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变质:贬义词还是褒义词?——谈谈变质作用和变质岩

发布时间:2019年09月01日  作者:尹超(志愿者) 北京自然博物馆志愿者

说起“变质”相信大家一定认为这是个贬义词。变质的食品不能食用,而如果说一个人变质,那说明他的道德品质出现了问题。但是你知道吗?岩石也会变质,不过岩石变质的结果是创造精彩。

岩石怎么会变质?

岩石常被我们看作是永恒不变,坚忍不拔的事物。但无论什么岩石,只要所处的环境和当初形成的环境有所不同,岩石的结构、构造和矿物组成就会发生变化。导致岩石的质地发生变化的原因有温度和压力的改变,以及岩浆和水溶液的侵入作用。

当岩石所处环境的温度升高,压力增大时,组成岩石的矿物就会发生重结晶作用,这种重结晶有时会使得组成岩石的颗粒变粗,岩石的质地变得更加坚硬。例如大理岩就是石灰岩或者白云岩经过重结晶后形成的变质岩,它成为了重要的建筑石材。

岩浆和热液活动对于岩石质地的改变也是功不可没,在岩浆和热液流经的地区,岩石中的矿物会因化学作用而发生变化。例如白云岩或菱镁矿在热水作用下会形成滑石。

当然构造运动、断层活动也会使得岩石碎裂,并形成新的矿物,这也是一种常见的变质作用。

常见的变质岩

当岩石的质地变化后,会带给我们很多精彩的事物。我们常见的变质岩都有哪些呢?

首先是大理岩,也就是我们所说的大理石。颜色丰富、石质细腻、花纹多变的大理岩是我们重要的建筑石材。云南省大理古城外的苍山上就产出这种变质岩,因此其得名也来源于此。当然北京房山大石窝还出土一种白色的大理岩,也就是汉白玉,它是我国宫廷建筑的重要石材,像故宫的栏杆,天安门前的华表以及人民英雄纪念碑的浮雕都是它的杰作。


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▲ 故宫的石雕和石栏杆是用大理岩制作的。

其次是片麻岩。“片麻”是什么意思呢?“片”可以理解为铁片状的长形矿物;“麻”则是像芝麻一样的粒状矿物。片麻岩上我们可以看到片状和粒状矿物组合在一起,并且呈现定向排列。片麻岩属于变质程度较高的岩石,它是粘土岩、砂岩和像花岗岩一类的中酸性岩浆岩在高温热接触变质作用下形成的。五岳之尊——东岳泰山就是由片麻岩构成的山脉。此外片麻岩一般都十分古老,有着十几亿乃至几十亿年的历史,它也是地质学家研究远古地球的重要科研材料。

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▲ 泰山石是片麻岩。

此外,在公园我们看到一些小路、墙上铺有一种呈扁片的岩石。这是板岩,它有粉砂岩、泥页岩以及凝灰岩经过变质形成的,可以劈开成石板。

玉石成因的探秘

中国是一个崇尚玉石的国度。玉石以其温润的质地,纯正的颜色不仅受到历代王侯将相的青睐,也深深地融入中国文化中。我国本土产的和田玉、昆仑玉、南阳玉、蓝田玉、岫岩玉世界闻名。从缅甸传来的硬玉——翡翠更是风靡珠宝玉石市场。那么这些玉石到底是什么,它们属于三大岩中的哪一类呢?我们可以从它们的形成过程一探究竟了。

翡翠

曾几何时,翡翠的成因被看作是千古之谜,然而通过模拟实验以及分析翡翠矿床的地质构造特点,我们大致能够还原出翡翠形成的过程和条件。翡翠的形成需要强大的压力,但是温度又不能很高,也就是大约 200-300 摄氏度。此外,还有一个值得注意的地方就是凡发现有翡翠的地方均有含钠长石的火成岩侵入体。因此很多地质学家认为,翡翠是相对低温高压环境下,钠长石经过去硅等变质作用形成的。那种高压而温度又相对较低的地方只有可能是构造挤压很强烈的地区。这种地区主要分布在造山带,特别是我国云南到缅甸一带,在地质历史上发生过板块的碰撞和拼合,并伴随后期岩浆侵入,因此是世界上为数不多的产翡翠的地方。

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▲ 中国地质博物馆翡翠摆件。

和田玉

和田玉的原生矿分布于中酸性侵入体与前寒武纪的碳酸盐岩的接触带,沿层面、构造破碎带和接触带分布。因此可以肯定这种美玉是由于深部岩浆侵入到近地表的碳酸盐岩层时发生接触变质或交代变质作用而成。后来随着地壳运动,这种玉石矿就随造山运动出露地表,也就形成了所谓的山料。山料经过风化作用后破裂,并沿山坡崩落到峡谷和河床中,被流水搬运后沉积下来。此时,玉石的棱角有一定磨损,称为山流水。山流水料在河床中经过长时期的流水冲刷,最后形成了晶莹剔透、圆滚滚的鹅卵石状玉石,这就是籽料。

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▲ 在中国地质博物馆展示的翡翠籽料。

岫岩玉

在我国辽宁岫岩地区就大量另外一种玉料,颜色多为带黄的浅绿色,玉料整体为半透明。它的主要构成矿物是蛇纹石,有时还会含有少量的透闪石。这种玉的形成需要漫长的地质历史,在十几亿年前的元古代,辽宁岫岩地区还是一片大海。海中富集沉积了大量的碳酸盐岩。到了 1 亿多年前的中生代,由于地壳运动岩层产生褶皱隆起,同时伴有岩浆岩体侵入,大量含二氧化硅的热液沿层间构造渗透进来,原来沉积的碳酸盐岩发生热液蚀变,形成了今天我们见到的美玉。

独山玉(南阳玉)

独山产玉的历史至少可以追溯到 6000 多年前的新石器时期——在南阳地区曾经出土一件用独山玉制成的玉铲。此后在商代的遗址和墓葬中也发现过不少的独山玉玉器。说明在 3000 年前,独山玉的使用已经较为普遍。汉代时独山玉已经大规模开采,今天还保留着古代采玉的坑洞 1000 多个,也为今天找玉提供了重要线索。

和很多玉不同,独山玉的色彩鲜艳,主要有白、绿、紫、黄、黑等几种,其质地细腻而坚硬。独山玉的这种玉质主要与它的矿物组成有关,其主要矿物为斜长石和黝帘石,次要矿物是角闪石、透闪石、阳起石、透辉石等。独山玉的形成也是地球上的一段沧海桑田史。据科学研究,在 2 亿多年以前,我国的南北方是分离的两个陆块,中间隔着秦岭洋。后来随着两个陆块的碰撞,秦岭洋被挤压,最终消失。这种强烈的挤压作用导致大量的岩浆活动和广泛的变质作用,最终塑造成了这种精美的玉石。

可见,今天很多人趋之若鹜的玉石实际就是变质岩,是亿万年的变质作用塑造了它们冰清玉洁的身段和流光溢彩的颜色。“变质”虽然在我们的文化中视作贬义词,但是从地质作用及其对人的意义看,变质作用创造精彩,变质岩是我们的财富。

注:本文原载自书籍《简说地质学——探矿寻宝话沧桑》,尹超著,广东教育出版社出版。

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撰稿  |  尹超(志愿者)
图片提供  |  尹超(志愿者)
图片处理  |  张静宇(志愿者)
责任编辑  |  张静宇(志愿者)






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