变质岩

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变质岩分类述评有哪些?

前人对变质岩的分类做过很多工作,提出了不少变质岩的分类方案,既有图解式也有表格式。Best(1982)、Raymond(1995,2002)提出变质岩的组构或构造(Texture)分类。Fritsch等(1967)、Winkler(1976)对变质岩的矿物含量进行详细研究,提出变质岩定量矿物的分类图解。Bard(1987)提出变质岩的化学成分分类图解。Grubenmann(1904)、程裕淇等(1963)和贺同兴等(1980,1988)以等化学系列和等物理系列相结合,提出变质岩和区域变质的分类表。王仁民(1973)提出常见区域变质岩的定量矿物分类命名的图解。对动力变质岩的分类研究较深入的主要有 Higgins(1971)、Sibson(1977)、Wise(1984)等人,提出了断层岩的分类表或图解;王嘉荫(1978)提出碎裂变质岩的成因分类表;甘盛飞等(1994)、钟增球等(1991)、孙岩等(1979,1985)在前人分类的基础上,进一步完善,提出了内容和划分更详细的断层岩分类表。现将前人对变质岩分类简要叙述如下。1.变质岩的化学成分分类由于变质岩的原岩类型复杂,化学成分的变化范围很大。在等化学的封闭体系中,变质岩的化学成分与其原岩(火成岩、沉积岩)基本一致。而变质岩的主要化学成分是形成变质岩矿物的物质基础,也是变质岩分类的依据之一。单纯以化学成分编制的变质岩分类表和分类图解的(Bard,1987)较少,也很少被应用。因为使用这类分类表和图解,必须要有变质岩石化学分析的数据,但绝大多数变质岩石并不具有这些资料;而相同(似)化学成分的岩石,在不同的地质环境和变质条件下,可形成不同的变质岩,如果没有相应的矿物、组构特征和变质岩石的地质产状,仅有岩石的化学成分,要对变质岩正确命名是很困难的。在大多数变质岩分类表中,按化学性质的相似性,将变质岩划分为若干大类(等化学系列)。如格鲁宾曼(Grubenmann,1904)在他的变质岩分类表中,据变质岩的化学特征划分为十二大类,程裕淇等(1963)区域变质岩分类表中,按变质岩的原岩类型和化学特征将变质岩划分为九大类。特纳(Turner,1958)提出一个简明的化学类型分类,将大多数变质岩原岩的化学成分归纳成如下的五个化学类型。(1)泥质(Pelitic):泥质沉积物;(2)长英质(Quartz-feldspathic):包括砂岩、硅质凝灰岩和中酸性火成岩;(3)基性(Basic):基性火成岩、凝灰岩及含有数量较多的钙、铁、镁的不纯泥灰质沉积物;(4)钙质(Calcareous):来自于石灰岩和白云岩(可含石英、粘土矿物等杂质)等钙质沉积物;(5)镁质(Magnesian):来自超基性火成岩、绿泥石质及其他富镁铁质的沉积岩。特纳的变质岩化学类型分类,涵盖了自然界中绝大多数常见的变质岩的化学成分,且简明扼要,目前已为国内外地质学家所接受,在变质岩石学的著作中被广泛引用,并作为变质岩的分类基础。本手册以特纳的化学类型变质岩类作为编制“主要变质岩分类表”的基础之一。2.变质岩的定量矿物分类变质岩的矿物及其含量,既受原岩化学成分的控制,也受变质作用物化条件的制约。与火成岩和沉积岩一样,矿物是鉴别变质岩石的主要依据,是变质岩分类命名的基础之一。有些变质岩石的基本名称,是以其矿物或矿物组合命名的。如石英岩、榴辉岩、云英岩等。Winkler(1976)提出的常见变质岩定量矿物分类图解(图2-1),图解由两个双三角形组成,角顶的端员分子分别是石英、长石、碳酸盐矿物和云母等硅酸盐矿物,图解适用于由上述端员分子组成的变质岩石。图2-1a适用于较低级的变质岩石;图2-1b适用于中高级的变质岩石,其中片岩取代了千枚岩的位置,并在大理岩及钙硅酸盐岩石中出现了透辉石和钙铝榴石。图解中片岩和片麻岩以长石最少为20%作为两者的分界线,并用虚线表示,表明作者对这条界线的厘定较谨慎,仅为参考的标准。利用变质岩定量矿物分类图解确定变质岩石的名称,首先通过变质岩中石英、长石和云母等矿物或石英、碳酸盐矿物和云母等矿物之间的含量比例,投影在图的相应区域,并根据变质岩石组构的特征,得到变质岩石名称。因一些重要的变质岩石如榴辉岩、蓝闪片岩、矽卡岩在图中没有相应的位置,也由于使用图解较繁杂,致使变质岩定量矿物分类的图解未能被大多数地质学家应用。3.变质岩的组构分类变质岩的组构是其最直观的重要特征之一。在野外露头及标本上,我们首先注意观察变质岩的定向组构、高度变形的组构或不具定向的组构。由于变质岩组构特征与其变质作用的地质环境及变质作用物化条件密切相关,不同的变质作用类型所形成的变质岩的组构大多具有明显的区别,如动力变质作用形成的碎裂组构和糜棱组构、接触变质作用形成的角岩结构、区域变质作用形成的板状、千枚状、片状和片麻状构造等,大多是变质作用类型的具体反映。变质岩的组构也是其分类命名的主要基础之一。有许多变质岩石的名称如板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、糜棱岩等就是以变质岩石中具有板状、千枚状、片状、片麻状、糜棱状组构而命名的。长期以来,这些变质岩名称已被世界上的地质学家所接受,并一直沿用至今。以变质岩的组构特征作为其分类的主要基础,称为变质岩的组构或构造分类。具有代表性的有 Spock(1962)、Huang(1962)、Best(1982)和Raymond(1995,2002)相继提出变质岩构造分类表。Spock(1962)将变质岩划分为两种主要类型,即具有明显定向构造和明显无定向构造的岩石。Huang(1962)提出碎裂、无叶理和具有叶理的变质岩组构分类。Best(1982)提出按强叶理、弱叶理和无叶理和弱叶理变质岩的组构分类(表2-1)。强叶理岩石弱叶理岩石无叶理 弱叶理岩石板岩千枚岩片岩片麻岩混合岩糜棱岩花岗变晶岩(Granofels)斜长角闪岩蛇纹岩绿岩云英岩角岩石英岩大理岩泥质板岩(Argillite)矽卡岩(据Best,1982) 由于组构分类较好地体现了变质岩石表面特征的直观性,分类表的简明扼要及应用时的灵活性,较适用于具有相当地质专业知识的人员使用,近年来在变质岩石学著作中应用较广。但由于分类表中只强调了组构特征,而作为组成岩石的矿物在分类表中没有应有的位置,特别是一些无叶理—弱叶理构造的变质岩石名称,大多是以岩石中的主要矿物和矿物组合作为岩石的基本名称,致使在利用变质岩组构的分类表时会感到较困难,特别是初入门的地质人员,难以掌握变质岩石的正确定名。而且,对于在成因、矿物和组构等都很复杂的种类繁多的变质岩石,上述的组构分类也显得过于简略。4.变质岩的变质作用类型分类变质作用类型不同,其所形成的变质岩石也有差别。变质作用类型及其相应的变质岩石主要是:区域变质作用形成的区域变质岩,分布范围广,岩石种类繁多。主要有板岩类、千枚岩类、片岩类、片麻岩类、石英岩类、长英变粒岩类、斜长角闪岩类、麻粒岩类、榴辉岩类、大理岩类和钙镁硅酸盐变质岩类等。接触变质作用形成的接触变质岩,主要分布于侵入岩体附近。以角岩类为代表,还有斑点板岩、接触石英岩类、接触大理岩类、接触千枚岩类、接触片岩类和接触片麻岩类等。动力变质作用形成的动力变质岩,主要分布于构造断层带中。以构造角砾岩类、碎裂岩类、糜棱岩类为代表。气液变质作用形成的气液变质岩,主要分布于热液矿体周围、断层带中及其附近、侵入岩体的顶部及其内外接触带等地段。主要岩石类型有矽卡岩类、云英岩类、绢英岩类、青磐岩类,此外常见的气液变质岩还有绿泥石化岩、硅化岩、碳酸盐化岩、绢云母化岩等。混合岩化作用形成的混合岩,主要分布在中高级区域变质岩地区,具有混合岩组构的各种混合岩类。尽管不同的变质作用类型形成各种不同的变质岩石,但也有一些变质岩的矿物和组构特征虽相同,但它们却分别形成于不同的变质作用类型。如区域变质作用和接触变质作用均可形成大理岩、石英岩,在接触变质岩石中也经常有片状、片麻状构造的岩石。区域变质岩的白云母石英岩、绿岩和气液变质岩的云英岩、青磐岩、绿泥石化岩、绿帘石化岩等。所以对变质岩石的鉴定和命名,不能脱离野外实践,只有在了解岩石的地质产状,并结合室内的鉴定和研究,才能得到变质岩的正确命名。在上述变质作用类型所形成的各类变质岩石中,前人对动力变质岩和区域变质岩分类的研究较深入,分类的方案也较多。有关内容将分别在第三章的区域变质岩分类和第六章的动力变质岩分类中详细叙述。另外,在第四章和第五章中分别叙述混合岩和接触变质岩的分类和命名。国际地科联推荐的由变质岩分类学分委员会(SCMR)组织编写的《Metamorphic Rocks:A Classification and Glossary of Terms》(Fettes和Desmons,2007)一书有关变质岩分类的章节中,强调涉及变质岩分类的参数太多,以致不能编制出包含变质岩分类要素为基础的变质岩分类表。综上所述,前人所编制的变质岩分类表或图解,只侧重变质岩分类的一个要素,如变质岩的化学分类、定量矿物分类和构造分类,或只有一种变质作用类型的变质岩分类表,如区域变质岩分类表、动力变质岩分类表和接触变质岩分类表或图解。迄今尚未有以变质岩分类三要素为基础,又能涵盖主要变质作用类型所形成的大多数变质岩的分类表。