花岗岩体的边缘,围岩从原来的灰黑色泥岩变成一块青灰色的硬石头,敲上去声音短促,断口是一整个弧面,找不到任何片状的方向。这种石头只出现在岩体与地层的接触带附近,硬度高得让小刀打滑,敲下来的碎块边缘能割手。
没有片理、断口呈贝壳状,是角岩最先给人的印象
角岩是接触变质的产物,热来自岩浆,压力不高,岩石在整个过程中没有被定向挤压。因此它呈块状构造,任何方向敲开,断口都是不规则的弧面,边缘锋利。看不到片理、片麻理这类定向构造,是它与区域变质岩最直观的区别。
断口的形状值得记:贝壳状,弧面上有同心纹,和敲玻璃、敲燧石的断口同型。泥质原岩变质成的角岩尤其如此,质地均匀、颗粒细,断裂时沿最小阻力面扩展,形成光滑的弧面。粗粒的角岩断口会糙一些,但仍是块状,不出现定向的片。
硬度到 6–7,小刀划不动,这条最直接
角岩里的石英经过重结晶,颗粒之间紧密镶嵌,莫氏硬度接近 7;红柱石、堇青石的硬度也在 7 以上。整体硬度落在 6–7 之间,小刀(约 5.5)划上去只留一道金属痕,划不进岩石。这条在野外几乎就是决定性的,比看颜色可靠,也比掂重快。
硬度也带来手感上的差别。角岩掂在手里沉,密度 2.6–2.8 克/立方厘米,敲击声短促,不像页岩那样闷响。同样大小的泥岩和角岩放在一起,重量差不出多少,声音和划痕的差别却明显。手标本取 5 厘米见方,试划三下即可分辨。
红柱石和堇青石的斑晶,把它指回接触变质带
泥质原岩在高温下会生成一批特征矿物,最常见的是红柱石和堇青石。红柱石常呈柱状,断面近方形,灰白色,硬度 7–7.5,斑晶长 2–10 毫米;堇青石呈短柱状或粒状,蓝灰色,硬度也在 7 以上。两者都以斑晶形式出现在细粒基质里。
这些矿物只在低压高温下稳定,出现在岩石里,等于给了一个形成条件的坐标。反过来看,角岩里若出现蓝晶石,说明压力偏高,多半不是简单的接触变质。这一条是本文判断,用于排除误认,不作为定名依据,也不该单凭一颗晶体下结论。
离岩体越远,角岩过渡成斑点板岩,再回到原岩
接触带是有宽度的,从岩体往外走,温度递减,岩石的变化有顺序。紧贴岩体的是角岩,往外出现斑点状角岩,斑点是炭质集中或新生矿物的雏形;再往外是斑点板岩,原岩的结构重新露头;最外侧是未变质的围岩。
整个带的宽度从几米到几百米,取决于岩体的大小、侵位深度和围岩的导热性。小岩脉旁边的烘烤边常在 1 米以内,大花岗岩基周围可以宽到几百米。看到角岩,顺着垂直接触带的方向走一段,这条序列多半能读出来。
关键数据
下列数值用于交叉核对。硬度、断口、特征矿物三项互相印证,缺一项都可能把角岩认成石英岩或燧石。斑晶含量常在 10%–20%,要在新鲜面上量,风化面上矿物被淋失,看到的比例偏低。斑晶大小要量最大的三颗,取平均值。
- 角岩整体莫氏硬度 6–7。
- 石英莫氏硬度 7,小刀约 5.5。
- 红柱石硬度 7–7.5,斑晶长 2–10 毫米。
- 堇青石硬度 7–7.5,斑晶长 1–5 毫米。
- 角岩密度 2.6–2.8 克/立方厘米。
- 接触变质带宽度从几米到几百米。
- 接触变质温度区间约 300–800 摄氏度。
边界:剪切叠加和硅质围岩会造成误认
剪切会造出假片理。角岩形成后又叠加断层活动,矿物被碾细、拉成定向,断口出现平行纹理,看着像片岩。区别在原岩:角岩的定向只出现在剪切带内,两侧仍是块状,片岩的定向是整个岩体一致的,走出剪切带就恢复。
角岩与石英岩、燧石容易混。三者都硬、都呈块状、断口都近贝壳状。区别在成分和产状:石英岩几乎全由石英组成,常保留变余层理;燧石是隐晶硅质,常成条带或结核;角岩含云母、红柱石等变质矿物,且紧邻侵入体。
参考文献
- 路凤香、桑隆康 主编.《岩石学》. 地质出版社, 2002.
- 贺同兴、卢良兆、李树勋、兰玉琦.《变质岩石学》. 地质出版社, 1988.
- 舒良树 主编.《普通地质学》. 地质出版社.