角岩

一种中高温热接触变质岩石

角岩(hornfels),也称角页岩,是具细粒 变晶 结构和块状构造的中高温热接触变质岩石的统称。原岩可以是 黏土岩 、 粉砂岩 、火成岩或 火山碎屑岩 等。 变质后全部 重结晶 ,一般不具有变余结构。 角岩主要由 长石 、 石英 、云母、 角闪石 、 辉石 等组成。 其颜色有灰黑色、黑褐色、肉红色等。 角岩颗粒细小,致密坚硬。 被敲击时发出的声音的音质与乐器类似。 其平均密度值为2.74g/cm 3 , 压入硬度 为8000MPa。 角岩因其具角岩结构或细粒变晶结构而得名。

角岩是由 黏土岩 、 粉砂岩 及 火山碎屑岩 等在 岩浆 侵入时受高温的影响变质而成。 作为热接触变质的产物,角岩在石墨、 硅灰石 、 红柱石 等变质成因非金属矿床和各种金属矿床以及油气矿藏均可见。分布地区主要有中国、 美国 、 新西兰 、 意大利 等地。

角岩因在金属矿床、油气藏中均可产出,并与成矿作用存在一定的联系,因此在隐伏岩体预测和深部找矿方面具有现实意义。 角岩花纹丰富、硬度较高,可作为建筑板材应用于地板装修和室外装饰等领域。 角岩可加工性、可雕性良好,可制成砚等工艺品。

主要特征

矿物组成

角岩的原岩可以是 黏土岩 、 粉砂岩 、火成岩或 火山碎屑岩 等。矿物组成主要是 长石 、 石英 、云母、 角闪石 、 辉石 等,有时含少量的 红柱石 、 堇青石 、 石榴石 、 硅线石 等特征变质矿物。

物理特性

角岩颜色常为暗色,具有灰黑色、黑褐色、肉红色等色调。 颗粒细小,致密坚硬。 被敲击时发出的声音的音质与乐器类似。 平均密度值为2.74g/cm 3 ,最小密度值为2.63g/cm 3 ,最大密度值为2.85g/cm 3 。 压入硬度 为8000MPa。

结构特征

角岩是具有角岩结构 和致密块状构造的变质岩。 角岩结构也称细粒 变晶 结构,其中矿物颗粒常呈 多边形 ,彼此紧密镶嵌,一般不呈定向排列。 角岩常由于 流体 扩散造成局部富集形成斑点构造和瘤状构造,矿物颗粒在一定程度上呈 均匀分布 ,属于块状构造。所谓块状构造,是指矿物或矿物集合体在岩石中排列无顺序,呈均匀地分布。 角岩变质后全部 重结晶 ,一般不具有变余结构。

形成原因

角岩属中高温热接触变质岩,主要是由 黏土岩 、 粉砂岩 及 火山碎屑岩 等在 岩浆 侵入时受高温的影响变质而成。岩浆侵入 黏土岩 、 粉砂岩 及 火山碎屑岩 时, 随着温度的不同可形成 钠长石 、 绿泥石 、 堇青石 、 石榴石 、 硅线石 、 正长石 、 刚玉 等,它们可按不同的组合形成各种角岩。

分类

角岩按主要矿物成分,主要分为以下五种类型。

云母角岩的矿物成分主要为云母、 长石 和 石英 ,云母呈较大的等轴状鳞片,杂乱分布,通常出现 红柱石 、董青石、石榴石、矽线石、刚玉等特征变质矿物。其结构构造为鳞片粒状 变晶 结构,块状构造。原岩类型有泥质岩、泥质 粉砂岩 。

长英质角岩的矿物成分主要为长石和石英,可含少量云母、红柱石、董青石、 石榴石 、 硅线石 、 透辉石 等。其结构构造为角岩结构,块状构造。原岩类型有长石石英 砂岩 、酸性火山岩、凝灰岩等。

钙硅角岩的矿物成分通常为石榴石( 钙铝榴石 钙铁榴石 )、透辉石、 透闪石 、 阳起石 、 培长石 、 符山石 、 石英 、 方解石 等。其结构构造为粒状变晶结构,致密块状构造、条带状构造。原岩是 泥灰岩 。

基性角岩的主要矿物为透辉石、基性 斜长石 、石英。有时有少量石榴石、云母、 角闪石 ,较低温时出现阳起石、帘石类矿物。其结构构造为粒状 变晶 结构、斑状变晶结构,致密块状构造。原岩类型是基性和中性火山岩。

镁质角岩的主要矿物为 镁橄榄石 、 紫苏辉石 、 直闪石 、 镁铁闪石 、董青石、 绿泥石 等。其结构构造为粒状变晶结构,块状构造。原岩有蛇纹岩、硅质 白云岩 。

分布区域

角岩作为热接触变质的产物,在石墨、 硅灰石 、 红柱石 等变质成因非金属矿床和各种金属矿床以及油气矿藏均可见。非金属矿床主要分布在中国湖南、 甘肃省 等省;金属矿床主要有中国江西、甘肃、 广东省 等省, 加利福尼亚州 洲, 南岛 , 加拿大 魁北克省 , 意大利 都灵省等地;油气矿床主要分布在中国渤海湾、 北部湾 、苏北、新疆等地。

应用领域

预测寻矿

角岩在金属矿床乃至于油气藏等中均可产出,在金属矿床中,其与成矿作用存在一定的联系,在隐伏岩体预测和深部找矿方面具有现实意义。随着深部找矿工作的深入和一些大型斑岩型矿床的陆续发现,角岩研究在隐伏矿床预测中的重要性日益显现。在西藏甲玛铜多金属矿床中,角岩是 钻探 工作大量揭露的赋矿围岩之一。通过对角岩的空间分布、 矿物学 、岩石化学、矿化、裂隙等特征分析,结合勘探工作实践,可预测隐伏岩体的中心位置,为甲玛矿床的深部找矿提供指导。

建筑材料

角岩色泽亮丽且花纹丰富,具有硬度高、吸水率低以及抗风化性能较强等特点,用其加工的板材可用于地板装修和室外装饰等。

工艺品

角岩的可加工性、可雕性良好,适用于户外光面 石雕 制品。 产于北京西郊和 房山区 周口店镇 的京西菊花石即为红柱石角岩,呈现束状和紧密放射状的花瓣。 除此之外,角岩还可制成砚等工艺品, 苏州市 澄泥 砚石 中的佳品即由角岩制成。

矿物开采

角岩的开采方式主要有 露天开采 和坑内开采。

露天开采是通过采掘运输设备在敞露的空间进行开采,具有作业安全、可采用大型 采矿机械 、生产能力大、 矿石 损失少等优点,适合于矿体埋藏浅、储存条件简单、储量大的矿床。其缺点是采场和排土场的占地面积大,易造成污染破坏环境,同时开采会受严寒、酷暑、暴风雨气候条件的影响。

坑内开采是以各种井、巷开辟出一条从地表通达矿体的通道,把矿石开采出来, 适用于埋藏较深的矿体。 坑内开采具有投资少、适应性强、占地面积小等优点, 同时也具有影响地下 水系 ,破坏地形地貌等缺点。

历史

中国 使用角岩的历史可追溯到 旧石器时代 ,原始先民使用角岩来制作石器。在山西丁村发现的旧石器时代中期的遗址,出土的 打制石器 中95%是用角岩制成的。 进入 新石器时代 , 角岩不断被开采出来,用于制作石器供生产生活所需。 唐宋时期,角岩被用作 华安 玉雕的材料,并在清 乾隆 时期作为朝廷贡品。

新石器时代的 朝鲜 古类型人曾使用角岩制成石镞 ,用于捕猎体大而凶猛的野兽。

19世纪, 英国 地区的约瑟夫·理查森(Joseph Richardson)曾使用英国湖泊地区的角岩制成“岩口木琴”,用作演奏乐器。

相关岩相

与角岩相关的接触变质相,根据岩石侵入体在与围岩的接触带上发生的变质程度,从低级到高级一般划分为钠长绿帘角岩相、角闪石角岩相、辉石角岩相和透长岩相。

钠长绿帘角岩相出现于接触变质圈最外带。该岩相中不同原岩形成的典型变质矿物组合包括:①基性岩(铁质白云质 泥灰岩 )出现 阳起石 + 绿帘石 + 绿泥石 + 钠长石 + 石英 (土 黑云母 ),变为变质基性岩或角岩;②泥质岩石(铝高)出现 叶蜡石 + 白云母 + 绿泥石 +绿帘石+石英(钠长石)(原岩富铁时出现 硬绿泥石 ),变为斑点 板岩 或角岩;③泥质 石灰岩 出现 方解石 + 透闪石 +绿帘石/ 黝帘石 +钠长石(土黑云母),变为 大理石 。钠长绿帘角岩相的温度下限为400°C,温度上限(与角闪石角岩相的界线)为540°C左右,压力在2千巴以下。

角闪石 角岩相中不同原岩形成的典型变质矿物组合及主要岩石类型如下:①基性岩(铁质白云质 泥灰岩 )出现普通 角闪石 + 直闪石 / 透辉石 十 斜长石 + 石英 (土 黑云母 ),变成角岩;②泥质岩石(铝高)出现 红柱石 + 白云母 + 堇青石 +斜长石+石英(土黑云母),变成角岩或 片岩 ;③泥质 石灰岩 出现 方解石 +透辉石+ 钙铝榴石 (土黑云母), 硅灰石 偶尔出现,变成 大理石 。角闪石角岩相的温度下限(与钠长绿帘角岩相的界线)为540°C左右,温度上限(与辉石角岩相的界线)为630°C左右,压力在2千巴以下。

辉石角岩相出现于接触变质圈最内带。该岩相中不同原岩形成的典型变质矿物组合及主要岩石类型如下:①基性岩(铁质白云质 泥灰岩 )中出现 紫苏辉石 + 透辉石 + 斜长石 ( 钙长石 含量高)+ 石英 (士 黑云母 ),变成角岩;②泥质岩石(铝高)出现 红柱石 + 硅线石 + 堇青石 + 钡长石 +斜长石+石英,变成角岩或 片麻岩 ;③泥质 石灰岩 出现 硅灰石 +透辉石+ 钙铝榴石 (土黑云母),变成 大理石 。辉石角岩相开始时的温度(与角闪石角岩相的界线)为630°C左右,压力在2千巴以下。

透长岩相是变质相中很少见的一种类型,分布很局限,仅见于 火山岩 和次火山岩中的捕虏体及接触带附近的围岩中。其矿物成分比较复杂,常出现一系列高温矿物,有 鳞石英 、多铝红柱石、 黄长石 、钙镁 橄榄石 、斜硅钙石等。富钠的 透长石 是该变质相的标志矿物。透长岩相的温度范围为800~1000°C,压力在500巴以下。

名称来源

角岩因其具角岩结构或细粒 变晶 结构而得名,矿物成分作散布状或其他非定向排列的热 变质岩 都可称为角岩。

参考资料

  1. 角岩 OpenGMS 2024-04-03
  2. 2024-06-13
  3. 角岩 中国大百科全书 2024-06-02
  4. 角岩 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院地质博物馆 2024-04-03
  5. 变质岩的结构和构造 中华人民共和国自然资源部 2024-04-03
  6. 防城港市防城区滩营乡三坪矿区建筑用砂岩(角岩)、花岗岩矿采矿权挂牌出让结果公示 防城港市人民政府 2024-06-04
  7. 接触变质相 中国大百科全书 2024-06-28
  8. 钠长绿帘角岩相 中国大百科全书 2024-06-22
  9. 角闪石角岩相 中国大百科全书 2024-06-22
  10. 辉石角岩相 中国大百科全书 2024-06-22