變質岩

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康黎接觸變質圈

在蘇格蘭高地(Highlands of Scotland)南方之康黎鎮北方,有一8×1公里之閃長岩株侵入於板岩與粗砂岩(grits)中,詳細的地質圖及接觸圈的分布,可參考圖1。康黎接觸變質,就如同史道基變質圈一樣,都是屬於接觸變質作用疊置於低度區域變質岩上。這些圍岩為具有板劈理之變質泥岩。區域變質作用屬於綠泥石帶(chlorite zone)。板岩為富含泥質之變質沉積岩。變質粗砂岩亦具有劈理結構,含有白雲母、綠泥石、石英、長石和綠簾石。變質粗砂岩之化學組成遠比板岩複雜,為變質之濁流岩。
  接觸變質圈平均寬度500~600公尺,大致可以分成三個漸進的變質階段:
  1. 第一階段僅僅存在於板岩中,於離開接觸面約450公尺處,形成斑點板岩。斑點約1mm大小,由雲母與綠泥石聚集而成。
  2. 第二階段之特徵為黑雲母之形成;在板岩,約離開接觸面270~420公尺處,而在變質粗砂岩,則與接觸面之距離約為500~600公尺。
  3. 第三階段在板岩區為距離接觸面150公尺以內,板岩經熱變質作用已成含堇青石之角頁岩。典型之礦物組合,除必含石英、斜長石和正長石外,其餘為紅柱石─堇青石─黑雲母和堇青石─紫蘇輝石一黑雲母,不含氧化矽之鋁質角頁岩則含有鋼玉或尖晶石(Spinel)。在粗砂岩中,含堇青石之角頁岩帶的分布可由接觸面向外延伸至約260公尺處。
  在本節裏,我們所要討論的就是第三階段(內圈,inner part)之變化情形。根據圍岩所含SiO2情形,可以分成富含SiO2、少含SiO2或石英、及不含石英三類。圖2為SiO2-不飽和角頁岩之薄片描繪,所含的礦物群為:堇青石+正長石+鋼玉+尖晶石+黑雲母+磁鐵礦。圖3為SiO2-恰恰飽和(不含石英或SiO2-不飽和之礦物)角頁岩之薄片描繪,其主要之鐵鎂礦物為紫蘇輝石,所含之礦物群為:紫蘇輝石+堇青石+正長石+黑雲母+不透明礦物。這類岩石,在接觸變質之最內側常出現,稱之為輝石角頁岩(pyroxene hornfels)。圖4為接觸變質內側富含石英之角頁岩,其鐵鎂礦物主要為富含鎂質之鎂鐵閃石(cummingtonite)。所含之礦物群為:石英+斜長石(An38)+黑雲母+鎂鐵閃石+不透明礦物。
  有關於康黎變質之內圈角頁岩之組成,可以用一特殊的三角圖形代表不飽和與過飽和等情形(圖5)。在Al2O3-SiO2-FeO+MgO三角圖形中,連接紅柱石與堇青石;堇青石與紫蘇輝石之連接線(tie-line),而得到二個不同區域。在圖5之斜線區域,除了堇青石─鎂鐵閃石─紫蘇輝石之小三角形外,代表SiO2-過飽和角頁岩區;其餘空白無標記區域者為SiO2-不飽和角頁岩;而堇青石─鎂鐵閃石─紫蘇輝石之小三角形區域則代表不含石英也不含SiO2-不飽和礦物之角頁岩區域。
  在史基道和康黎接觸圈中,含水的礦物如綠泥石、硬綠泥石和白雲母等接觸圈外低度變質岩所含有的特殊礦物,在接觸變質過程中為堇青石、紫蘇輝石和紅柱石等不含水礦物所取代,因此這類接觸變質作用也可以說是漸進的去水作用(progressive dehyradration)。兩種不同的化學反應可以代表這類變質反應,它完全由岩石內SiO2的飽和程度所控制。如果是(一)SiO2過飽和的話,白雲母+石英正長石+紅柱石+水;若是(二)SiO2不飽和,那反應將為白雲母正長石+鋼玉+水。在這兩種反應中,所產生的水將以水汽由顆粒之界限或岩石裂隙散溢。

* 圖說:圖1. 蘇格蘭康黎閃長岩體接觸圈及鄰近區域地質圖(根據Tilley, 1924)。圖中11、12和13數字分別代表圖2、圖3、圖4等岩石採樣地點。* 作者:莊文星* 圖說:圖1. 蘇格蘭康黎閃長岩體接觸圈及鄰近區域地質圖(根據Tilley, 1924)。圖中11、12和13數字分別代表圖2、圖3、圖4等岩石採樣地點。
* 作者:莊文星
* 圖說:圖2. 康黎接觸圈內圈SiO2-不飽和角頁岩* 作者:莊文星* 圖說:圖2. 康黎接觸圈內圈SiO2-不飽和角頁岩
* 作者:莊文星
* 圖說:圖3. 康黎接觸圈內圈SiO2-恰飽和角頁岩* 作者:莊文星* 圖說:圖3. 康黎接觸圈內圈SiO2-恰飽和角頁岩
* 作者:莊文星
* 圖說:圖4. 康黎接觸圈內圈SiO2-過飽和角頁岩,含有石英與鎂鐵閃石* 作者:莊文星* 圖說:圖4. 康黎接觸圈內圈SiO2-過飽和角頁岩,含有石英與鎂鐵閃石
* 作者:莊文星
* 圖說:圖5. 〔Al2O3〕─〔SiO2〕-〔FeO+MgO〕三角圖表示康黎變質角頁岩在SiO2飽和與過飽和間礦物組合的變化情形* 作者:莊文星* 圖說:圖5. 〔Al2O3〕─〔SiO2〕-〔FeO+MgO〕三角圖表示康黎變質角頁岩在SiO2飽和與過飽和間礦物組合的變化情形
* 作者:莊文星

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