在观察时,除详细观察造岩矿物外,特别要注意特征变质矿物。因为特征矿物能反映出变质前原始岩石的化学成分,有助于对原岩的判断。此外,特征变质矿物可以反映变质作用的物理化学条件,进而推知变质作用的性质和变质程度的深浅。
(二)结构构造的观察
变质岩结构的观察是根据矿物颗粒的大小,形状以及重结晶程度等方面来进行,在观察时,首先要注意它是属于那一类结构(变余、变晶、交代、变形),这对判断岩石的变质类型和变质作用的程度,起着重要作用。
变质岩构造的观察:主要根据矿物颗粒的排列方式(定向的、块状的)和矿物成分或结构的不同部分在岩石中的分布状况来进行。
在观察研究结构构造时要注意以下几点:
1.注意对变质期次的分析,在对不同期次的结构构造进行逐次分析对比的前提下,建立不同期次结构构造的序次。
2.研究结构构造必须与相应的矿物或矿物共生组合结合起来,注意在结构构造转变过程中的矿物相发生的变化特点。
(三)变质岩石的野外描述方法
1.颜色:指岩石的总体颜色
2.结构、构造:若同时具有几种结构特征,则需指出其相互关系,并加以综合。要注意描述可见颗粒的绝对大小。
3.矿物成分:描述肉眼及放大镜可见的矿物成分。若有变斑晶,则先描述变斑晶,再描述基质部分。若无变斑晶,则按矿物百分含量多少的顺序加以描述,要注意变质矿物。
4.岩石的断口、光泽。
5.其它特点:如细脉穿插、小型褶皱等。
6.风化程度。
根据以上特征定出岩石名称。
(四)露头或标本上交代现象的观察
1.晚形成的矿物或矿物集合体(岩石),呈规则的脉或不规则的脉,交代早形成的矿物或岩石。
2.晶体中保留被交代岩石的原生构造。
3.新矿物或矿物集合体,呈现出被交代矿物的假象。
4.被交代矿物呈“筛状”或不规则的残留体,包裹在晚结晶的矿物里。
5.一种矿物沿裂隙或不同岩性的接触带进行交代,新生成的矿物往往呈变斑晶分布在接触线上。
6.在岩石中出现不协调的矿物。
7.晶体大而完整,并切割有方向性的岩石组构痕迹。
8.交代作用常呈“交代带”或“交代柱”出现,尤其在矽卡岩地区更为发育。
(五)主要变质岩的野外区别,见表Ⅰ-31。
表Ⅰ-31 主要变质岩野外鉴定表
(六)示顶构造的识别
1.常见的示顶构造有以下几种:
(1)粒级序:在通常的浅海(滨海)区,一个沉积层中,碎屑沉积物总是由下向上从粗到细,泥质物由少到多,砂质和重矿物由多变少而递变。且必须为韵律的底或顶与另一韵律呈突变关系,而且韵律内部的组分粗细变化呈渐变关系时才具有示顶意义。细部分示顶,粗部位示底。若韵律层中不同组分都是粗一细一粗的渐变关系或是截然的突变关系,则不具顶意义。
(2)波痕:波痕尖指上层面,舒缓的波谷指向底层。
(3)干裂(泥裂、龟裂):干裂纹呈楔形、尖头指底层、宽的开口指向上层面。
(4)雨痕、雹痕、虫迹:其坑洼指向层底。
(5)交错层:沿弧形层理有粒度粗细的分异,其上下判别同粒级序,交错层理的帚状纹理,其撇开指示上层面,收敛指示底层,交错层系被切割的是顶部。
(6)古风化面:常被剥蚀为凹凸不平的侵蚀面,有些有氧化的红顶。
(7)底砾岩:下部砾石粗大,上部逐渐变小变少,重矿物也是下多上少。
(8)冰碛层中漂砾对下部泥、砂沉积物常形成压坑。
(9)生物化学岩中(生物灰岩等)古生物形态特征;叠层石、珊瑚等的分叉指向上层面,生物生长的弧形面亦指向上层面,锥形叠层石的锥类指向上层面。
(10)火山熔岩对下部已冷却的岩面发生烘烤,形成烘烤现象。
(11)熔岩的绳状构造:熔岩留下层面呈平面,顶面呈绳状、麻花状等复杂形态。
(12)枕状构造:水底喷发形成的枕状构造、下部平整、上部呈园弧状。
(13)气孔层:一个气孔层多为下部气孔小而密,上部气孔大而稀;两个气孔层在同一火山岩层中相邻存在时,下部层多为小而密的气孔组成,上部气孔层由大而稀的气孔构成。
气孔形态:气泡向上运移中,形成倒有滴状,圆的一端向上,尖的一端指下层。
(14)火山岩中的气管:呈倒枝状,枝叉与主杆交角甚小,枝叉指向底层,干管指向上层面。
(15)火山岩杏仁体中的充填物特征:杏仁体下部有充填物,上半部为气体;下部为重矿物充填,上部为轻矿物充填(如:下部充填着绿帘石、石英、上部为方解石)
在前寒武变质岩区最常见的示顶构造是波痕、交错层、粒级序、冲刷面、气孔及气管、迭层石。不常见的为泥裂、雨雹痕、水流痕、枕状构造,偶尔可见的有:火山岩的烘烤面、不同比重的杏仁体及沉积岩中各种负载构造。上述原生示顶构造的特征见表Ⅰ-32。
2.变质岩中真假原生示顶构造的鉴别,前寒武纪变质岩系地层中,长保留了一部分沉积中的原生示顶构造,但由于地层经过了强烈变质、变形及混合岩化构造。这些假示顶构造往往以假乱真,致使人们得出错误的结论,因而,在变质岩区识别真,假示顶构造,就显得十分重要。
(1)假交错层:由于不同岩性之间劈理的折射,厚层石英层中出现的弧形劈理,其形态很似示顶构造的交错层。它与真正层不同处是:沿弧形“层理”没有粒度粗细分异,没有重矿物富集,弧形面常延入上覆岩层中。
(2)假波痕:砂质岩层在褶皱中,可形成与波痕相似的尖顶褶皱——假波痕。这种假波痕与真正水流波痕的区别在于:在假波痕横断面上,可以清楚的看到与上下薄层地层一起形成相一致的“波痕”形态,这说明它为褶皱形成的。再是假波痕的波峰、波谷的形态不像水成波痕为上尖下园,而是上下相似。假波痕在走向上和附近小褶皱脊线相一致、真波痕多为斜交。
表Ⅰ-33 假示顶构造一览表
表Ⅰ-32 主要原生示顶构造特征表
(3)假泥裂、假火焰构造
泥沙质岩石小褶皱发育时,断面上会出现假泥裂与假火焰构造,只要是褶皱形成的,必将上下地层一起卷入进去,同时出现与褶皱一致的轴面劈理。这种假泥裂在平面上呈直线状而非多角形,以此与真泥裂相区分。
(4)假韵律层:变质岩中长英质脉体(细脉)贯入地层,引起两侧岩石成分上的变化,往往误认为是成分层,但它向两侧是对称变化,而不像粒序层的单向变化,以此区别真假成分层。
(5)假枕状构造:它多为火山熔岩经后期格子状构造切割,并发生球状风化,致使外貌似枕状形态,但它不像真正枕状构造具有从内向边部有成分,结构上的分带性,也无下面平直,上面为弧形的示顶性,而是圆球状、椭圆体。假枕状构造的分布严格受构造限制,且可分布在不同层中,斜交、斜切层面。
(6)假叠层石:有些灰岩中的结核常被当作迭层石,但假叠层石多为同心园状,孤立出现,没有迭层石之间的连接桥,没有生长方向。(7)常见假示顶构造特征见表Ⅰ-33
3.次生构造示顶标志
(1) 劈理降向
在早期褶皱中,利用褶皱中的劈理降向,以及劈理(S1)和层理(S0)产状关系,可以判断地层正倒,同时还可确定轴面位置和褶皱形态。
褶皱两翼,劈理降向相向时为背斜,相背时为向斜。当岩层为正常翼时,S0 与S1 倾向一致,倾角S1 >S0,或S0与 S1倾角相反。当岩层为倒转时,S0与S1倾向一致,倾角S0 >S1。
对平卧和枢纽垂直的褶皱,在剖面上劈理降向无鉴定意义。在紧密等斜褶皱的翼部,层理和劈理产状相近;在褶皱转折端处,S0与S1近直交。
在野外观察劈理降向时,要仔细观察,逐层研究。在叠加褶皱区,由于早期劈理的方向被改造,故不能用早期劈理来确定褶皱形态。只有用晚期的劈理降向,确定晚期褶皱的轴面位置和形态。
(2)褶皱倒向
在多级组合褶皱中,大褶皱转折端的位置可用同期形成的不对称褶皱来确定。
同一翼上的褶皱倒向相同,假若在横剖面上观察到褶皱倒向的改变,则说明有大一级背、向斜的存在。当褶皱倒向向右,大一级背斜转折端在右。小褶皱本身位于大背斜的左翼;褶皱倒向向左,则与上述结论相反。
另外,次级不对称褶曲轴面与层理产状关系及小褶皱形态亦可用来判断大一级褶皱转折端位置及地层层序。
正常情况下,同期形成的不对称小褶皱,起褶皱轴面在背斜中呈正扇性,小褶皱轴面与层理(褶皱包络面)的锐夹角指向由两翼向背斜转折端收敛;在向斜中呈道扇形,其小褶皱轴面与层理面(褶皱包络面)锐夹角指向由向斜转折端向两翼撒开,在同斜或斜歪皱中,正常翼的S0与小褶皱轴面S1倾向相同,倾角S0
在叠加褶皱区,只能用同期形成的不对称褶皱倒向,锐夹角指向来判断大一级褶皱形态,及其所部位的两翼地层的正倒。
(3)构造面向
构造面向是在以确定褶皱存在的前提下,利用原生沉积构造标志来反映褶皱性质。
当构造面向向上时,为正常背、向斜构造;当构造面向向下时,为背形向斜或向形背斜构造。
在斜卧褶皱中,起构造面向取决于褶皱和水平面的交角,需用三维空间来确定。
同一世代所形成的褶皱其面向一致;两期褶皱叠加时,则可能出现两个不同方向的构造面向。
(七)蚀变岩石的观察
1.确定蚀变岩石类型,圈定范围和形状。
2.通过制图研究分析造成蚀变岩石的内因及外因。
3.绘制大比例尺的详细剖面和素描图,在图上要表示出不同蚀变的情况。详细观察和记录蚀变带的宽窄,空间上的分布,并系统采集样品。
4.对蚀变带内的矿物变更情况要详细观察记录,特别要注意矿物间的交代关系及蚀变带中的矿物本身特征。
5.在观察蚀变带时要注意各种矿物在每个带内的数量、种类在各蚀变岩内的区别,特别注意蚀变岩岩带新的矿物相,单矿物相的特征。
6.蚀变分异及蚀变的迭加作用。
7.蚀变岩石内沿裂隙交代形成的细脉,种类及组成矿物,注意细脉成分与蚀变岩是否一致,并要注意在深度上细脉成分的变化。
8.要注意蚀变随深度变化特征的观察。
9.注意地表蚀变特征,颜色的变化。
10.注意区分那些蚀变标志是一般性,那些是特殊性的。
11.注意蚀变岩和矿体的相互位置,空间关系。
(八)变质岩系中层理的确定
沉积变质岩层理确定主要地质依据是:
1.变质岩中见有稳定而规则的不同颜色的条带,组成岩层岩石的矿物颗粒是粗细相间的有规律排列,或不同组分的岩石呈现互层,且延伸较远时,可代表原岩的层理。
2.层面构造的存在:如波痕、泥裂、生物痕迹及交错层理等层面构造的延展面。
3.厚层岩石经变质后的层理,可依据其中薄的夹层或透镜体夹层的延展方向来确定。
4.混合岩地区的残留体的长轴方向,及某些条带,条痕方向,可大致承袭原岩层理。
5.火山熔岩中的气孔(杏仁体)层,枕状构造沿展面,以及红色氧化面,沉积夹层等来确定。
(九)变质矿床的调查
1.了解变质矿床中的矿石与含矿围岩建造的成因,时代以及变质程度之间的关系,并综合考虑其它因素,确定变质矿床类型。
2.了解矿体延伸规模,产状形态及与上下围岩的构造变形特征,确定矿床的基本构造形式,以及构造对矿床形成和改造的控制作用。
3.了解变质矿床中矿体厚度、品位变化情况、有用矿物组合及伴生组分的含量及其与围岩性质和成分之间的共生变化关系,以确定变质作用对矿体形成及含矿组分的迁移富集影响;
4.了解矿体蚀变类型、蚀变分带、元素组合等及其与变质矿床(类型)之间的相互关系,为矿床(点)远景评价提供依据。
5.了解物化探异常特点,及其与变质矿床之间的关系,以便对物化探异远景作出地质评价。