變質岩原岩的恢復方法有哪些

1. 區域變質岩類型及原岩恢復

研究區內的區域變質岩在前震旦系至三疊紀地層內廣泛分布，經歷了中-新元古期、印支期區域低溫動力變質作用及華力西期區域動力熱流變質作用三期變質作用，岩石組成以低綠片岩相的板岩、千枚岩，變質砂岩、變質火山岩及少量片岩為主，其次是高綠片岩相、低角閃岩相的片岩、片麻岩、角閃質岩、長英質粒岩等，而大理岩則在低綠片岩相一低角閃岩相中均有分布。晉寧期、印支期變質岩為低綠片岩相。華力西期以低綠片岩相占優勢，高綠片岩相、低角閃岩相變質岩僅有少量分布，並構成遞增變質帶。每類磨檔碼岩石根據礦物組合的差異可進一步劃分出不同的岩石類型，為避免繁瑣，具體岩石類型不作描述。

除晉寧期、華力西期局部變質較深外，一般變質較淺，很少或僅部分遭受混合岩化，大部分岩石原岩結構構造保存較好，原岩恢復容易，本章只作概略敘述。

一、晉寧期區域變質岩

晉寧期區域變質岩主要出露於揚子陸塊的周緣地區，屬區域低溫動力變質，變質程度綠片岩相。一般變質較淺，原岩結構構造保存較好。岩性主要為以淺變質基性和酸性火山熔岩及同源火山碎屑岩為主，夾正常沉積的泥質、鈣質岩。

前述的研究表明，碧口群和通木樑群雖然均為一套變質的火山-沉積岩，但對它們的認識歷來具有很大的分歧(引自朱占祥，1988)，已有的資料表明(朱占祥，1988;四川省區域地質志，1991)，青川-平武境內的通木樑群進一步可分為上、中、下三段岩石組合:下段為變質碎屑岩為主，岩石組合為絹雲千枚岩夾少量陽起石片岩及變質砂岩;中部為變質中基性火山岩，岩石組合為:變質中-基性火山岩(細碧角斑岩)、凝灰質片岩及凝灰質變質粉砂岩等;上段為變質的中酸性火山岩，岩石組合為:片理化中酸性火山岩，凝灰質千枚岩，凝灰質變質粉砂岩等。各段之間均為整合接觸。

碧口群的岩石組合和空間疊序、形成時代等不同的研究者瞎哪在不同的時期有不同的認識(魏春景，1994;陝西省地質調查院，2007，)。最新的研究資料(陝西省地質調查院，2007，川西北地質大隊，2010)表明:碧口群已解體為2個岩組，5個岩性段，並且沿文縣斷裂帶又解體出震旦系、泥盆系等構造夾塊(川西北地質大隊，2010)，陽壩岩組和秧田壩組，其中蠢戚:陽壩岩組岩石組合與通木樑群大體相似，自下而上也分為三個岩性段，其下岩段以變質沉積細碎屑岩為主夾變質火山熔岩及變質火山碎屑岩;中岩段以變質基性熔岩、變質基性凝性岩為主，夾變質沉積碎屑岩及變質凝灰質碎屑岩;上岩段為變質中酸性火山岩夾變質基性火山岩及少量變質沉積碎屑岩;川西北地質大隊(2010)將秧田壩組解體出兩在套不同的構造地層，一套為變質火山岩為主夾變質碎屑岩，岩組組合為變質砂岩和千枚岩;另一套為變質凝灰質砂岩夾千枚岩，並認為與南華系木座組對比。

從岩石組合特徵上來看，通木樑群和碧口群總體上都是一套火山沉積岩，其各自的空間疊序也大體相當，表明它們是同一時期，相似環境下的產物。總體上，晉寧期變質岩的岩石類型及組合可分為以下三種類型:

變質(余)碎屑岩類:主要為石英片岩，黑雲、絹雲石英片岩，綠簾石英片岩，凝灰質千枚岩，變質粉砂岩等，只少數保存原岩構造，有變余粒級遞變層理、交錯層紋等。

變質中基性-基性火山岩類:為變質的細碧岩，角斑岩，細碧-角斑質火山集塊岩、火山角礫岩、凝灰岩等，具變余枕狀、杏仁、氣孔構造、塊狀構造，變余斑狀結構。部分已變質成綠片岩，包括陽起片岩、綠泥片岩、綠簾片岩、鈉長陽起片岩、綠泥鈉長片岩等。

變質中酸性火山岩類:為變質的石英角斑岩、角斑岩、流紋質凝灰岩、沉凝灰岩等，部分已變質成絹英千枚岩、絹雲鈉長片岩、鈉長絹(白)雲片岩、鈉長片岩等岩石。

利用區域變質岩岩石化學成分對變質較深的片岩、千枚岩進行恢復原岩，在(al-fm)－(c+alk)－si圖解(圖3-2)中，其投影主要落入火山岩區，少量在沉積岩區，說明岩石原岩大多為火山岩，沉積岩可能屬火山間隙期的夾層。在(al-alk):C圖解(圖3-3)和Mg-K圖解(圖3-4)中，綠片岩投影大部分落入細碧岩-玄武岩區或細碧岩-角斑岩區，鈉長片岩類落入英安質凝灰岩區。

陝西省地質調查院(2007)在對陽壩岩組岩石化學、地球化學研究後認為碧口群的火山岩為一套經變形變質改造的島弧拉斑－鈣鹼性火山岩組合，且有島弧火山岩特點。綜上所述，中-新元古代的碧口群和通木樑群的原岩為一套沉積-火山岩組合，基性岩為大洋板內(主要是洋中脊)環境下的產物，而其上部中酸性火山岩則屬鈣鹼性的火山弧-洋島環境(來源?)。

二、華力西期區域變質岩

華力西期區域變質岩分布於龍門山後山變質地帶和迭部-康縣變質地帶，總體以龍門山後山變質帶的一些變質的花崗岩熱穹窿為代表，這些區域變質岩系包括的地層為震旦系—二疊系。龍門山後山變質地帶岩石類型、岩石組合及原岩建造是由各種板岩、千枚岩、片岩(雲母片岩、雲英片岩、綠片岩)、變質砂岩、變質粉砂岩、變粒岩、結晶灰岩、大理岩、變質玄武岩、斜長角閃岩等組成;迭部一康縣變質地帶研究認為，其主要變質包含了南華紀—下古生界的地層，上古生界—中生代地層未變質，南華紀以賽依闊組(Nhy)和相龍卡組(Nh-Zsx)具有有標志性的淺變質的冰磧礫岩及其火山碎屑岩為主的代表，下古生代為較穩定的碳酸鹽岩-碎屑岩組合沉積建造。岩石變質輕微，變質礦物主要有絹雲母、方解石、鈉長石、綠泥石、石英及部分綠簾石，主體屬於甚低綠片岩相變質;其中南華紀耀嶺河群或相龍卡組局部出現了黑雲母礦物，變質程度可達低綠片岩相(王立全、潘桂棠等，2010)。

圖3-2 變質岩的(al-fm)－(c+alk)－si圖解

圖3-3 變質岩的(al－alk):C圖解

圖3-4 變質岩的Mg-K圖解

對於龍門山後山變質帶的華力西期區域變質岩，除遞增變質帶中心即熱穹窿核部變質較深達角閃岩相、原岩結構構造多消失，形成片岩類岩石外，其餘各部位主要為綠片岩相的淺變質岩:各種板岩、千枚岩和變質砂岩等，原岩結構構造保存完好。變質沉積岩常見各種變余層理如水平層理、波狀層理、韻律性層理等，變余砂狀結構、變余泥狀結構也常見。變質玄武岩中變余枕狀、變余杏仁、變余氣孔構造等常見，鏡下尚能見到變余斑狀、變余輝綠、變余交織、變余間粒結構等。變質岩的原岩建造均屬碎屑岩－碳酸鹽岩－中酸性至基性火山岩建造。

利用收集的區域變質岩岩石化學成分(表3-1)對丹巴地區變質較深的岩石進行恢復原岩，在(al+fm)－(c+alk)－Si圖上，石英片岩、石英岩主要投入砂、泥質岩沉積區(圖3-5)，淺粒岩、變粒岩類岩石落在火山岩區。在ACF圖上，石英片岩、石英岩岩石主要投入粘土、頁岩及雜砂岩分布區(圖3-6)。在TiO₂－SiO₂圖中，石英片岩、石英岩也大部投入沉積區，淺粒岩、變粒岩類岩石樣品落入岩漿岩區，總體上SiO₂與TiO₂呈反相關(圖3-7)。斜長角閃(片)岩類岩石在(al+fm)－(c+alk)－Si圖和ACF圖上，大部落入玄武岩和安山岩區及火成岩區，在MgO-CaO-<FeO>(圖3-8)、MnO-TiO₂(圖3-9)及TiO₂-F(圖3-10)圖上，除個別樣品外，其餘均落入正角閃岩區及其附近(可能存在部分分析誤差及變質作用改造影響)。根據上述綜合圖解的化學成分判別，可以認為區內上述斜長角閃(片)岩類岩石原岩應為與玄武岩成分相當的基性火山岩或基性侵入岩。

迭部-康縣變質地帶變質地帶以板岩、千枚岩，變質砂岩、粉砂岩，結晶灰岩、變質火山岩為主，少量片岩。這是因為區內僅有絹雲母-綠泥石帶和黑雲母帶的緣故。向北東至陝西褒城一帶，該變質地帶有鐵鋁榴石帶、十字石-藍晶石帶出現，構成典型的中壓型遞增變質帶，和龍門山後山變質地帶的岩石類型、岩石組合及原岩建造也基本相似(四川省區域地質志，1991)。

表3-1 丹巴地區華力西期變質岩化學成分分析結果(w_B/%)

續表

注:表中數據主要來源於1∶5萬和1∶20萬區域地質調查報告

圖3-5 (al+fm)-(c+alk)-Si圖(據西蒙南，1953簡化)

由上可見，區內的華力西期區域變質岩的原岩建造基本相同，均為「拉張環境下」的一套碎屑岩-碳酸鹽岩-中酸性至基性火山岩建造。

三、印支期區域變質岩

印支期區域變質岩是區內分布最廣的區域變質岩系，屬低綠片岩相區域低溫動力變質作用形成的淺變質岩，區內廣布的三疊系岩石均經歷該期的變質作用，變質岩的岩石類型和礦物共生組合都十分單調。變質岩以變質砂岩、板岩和變質碳酸岩為主，原岩結構構造保存完好，變余水平層理、波狀層理、斜層理、韻律層理及遞變層理，變餘波痕、沖刷印模等結構發育，巴顏喀拉分區屬於陸源碎屑岩復理石建造，而迭部-旬陽、摩天嶺分區為一套穩定型的碎屑岩-碳酸鹽岩建造，在石渠-雅江一帶夾基性、酸性火山岩。

圖 3-6 ACF 圖( 據溫克勒，1953 簡化)

圖3-7 TiO₂-SiO₂圖解(據塔尼，1976)

圖3-8 斜長角閃(片)岩MgO-CaO-<FeO>圖解(據Walker.K.R.1960，Winter.J，1974)

圖3-9 斜長角閃(片)岩MgO-TiO₂圖解(據米斯拉，1971)

圖3-10 斜長角閃(片)岩的TiO₂-F圖解

2. 原岩恢復

在高級變質區的研究中，原岩的判別是最重要的步驟。在這一方面，前人已經做了大量的工作，形成大量原岩判別圖解，其中20世紀80年代以前的研究資料已系統收錄在《變質岩原岩圖解判別法》（王仁民等，1987）中，除此之外，近年來又有一些原岩判別圖解，如Werner（1987）提出的用於判別中酸性至酸性岩石的P₂O₅/TiO₂—MgO/CaO圖解（圖5-4-1a），這種圖解可能有助於判別正、副片麻岩，Condie（1992）提出的判別頁岩和砂岩的lg（SiO₂/Al₂O₃）—lg（［CaO＋Na₂O］/K₂O）圖解（圖5-4-1b），可以區分頁岩和砂岩。但需要說明的是，不同的圖解所依據的資料和所要解決的問題不同，因而有一定的適用范圍，在原岩恢復過程中，需要在了解有關圖解和方法的適用范圍和優缺點的基礎上根據自己的研究目的和化學數據選擇相適應的圖解和方法（王仁民等，1987），尤其是高級變質區，各種圖解的使用必須在查明各種元素活動性的基礎上進行，涉及像K，Rb，U，Th，Pb，Cs這種活動元素的圖解一定要謹慎使用。

圖5-4-2 內蒙古大青山榴雲片麻岩的不同原岩的微量元素蛛網圖

PAAS—後太古宙澳大利亞沉積岩平均值（Mclennan，1989）

圖5-4-3 內蒙古大青山榴雲片麻岩的不同原岩的稀土分配形式

盡管地球化學在變質岩原岩恢復過程中顯示出十分重要的作用，但對於那些在野外看上去十分相似的岩石類型還是沒辦法識別它們（Passchier et al.，1990），如變質火山岩與成分與之相應的變質深成侵入岩，變質長石砂岩與淺色花崗岩（淺粒岩或長英片麻岩）、砂岩型的沉積岩與英雲閃長岩、奧長花崗岩等。對於如變質火山岩成分和與之相應的變質深成侵入岩，似乎只有野外地質特徵的研究才能將其分開。對於碎屑沉積岩，除野外地質特徵的研究之外，岩相學研究、岩石中重礦物的研究以及穩定同位素的研究都可以發揮作用。

富鋁礦物諸如矽線石、藍晶石、紅柱石、剛玉、假藍寶石、柱晶石和大隅石的出現，一般都是沉積變質的特徵，之外，石墨的大量出現也顯示出沉積變質的可能，但石墨也可以由地幔脫氣（CO₂，CO）隨岩漿上升至地殼淺部轉化而成（王時麒，1994）或由菱鐵礦的分解：6FeCO₃＝2Fe₃O₄＋5CO₂＋C而成（Zuilen et al.，2003），在此情況下需要通過碳同位素查明石墨的生物成因。

鋯石、磷灰石、獨居石、榍石之類的重礦物的形態和結構的研究可能對原岩恢復有所幫助。碎屑鋯石往往是圓滑的，而岩漿成因鋯石則多為半自形（Passchier et al.，1990），但是，高級變質岩中的鋯石結構往往十分復雜，往往由晶核和變質增生邊組成，有些變質鋯石的形態也呈渾圓粒狀（簡平等，2001），在此情況下，可用陰極發光方法觀察鋯石的內部結構，查明晶核的成因。對於其他副礦物也是如此。

氧同位素比（¹⁸O/¹⁶O）對於在高級變質區判別正、副片麻岩常常是有用的（Taylor，1980），因為¹⁸O/¹⁶O比值（表示為δ¹⁸O）在沉積岩中往往很高（12‰～30‰或更高），而由幔源原岩熔融而產生的岩漿岩則較低（5‰～10‰），殼內熔融的岩漿岩中等（7‰～13‰）。這些數值在高級變質作用中沒有很大的變化（Passchier et al.，1990）。

總之，原岩的恢復是一件十分繁瑣的工作，尤其在高級變質岩區，由於麻粒岩相條件下的變質和變形，原岩的結構和構造殘留極少，要准確地判別原岩性質，依靠單一的證據很難達到目的，往往需要通過各種方法和手段反復驗證和核實。

3. 變質岩的原岩恢復

1.秦嶺群

秦嶺群從東到西出露情況不同，其中以豫西的西峽、內鄉一帶出露比較齊全。秦嶺群變質岩，可以大致劃分以下幾種岩石類型：泥質－長英質變質岩、鎂鐵質變質岩和鈣質變質岩。泥質－長英質變質岩主要以石榴夕線黑雲斜長片麻岩和黑雲斜長片麻岩為主，位於秦嶺群的南側。鈣質變質岩以透輝角閃變粒岩、角閃石榴黑雲變粒岩和硅質富鎂大理岩為主要成分，多位於秦嶺岩群的中部和北側。鎂鐵質變質岩主要由斜長角閃岩和角閃片岩組成，在西部（太白）地區多見於秦嶺岩群南側，呈層狀、團塊狀或不規則狀產出，在東部商丹、西峽等地多呈似層狀侵入體產出。秦嶺群原岩的圖解分析結果表明：

（1）斜長角閃岩類岩石在Mg-Ca-FeO^*圖中，主要投點在正斜長角閃岩區和正、副斜長角閃岩重疊區（圖2-1），表明斜長角閃岩主要為基性岩類變質成因。

圖2-1MgO-CaO-FeO^*圖解

＋秦嶺群；0寬坪群

（2）泥質—長英質變質岩的樣品投點影多數在粘土質基質含量較高的雜砂岩和長石砂岩區（圖2-2）。這表明秦嶺群泥質－長英質變質岩原岩是以成熟度不高的雜砂岩為主。

2.寬坪群

寬坪群主要出露於北秦嶺的東部地區。在北寬坪地區、徐庄地區和喬端地區的剖面比較完好。向西，由於寶雞花崗岩體的吞噬而使露頭變得零星，再往西到西秦嶺地區可能還有它的蹤跡。寬坪群主要由經中—淺變質作用的岩石組成，變質程度在南側與北側和東部與西部均存在著比較明顯的差異。由於原岩成分和變質程度的差異，寬坪群變質岩的岩石類型比較復雜。主要岩石類型可概括為綠片岩－斜長角閃岩、雲母石英片岩－片麻岩和大理岩等三大類。綠片岩和雲母石英片岩主要分布於寬坪群剖面的南部和中部，斜長角閃岩和片麻岩主要分布在北部。大理岩在商洛地區出露較多，主要分布於寬坪剖面的北部和中部。

雲母石英片岩、片麻岩的原岩為泥砂質岩石。在局部變形相對較弱的地段，如扒含正喬端剖面中，可以見到沉積層理的殘余和沉積的韻律層（版圖2-1和2-2）；在變質岩的原岩恢復圖解（al+fm）－（c+alk）－si（圖2-3）和Al₂O₃+K₂O+Na₂O（圖2-4）圖解中絕大部分樣品位於泥質和砂質並靠近砂質沉積岩區，部分落入鈣質沉積岩區和火成岩區，在lg（Na₂O/K₂O）-lg（SiO₂/Al₂O₃）圖解中（圖2-5），樣品主要落在岩屑砂屑岩和雜砂岩區，因此寬坪群雲母石英片岩和片麻岩的原岩主要為成熟度不太高的砂屑類岩石。普遍認為後太古宙沉積岩的稀土組成及其配分模式具有La/Yb比值大於10、Eu均呈現負異常並且比較恆定（δE＝0.67±0.05）以及∑LREE/ΣHREE恆定（≈3.7±1.8）等特徵。而且一般認為低於角閃岩相的變質作用不會引起稀土元素的活動。寬坪群雲母石英片岩和片麻岩樣品的稀土組成和分布特徵見圖2-6a、b、c、d，其La/Yb大於或接近10,Eu均為負異常並且δE=0.64±0.06，∑LREE/∑HREE恆定在3.1±0.5之間，即具後太古宙沉積岩的稀土分配特徵。

圖2-2秦嶺群碎屑岩A-F圖解

（引自王仁民）

Ⅰ—高粘土岩石；Ⅱ—粘土質岩石；Ⅲ—低粘土質岩石；Ⅳ—向沉積凝灰岩過渡

圖2-3（al+fm）－（c+alk）－si圖解

（西蒙南，簡化）

●寬坪群石英片岩、片麻岩；○寬坪群綠片岩、斜長角閃岩

綠片岩、斜長角閃岩類化學成分屬鎂鐵質岩石，其岩石類型主要為變質的基性岩成分。

由於比較強烈的變質和變形作用的改造，原岩的結構、構造幾乎都無法辨認、在（al+fm）－（c+alk）－si（圖2-3）圖解中，樣品點基本落入火成岩春悔區域，在MgO-CaO－FeO＊圖（圖2-1）中也主要進入正角閃岩成分區。稀土組成特徵見圖2-7a、b、c、d，主要為輕稀土弱富集型、平坦型和輕稀土虧損型，Eu也出現正的或負的異常，比較一致的特徵是稀土的總量偏低，∑LREE/∑HREE比值偏低，La/Yb比值偏低。

3.二郎坪群

二郎坪群主要為一套經低級變質作用的細碧角斑岩建造和沉積復理石建造。北部的變質枕狀和塊狀基性熔岩夾深水復理石沉積等構成二郎坪群的主體，其最寬處達25km；南部主要由雲母老租石英片岩－斜長角閃岩組成。該岩段西起盧氏湯河，呈—楔狀體被南陽盆地斷失，然後在泌陽東部、桐柏的北部和信陽的遊河出露，至光山的馬畈消失。二郎坪群是經受變質作用程度比較淺的地層，因此南部的雲母石英岩和北部的變復理石沉積的剖面露頭中常可見粒序層、韻律等原生沉積構造，薄片中也可以見到變余的砂狀結構和韻律層狀構造。變基性岩還保存較明顯的海相噴發的火山岩特徵，岩系為以發育齊全的細碧岩－細碧玢岩－石英角斑岩為主，夾火山碎屑岩、正常沉積碎屑岩和碳酸岩。熔岩中普遍殘留斑狀構造、氣孔－杏仁和枕狀構造。

圖2-4寬坪群雜砂岩Al302－（K2O+Na2O）圖解

（普列多夫斯基，1980）

圖2-5lg（Na2O/K2O）－lg（SiO₂/Al₂O₃）圖解

（佩蒂約翰等）

圖2-6a喬端柿樹園組（Ksh）副變質岩稀土組成

圖2-6b喬端下庄組（Kx）副變質岩稀土組成

圖2-6c喬端青崗坪（Kq）副變質岩稀土組成

圖2-6d商州廣東坪組（Kg）雲母石英片岩稀土組成

圖2-7a喬端下庄組（Kx）斜長角閃岩稀土組成

圖2-7b商州廣東坪組（Kg）斜長角閃岩稀土組成

圖2-7c喬端青崗坪（Kq）角閃岩稀土組成

圖2-7d商州廣東坪組斜長角閃岩稀土組成

4. 變質岩原岩恢復

1.概述

識別和恢復變質岩的原岩性質，是研究變質岩的重要內容之一。通過這方面的研究，可以更深入地了解變質岩原岩的生成環境、形成特點和所經歷的演化過程（變質作用），進而了解該區地質發展變化的特點，從而為查明某些礦產的成因和探索其他地質問題提供必要的依據。

變質岩原岩性質的觀察和恢復必須採用綜合的方法，首先從地質產狀及岩石共生組合等宏觀的地質標志入手進行觀察分析，再結合岩石學標志、岩石化學及地球化學特徵等進行綜合分析。

2.原岩恢復的標志

（1）地質產狀及岩石共生組合

在變質、變形作用過程中，原岩的某些宏觀構造特徵、岩體產狀、接觸關系，以及整個變質岩系的原岩岩性組合等，可以不同程度地被保留下來，在野外直接觀察這些特徵是恢復原岩最基本的方法。

正變質岩的產狀一般為不規則的封閉輪廓，但也有呈脈狀、層狀或似層狀的。但極少有韻律性層理（如某些層狀侵入體）。其中塊狀侵入體和脈狀侵入體經變質後，常具以下特徵：①與不同圍岩常呈突變接觸；②呈岩枝穿插圍岩為切割關系；③通過地質制圖，常可確定該地質體具有一定的輪廓外形；④圍岩可能殘留有接觸變質現象，並可具冷凝邊緣等特徵；⑤侵入體內往往保留有不同相帶。變質作用過程中各個相帶反應不同會造成不同的特徵，如中心相帶顆粒一般較粗，受變質作用影響較小，常保存原岩結構特徵，邊緣相顆粒較細，受變質作用影響較大，常出現片蔽銀理，因而掩蓋了原岩的變余特徵。

副變質岩一般承襲原有層理和韻律性層理，如復理石層、遞變層、波痕、斜層理等均可能在變質岩中保留下來。在岩石組合上，如在片岩、片麻岩或混合岩中夾薄層或透鏡狀大理岩、白雲岩、石墨片岩及石英岩等沉積變質的夾層，可以認為這套變質岩系同屬於沉積環境下形成的，即所謂副變質岩系。

（2）岩石學標志

變質岩的原岩性質在礦物成分和結構構造上有明纖含顯的反映，這就是岩石學的標志。

變質程度輕微的原岩結構構造特徵易於保存，變余結構構造是恢復原岩的重要依據。變質程度強烈的，則要藉助於某些特徵礦物及礦物共生組合來恢復原岩。

副變質岩中常見有變余砂狀結構、變余泥質結構以及各種變余層理構造和變余層面構造。正變質岩中常見有變余輝長結構、變余輝綠結構、變余斑狀結構，變余氣孔構造、變余杏仁構造、變余流紋構造等。

變質岩的礦物成分，特別是變質岩的礦物共生組合，對恢復變質岩的原岩性質有重要的意義。如大量出現富鋁礦物（紅柱石、藍晶石、矽線石、堇青石等）的變質岩，其原岩可能為富鋁的泥質、泥砂質沉積岩；出現大量碳酸鹽礦物和含有大量鈣硅酸鹽類礦物的變質岩，其原岩可能為沉積的碳酸鹽岩或富鈣的沉積岩；出現普通輝石和基性斜長石共生的某些麻粒岩或角閃質岩石，其原岩可能為基性岩漿岩。這里必須指出的是，礦物共生組合的研究，必須結合地質產狀、結構構造和岩石共生組合的研究，才能作出正確的判斷。

（3）岩石化學及地球化學特徵

用岩石化學及地球化學特徵的研究來查明變質宏豎宴岩原岩性質的基本原理是，除伴有強烈交代作用的變質岩和混合岩等外，所有的變質岩都是一定原岩在相對封閉條件下經變質作用的產物，其成分變化基本是等化學的。這樣一些變質岩的岩石化學及地球化學特徵，基本上反映了原岩的岩石化學及地球化學特徵。例如，岩漿岩的岩石化學特點是SiO₂、CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、K₂0、Na₂O等造岩氧化物的含量有一定的范圍：SiO₂一般介於35%～78%之間，Al₂0₃含量在0.86%～28%之間，K₂0≤Na₂O；而正常沉積成因的岩石化學特點是：SiO₂含量變化大，可以由不含到含量高達90%,K₂0含量高，K₂0/（K₂O+Na₂O）>0.5且K₂0>Na₂O,A1₂0₃可高達40%等。

地球化學特徵方面主要是利用某些微量元素對的比值，如Cr/Ni、Sr/Ba以及硫及碳同位素等有關資料作為恢復原岩的依據。如一些研究者認為：正變質角閃質岩石的Cr/Ni>1,Sr/Ba>1；而副變質岩則其比值均＜1，或變化范圍較大。

5. 區域變質岩石的原岩恢復及原岩建造類型

調查區區域變質岩石按變質程度深淺可劃分為兩類：一類是中元古界長城系小廟群（ChXm）高綠片岩相—低角閃岩相變質岩，其變質程度一般屬中級變質，少數可達高級變質。另一類是以低綠片岩相為特徵的其他各時代變質岩，其變質程度屬淺變質。

（一）中元古界長城系小廟群變質岩的原岩恢復及原岩建造類型

原岩恢復是比較復雜的問題，而且，一般的原岩恢復，如正變質岩、副變質岩，已不能滿足要求，目前一陵模般通過許多基本數據——岩石化學、微量元素及副礦物特徵數據，結合野外地質特徵，進行綜合分析。

1. 地層產狀及共生組合

本區中元古界長城系小廟群（ChXm）變質岩主要由片岩、石英岩、糜棱片岩、片麻岩、大理岩等組成。大部分為層狀地質體，部分為塊狀地質體。這兩種地質體呈整合接觸或過渡整合接觸，為漸變過渡關系，相鄰岩層間片理產狀基本一致。小廟群變質岩的原岩結構構造已基本消失，從變質後的礦物成分看，缺少紅柱石，未見藍晶石、矽線石等富鋁礦物。變質礦物組合中，常見石英、斜長石、方解石、陽起石、透輝石、透閃石，黑雲母，白雲母也比較普遍。所有這些顯示了火山碎屑沉積岩、碳酸鹽岩特徵。

2.岩石化學及地球化學特徵

（1）岩石化學特徵

我們在中元古界長城系小廟群變質岩中採集了3件岩石化學分析樣品，計算了P. 尼格里「數」（表4-2）。結果表明，小廟群各變質岩岩石化學成分特點是SiO₂含量一般為59.52％～66.65％，個別石英岩中可達90％；Al₂O₃含量為12.55％～16.99％，而石英岩中僅為2.4％。k值一般較高（k＝0.443～0.667），鋁相對不足（t＝-20.5～7.6），富鈣（c＝14.3～30.4），鹼含量較低（alk＜20），K₂O＞Na₂O。

表4-2 小廟群變質岩岩石化學成分及P. 尼格里「數」表

圖4-16 Cr-Y圖解

1. 志留紀、中泥盆世、石炭紀和早二疊世變質岩的原岩及原岩建造

其變質岩石以淺變質的砂岩、泥岩為主，次為結晶灰岩、大理岩，少量板岩、千枚岩、片岩等，變質很不均勻。原岩建造為砂、泥質岩碳酸鹽岩建造，有些地段具有復理石特徵。

2. 晚三疊世變質岩的原岩及原岩建造

變質岩以變質石英砂岩為主，其次是不同粒度的變砂岩和泥岩，變質很淺，岩性單調。野外觀察：岩性以互層出現，形成大面積淺變質岩系，為區域動力變質作用產物，原岩建造特點是具復理石構造的薄層—中厚層砂岩、粉砂岩。

6. 學習任務變質岩原岩的恢復

一、概述

對變質岩原岩的研究與恢復，有助於深入了解原岩的生成環境、形成特點及其所經歷的變質作用過程，可進一步了解地殼發展變化的特點及其與某些礦產的成因聯系。因此，變質岩原岩性質的恢復，對擴大礦產遠景也具有實際意義。

變質岩的原岩形成方式不向，各有其本身的特點。這些原岩特點，雖受到不同程度的破壞和改造，但仍有相當數量的原岩所固有的特徵標志被保留下來，這就為恢復原岩性質提供了可能，以野外工作為基礎，結合室內的岩石化學及人工重砂的研究進行綜合分析。目前採用的研橡耐究和恢復原岩的方法是綜合性的，概括起來有如下4個方面：地質產狀、岩石共生組合及其（相互接觸）關系，岩相學標志，岩石化學及地球化學特徵，副礦物特徵。

二、識別原岩性質的一般准則

（一）地質產狀、岩石共生組合及其相互（接觸）關系

不同成因類型的原岩，由於成岩作用不同，其產狀及岩石共生組合均受其成因特點所制約，因而，對查明變質岩原岩成因類型具有重要意義。

（1）岩漿結晶的原岩，由於其形成是由岩漿上升、侵位或頂出地表直接冷凝結晶的，一般講，這類成因的原岩具有塊狀構造，沒有韻律性層理。

（2）正常沉積的原岩，是指正常沉積作用所形成的碎屑沉積岩及化學（生物化學）沉積岩，它的沉積分異作用明顯，產狀上具有層理和韻律性。

對層狀變質岩的成因類型，要做具體分析，它們可以是正常沉積的、火山碎屑的或過渡型的，也可以是層狀侵入體或熔岩流變質所成。在野外詳細研究這些岩石（岩層）的產狀、接觸關系、分布、岩石共生組合，常常是查明這些層狀變質岩的原岩成因類型的主要基礎。

（二）岩相標志

查明變質岩原岩成因類型的岩相標志，注意力主要應集中在查明變質岩中，可能殘留的可反映原岩成因類型的原岩結構構造（變余結構構造）以及雖經變質作用的改造仍能反映原岩成因類型的某些特徵上。同時，變質岩的某些礦物和礦物共生組合特徵以及變質岩石（岩層）間礦物的遞變關系，在一定程度上也是查明變質岩原岩成因類型的根據。

岩漿岩結晶形成的原岩，經變質後可能殘存有各種岩漿岩的結構構造。常見的變余組構有：變余輝綠結構、變余輝長結構、變余間粒結構、球粒結構，氣孔構造、變余杏仁構造和變余枕狀構造、變余流紋構造等。

正常沉積岩經變質後，最常見的變余結構是變余礫狀結構、變余砂狀結構、變余粉砂狀結構及變余泥狀結構等。變質的正常沉積岩中，除上述組構特徵外，變余斜層理、變余交錯層理以及變余的層面構造（如變餘波痕，變余泥裂等構造）的存在，是查明變質岩的原岩成因類型的重要依據。

變質岩的礦物成分，特別是變質岩的礦物共生組合，對查明變質岩的原岩成因類型，也具有一定的意義，不同的礦物共生組合也可反映不同的原岩成分。但這方面的研究，必須結合地質產狀、結構、構造和岩石共生組合的研究，才能做出推斷。

（三）岩石化學及地球化學特徵

上述恢復原岩性質的方法有時並不能得到正確的結果，特別對那些變質程度較深、改造比較徹底的變質岩，原始殘留的標志不明顯。在這種情況下須藉助岩石化學成分和地球化學上的某些差異，來分析它們的原岩性質。這是因為變質岩的岩石化學及地球化學特徵，基本上能反映原岩的物化特徵，殲謹並主要受原岩形成作用特點的制約。

導源於岩漿岩（正變質岩）和沉積岩（副變質岩）的變質岩，在化學成分上的主要區別見表3-10-5。

表3-10-5 正、副變質岩主要氧化物含量對比表

除上述主要造岩元素含量的一般區別外，利用岩石化學、地球化學特徵來研究變質岩原岩，特別是原岩的成因類型，仍是一個相當復雜和困難的問題。在應用岩石化學和地球化學特徵來研究變質岩原岩時，常採用類比法，一般多採用圖解法，有時也採用函數判別式、相關系數、線性方程和數理統計方法等，在工作中可參考相關資料。

總的來講，根據岩石的化學特徵來查明變質岩的原岩，特別是變質岩的原岩成因類型，尚存在一定問題。在進行這方面研究時，必須和地質產狀、岩石礦物的研究緊密結合，進行綜合分析，才能收到較好的效果。

（四）副礦物

研究變質岩中副礦物的特徵，是恢復變質岩原岩成因類型的重要依據之一，如鋯石、獨居石、金紅石氏如基、磷灰石、磁鐵礦、榍石等副礦物對於風化、搬運以及變質作用具有相對穩定性。又由於這些副礦物在不同成因類型原岩中的賦存情況和特點不同，因此，研究變質岩所含副礦物的種類、組合、標型特徵、晶形、顏色、光澤、延長系數、顆粒大小及含量等，對判別變質岩的原岩成因類型，常具有重要意義。

這項工作應注意如下幾個方面：

（1）副礦物的種類和組合：由於原岩成因類型的不同，它們所含副礦物的種類、組合也不同。在岩漿結晶的和火山碎屑的原岩中，磁鐵礦、榍石、磷灰石較多的出現於基性火山岩內；鋯石、獨居石等，較多見於酸性火山中。

（2）副礦物的標志特徵：這種特徵有晶形、顏色、光澤、磨圓度、延長系數等。一般來說，在岩漿結晶的原岩中，副礦物的晶形完整、晶核清晰；大部分可能由火山-沉積成因的副礦物的特點是有一定磨圓、分選不好；具有磨圓程度顯著、分選良好、表面粗糙和凹凸不平、有條紋及劃痕、有時有斷口、表面無光澤等特徵的副礦物大部分是沉積成因的。

（3）副礦物的顆粒大小：總的講，在原始沉積岩中，副礦物碎屑的顆粒大小，決定於原始沉積岩的岩石類型，並與沉積物的分選性有關，而在正變質岩中則沒有這種規律。因此，所含副礦物粒度分選性好的變質岩，其原岩可能是沉積成因的。

思考題與作業

1.什麼是變質帶、變質相、變質反應級、變質相系？

2.變質相的分類依據是什麼？

3.變質帶的分類依據是什麼？寫出泥質原岩和基性原岩遞增變質帶的特徵。

4.變質反應級的分類依據是什麼？寫出各變質反應級的特徵。

5.試述區域變質相的形成條件及礦物組合特徵。

6.指出恢復變質岩原岩的主要方法及恢復變質原岩的意義。