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地质旅行 -作者:夏树芳-第章

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  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。
  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(图6。7 ),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(图6。8 ),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。
  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(图6。9 )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
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