复其
原来的正常层位。当然，这项工作往往不是穿越一条剖面就能"一次性"成功的，而
要多几条剖面相互比较才能接近正确。
要多几条剖面相互比较才能接近正确。

　　其次，在观察剖面过程中，要恢复原岩的性质--是沉积岩还是火成岩。如果确
定为沉积岩，再进一步判断其原岩的名称，并运用研究沉积岩的办法，研究它们的
沉积旋回、沉积建造的特征。注意地层间的不整合、假整合等有助于划分层序的接
触关系。努力搜寻其中浅变质岩系（例如板岩）里的化石痕迹，一旦若有发现，并
能确定其鉴定价值，便能牵动全局，整个变质岩系的时代及各套岩层的层序也许能
迎刃而解。例如笔者等在本世纪60年代初期在江西南部"龙山群"（前泥盆纪的地层
）变质岩系地区工作时，一个多月过去了，还没有搞清楚它们的层序关系。后来，
有位学生在一处浅变质的板岩中找到一些笔石碎片，带队的教师很受启发，认为这
是揭开此间变质岩系时代之谜的重要线索，于是专门组织队伍，就在出现笔石碎片
的上下层地段，分段包干，着力搜寻。通过"顺藤摸瓜"的办法，终于在这里的几个
岩层中找到了保存相当完整而精美的笔石，经鉴定，属于早奥陶世的种类，从而结
合岩性、层位的接触关系，大致确定了自寒武纪至奥陶纪的各个大的层位。后来，
又接连在寒武系下部的板岩中发现了海绵骨针化石，从而又划分出震旦系地层。这
样，几十年来，一直把厚达几千米甚至上万米的前泥盆纪变质岩系"龙山群"地层，
分解为震旦纪、寒武纪、奥陶纪三个系，进而在各系内再分出若干组。

　　在分层基础上，结合岩性、岩相及沉积旋回的研究，初步摸清了早古生代时期
此间原为"地槽区"。进而又证实了此间的花岗岩分属于两个不同时期形成的：一是
志留纪晚期的"加里东花岗岩"；一是中生代的"燕山花岗岩"，而且此间的大量金属
矿产与"燕山花岗岩"的入侵活动有关。


　　在研究区域变质岩系的时候，还可注意各类变质岩系的空间分布规律及其相互
关系，注意不同岩石和矿物组合的关系，总之，注意变质程度和变质作用问题，并
联系找矿标志和成矿规律。

　　（3）混合岩化区的工作。

　　首先要注意混合岩的基体和脉岩的特点，形态特征，交代作用等。注意混合岩
化的强度带及其与区域构造（断裂带和褶皱带）作用的关系，甚至可以了解混合岩
化的期次问题。

　　一般而言，混合岩化区的观察工作并非单独进行的，它是在研究区域变质岩区
内的附带工作，因此，诸如矿产之类的问题，也都跟研究区域变质岩同样地进行了
。

五、变质岩中的矿产

　　变质岩中的矿产，主要见于接触变质和区域变质两大类型中。

　　就接触变质而言，矽卡岩型的矿产最多，这是因为以碳酸钙为主要成分的石灰
岩跟侵入体（特别是中性岩浆侵入）接触时，最容易发生化学交代作用，形成矿产
。最常见的是铜、铅、锌等硫化矿床（如黄铜矿、闪锌矿、方铅矿）及刚玉等。硫
化矿中多数还含有银矿及其他稀有元素矿产。
化矿中多数还含有银矿及其他稀有元素矿产。

　　作为矽卡岩型矿床的伴生副矿物，最常见的有石榴子石、透辉石、透闪石、绿
帘石、阳起石、矽灰石等，亦可算是找寻此类矿产的标志矿物。大理石也是此种变
质矿产类型的特色。

　　至于区域变质岩系中的矿产，多存在于太古代及元古代的变质岩系之中，其中
有规模巨大的铁矿以及石墨、磷、硼等矿产，部分地区尚有刚玉、石棉、矽线石、
大理石等。

　　这里，特别提一下铁矿。这是距今20多亿年前变质岩系中的最引人注目的矿产
，凡美国、加拿大、苏联（即前苏联）、澳大利亚、印度、南非以及我国鞍山地区
等蕴藏的数以亿吨计的铁矿床均属此类。据估计，此类铁矿床占全世界铁矿总储量
的80％以上，可见其重要性了。

　　为什么有这么多的铁矿埋藏在这些古老的变质岩系地层中呢？原来，当时出现
一种微生物--铁细菌，成为造铁的"功臣"，它是一种需要氧气，但不要很多氧气的
菌类生物。据研究，距今32亿～34亿年前的大气中尚缺乏氧气，仅由二氧化碳、甲
烷、氢气等组成，具有高度的还原性。到了距今32亿～27亿年前形成的地层中，我
们发现了蓝绿藻，说明它们能够摄取还原性大气层里的二氧化碳，通过叶绿素进行
光合作用，放出游离氧，使大气层中逐渐增加了氧气，于是产生了铁细菌。它能把
溶解于水中的氢氧化亚铁氧化成不溶于水的三氧化二铁，沉积于水中。其过程可用
化学反应式表示之：
化学反应式表示之：

　　铁细菌分泌出不溶性铁质、硅质，在体外构成一层比自身大几倍甚至几十倍的
"铁质皮鞘"，后者脱落以后，就沉积成铁矿。

　　水中的可溶性铁质，来源于远古时代火成岩的风化产物，在湿热气候条件下，
这些可溶性铁质往往呈胶体状态，从陆地带到浅海里，生活在那里的铁细菌也就在
海洋里造铁了。


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□ 作者：夏树芳
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