原巖的化學成分是形成變質巖的物質基礎,而物理化學條件則是變質巖出現什麼礦物或礦物組合的決定條件。例如:原巖為含有矽質的石灰巖,其反應為CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2。當壓力為0.1MPa、溫度低於470℃時,礦物組合為方解石+石英;溫度高於470℃,形成方解石+矽灰石或石英十矽灰石組合。
變質巖的礦物成分相對於巖漿巖和沉積巖更為複雜多樣,其特點有五:
(1) 紅柱石、藍晶石、矽線石、十字石、陽起石、透閃石、滑石、葉蠟石、蛇紋石、硬綠泥石、方柱石、矽灰石、符山石等,主要在變質巖中分布。
(2) 變質巖中廣泛發育纖維狀、鱗片狀、長柱狀、針狀的礦物,且常見它們作有規律地定向排列,如陽起石、透閃石、雲母、滑石、蛇紋石、矽線石等。
(3) 變質巖中含水(以[OH]為代表)的礦物與巖漿巖相比更為發育。
(4) 變質巖中的石英、長石等礦物常具波狀消光,裂紋也較發育。
(5) 變質巖中常發育分子體積小、相對密度大的礦物。
提示:當巖漿受同化混染作用(出現紅柱石、矽線石等)、巖漿巖受熱液作用發生交代蝕變(出現陽起石、透閃石、蛇紋石等) !
結論: 變質巖的礦物成分既決定於原巖的化學成分,也與形成時的變質條件相關。
原巖化學成分的影響例證
矽質灰巖,主要成分為CaCO3和SiO2,經變質後可出現Q、Cc、Wo等碳酸鹽和鈣矽酸鹽礦物,而不會出現一些富鋁礦物成分為純SiO2的矽質巖,在變質作用過程中僅出現Q,形成純的石英巖,而不會出現任何其它礦物。因此,研究巖石的礦物成分可推斷巖石的化學類型。
中、高級變質礦物
變質巖中,礦物成分的成因分類:
(1) 新生(變晶)礦物:在變質作用過程中新生成(通常為變質結晶)的礦物。如:紅柱石。
(2) 原生礦物:在變質作用過程中保留下來的原巖中的穩定礦物。如:部分石英。
(3) 殘餘礦物:在變質作用過程中殘留下來的原巖中的不穩定礦物。如:長石。
新生礦物、原生礦物對於一定的變質條件都是穩定存在的,所以可統稱為穩定礦物。某些新生礦物的穩定範圍窄,但對指示原巖成分和變質作用性質、強度有特殊意義,稱為特徵變質礦物。
結論:研究變質巖的礦物成分的特徵,對恢復原巖的化學成分特點和判斷變質過程中的物理化學條件是極為重要的。
變質巖礦物共生組合的規律
變質巖的礦物共生組合與原巖的化學成分和變質條件存在著依存關係。也就是說,影響變質巖礦物共生組合的控制因素是原巖的化學成分和變質作用過程中的物理化學條件。由於對變質礦物共生組合規律研究, 導致了 「變質相」 概念的提出。變質相:變質過程中同時形成的一套礦物共生組合及其形成時的物理化學條件。
一個變質相包括了在一定物化條件下形成的,代表多種原巖化學成分的變質礦物組合。 對於某一變質相來說,一定化學成分的巖石,生成的變質礦物共生組合是固定的。地區不同而原巖化學成分相似,在相同的變質條件下,其礦物共生組合也是相同的。同一等物理系列巖石屬於同一變質相,其礦物共生組合也是相同的。
由上可知,不同的變質相應有不同的礦物共生組合。結論:變質相的概念揭示了原巖化學成分、變質巖礦物共生組合和變質條件三者之間的內在聯繫。