1.4　变质岩

地壳中原有的岩浆岩、沉积岩或变质岩，由于地壳运动和岩浆活动等造成物理化学环境的改变，受高温、高压及其他化学因素作用，使原来岩石的成分、结构和构造发生一系列变化，所形成的新的岩石称为变质岩（图1.13）。这种改变岩石的作用，称为变质作用。

1.4.1　变质作用的因素及类型

引起变质作用的因素有温度、压力及具有化学活动性的流体。变质温度的基本来源包括地壳深处的高温、岩浆及地壳岩石断裂错动产生的高温等。温度可导致岩石发生重结晶作用和产生新的矿物。引起岩石变质的压力包括上覆岩石重量引起的静压力、侵入于岩体空隙中的流体所形成的压力，以及地壳运动或岩浆活动产生的定向压力。化学活动性流体则是以岩浆、H2O、CO2、HCl为主，并含有其他一些易挥发、易流动的物质。

根据变质作用的地质成因和变质作用因素，将变质作用分为下列几种类型。

1.接触变质作用

接触变质作用是指发生在侵入岩与围岩之间的接触带上，由于岩浆活动散发出的热量和从岩浆中析出的溶液而引起接触带围岩发生变化的变质作用。围岩距侵入体越近，变质程度则越高；距离越远，变质程度则越低，并逐渐过渡到不变质的岩石。其中热接触变质作用中引起变质的主要因素是温度。岩石受热后发生矿物的重结晶、脱水、脱碳以及物质的重新组合，形成新矿物与变晶结构。在接触交代变质作用中引起变质的因素除温度以外，主要还有从岩浆中分异出来的挥发性物质和热液所产生的交代作用。故岩石的化学成分有显著变化，产生大量新矿物。形成的岩石有大理岩、角岩、矽卡岩等。

接触变质带的岩石一般较破碎，裂隙发育，透水性大，强度较低。

2.区域变质作用

泛指在广大范围内发生，并由温度、压力以及化学活动性流体等多种因素引起的变质作用。包括区域中、高温（550～900℃）变质作用、区域动力热流变质作用、埋深（又称静力、负荷、埋藏）变质作用等类型。例如，黏土质岩石可变为板岩、片岩和片麻岩等。

区域变质岩的岩性，在很大范围内是比较均匀一致的，其强度则决定于岩石本身的结构和成分等。

3.混合岩化作用

在区域变质作用的基础上，地壳内部热流继续升高，便产生深部热液和局部重熔熔浆的渗透、交代、贯入于变质岩中，形成的大规模变质作用叫做混合岩化作用。它是变质作用向岩浆作用的过渡类型，又称超变质作用。

4.动力变质作用

在地壳构造变动时产生的强烈定向压力使岩石发生的变质作用称为动力变质作用。其特征是常与较大的断层带伴生，原岩挤压破碎、变形并常伴随一定程度的重结晶现象，可形成断层角砾岩、碎裂岩、糜棱岩等，并可有叶蜡石、蛇纹石、绢云母、绿泥石、绿帘石等变质矿物产生。

1.4.2　变质岩的矿物成分

组成变质岩的矿物，一部分是与岩浆岩或沉积岩所共有的，如石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石等。另一部分则是变质作用后产生的特有的变质矿物，如红柱石、矽线石、蓝晶石、硅灰石、刚玉、绿泥石、绿帘石、绢云母、滑石、叶蜡石、蛇纹石、石榴子石、石墨等。这些矿物具有变质程度分带指示作用，如绿泥石、绢云母多出现在浅变质带，蓝晶石代表中变质带，而矽线石则存在于深变质带中。这类矿物可作为鉴别变质岩的标志矿物。

1.4.3　变质岩的结构

1.变晶结构

岩石在固体状态下发生重结晶或变质结晶所形成的结构称为变晶结构。这是变质岩中最常见的结构。

（1）根据变晶矿物的粒径分类。按变晶矿物颗粒的相对大小可分为等粒变晶结构、不等粒变晶结构及斑状变晶结构；按变晶矿物颗粒的平均粒径d可分为粗粒变晶结构（d＞3mm）、中粒变晶结构（d＝3～1mm）、细粒变晶结构（d＜1mm）。

（2）按变晶矿物颗粒的形态分类。可分为粒状变晶结构、鳞片状变晶结构及纤维状变晶结构等。

2.碎裂结构

岩石受定向压力作用，当压力超过其强度极限时发生破裂，形成碎块甚至粉末后又被胶结在一起的结构称为碎裂结构。常具条带和片理，是动力变质岩中常见的结构。根据破碎程度可分为碎裂结构、碎斑结构、糜棱结构等。

3.变余结构（残余结构）

原岩在变质作用过程中，由于变质重结晶作用不完全，原岩的结构特征被部分保留下来，即称为变余结构。如变余斑状结构、变余粒状结构、变余砾状结构、变余砂状结构、变余泥质结构等。

1.4.4　变质岩的构造

岩石经变质作用后常形成一些新的构造特征，构造是区别于其他两类岩石的特有标志，是变质岩的最重要特征。

1.片理构造

指岩石中矿物定向排列所显示的构造，是变质岩中最常见、最带有特征性的构造。

（1）板状构造。岩石具有由微小晶体定向排列所造成的平行、较密集而平坦的破裂面，沿此面岩石易于分裂成板状体。板理面常微有丝绢光泽。这种岩石常具变余泥质结构。它是岩石受较轻的定向压力作用而形成的。

（2）千枚状构造。岩石中各组分基本已重结晶并呈定向排列，但结晶程度较低而使得肉眼尚不能分辨矿物，仅在岩石的自然破裂面上见有强烈的丝绢光泽，系由绢云母、绿泥石造成的。沿劈理面不易裂开。有时具有挠曲和小褶皱。

（3）片状构造。在定向挤压应力的长期作用下，岩石中所含大量柱状或片状矿物（如云母、绿泥石、滑石等），都呈平行定向排列。岩石中各组分全部重结晶，而且肉眼可以看出矿物颗粒。有此种构造的岩石，各向异性特征显著，沿片理面易于裂开，其强度、透水性、抗风化能力等也随方向而改变。

（4）片麻状构造。以粒状变晶矿物为主，其间夹以鳞片状、柱状变晶矿物，它们的结晶程度都比较高，并呈大致平行的断续带状分布。岩石多呈块状，不能分割成片。片麻状构造是片麻岩中常见的构造。

2.块状构造

岩石中的矿物均匀分布，结构均一，无定向排列，这是大理岩和石英岩常有的构造。

3.变余构造

变余构造是因变质作用不彻底，从而保留下来的原岩构造。如变余层理构造、变余气孔构造等。

1.4.5　变质岩的分类及主要变质岩的特征

1.4.5.1　变质岩的分类

变质岩的分类与命名，首先是根据其构造特征，其次是结构和矿物成分。其分类见表1.5。

鉴别变质岩时，可先从观察岩石的构造开始，根据构造，将变质岩区分为片理构造和块状构造两类。然后可进一步根据片理特征和结构以及主要矿物成分，分析所属的亚类，确定岩石的名称。

1.4.5.2　主要变质岩特征

1.片麻岩

一般具明显的片麻状构造，也有呈条带或眼球状构造，中粗粒鳞片粒状变晶结构。可由黏土岩、粉砂岩、砂岩、酸性或中性岩浆岩、火山碎屑岩等，经深变质而成。主要矿物为长石、石英、云母、角闪石等，有时出现辉石、红柱石、石榴子石、矽线石、蓝晶石等。片麻岩可根据成分进一步分类和命名，如花岗片麻岩、角闪斜长片麻岩、黑云钾长片麻岩等。

片麻岩的物理力学性质，视矿物成分不同而异，一般较坚硬，强度较高。若云母含量增多且富集在一起，则强度大为降低，并较易风化。

2.片岩

其特征是有片状构造，一般呈鳞片变晶结构、纤状变晶结构。常见矿物有云母、绿泥石、滑石、角闪石等，粒状矿物以石英为主，长石很少或没有。表面有丝绢或珍珠光泽。进一步分类和命名需根据特征变质矿物和主要片状矿物来确定，如云母片岩、绿泥石片岩、滑石片岩、石英片岩、角闪石片岩等。片岩强度较低，且易风化，由于片理发育，易于沿片理面裂开。

3.千枚岩

其特征是具千枚状构造。其原岩类型与板岩相同，重结晶程度比板岩高，基本已重结晶。矿物成分主要有细小绢云母、绿泥石、石英等，具微粒鳞片变晶结构，片理面具有明显的丝绢光泽，岩性致密。千枚岩性质较软弱，易风化破碎。

4.板岩

板岩是具板状构造的浅变质岩石。主要由黏土岩、粉砂岩或中酸性凝灰岩变质而成，变质程度较轻。常具变余泥质结构，重结晶不明显，外表呈致密隐晶质，肉眼难以鉴别。沿板理易裂开成薄板状，在板理面上略显丝绢光泽。能加工成各种尺寸的石板，用作建筑材料。板岩透水性弱，可作隔水层加以利用，但在水的长期作用下可能软化，形成软弱夹层。

5.石英岩

石英岩由石英砂岩和硅质岩经变质而成。主要由石英组成（含量＞85%），其次可含少量白云母、长石、磁铁矿等。一般为块状构造，呈粒状变晶结构。具脂肪光泽。岩石坚硬，抗风化能力强。可作良好的水工建筑物地基。但因性脆，较易产生密集性裂隙。另外，石英岩中常夹有薄层板岩，风化后变为泥化夹层。

6.大理岩

因我国云南大理市盛产优质的此种岩石而得名。由钙、镁碳酸盐类沉积岩变质形成。主要矿物成分为方解石、白云石。具粒状变晶结构，块状构造。洁白的细粒大理岩（汉白玉）和带有各种花纹的大理岩常被用作建筑材料，尤其是各种装饰石料。

大理岩硬度较小，岩块或岩粉与盐酸反应起泡，具有可溶性。

7.混合岩

混合岩是由混合岩化作用形成的岩石。其基本组成物质分为基体和脉体两部分。基体指的是混合岩形成过程中残留的原来的变质岩，是区域变质作用的产物，多含暗色矿物，如角闪岩、片麻岩等，颜色较深。脉体指的是混合岩形成过程中处于活动状态的新生成的流体物质结晶部分，通常是花岗质、长英质（细晶质）、伟晶质和石英脉等，颜色较浅。脉体和基体以不同的数量和方式相混合，可形成不同形态的各种混合岩。矿物成分变化大、成分复杂。呈粗粒、交代结构。具条带状、肠状、角砾状、眼球状、网状等构造。

8.动力变质岩

动力变质岩包括构造角砾岩、碎裂岩、糜棱岩、千糜岩等（参见第2章2.4节）。