三、变质岩

三、变质岩

(一)变质岩的形成及产状

地壳中的岩石,受构造运动和岩浆活动的影响,在高温、高压以及化学性质活泼的气体和液体的作用下,使其成分、结构、构造发生一系列的改变,这种促使岩石发生质的变化的作用,称为变质作用。变质作用可分为动力变质作用、热接触变质作用与接触交代变质作用、区域变质作用。由变质作用形成的岩石,称为变质岩(图1-15)。岩浆岩变质后形成的岩石,称为正变质岩;沉积岩变质后形成的岩石,称为副变质岩。岩石在变质作用下,虽然发生了各种各样的变化,但变质过程基本上是在固态下进行的,所以变质岩的产状仍然保留了原岩的产状。

图1-15 变质作用及变质岩类型示意图

Ⅰ—岩浆岩;Ⅱ—沉积岩
1—动力变质岩;2—热接触变质岩;
3—接触交代变质岩;4—区域变质岩

(二)变质岩的矿物成分

变质岩的矿物成分复杂,除保留原来岩石中的矿物(如石英、长石、云母、角闪石、方解石、白云石)外,还在变质过程中形成一些特有的新矿物,如有绿泥石、绢云母、滑石、蛇纹石、石墨、石榴子石等,这些变质矿物可以作为鉴定变质岩的标志。

变质岩中的矿物大部分是在一定的定向压力条件下的产物,所以往往具有片状和伸长的形状。在岩石中,这些片状、板状、针状、纤维状矿物也按一定方向平行排列,以此特征就可将变质岩与其他岩石区别开来。

(三)变质岩的结构和构造

1.变质岩的结构

(1)变晶结构岩石在变质过程中,物质成分产生重结晶的结构。为了与岩浆岩的结晶结构相区别,特在变质岩结晶结构的命名上冠以“变晶”字样,如粒状变晶、斑状变晶、纤维状变晶、鳞片状变晶结构等。一般岩石变质程度越深,其结晶颗粒越粗。

(2)变余结构变质作用进行不彻底,在变质岩的个别部分残留着原岩的结构。如沉积岩中的砂状结构,可变质成变余砂状结构。

(3)碎裂结构岩石在定向压力作用下,发生变形、破裂,甚至成为碎块或粉末状后,又被粘结在一起的结构。如有碎斑结构,糜棱结构等。

2.变质岩的构造

变质岩除某些岩石是块状构造外,大部分皆具有定向构造,亦称为片理构造。片理构造,是岩石中的片状、板状、针状和柱状矿物,在定向压力作用下平行排列所形成的(图1-16)。岩石极易沿片理方向裂开,裂开的面叫片理面。根据矿物组合和变质(重结晶)程度,片理构造可分为以下几种类型:

图1-16 片理构造

(1)片麻状构造岩石中暗色的片状、板状矿物和浅色的粒状矿物交替成层排列所形成的构造。这是片麻岩特有的构造。

(2)片状构造岩石中片状矿物平行排列所形成的构造。这是片岩特有的构造。

(3)千枚状构造岩石中细小的片状矿物平行排列所形成的构造。因片理面上常具有微细的丝绢光泽和皱纹而得名。这是千枚岩特有的构造。

(4)板状构造岩石中极细小的片状矿物平行排列所形成的构造。片理面平直光滑,极易裂成厚度一致的薄板。这是板岩特有的构造。

(四)变质岩的分类及鉴定

变质岩的分类,首先考虑构造特征,确定所属变质作用类别,将岩石分为片理构造岩和块状构造岩;然后,再根据矿物成分及其含量进一步分类和命名(表1-10)。

表1-10 变质岩的分类及肉眼鉴定表

(五)变质岩的工程地质特征

变质岩的工程地质特征与变质作用的类型和原岩性质有关。一般说来,岩浆岩经过变质以后其强度有所降低,而沉积岩经过变质以后其强度有所提高。由于变质岩多具有片理构造,岩石中的暗色矿物呈定向排列,因而使得岩石的工程地质性质各向异性,平行片理较垂直片理方向的强度降低,透水性增强,稳定性变差。

(1)接触变质岩接触变质的岩石因经过重结晶,强度一般较原岩提高了。但变质程度各处不一,距侵入体越近,岩石越易变质,而且变质程度深,在很小的范围内变质程度就相差悬殊,加上有小岩脉穿插,岩性很不均一。此外,受地壳运动和岩浆活动的影响,接触变质的岩石裂隙比较发育。

(2)区域变质岩区域变质的岩石分布范围广,厚度大,变质程度和岩性较均一,但因多数岩石具有片理构造,使岩性各向异性。随着片理的发育,云母、绿泥石、滑石等含量的增加,使岩石强度和抗滑稳定性显著降低。一般说来,板岩、千枚岩、云母片岩、绿泥石片岩、滑石片岩的工程地质性质较差,而片麻岩、石英岩和大理岩的强度较高,岩性均一,致密坚硬,是良好的建筑物地基。但裂隙发育时,工程地质性质变差。

(3)动力变质岩动力变质岩的工程地质特征取决于碎屑矿物的成分、粒径大小和压密胶结程度。通常这种岩石胶结得不好,孔隙裂隙发育,强度较低,工程地质性质很差。坝基有断层破碎带和动力变质岩时,须开挖回填混凝土。