变质岩原岩的恢复方法有哪些

1. 区域变质岩类型及原岩恢复

研究区内的区域变质岩在前震旦系至三叠纪地层内广泛分布，经历了中-新元古期、印支期区域低温动力变质作用及华力西期区域动力热流变质作用三期变质作用，岩石组成以低绿片岩相的板岩、千枚岩，变质砂岩、变质火山岩及少量片岩为主，其次是高绿片岩相、低角闪岩相的片岩、片麻岩、角闪质岩、长英质粒岩等，而大理岩则在低绿片岩相一低角闪岩相中均有分布。晋宁期、印支期变质岩为低绿片岩相。华力西期以低绿片岩相占优势，高绿片岩相、低角闪岩相变质岩仅有少量分布，并构成递增变质带。每类磨档码岩石根据矿物组合的差异可进一步划分出不同的岩石类型，为避免繁琐，具体岩石类型不作描述。

除晋宁期、华力西期局部变质较深外，一般变质较浅，很少或仅部分遭受混合岩化，大部分岩石原岩结构构造保存较好，原岩恢复容易，本章只作概略叙述。

一、晋宁期区域变质岩

晋宁期区域变质岩主要出露于扬子陆块的周缘地区，属区域低温动力变质，变质程度绿片岩相。一般变质较浅，原岩结构构造保存较好。岩性主要为以浅变质基性和酸性火山熔岩及同源火山碎屑岩为主，夹正常沉积的泥质、钙质岩。

前述的研究表明，碧口群和通木梁群虽然均为一套变质的火山-沉积岩，但对它们的认识历来具有很大的分歧(引自朱占祥，1988)，已有的资料表明(朱占祥，1988;四川省区域地质志，1991)，青川-平武境内的通木梁群进一步可分为上、中、下三段岩石组合:下段为变质碎屑岩为主，岩石组合为绢云千枚岩夹少量阳起石片岩及变质砂岩;中部为变质中基性火山岩，岩石组合为:变质中-基性火山岩(细碧角斑岩)、凝灰质片岩及凝灰质变质粉砂岩等;上段为变质的中酸性火山岩，岩石组合为:片理化中酸性火山岩，凝灰质千枚岩，凝灰质变质粉砂岩等。各段之间均为整合接触。

碧口群的岩石组合和空间叠序、形成时代等不同的研究者瞎哪在不同的时期有不同的认识(魏春景，1994;陕西省地质调查院，2007，)。最新的研究资料(陕西省地质调查院，2007，川西北地质大队，2010)表明:碧口群已解体为2个岩组，5个岩性段，并且沿文县断裂带又解体出震旦系、泥盆系等构造夹块(川西北地质大队，2010)，阳坝岩组和秧田坝组，其中蠢戚:阳坝岩组岩石组合与通木梁群大体相似，自下而上也分为三个岩性段，其下岩段以变质沉积细碎屑岩为主夹变质火山熔岩及变质火山碎屑岩;中岩段以变质基性熔岩、变质基性凝性岩为主，夹变质沉积碎屑岩及变质凝灰质碎屑岩;上岩段为变质中酸性火山岩夹变质基性火山岩及少量变质沉积碎屑岩;川西北地质大队(2010)将秧田坝组解体出两在套不同的构造地层，一套为变质火山岩为主夹变质碎屑岩，岩组组合为变质砂岩和千枚岩;另一套为变质凝灰质砂岩夹千枚岩，并认为与南华系木座组对比。

从岩石组合特征上来看，通木梁群和碧口群总体上都是一套火山沉积岩，其各自的空间叠序也大体相当，表明它们是同一时期，相似环境下的产物。总体上，晋宁期变质岩的岩石类型及组合可分为以下三种类型:

变质(余)碎屑岩类:主要为石英片岩，黑云、绢云石英片岩，绿帘石英片岩，凝灰质千枚岩，变质粉砂岩等，只少数保存原岩构造，有变余粒级递变层理、交错层纹等。

变质中基性-基性火山岩类:为变质的细碧岩，角斑岩，细碧-角斑质火山集块岩、火山角砾岩、凝灰岩等，具变余枕状、杏仁、气孔构造、块状构造，变余斑状结构。部分已变质成绿片岩，包括阳起片岩、绿泥片岩、绿帘片岩、钠长阳起片岩、绿泥钠长片岩等。

变质中酸性火山岩类:为变质的石英角斑岩、角斑岩、流纹质凝灰岩、沉凝灰岩等，部分已变质成绢英千枚岩、绢云钠长片岩、钠长绢(白)云片岩、钠长片岩等岩石。

利用区域变质岩岩石化学成分对变质较深的片岩、千枚岩进行恢复原岩，在(al-fm)－(c+alk)－si图解(图3-2)中，其投影主要落入火山岩区，少量在沉积岩区，说明岩石原岩大多为火山岩，沉积岩可能属火山间隙期的夹层。在(al-alk):C图解(图3-3)和Mg-K图解(图3-4)中，绿片岩投影大部分落入细碧岩-玄武岩区或细碧岩-角斑岩区，钠长片岩类落入英安质凝灰岩区。

陕西省地质调查院(2007)在对阳坝岩组岩石化学、地球化学研究后认为碧口群的火山岩为一套经变形变质改造的岛弧拉斑－钙碱性火山岩组合，且有岛弧火山岩特点。综上所述，中-新元古代的碧口群和通木梁群的原岩为一套沉积-火山岩组合，基性岩为大洋板内(主要是洋中脊)环境下的产物，而其上部中酸性火山岩则属钙碱性的火山弧-洋岛环境(来源?)。

二、华力西期区域变质岩

华力西期区域变质岩分布于龙门山后山变质地带和迭部-康县变质地带，总体以龙门山后山变质带的一些变质的花岗岩热穹窿为代表，这些区域变质岩系包括的地层为震旦系—二叠系。龙门山后山变质地带岩石类型、岩石组合及原岩建造是由各种板岩、千枚岩、片岩(云母片岩、云英片岩、绿片岩)、变质砂岩、变质粉砂岩、变粒岩、结晶灰岩、大理岩、变质玄武岩、斜长角闪岩等组成;迭部一康县变质地带研究认为，其主要变质包含了南华纪—下古生界的地层，上古生界—中生代地层未变质，南华纪以赛依阔组(Nhy)和相龙卡组(Nh-Zsx)具有有标志性的浅变质的冰碛砾岩及其火山碎屑岩为主的代表，下古生代为较稳定的碳酸盐岩-碎屑岩组合沉积建造。岩石变质轻微，变质矿物主要有绢云母、方解石、钠长石、绿泥石、石英及部分绿帘石，主体属于甚低绿片岩相变质;其中南华纪耀岭河群或相龙卡组局部出现了黑云母矿物，变质程度可达低绿片岩相(王立全、潘桂棠等，2010)。

图3-2 变质岩的(al-fm)－(c+alk)－si图解

图3-3 变质岩的(al－alk):C图解

图3-4 变质岩的Mg-K图解

对于龙门山后山变质带的华力西期区域变质岩，除递增变质带中心即热穹窿核部变质较深达角闪岩相、原岩结构构造多消失，形成片岩类岩石外，其余各部位主要为绿片岩相的浅变质岩:各种板岩、千枚岩和变质砂岩等，原岩结构构造保存完好。变质沉积岩常见各种变余层理如水平层理、波状层理、韵律性层理等，变余砂状结构、变余泥状结构也常见。变质玄武岩中变余枕状、变余杏仁、变余气孔构造等常见，镜下尚能见到变余斑状、变余辉绿、变余交织、变余间粒结构等。变质岩的原岩建造均属碎屑岩－碳酸盐岩－中酸性至基性火山岩建造。

利用收集的区域变质岩岩石化学成分(表3-1)对丹巴地区变质较深的岩石进行恢复原岩，在(al+fm)－(c+alk)－Si图上，石英片岩、石英岩主要投入砂、泥质岩沉积区(图3-5)，浅粒岩、变粒岩类岩石落在火山岩区。在ACF图上，石英片岩、石英岩岩石主要投入粘土、页岩及杂砂岩分布区(图3-6)。在TiO₂－SiO₂图中，石英片岩、石英岩也大部投入沉积区，浅粒岩、变粒岩类岩石样品落入岩浆岩区，总体上SiO₂与TiO₂呈反相关(图3-7)。斜长角闪(片)岩类岩石在(al+fm)－(c+alk)－Si图和ACF图上，大部落入玄武岩和安山岩区及火成岩区，在MgO-CaO-<FeO>(图3-8)、MnO-TiO₂(图3-9)及TiO₂-F(图3-10)图上，除个别样品外，其余均落入正角闪岩区及其附近(可能存在部分分析误差及变质作用改造影响)。根据上述综合图解的化学成分判别，可以认为区内上述斜长角闪(片)岩类岩石原岩应为与玄武岩成分相当的基性火山岩或基性侵入岩。

迭部-康县变质地带变质地带以板岩、千枚岩，变质砂岩、粉砂岩，结晶灰岩、变质火山岩为主，少量片岩。这是因为区内仅有绢云母-绿泥石带和黑云母带的缘故。向北东至陕西褒城一带，该变质地带有铁铝榴石带、十字石-蓝晶石带出现，构成典型的中压型递增变质带，和龙门山后山变质地带的岩石类型、岩石组合及原岩建造也基本相似(四川省区域地质志，1991)。

表3-1 丹巴地区华力西期变质岩化学成分分析结果(w_B/%)

续表

注:表中数据主要来源于1∶5万和1∶20万区域地质调查报告

图3-5 (al+fm)-(c+alk)-Si图(据西蒙南，1953简化)

由上可见，区内的华力西期区域变质岩的原岩建造基本相同，均为“拉张环境下”的一套碎屑岩-碳酸盐岩-中酸性至基性火山岩建造。

三、印支期区域变质岩

印支期区域变质岩是区内分布最广的区域变质岩系，属低绿片岩相区域低温动力变质作用形成的浅变质岩，区内广布的三叠系岩石均经历该期的变质作用，变质岩的岩石类型和矿物共生组合都十分单调。变质岩以变质砂岩、板岩和变质碳酸岩为主，原岩结构构造保存完好，变余水平层理、波状层理、斜层理、韵律层理及递变层理，变余波痕、冲刷印模等结构发育，巴颜喀拉分区属于陆源碎屑岩复理石建造，而迭部-旬阳、摩天岭分区为一套稳定型的碎屑岩-碳酸盐岩建造，在石渠-雅江一带夹基性、酸性火山岩。

图 3-6 ACF 图( 据温克勒，1953 简化)

图3-7 TiO₂-SiO₂图解(据塔尼，1976)

图3-8 斜长角闪(片)岩MgO-CaO-<FeO>图解(据Walker.K.R.1960，Winter.J，1974)

图3-9 斜长角闪(片)岩MgO-TiO₂图解(据米斯拉，1971)

图3-10 斜长角闪(片)岩的TiO₂-F图解

2. 原岩恢复

在高级变质区的研究中，原岩的判别是最重要的步骤。在这一方面，前人已经做了大量的工作，形成大量原岩判别图解，其中20世纪80年代以前的研究资料已系统收录在《变质岩原岩图解判别法》（王仁民等，1987）中，除此之外，近年来又有一些原岩判别图解，如Werner（1987）提出的用于判别中酸性至酸性岩石的P₂O₅/TiO₂—MgO/CaO图解（图5-4-1a），这种图解可能有助于判别正、副片麻岩，Condie（1992）提出的判别页岩和砂岩的lg（SiO₂/Al₂O₃）—lg（［CaO＋Na₂O］/K₂O）图解（图5-4-1b），可以区分页岩和砂岩。但需要说明的是，不同的图解所依据的资料和所要解决的问题不同，因而有一定的适用范围，在原岩恢复过程中，需要在了解有关图解和方法的适用范围和优缺点的基础上根据自己的研究目的和化学数据选择相适应的图解和方法（王仁民等，1987），尤其是高级变质区，各种图解的使用必须在查明各种元素活动性的基础上进行，涉及像K，Rb，U，Th，Pb，Cs这种活动元素的图解一定要谨慎使用。

图5-4-2 内蒙古大青山榴云片麻岩的不同原岩的微量元素蛛网图

PAAS—后太古宙澳大利亚沉积岩平均值（Mclennan，1989）

图5-4-3 内蒙古大青山榴云片麻岩的不同原岩的稀土分配形式

尽管地球化学在变质岩原岩恢复过程中显示出十分重要的作用，但对于那些在野外看上去十分相似的岩石类型还是没办法识别它们（Passchier et al.，1990），如变质火山岩与成分与之相应的变质深成侵入岩，变质长石砂岩与浅色花岗岩（浅粒岩或长英片麻岩）、砂岩型的沉积岩与英云闪长岩、奥长花岗岩等。对于如变质火山岩成分和与之相应的变质深成侵入岩，似乎只有野外地质特征的研究才能将其分开。对于碎屑沉积岩，除野外地质特征的研究之外，岩相学研究、岩石中重矿物的研究以及稳定同位素的研究都可以发挥作用。

富铝矿物诸如矽线石、蓝晶石、红柱石、刚玉、假蓝宝石、柱晶石和大隅石的出现，一般都是沉积变质的特征，之外，石墨的大量出现也显示出沉积变质的可能，但石墨也可以由地幔脱气（CO₂，CO）随岩浆上升至地壳浅部转化而成（王时麒，1994）或由菱铁矿的分解：6FeCO₃＝2Fe₃O₄＋5CO₂＋C而成（Zuilen et al.，2003），在此情况下需要通过碳同位素查明石墨的生物成因。

锆石、磷灰石、独居石、榍石之类的重矿物的形态和结构的研究可能对原岩恢复有所帮助。碎屑锆石往往是圆滑的，而岩浆成因锆石则多为半自形（Passchier et al.，1990），但是，高级变质岩中的锆石结构往往十分复杂，往往由晶核和变质增生边组成，有些变质锆石的形态也呈浑圆粒状（简平等，2001），在此情况下，可用阴极发光方法观察锆石的内部结构，查明晶核的成因。对于其他副矿物也是如此。

氧同位素比（¹⁸O/¹⁶O）对于在高级变质区判别正、副片麻岩常常是有用的（Taylor，1980），因为¹⁸O/¹⁶O比值（表示为δ¹⁸O）在沉积岩中往往很高（12‰～30‰或更高），而由幔源原岩熔融而产生的岩浆岩则较低（5‰～10‰），壳内熔融的岩浆岩中等（7‰～13‰）。这些数值在高级变质作用中没有很大的变化（Passchier et al.，1990）。

总之，原岩的恢复是一件十分繁琐的工作，尤其在高级变质岩区，由于麻粒岩相条件下的变质和变形，原岩的结构和构造残留极少，要准确地判别原岩性质，依靠单一的证据很难达到目的，往往需要通过各种方法和手段反复验证和核实。

3. 变质岩的原岩恢复

1.秦岭群

秦岭群从东到西出露情况不同，其中以豫西的西峡、内乡一带出露比较齐全。秦岭群变质岩，可以大致划分以下几种岩石类型：泥质－长英质变质岩、镁铁质变质岩和钙质变质岩。泥质－长英质变质岩主要以石榴夕线黑云斜长片麻岩和黑云斜长片麻岩为主，位于秦岭群的南侧。钙质变质岩以透辉角闪变粒岩、角闪石榴黑云变粒岩和硅质富镁大理岩为主要成分，多位于秦岭岩群的中部和北侧。镁铁质变质岩主要由斜长角闪岩和角闪片岩组成，在西部（太白）地区多见于秦岭岩群南侧，呈层状、团块状或不规则状产出，在东部商丹、西峡等地多呈似层状侵入体产出。秦岭群原岩的图解分析结果表明：

（1）斜长角闪岩类岩石在Mg-Ca-FeO^*图中，主要投点在正斜长角闪岩区和正、副斜长角闪岩重叠区（图2-1），表明斜长角闪岩主要为基性岩类变质成因。

图2-1MgO-CaO-FeO^*图解

＋秦岭群；0宽坪群

（2）泥质—长英质变质岩的样品投点影多数在粘土质基质含量较高的杂砂岩和长石砂岩区（图2-2）。这表明秦岭群泥质－长英质变质岩原岩是以成熟度不高的杂砂岩为主。

2.宽坪群

宽坪群主要出露于北秦岭的东部地区。在北宽坪地区、徐庄地区和乔端地区的剖面比较完好。向西，由于宝鸡花岗岩体的吞噬而使露头变得零星，再往西到西秦岭地区可能还有它的踪迹。宽坪群主要由经中—浅变质作用的岩石组成，变质程度在南侧与北侧和东部与西部均存在着比较明显的差异。由于原岩成分和变质程度的差异，宽坪群变质岩的岩石类型比较复杂。主要岩石类型可概括为绿片岩－斜长角闪岩、云母石英片岩－片麻岩和大理岩等三大类。绿片岩和云母石英片岩主要分布于宽坪群剖面的南部和中部，斜长角闪岩和片麻岩主要分布在北部。大理岩在商洛地区出露较多，主要分布于宽坪剖面的北部和中部。

云母石英片岩、片麻岩的原岩为泥砂质岩石。在局部变形相对较弱的地段，如扒含正乔端剖面中，可以见到沉积层理的残余和沉积的韵律层（版图2-1和2-2）；在变质岩的原岩恢复图解（al+fm）－（c+alk）－si（图2-3）和Al₂O₃+K₂O+Na₂O（图2-4）图解中绝大部分样品位于泥质和砂质并靠近砂质沉积岩区，部分落入钙质沉积岩区和火成岩区，在lg（Na₂O/K₂O）-lg（SiO₂/Al₂O₃）图解中（图2-5），样品主要落在岩屑砂屑岩和杂砂岩区，因此宽坪群云母石英片岩和片麻岩的原岩主要为成熟度不太高的砂屑类岩石。普遍认为后太古宙沉积岩的稀土组成及其配分模式具有La/Yb比值大于10、Eu均呈现负异常并且比较恒定（δE＝0.67±0.05）以及∑LREE/ΣHREE恒定（≈3.7±1.8）等特征。而且一般认为低于角闪岩相的变质作用不会引起稀土元素的活动。宽坪群云母石英片岩和片麻岩样品的稀土组成和分布特征见图2-6a、b、c、d，其La/Yb大于或接近10,Eu均为负异常并且δE=0.64±0.06，∑LREE/∑HREE恒定在3.1±0.5之间，即具后太古宙沉积岩的稀土分配特征。

图2-2秦岭群碎屑岩A-F图解

（引自王仁民）

Ⅰ—高粘土岩石；Ⅱ—粘土质岩石；Ⅲ—低粘土质岩石；Ⅳ—向沉积凝灰岩过渡

图2-3（al+fm）－（c+alk）－si图解

（西蒙南，简化）

●宽坪群石英片岩、片麻岩；○宽坪群绿片岩、斜长角闪岩

绿片岩、斜长角闪岩类化学成分属镁铁质岩石，其岩石类型主要为变质的基性岩成分。

由于比较强烈的变质和变形作用的改造，原岩的结构、构造几乎都无法辨认、在（al+fm）－（c+alk）－si（图2-3）图解中，样品点基本落入火成岩春悔区域，在MgO-CaO－FeO＊图（图2-1）中也主要进入正角闪岩成分区。稀土组成特征见图2-7a、b、c、d，主要为轻稀土弱富集型、平坦型和轻稀土亏损型，Eu也出现正的或负的异常，比较一致的特征是稀土的总量偏低，∑LREE/∑HREE比值偏低，La/Yb比值偏低。

3.二郎坪群

二郎坪群主要为一套经低级变质作用的细碧角斑岩建造和沉积复理石建造。北部的变质枕状和块状基性熔岩夹深水复理石沉积等构成二郎坪群的主体，其最宽处达25km；南部主要由云母老租石英片岩－斜长角闪岩组成。该岩段西起卢氏汤河，呈—楔状体被南阳盆地断失，然后在泌阳东部、桐柏的北部和信阳的游河出露，至光山的马畈消失。二郎坪群是经受变质作用程度比较浅的地层，因此南部的云母石英岩和北部的变复理石沉积的剖面露头中常可见粒序层、韵律等原生沉积构造，薄片中也可以见到变余的砂状结构和韵律层状构造。变基性岩还保存较明显的海相喷发的火山岩特征，岩系为以发育齐全的细碧岩－细碧玢岩－石英角斑岩为主，夹火山碎屑岩、正常沉积碎屑岩和碳酸岩。熔岩中普遍残留斑状构造、气孔－杏仁和枕状构造。

图2-4宽坪群杂砂岩Al302－（K2O+Na2O）图解

（普列多夫斯基，1980）

图2-5lg（Na2O/K2O）－lg（SiO₂/Al₂O₃）图解

（佩蒂约翰等）

图2-6a乔端柿树园组（Ksh）副变质岩稀土组成

图2-6b乔端下庄组（Kx）副变质岩稀土组成

图2-6c乔端青岗坪（Kq）副变质岩稀土组成

图2-6d商州广东坪组（Kg）云母石英片岩稀土组成

图2-7a乔端下庄组（Kx）斜长角闪岩稀土组成

图2-7b商州广东坪组（Kg）斜长角闪岩稀土组成

图2-7c乔端青岗坪（Kq）角闪岩稀土组成

图2-7d商州广东坪组斜长角闪岩稀土组成

4. 变质岩原岩恢复

1.概述

识别和恢复变质岩的原岩性质，是研究变质岩的重要内容之一。通过这方面的研究，可以更深入地了解变质岩原岩的生成环境、形成特点和所经历的演化过程（变质作用），进而了解该区地质发展变化的特点，从而为查明某些矿产的成因和探索其他地质问题提供必要的依据。

变质岩原岩性质的观察和恢复必须采用综合的方法，首先从地质产状及岩石共生组合等宏观的地质标志入手进行观察分析，再结合岩石学标志、岩石化学及地球化学特征等进行综合分析。

2.原岩恢复的标志

（1）地质产状及岩石共生组合

在变质、变形作用过程中，原岩的某些宏观构造特征、岩体产状、接触关系，以及整个变质岩系的原岩岩性组合等，可以不同程度地被保留下来，在野外直接观察这些特征是恢复原岩最基本的方法。

正变质岩的产状一般为不规则的封闭轮廓，但也有呈脉状、层状或似层状的。但极少有韵律性层理（如某些层状侵入体）。其中块状侵入体和脉状侵入体经变质后，常具以下特征：①与不同围岩常呈突变接触；②呈岩枝穿插围岩为切割关系；③通过地质制图，常可确定该地质体具有一定的轮廓外形；④围岩可能残留有接触变质现象，并可具冷凝边缘等特征；⑤侵入体内往往保留有不同相带。变质作用过程中各个相带反应不同会造成不同的特征，如中心相带颗粒一般较粗，受变质作用影响较小，常保存原岩结构特征，边缘相颗粒较细，受变质作用影响较大，常出现片蔽银理，因而掩盖了原岩的变余特征。

副变质岩一般承袭原有层理和韵律性层理，如复理石层、递变层、波痕、斜层理等均可能在变质岩中保留下来。在岩石组合上，如在片岩、片麻岩或混合岩中夹薄层或透镜状大理岩、白云岩、石墨片岩及石英岩等沉积变质的夹层，可以认为这套变质岩系同属于沉积环境下形成的，即所谓副变质岩系。

（2）岩石学标志

变质岩的原岩性质在矿物成分和结构构造上有明纤含显的反映，这就是岩石学的标志。

变质程度轻微的原岩结构构造特征易于保存，变余结构构造是恢复原岩的重要依据。变质程度强烈的，则要借助于某些特征矿物及矿物共生组合来恢复原岩。

副变质岩中常见有变余砂状结构、变余泥质结构以及各种变余层理构造和变余层面构造。正变质岩中常见有变余辉长结构、变余辉绿结构、变余斑状结构，变余气孔构造、变余杏仁构造、变余流纹构造等。

变质岩的矿物成分，特别是变质岩的矿物共生组合，对恢复变质岩的原岩性质有重要的意义。如大量出现富铝矿物（红柱石、蓝晶石、矽线石、堇青石等）的变质岩，其原岩可能为富铝的泥质、泥砂质沉积岩；出现大量碳酸盐矿物和含有大量钙硅酸盐类矿物的变质岩，其原岩可能为沉积的碳酸盐岩或富钙的沉积岩；出现普通辉石和基性斜长石共生的某些麻粒岩或角闪质岩石，其原岩可能为基性岩浆岩。这里必须指出的是，矿物共生组合的研究，必须结合地质产状、结构构造和岩石共生组合的研究，才能作出正确的判断。

（3）岩石化学及地球化学特征

用岩石化学及地球化学特征的研究来查明变质宏竖宴岩原岩性质的基本原理是，除伴有强烈交代作用的变质岩和混合岩等外，所有的变质岩都是一定原岩在相对封闭条件下经变质作用的产物，其成分变化基本是等化学的。这样一些变质岩的岩石化学及地球化学特征，基本上反映了原岩的岩石化学及地球化学特征。例如，岩浆岩的岩石化学特点是SiO₂、CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、K₂0、Na₂O等造岩氧化物的含量有一定的范围：SiO₂一般介于35%～78%之间，Al₂0₃含量在0.86%～28%之间，K₂0≤Na₂O；而正常沉积成因的岩石化学特点是：SiO₂含量变化大，可以由不含到含量高达90%,K₂0含量高，K₂0/（K₂O+Na₂O）>0.5且K₂0>Na₂O,A1₂0₃可高达40%等。

地球化学特征方面主要是利用某些微量元素对的比值，如Cr/Ni、Sr/Ba以及硫及碳同位素等有关资料作为恢复原岩的依据。如一些研究者认为：正变质角闪质岩石的Cr/Ni>1,Sr/Ba>1；而副变质岩则其比值均＜1，或变化范围较大。

5. 区域变质岩石的原岩恢复及原岩建造类型

调查区区域变质岩石按变质程度深浅可划分为两类：一类是中元古界长城系小庙群（ChXm）高绿片岩相—低角闪岩相变质岩，其变质程度一般属中级变质，少数可达高级变质。另一类是以低绿片岩相为特征的其他各时代变质岩，其变质程度属浅变质。

（一）中元古界长城系小庙群变质岩的原岩恢复及原岩建造类型

原岩恢复是比较复杂的问题，而且，一般的原岩恢复，如正变质岩、副变质岩，已不能满足要求，目前一陵模般通过许多基本数据——岩石化学、微量元素及副矿物特征数据，结合野外地质特征，进行综合分析。

1. 地层产状及共生组合

本区中元古界长城系小庙群（ChXm）变质岩主要由片岩、石英岩、糜棱片岩、片麻岩、大理岩等组成。大部分为层状地质体，部分为块状地质体。这两种地质体呈整合接触或过渡整合接触，为渐变过渡关系，相邻岩层间片理产状基本一致。小庙群变质岩的原岩结构构造已基本消失，从变质后的矿物成分看，缺少红柱石，未见蓝晶石、矽线石等富铝矿物。变质矿物组合中，常见石英、斜长石、方解石、阳起石、透辉石、透闪石，黑云母，白云母也比较普遍。所有这些显示了火山碎屑沉积岩、碳酸盐岩特征。

2.岩石化学及地球化学特征

（1）岩石化学特征

我们在中元古界长城系小庙群变质岩中采集了3件岩石化学分析样品，计算了P. 尼格里“数”（表4-2）。结果表明，小庙群各变质岩岩石化学成分特点是SiO₂含量一般为59.52％～66.65％，个别石英岩中可达90％；Al₂O₃含量为12.55％～16.99％，而石英岩中仅为2.4％。k值一般较高（k＝0.443～0.667），铝相对不足（t＝-20.5～7.6），富钙（c＝14.3～30.4），碱含量较低（alk＜20），K₂O＞Na₂O。

表4-2 小庙群变质岩岩石化学成分及P. 尼格里“数”表

图4-16 Cr-Y图解

1. 志留纪、中泥盆世、石炭纪和早二叠世变质岩的原岩及原岩建造

其变质岩石以浅变质的砂岩、泥岩为主，次为结晶灰岩、大理岩，少量板岩、千枚岩、片岩等，变质很不均匀。原岩建造为砂、泥质岩碳酸盐岩建造，有些地段具有复理石特征。

2. 晚三叠世变质岩的原岩及原岩建造

变质岩以变质石英砂岩为主，其次是不同粒度的变砂岩和泥岩，变质很浅，岩性单调。野外观察：岩性以互层出现，形成大面积浅变质岩系，为区域动力变质作用产物，原岩建造特点是具复理石构造的薄层—中厚层砂岩、粉砂岩。

6. 学习任务变质岩原岩的恢复

一、概述

对变质岩原岩的研究与恢复，有助于深入了解原岩的生成环境、形成特点及其所经历的变质作用过程，可进一步了解地壳发展变化的特点及其与某些矿产的成因联系。因此，变质岩原岩性质的恢复，对扩大矿产远景也具有实际意义。

变质岩的原岩形成方式不向，各有其本身的特点。这些原岩特点，虽受到不同程度的破坏和改造，但仍有相当数量的原岩所固有的特征标志被保留下来，这就为恢复原岩性质提供了可能，以野外工作为基础，结合室内的岩石化学及人工重砂的研究进行综合分析。目前采用的研橡耐究和恢复原岩的方法是综合性的，概括起来有如下4个方面：地质产状、岩石共生组合及其（相互接触）关系，岩相学标志，岩石化学及地球化学特征，副矿物特征。

二、识别原岩性质的一般准则

（一）地质产状、岩石共生组合及其相互（接触）关系

不同成因类型的原岩，由于成岩作用不同，其产状及岩石共生组合均受其成因特点所制约，因而，对查明变质岩原岩成因类型具有重要意义。

（1）岩浆结晶的原岩，由于其形成是由岩浆上升、侵位或顶出地表直接冷凝结晶的，一般讲，这类成因的原岩具有块状构造，没有韵律性层理。

（2）正常沉积的原岩，是指正常沉积作用所形成的碎屑沉积岩及化学（生物化学）沉积岩，它的沉积分异作用明显，产状上具有层理和韵律性。

对层状变质岩的成因类型，要做具体分析，它们可以是正常沉积的、火山碎屑的或过渡型的，也可以是层状侵入体或熔岩流变质所成。在野外详细研究这些岩石（岩层）的产状、接触关系、分布、岩石共生组合，常常是查明这些层状变质岩的原岩成因类型的主要基础。

（二）岩相标志

查明变质岩原岩成因类型的岩相标志，注意力主要应集中在查明变质岩中，可能残留的可反映原岩成因类型的原岩结构构造（变余结构构造）以及虽经变质作用的改造仍能反映原岩成因类型的某些特征上。同时，变质岩的某些矿物和矿物共生组合特征以及变质岩石（岩层）间矿物的递变关系，在一定程度上也是查明变质岩原岩成因类型的根据。

岩浆岩结晶形成的原岩，经变质后可能残存有各种岩浆岩的结构构造。常见的变余组构有：变余辉绿结构、变余辉长结构、变余间粒结构、球粒结构，气孔构造、变余杏仁构造和变余枕状构造、变余流纹构造等。

正常沉积岩经变质后，最常见的变余结构是变余砾状结构、变余砂状结构、变余粉砂状结构及变余泥状结构等。变质的正常沉积岩中，除上述组构特征外，变余斜层理、变余交错层理以及变余的层面构造（如变余波痕，变余泥裂等构造）的存在，是查明变质岩的原岩成因类型的重要依据。

变质岩的矿物成分，特别是变质岩的矿物共生组合，对查明变质岩的原岩成因类型，也具有一定的意义，不同的矿物共生组合也可反映不同的原岩成分。但这方面的研究，必须结合地质产状、结构、构造和岩石共生组合的研究，才能做出推断。

（三）岩石化学及地球化学特征

上述恢复原岩性质的方法有时并不能得到正确的结果，特别对那些变质程度较深、改造比较彻底的变质岩，原始残留的标志不明显。在这种情况下须借助岩石化学成分和地球化学上的某些差异，来分析它们的原岩性质。这是因为变质岩的岩石化学及地球化学特征，基本上能反映原岩的物化特征，歼谨并主要受原岩形成作用特点的制约。

导源于岩浆岩（正变质岩）和沉积岩（副变质岩）的变质岩，在化学成分上的主要区别见表3-10-5。

表3-10-5 正、副变质岩主要氧化物含量对比表

除上述主要造岩元素含量的一般区别外，利用岩石化学、地球化学特征来研究变质岩原岩，特别是原岩的成因类型，仍是一个相当复杂和困难的问题。在应用岩石化学和地球化学特征来研究变质岩原岩时，常采用类比法，一般多采用图解法，有时也采用函数判别式、相关系数、线性方程和数理统计方法等，在工作中可参考相关资料。

总的来讲，根据岩石的化学特征来查明变质岩的原岩，特别是变质岩的原岩成因类型，尚存在一定问题。在进行这方面研究时，必须和地质产状、岩石矿物的研究紧密结合，进行综合分析，才能收到较好的效果。

（四）副矿物

研究变质岩中副矿物的特征，是恢复变质岩原岩成因类型的重要依据之一，如锆石、独居石、金红石氏如基、磷灰石、磁铁矿、榍石等副矿物对于风化、搬运以及变质作用具有相对稳定性。又由于这些副矿物在不同成因类型原岩中的赋存情况和特点不同，因此，研究变质岩所含副矿物的种类、组合、标型特征、晶形、颜色、光泽、延长系数、颗粒大小及含量等，对判别变质岩的原岩成因类型，常具有重要意义。

这项工作应注意如下几个方面：

（1）副矿物的种类和组合：由于原岩成因类型的不同，它们所含副矿物的种类、组合也不同。在岩浆结晶的和火山碎屑的原岩中，磁铁矿、榍石、磷灰石较多的出现于基性火山岩内；锆石、独居石等，较多见于酸性火山中。

（2）副矿物的标志特征：这种特征有晶形、颜色、光泽、磨圆度、延长系数等。一般来说，在岩浆结晶的原岩中，副矿物的晶形完整、晶核清晰；大部分可能由火山-沉积成因的副矿物的特点是有一定磨圆、分选不好；具有磨圆程度显着、分选良好、表面粗糙和凹凸不平、有条纹及划痕、有时有断口、表面无光泽等特征的副矿物大部分是沉积成因的。

（3）副矿物的颗粒大小：总的讲，在原始沉积岩中，副矿物碎屑的颗粒大小，决定于原始沉积岩的岩石类型，并与沉积物的分选性有关，而在正变质岩中则没有这种规律。因此，所含副矿物粒度分选性好的变质岩，其原岩可能是沉积成因的。

思考题与作业

1.什么是变质带、变质相、变质反应级、变质相系？

2.变质相的分类依据是什么？

3.变质带的分类依据是什么？写出泥质原岩和基性原岩递增变质带的特征。

4.变质反应级的分类依据是什么？写出各变质反应级的特征。

5.试述区域变质相的形成条件及矿物组合特征。

6.指出恢复变质岩原岩的主要方法及恢复变质原岩的意义。