搜索
第四章变质岩的结构构造第一节变质岩结构、构造的概念•变质岩的结构是指变质岩石中矿物的自形程度、形状、粒度以及晶体之间的相互关系等。•变质岩的构造是指组成岩石的矿物或矿物集合体的空间分布和排列方式等特征。*结构和构造彼此有着密切的成因联系，虽然在大多数情况下人们可以明确地区分结构和构造，但有时候两者是难以被明确区分的。比如碎裂变质时，岩石及其组成矿物都可能发生强烈破碎；这种情况下，既可称为碎裂结构，也可称为碎裂构造。**沉积岩的结构主要反映沉积物被搬运和沉积时的水动力条件；岩浆岩的结构主要反映岩浆演化过程中岩浆冷凝、结晶的热力学条件及矿物结晶的某种顺序。而在变质岩的形成过程中，所有矿物晶粒基本上是是在固态条件下同时生长的。因此，在观察和描述变质岩的结构时一定要注意变质矿物是在固态条件下基本同时生长的这一特点。***本章中对结构、构造的研究，主要涉及肉眼和显微尺度，即在野外露头、手标本和薄片尺度用肉眼或借助放大镜、显微镜进行观察研究，一般不涉及超显微尺度的结构研究（如晶格变形产生的位错等），也不包括反映岩石中矿物分布优选方位的“显微构造”，这方面的研究内容、研究方法将在有关后续课程中介绍（如岩组学或称构造岩石学）。第二节变质岩的结构一、变质岩结构的基本类型变质岩的结构类型繁多，大致可分为四种不同的成因类型，即变余结构、变晶结构、交代结构和变形结构。也有人把变晶结构、交代结构和变形结构统称为变质标型结构。（一）变余结构•在变质作用过程中，由于变形和重结晶作用不强烈，原岩的矿物成分和结构特征没有得到彻底改造，使原岩的结构特征部分地被保留下来，形成变余结构，也称残留结构。变余结构的特点是：外貌上具原沉积岩或岩浆岩的结构特征，而矿物成分上则表现出一些（特征）变质矿物的特点，许多情况下也保留了一些原岩矿物的特点。•一般规律：各种变余结构较易出现在低级变质岩中，通常是原岩组分的化学活动性越小，粒度越粗大时，原岩的结构就越容易被保存下来。在中高级变质岩中，原岩结构一般都遭到较为彻底的改造，但有时仍可找到变余结构。1.变质沉积岩中的变余结构•变质碎屑岩类：变余砾状结构和变余砂状结构。二者还可根据碎屑物的大小进一步细分，如变余粗砂结构、变余粉砂结构等。•变质泥质岩类：变余泥质结构。2.变质岩浆岩中的变余结构变余花岗结构变余斑状结构变余辉绿结构变余交织结构3.变质火山碎屑岩中的变余结构变余火山碎屑结构（二）变晶结构1.变晶结构的一般特点变晶结构是重结晶和变质结晶的产物，它与岩浆岩中的结晶质结构有些相似（全晶质）。然而由于变质过程中的重结晶和变质结晶基本上是在固态条件下进行的，而且在同一次变质作用过程中各种矿物几乎是同时生长和发育的，因此它们又有许多不同之处：（1）同一世代的变晶矿物没有明显的结晶顺序。晶体自形程度的差别取决于结晶势，不象岩浆岩中那样矿物的自形程度随结晶顺序依次变化。而且一般变质矿物颗粒排列紧密，彼此镶嵌或相互包裹。（2）变斑晶的形成一般与基质矿物同时或稍晚。所以变斑晶中常含有大量的基质矿物包裹体，与岩浆岩中斑晶形成较早的情况相反。（3）除变斑晶外，其他变晶矿物的自形程度都较差。多为他形或半自形，全自形晶少见。（4）柱状、片状及放射状矿物比较发育，柱状、片状矿物的延展性比岩浆岩中的大，且多为定向排列。浅色矿物多具优选方位，发育波状消光、双晶弯曲等变形现象，这与变质作用中或变质之后应力的作用有关。2.变晶系变晶结构中矿物自形程度的不同，取决于矿物在固态条件下的结晶势。结晶势是指矿物形成自形晶的潜在趋势，Eskola称之为“成面能”。“成面能”是一种物理性质，随不同矿物而有变化。贝克（F.Becke）曾经提出区域变质岩中的矿物可以按照其在固态生长条件下结晶成完好晶面的能力排列出经验性的顺序，称为变晶系。泥质和长英质变质岩石的变晶系为(自形→他形)：榍石、金红石、赤铁矿、钛铁矿、磁铁矿、石榴子石、电气石、十字石、蓝晶石、夕线石、硬绿泥石、钠长石、白云母、黑云母、绿泥石、石英、堇青石、正长石、微斜长石。3.变晶结构的类型变晶结构的基本要素是：变质矿物的自形程度、粒度大小（相对大小、绝对大小）、晶习和形状以及颗粒间的相互关系。按照这些结构要素可划分出若干不同的变晶结构类型。（1）按变晶的自形程度划分•全自形变晶结构组成岩石的绝大部分变晶矿物颗粒是自形晶。•半自形变晶结构岩石主要由半自形晶粒所组成。或者岩石中不同矿物的自形程度有较明显的差异，某种矿物晶形发育较完好，其他矿物的晶形发育较差。•他形变晶结构组成岩石的各种矿物基本上都不呈各自应有的晶形，而是呈他形变晶镶嵌在一起。如某些大理岩、石英的结构等。（2）按变晶矿物的粒度大小划分①按变晶粒度的绝对大小可分为：粗粒变晶结构粒度＞2mm中粒变晶结构粒度1～2mm细粒变晶结构粒度0.1～1mm微粒变晶结构粒度＜0.1mm*注意！这种粒度等级的划分只有当组成岩石的矿物的粒度相差不多（同处于某一粒级范围）时才有意义。②根据变晶粒度的相对大小可分为：•等粒变晶结构主要变质矿物的粒度大致相近。石英岩、大理岩、变粒岩中常具此种结构。接触变质岩的“角岩结构”也属此类。•不等粒变晶结构主要变质矿物的粒度不等，但粒度变化基本上是连续的。•斑状变晶结构主要变质矿物粒度不等，且变化不连续，在大量较细粒矿物集合体（基质）中分布有粒度特别粗大的斑状晶体（变斑晶），基质和变斑晶粒度相差悬殊。在斑状变晶结构中，基质可以是各种结构，变斑晶中也可发育其他结构类型（后述）。泥质变质岩常具斑状变晶结构。（3）按矿物的结晶习性和形态划分根据岩石中主要矿物的形态可将变晶结构划分为三种基本类型。•鳞片变晶结构•纤状变晶结构•粒状变晶结构也称花岗变晶结构。（4）按矿物颗粒间的相互关系（包裹和交生关系）划分①包含变晶结构（亦称变嵌晶结构）特点是变斑晶内常含有大量的基质矿物包裹体。这种变斑晶称主晶或寄主晶，其中的细小矿物包裹体通称客晶。包含变晶结构中的矿物包裹体常有不同的形态和排列方式，据此特征又可细分为：ⅰ.残留包裹物结构变质过程中反应未达到平衡，某些组分残留在新生成的变晶矿物之中，构成残留包裹物结构。ⅱ.包含嵌晶变晶结构包体矿物大小不等，不规则镶嵌在变斑晶中。ⅲ.筛状变晶结构变斑晶中包体矿物含量很多，看上去似有许多筛孔一样，故称筛状变晶结构。ⅳ.残缕结构变斑晶中的矿物包裹体呈定向排列。这种排列可能代表了先于变斑晶存在的片理或原岩层理，具有重要的鉴定意义。ⅴ.旋转结构变斑晶内的包裹物作S型或其他旋转式排列，称旋转结构（或雪球状构造）。从残缕结构和旋转结构中包裹物的排列情况可以推断变晶生长（变质）与变形的关系。②交生结构岩石中两种以上矿物相互穿插，结果早、乙两种矿物彼此分割组成两部分镶嵌晶体，它们分别有各自的消光位。(三)反应结构•变质反应或交代反应不彻底、未达到平衡时，反应物与生成物共存，结构上则可反映出它们之间的反应关系，这类结构称为反应结构或不平衡结构。1.交代结构•一般特点：①矿物颗粒的形态复杂多样，边缘多为港湾状等不规则形状；②矿物粒度变化大；③同种矿物的不同颗粒，甚至同一颗粒的不同部分，其成分、光性等性质变化明显，且这种变化多是渐变的；④变斑晶中包裹物与不是交代成因的同种矿物相比，数量减少。根据交代作用发生的部位及交代作用的特点，交代结构可进一步划分为：（1）边缘交代结构可细分为交代蚕食结构、交代残留结构和交代净边结构等。（2）核心交代结构包括交代穿孔结构和穿心交代环状结构等。（3）透入交代结构沿原有矿物中的裂隙、条纹等薄弱处进行交代作用形成。这种结构往往受薄弱带的形态所控制。常见有网环状结构、交代条纹、交代蠕英结构等。（4）整体交代结构一矿物被另一矿物完全取代。如交代假象结构。2.反应边（冠状体）结构•当后成矿物呈环状全部或部分包绕先成矿物，作为先成矿物的镶边或环边时，后成矿物包壳或环边则称为反应边或冠状体。反应边可以是一种矿物，如单斜辉石的斜方辉石环边，也可以是两种以上矿物的交生体，如白云母的夕线石－石英交生体环边。当交生体呈细小蠕虫状时，则称为后成合晶。（四）变形结构（动力变质结构）1.碎裂结构由脆性变形形成。主要表现为矿物的压碎和裂开。因压碎和裂开的强度不同，矿物常可分为大小两群——碎斑和碎基。碎斑以不规则的破碎边缘、较多的裂隙、波状消光及边缘颗粒化为特征。碎基粒度很小，甚至可是超显微的矿物粉末状。碎粒较为均匀时称碎裂结构；由碎斑和碎基构成时称碎斑结构。2.糜棱结构是岩石在塑性状态下以显微破裂、蠕变、颗粒边界滑动、重结晶等作用形成的一种具糜棱叶理的定向结构。主要特点是：受应变的碎斑分布于细粒至隐晶质基质中，基质含量50%～90%，有明显的韧性流动迹象；碎斑颗粒具显微破裂、圆化现象。矿物晶内塑性变形现象很普遍，如波状消光、亚颗粒化、扭折、机械双晶、变形纹等。3.玻璃质碎屑结构碎斑是破碎的原岩岩石或矿物碎屑，有时可见到熔蚀现象，基质为玻璃质。是高应变速率下强烈变形伴随的部分熔融的产物。二、变质岩结构特征的主要决定因素•原岩结构及其成分•变质温度（热）•应力•时间三、变质岩结构的研究方法1.充分考虑变质岩成分的复杂性及变质矿物是在固态条件下生长的重要特征2.进行立体观察常选择垂直片理、平行线理和垂直片理、垂直线理两个方向的切片进行观察，至少应选择前者进行观察。3.描述变晶结构重点描述其粒度、自形程度、晶习和形状以及颗粒间的相互关系。对具斑状变晶结构的岩石，则应分别描述变斑晶和基质的结构特征。对于变余结构，若变余结构仍很清晰，描述时先写变余结构的名称，然后再描述变晶结构。如果变余结构仅依稀可辨，则按变晶结构来描述，最后指出根据哪些特征，判定其为某种变余结构。第三节变质岩的构造一、变质岩构造的基本类型及其特征（一）变余构造（残留构造）常见的有变余层理构造，变余杏仁构造、变余枕状构造、变余流纹构造等。（二）变成构造指变质作用过程中由重结晶和变质结晶作用形成的构造。常见类型有：1.定向构造A.面状构造：（1）板状构造变质泥岩等柔性岩石受压力作用形成的一种构造。特点是岩石呈现一种相互平行的破裂面(劈理面)，如同板状，破裂面上有时有微晶绢云母、绿泥石等矿物，但岩石基本没有重结晶，新生矿物很少。（2）千枚状构造是一种低级定向构造。微片理面上因绢云母、绿泥石密集排列而有强烈的丝绢光泽。岩石重结晶程度不高，矿物肉眼难辨，镜下见较多新生矿物如绢云母、绿泥石、微粒石英等密集定向排列，也常呈微褶皱状。（3）片状构造岩石中含较多的片柱状矿物，这些矿物连续定向排列成面状，称片理。片理可较平直、也可成波状弯曲甚至强烈揉皱。（4）片麻状构造岩石主要由粒状浅色矿物组成，少量片状及柱状暗色矿物断续定向排列。或者这些柱状及片状矿物集结成宽度和长度都不大的薄透镜体断续定向排列。（5）条带状构造是由不同成分、不同结构的浅色与暗色“层”或透镜体互层状分布构成的面状构造。B.线状构造：即线理，是岩石中各种线状要素的平行定向排列。按线状要素的不同，线理可分为以下类型：（1）拉伸线理由拉长的砾石、岩石碎屑、矿物颗粒或矿物集合体等的定向排列构成。（2）矿物生长线理主要由针状、柱状等矿物定向排列构成。是岩石在变形、变质过程中压溶和重结晶的产物，因而矿物长轴方向往往反映岩石重结晶流动的方向。（3）皱纹线理由早期面理发生微褶皱后枢纽的近平行排列构成。（4）交面线理即两组面理的交线。2.无定向构造（1）斑点状构造为接触变质初期形成的斑点板岩所特有。特点是岩石中分布一些形状不一、大小不等的斑点，肉眼很难辨认出其矿物成分；显微镜下观察，斑点由碳质、铁质物或红柱石、堇青石、云母等的雏晶集合体组成。（2）块状构造岩石中矿物成分和结构都很均匀，不显示定向排列。（3）角砾状构造以含大的棱角状岩石碎块为特征，见于动力变质岩和混合岩中。（三）混合岩的构造1.条带状构造基体与脉体呈条带状相间分布。2.眼球状构造长英质呈眼球状团块断续分布于基体中。3.网脉状构造长英质脉体不规则地穿切基体，呈细脉状、分枝状、网状分布。脉体数量较少，宽窄不定，有时尖灭。4.角砾状构造基体被脉体分割包围，呈角砾状。5.