La estructura de las rocas metamórficas
1. Estructura redundante
Debido a una recristalización incompleta, la composición mineral y las características estructurales de la roca original se conservan parcialmente. La estructura así formada se denomina constitutiva reescrita. Las estructuras residuales son comunes en rocas metamórficas poco profundas, pero también pueden ocurrir en rocas metamórficas profundas cuando la distribución de temperatura y presión es desigual. La estructura residual es una base importante para restaurar la roca original. Además, la formación de estructuras residuales también está relacionada con las propiedades de la roca original. En términos generales, cuanto más grueso es el tamaño de las partículas de roca originales, más estable es la composición mineral y más fácil es formar estructuras residuales.
El nombre de la estructura residual puede llevar el prefijo "residual" antes de la estructura rocosa original.
(1) La roca original es la estructura residual de la roca magmática, incluida la estructura verde resplandeciente, la estructura de granito residual, la estructura de toba residual, la estructura de metapórfido, etc. La más común es la estructura embrionaria en forma de mancha.
◎Estructura porfídica: después de las metamorfosis básicas de la roca extrusiva, la matriz puede recristalizarse en hornblenda y plagioclasa incrustadas entre sí, pero los fenocristales de plagioclasa o piroxeno en la roca original a veces se transforman en hornblenda y plagioclasa. es reemplazado por anfíbol, epidota, clorita, sericita, calcita y otros agregados minerales (Figura 7-6a), pero la forma de fenocristal de plagioclasa o piroxeno todavía existe. Tras el metamorfismo de rocas extrusivas ácidas como el pórfido de cuarzo y la riolita, los componentes minerales de la matriz pueden haberse transformado completamente en afrodisíacos, sericita, alunita, clorita, etc. , pero el pórfido estacional todavía está bien conservado.
Figura 7-6 Estructura porfídica (a) y estructura de arena residual (b)
(a) Esquisto de clorito (Wutai, Shanxi, luz polarizada única, d=2 mm): Los fenocristales de piroxeno en la roca original son una ilusión de metasomatismo de clorita. Hay una pequeña cantidad de residuos en el núcleo y la matriz se ha convertido en clorita y clorita (citado por He Tongxing et al., 1980) (b) Grava metamórfica. Arenisca compleja de cronita (Zhoukoudian, Beijing, polarización ortogonal, d=6,4 mm): los fragmentos son sílice y cuarcita, y el cemento se convierte en sericita fina, biotita y sílice (citado por You Zhendong y Wang Fangzheng, 1991).
(2) La roca original es la estructura residual de la roca sedimentaria. En las rocas metamórficas cuyas rocas originales son arena y conglomerado, la forma de grava o granos de arena a menudo se conserva, pero el cemento se ha convertido en minerales como sericita y clorita o tiene una recristalización obvia, lo que se denomina estructura de grava residual o estructura de arena residual. . En algunos conglomerados metamórficos, aunque a veces la composición del material dentro de la grava puede cambiar después de una recristalización a alta temperatura y una fuerte deformación, el contorno de la grava aún es claramente visible (Figura 7-6b).
2. Estructura cristalina
La estructura metamórfica es la estructura formada por la recristalización y cristalización metamórfica de rocas en estado sólido. Debido a las diferentes condiciones en las que el magma cristaliza a partir de material fundido, la estructura metamórfica es similar en apariencia a la estructura cristalina de la roca magmática, pero tiene muchas características diferentes: ① Las partículas minerales de la estructura metamórfica crecen casi simultáneamente, y los fenocristales y metamatriz Formada al mismo tiempo, o incluso más tarde, es obviamente diferente de la estructura de pórfido de las rocas magmáticas ② Hay muchas inclusiones en los minerales metamórficos, especialmente en los fenocristales (3) El grado de automorfismo de los minerales en las estructuras metamórficas no lo hace; representa cristalización El orden, pero representa la capacidad de cristalización de los minerales.
Según el grado de automorfismo de los minerales en las rocas metamórficas, esta secuencia se denomina serie metamórfica. Bajo condiciones metamórficas regionales, los protolitos con diferentes composiciones tienen diferentes series metamórficas, pero las tendencias principales son similares. El orden generalmente es: esfena → rutilo → granate → turmalina → estaurolita → cianita → andalucita → epidota → piroxeno → hornblenda → magnetita → estacional → plagioclasa → ortoclasa.
Las estructuras metamórficas son las estructuras más comunes en las rocas metamórficas y se pueden dividir aún más en función de su tamaño de grano, forma y relaciones.
(1) Basado en los tamaños relativos de los minerales metamórficos
◎ Estructura metamórfica equigranular: estructura en la que los tamaños de partículas de los principales minerales metamórficos son casi iguales.
◎Estructura metamórfica de grano igual: Los principales minerales metamórficos de las rocas varían en tamaño y cambian constantemente.
◎Estructura metamórfica del pórfido: Hay grandes trozos de minerales metamórficos en agregados minerales finos, llamados fenocristales (Figura 7-7).
Figura 7-7 Estructura cristalina moteada (polarización simple, 23x)
(Citado de Le Changshuo, 1984)
Pizarra andalusita, pórfido Los cristales se convierten en andalucita.
(2) Según el tamaño absoluto de los granos de minerales metamórficos.
Cuando una roca tiene una estructura cristalina equigranular, se puede dividir en:
◎Estructura metamórfica de grano grueso: el diámetro medio de las principales partículas minerales es superior a 3 mm. .
◎Estructura metamórfica de grano medio: el diámetro medio de las partículas minerales principales es de 1 ~ 3 mm..
◎Estructura de grano fino: el diámetro medio del mineral principal Las partículas son inferiores a 1 mm.
El tamaño de las partículas de los cristales metamórficos generalmente aumenta con el grado de metamorfismo. Sin embargo, bajo las mismas condiciones metamórficas, los tamaños de las partículas de los cristales metamórficos en diferentes áreas no son exactamente iguales. Capacidad de nucleación y crecimiento de minerales relacionados con la velocidad. Durante la recristalización, los fluidos inhiben la nucleación, aumentan la difusión y aumentan el tamaño de las partículas. Además, la sensibilidad de las propiedades de las rocas originales a las reacciones metamórficas también afecta el tamaño de grano de las rocas metamórficas. Por ejemplo, en una capa rítmica donde la roca original está compuesta de arenisca, lutita y piedra caliza, debido a que la lutita y la piedra caliza son sensibles al metamorfismo, las partículas gruesas se forman fácilmente durante el proceso de metamorfismo, mientras que la arenisca es insensible al metamorfismo y su tamaño de partícula aumenta. Muy poco, incluso mantiene la granularidad original.
(3) Según la morfología de los minerales metamórficos
◎Estructura metamórfica granular: también conocida como estructura de grano metamórfico, los minerales metamórficos se componen principalmente de minerales granulares (casi equiaxiales).
◎Estructura Hornfels: La estructura metamórfica criptocristalina (estructura de pórfido de microgranito) formada por el contacto con el metamorfismo térmico de la lutita se llama estructura de carpe. Las rocas con esta estructura son de color negro grisáceo, uniformes, densas, duras y masivas, parecidas a cuernos, de ahí el nombre.
◎Estructura metamórfica a escala: La mayoría de los minerales metamórficos se encuentran en forma de escamas. Dependiendo del tipo de metamorfismo, los minerales en escamas pueden estar orientados, como la clorita en el esquisto de clorita; también pueden ser no orientados, como la moscovita en la greitzita;
◎ Estructura metamórfica columnar: La mayoría de minerales metamórficos son siempre minerales columnares delgados, como anfíboles, piroxenos, etc. Si el mineral metamórfico es un mineral fibroso (generalmente la relación de aspecto es superior a 1:5), se denomina estructura metamórfica fibrosa, como silimanita, actinolita, etc.
Si la roca está compuesta por una variedad de minerales con diferentes formas, entonces la descripción estructural de la roca metamórfica es: tamaño de partícula, forma de mineral secundario, forma de mineral primario. Por ejemplo, cierto gneis tiene un tamaño de grano medio, el mineral secundario biotita está en forma de escamas y el mineral principal feldespato está en forma de gránulos. Su estructura puede denominarse estructura metamórfica granular escamosa de grano medio o. una estructura de gneis metamórfica escamosa de grano medio.
La estructura de la matriz en ocasiones se describe si la roca tiene una estructura cristalina de pórfido. Por ejemplo, hornfels andalucita de Zhoukoudian, toda la roca tiene una estructura metamórfica de pórfido y la matriz es una estructura de hornfels.
3. Estructura de fragmentación
La estructura producida por el daño mecánico de la roca se denomina estructura de fragmentación. Se puede dividir en:
◎ Estructura de brecha: cuando la roca original es delgada, si la roca está ligeramente rota, se formarán fragmentos de roca similares a brechas. Esta estructura es el resultado de la tensión. bajo condiciones de estrés.
◎Estructura agrietada: la mayoría de los minerales de la roca están fragmentados o rotos, y sus bordes están finamente molidos, pero aún conservan su forma original. Algunos minerales tienen bordes irregulares, dentados y angulares. Los minerales flexibles como la biotita están torcidos (Figura 7-8).
Figura 7-8 Estructura de fragmentación (roca agrietada)
◎Estructura de fragmentación: cuando la roca se rompe violentamente, todavía quedan grandes fragmentos minerales en los bloques ultrafinos rotos. , al igual que los "fenocristales", se denominan fragmentos. Tienen bordes irregulares rasgados, grietas y astillas en los bordes. Las partículas finas rotas son muy similares a la matriz de las rocas ígneas o sedimentarias y se denominan "clastos" o matriz. Esta estructura suele ir acompañada de foliación. Si la presión direccional es fuerte y dura mucho tiempo, los puntos fracturados pueden tomar la forma de globos oculares dispuestos en una dirección, y la parte matriz de la roca tiene una foliación evidente, lo que se denomina estructura de globo ocular roto.
◎Estructura de milonita: Cuando la tensión es muy fuerte, casi todas las partículas minerales se rompen en partículas. Las partículas son direccionales y tienen una estructura de flujo, dejando una pequeña cantidad de minerales rígidos un poco más grandes (si corresponde). Fragmentos, pero a menudo redondos y con forma de ojo.
4. Estructura metasomática
Durante el metamorfismo, debido a la acción de la fase fluida químicamente activa, los minerales originales se disuelven y se reemplazan por nuevos minerales, dando como resultado una estructura, llamada estructura de conmutación.
Pseudoestructura del metasomatismo: Durante el proceso de metasomatismo, el mineral original es reemplazado por otro nuevo mineral con una composición química diferente, pero aún se conserva la forma cristalina del mineral original, como es la cloritización del granate. y serpentinización del olivino.
◎ Estructura del pórfido metasomático: Durante el proceso metasomático, en ocasiones puede convertirse en cristales porfiríticos bastante grandes, que se denominan cristales porfiríticos metasomáticos. En los márgenes de intrusiones migmatizadas o graníticas, pueden aparecer fenocristales metasomáticos de albita o feldespato potásico en zonas donde las soluciones alcalinas están activas. La diferencia entre ellos y las rocas de pórfido y los cristales de pórfido en general es que: ① los cristales porfídicos metasomáticos se distribuyen de manera desigual en las rocas y varían en tamaño; ② a menudo están asociados con vetas metasomáticas con composiciones similares (3) a menudo cortadas en pedazos de las rocas circundantes; otras estructuras tempranas ④ Los minerales metasomáticos a veces existen en forma de inclusiones en fenocristales metasomáticos ⑤ El fenómeno de eliminar la esquistosidad de las rocas metamórficas no es obvio.