变质岩的典型构造

如题所述

变质岩的结构和构造是其重要的特征,但对这两个术语含义的理解一直存在分歧。近来不少研究者将它们视为同义语,并总称为组构(Fabric)进行统一研究。有些学者则认为,结构是以显微镜尺度研究岩石中各种透入性分布的现象;构造是从标本、露头和区域尺度研究这些现象,组构则是结构的同义语。目前他们都侧重于与变形有关组构的研究。我国文献中通常将变质岩中矿物的粒度、形态和晶体之间各 互关系称为结构,而各种矿物的空间分布和排列方式等特点则称为构造,当彼此难以区分时,则通称组构。本书在今后讨论中将显微镜尺度的矿物粒度、形态和晶体彼此关系及与变形有关的矿物定向排列等现象统称为结构,而将标本和露头中由于各种矿物和结构在空间上的排列和配置样式不同所引起的宏观现象则归于构造。同时本章只着重讨论区域变质作用(造山变质作用)和接触变质作用所成岩石的结构构造,而高应变带动力变质作用所成的各种组构将在后文专作讨论。结构和构造是变质岩分类命名的主要依据之一,如具有明显片麻状构造的变质岩通称片麻岩。变质岩的结构构造一方面决定或此于原岩类型及其矿物成分和结构构造特征,特别是低级变质岩中两者之间的继承判团谨关系更为明显,因此,残留矿物和组构是判断原岩的主要依据之一。另一方面变质岩的组构特征又决定于变质时温度、压力、偏应力和流体等特征以及矿物的形成机理等物理-化学因素,因此它们又是分析判断变质岩成因的极重要依据。此外,组构还能不同程度地记录岩石中变形和变质结晶作用的演化历史及多次变质事件叠加等现象,对变质地质学研究很重要。但应指出,由于控制变质岩组构的因素很复杂,因此,外貌相似的组构可有多种成因。如变质岩中的“斑状结构”可能是变质结晶所成,也可能是晚期交代作用成因,还可能是火成岩原岩中斑晶的残留。所以组构的研究和成因分析必须以区域地质研究为基础,与野外露头、标本及显微镜下观察相结合,与变质岩和矿物的化学成分研究相结合,才能得出较可靠结论。
一、变质岩的结构
变质岩的结构按成因可分两大类,一类是原岩结构的残留,可称为变余结构;另一类是在变形和变质结晶过程中所形成,可通称变成结构。
1.变余(残留)结构
这类结构最易出现于低级变质岩中,因变质温度低,流体的活动性小,化学反应和变质结晶作用不易彻底进行,所以原岩的矿物成分和结构掘基特征常得以部分保存。但其保存程度又与原岩组分的化学活动性和组构特征有关,有时,在较高温变质岩中仍可见有原岩结构的残迹。在变质沉积岩中最常见是变余砂状-粉砂状结构,通常表现为原岩中长英质碎屑颗粒仍保持其原来砂状形态,但粒间胶结物和基质(泥质、泥灰质、硅质等)则已不同程度变质结晶成绢云母、绿泥石等新矿物(图18-2a)。某些粗碎屑岩虽经较强烈的变质结晶改造,有时仍能见到变余的原岩中砾石,称为变余砾状结构,此时砾石内部的矿物成分可能已强烈改变,但仍可见其较清晰的外形轮廓。
2.变成结构
变成结构是指原岩在变质结晶和变形过程中经过改造后出现的新结构,按其成因可分三大类,即变晶结构、交代结构和变形结构。
(1)变晶结构
变晶结构是指原岩经变质结晶作用所成的新结构,因为它是在固态岩石系统中进行的,新矿物的生长缺乏自由空间,这种情况完全不同于岩浆中矿物的晶出。由于晶体生长过程彼此干扰,结果所成各种矿物多数以不规则他形为主,但也有易于成较自形晶体的矿物,如石榴子石等。由于变质岩中同一世代的新生矿物基本同时形成,彼此平衡共生,所以它们的自形程度不像火成岩中那样决定于结晶顺序,而是取决于矿物在固态系统中的结晶能力,即形成自形晶面的能力。一般来说,矿物的密度愈大,分子体积越小,其结晶力也愈强。将变质岩中矿物按结晶力和自形程度由高到底的顺序加以排列,称为变晶系。Beck(1909)据经验归纳确定的泥质和长英质变质岩的变晶系如下: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、矽线石、硬绿泥石、钠长石、白云母、黑云母、绿泥石、石英、堇青石、正长石、钾微斜长石。但不同化学成分的岩石,其变晶系也不相同;而且矿物自形程度还受原岩中构成该矿物的组分含量及变质作用因素的影响。由于同一世代的不同变质矿物基本同时形成,所以它们可以镶嵌状共生,或出现互相包裹现象。变质结晶所成的变斑晶一般是与基质矿物同时或稍晚形成,这与火成岩中斑晶先于基质形成的时间关系完全不同。另一方面变质岩中随温压条件的变化,可以出现多期变质作用叠加现象,因此会发育不同世代的矿物共生组合,有时彼此间复杂的反应关系能在结构方面有所反映。总之,可以从多方面对变晶结构的特征进行研究和描述。
(2)交代结构
这类结构的特点是新形成的矿物与被交代矿物之间接触关系极不规则,它们多见于高温变质岩和混合岩中,其形态和类型复杂多样:当一种矿物被另一矿物单体或几种矿物集合体所取代,但仍保持其原来的外形时称为交代假象结构;当交代与被交代矿物之间的接触线呈极复杂的港湾状时,称为交代蚕蚀结构,通常弧形曲线尖角指向被交代矿物;当被交代矿物在新矿物中成岛屿状孤立分布,彼此消光相同时,称交代残留结构。与各种长石及石英有关的交代结构最常见,如石英呈乳点状交代各种矿物时称为交代穿孔结构,石英呈蠕虫状穿入长石中时称为蠕英结构(图18-9a),斜长石呈补丁状交代钾长石时形成交代条纹结构(图18-9b)。交代成因的长石等矿物在变质岩中成斑晶出现时称为交代斑状结构,它们和变质成因的变斑状结构及构造岩中的碎斑构造必须注意加以区别。必须指出,交代作用形成的结构,有时与前述各种变质反应结构相似,所以必须查明反应的全部性质,并与岩石在此过程中的化学变化特征相联系,才能加以区别。
(3)变形结构(组构)
与构造运动有关的偏应力是区域变质作用的主要因素,所以变形作用对变质岩的结构构造有很大影响,这既表现为显微镜尺度,也表现在标本、露头和区域尺度,故近年不少文献中都总称之为变形组构。变形组构主要表现为区域变质岩中普遍存在的叶理和线理。叶理的主要表现形式为片状矿物或经变形后成板状的长英质矿物的定向平行排列,也可是成分层或岩石中矿物成分和组构不同单元的交互成层,还可以是少量定向的片状矿物分布于无优选方位的基质矿物之中。有些情况下,特别是接触变质岩中,也可以是继承原岩层理静态结晶所成,但多数情况,它是偏应力作用的产物。叶理面或垂直于压应力,或平行于某一剪切面。线理则是柱状矿物或其束状集合的平行定向排列。叶理和线理具有复杂成因,可能包括:①较低温条件下变形时,随基质的流动,刚性的片状和柱状矿物机械旋转;②粒状矿物通过晶内滑移,塑性变形成板状平行排列;③在一群不定向的同种矿物中,那些具有优选方位的晶体能继续生长,其他方位的晶体则不能生长,甚至溶解消失,如一群不定向的黑云母片中,那些(001)面垂直压应力方向的晶体可能得以生长,而(001)面处于其他方位的晶体则消失;④新矿物的成核只限定于某一优选方向(Spry,1969;Winter,2001)(图18-10)。通常将由变形作用所成,肉眼能分辨矿物成分的叶理称为片理。显微镜下对片理的研究有多方面意义,首先能用以查明岩石所经历的变形期次。图18-11表明存在四期片理(S0、S1
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