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ST-018 · 手标本 · 变质岩

片麻岩

Gneiss

片麻岩是常见变质岩中变质级最高的一种,形成于约 600 摄氏度以上,常常还伴随相当于 20 至 30 公里埋深的压力。它的决定性特征不是某种矿物,而是一种结构:厚达厘米级的浅色与暗色条带,每条由不同的矿物组合主导。

ST-018 片麻岩 的生成插图:按晶系投影的线框,线宽随莫氏硬度 6–7 (dominated by quartz and feldspar) 变化
生成插图 — 线框由晶系、晶形、硬度、解理方向与双晶参数生成,不是照片。

标本性质

编号ST-018
化学式Quartz + feldspar + biotite or hornblende, segregated into light and dark bands
分类位置Metamorphic · high-grade banded变质岩 · 高级条带状
莫氏硬度6–7 (dominated by quartz and feldspar)
条痕White to pale grey白色至浅灰
光泽Vitreous on the light bands, micaceous and shiny on the dark ones浅色条带玻璃光泽,暗色条带云母质闪光
解理No rock cleavage; the rock splits along the boundary between bands无岩石解理;沿条带界面裂开
断口Breaks across the bands into blocky pieces; unlike schist, it is not fissile横向穿过条带断成块状;与片岩不同,它不易劈开
颜色Alternating light grey or pink and dark grey or black bands浅灰或粉色与深灰或黑色条带交替
晶系triclinic
晶形/组构banded-granoblastic · 3-fold · 1 cleavage dir. · twinned
本页发布日期2026-10-10
署名

相关化学式

SiO₂ · KAlSi₃O₈ · NaAlSi₃O₈ · K(Mg,Fe)₃AlSi₃O₁₀(OH)₂

野外测试(按顺序做)

01
从一米外观察标本
远处即可见浅色与暗色条带交替——最可靠的野外标志
02
比较条带的厚度与连续性
条带厚达厘米级并贯穿标本,不同于片岩毫米级波状组构
03
像对板岩那样用刀试着劈开
劈不开——片麻岩断成块状,这正是它被用作建筑石材的原因
04
鉴定浅色条带中的矿物
石英与长石共存,且长石通常更多——这正是条带呈浅色的原因

条带为何分离

在高温下,岩石中的原子活动性足以让矿物分异。石英与长石色浅、相对刚硬,重结晶成连续的浅色条带;黑云母、角闪石等暗色矿物则富集成各自的层。这一过程称为变质分异,即便原岩成分均匀,它也能造出成分层理强烈的岩石。原岩可以是几乎任何东西——花岗岩、页岩、火山灰,甚至更老的片麻岩——因此地质学家按矿物含量加前缀来命名片麻岩:黑云母片麻岩、角闪片麻岩,以及因含大型眼球状长石而得名的眼球状片麻岩。

片麻岩与花岗岩:实际难题

这是最常难倒野外工作者的鉴定,因为一块粗粒的粉灰相间条带状岩石,拿在手里很像花岗岩。

  • 从远处看。花岗岩呈斑杂状;片麻岩呈条带状。若在两米外就能看出分层,那就是片麻岩。
  • 追踪单条条带。片麻岩条带横贯露头连续延伸;花岗岩的矿物斑块不会。
  • 检查云母。花岗岩中黑云母片随机夹在颗粒之间;片麻岩中它们连成层。
  • 寻找褶皱。条带褶皱说明组构早于或伴随变形形成,这只在变质岩中发生。

地球上最古老的岩石就是片麻岩

由于片麻岩形成于高级变质且相对抗后期改造,它是地球历史最早篇章留存下来的东西。西北地区的阿卡斯塔片麻岩含定年为 40.3 亿年的锆石,是已知最古老的陆壳物质。苏格兰西北部的刘易斯杂岩包含约 30 亿年的片麻岩,并有更晚的岩体穿切其中。在中国,山东的太古宙泰山片麻岩套是华北克拉通最古老基底的参照标准。当你拾起一块片麻岩时,你手里的岩石可能已经历过至少一个完整的造山旋回。

实际用途与野外风险

片麻岩是相当不错的建筑石材,因为它呈块状而不易劈开,被广泛开采作骨料与饰面石材。但若条带恰好向公路切坡或基础基坑方向倾斜,条带本身就是结构软弱面,因此工程上把片麻岩视为工程性质取决于方位的岩石,与片岩类似。在野外,片麻岩地区倾向形成浑圆、裸露的露头,剖面比片岩区更平缓;而由于岩石古老且局部风化很深,腐岩带可厚达数十米且不稳定。

记录一块片麻岩标本

采集前先拍摄露头,随后记录以厘米计的条带厚度、浅色与暗色条带各自的矿物组成、条带产状,以及是否存在褶皱及其轴方向。若片麻岩含眼球状长石,请记录其尺寸,因为眼球状片麻岩通常源自变形花岗岩,而这些眼球保存着岩石承受应变量大小的证据。

Sources/参考资料

本页引用的硬度、条痕、解理与比重数据,均对照以下参考资料核过。

  • Geology.com Rocks — rock-type reference — descriptions and photographs of igneous, sedimentary and metamorphic rocks
  • National Geographic Society — established educational publisher — encyclopaedic entry on the rock cycle
  • British Geological Survey — UK national geological survey — the three rock types, the rock cycle and mineral definitions

代表性产地

苏格兰西北部刘易斯杂岩58.20°, -5.00°太古宙片麻岩,最老可达 30 亿年,属欧洲最古老的岩石
西北地区阿卡斯塔河65.20°, -115.60°含有已知最古老的陆壳物质,40.3 亿年
山东泰山36.25°, 117.10°太古宙泰山片麻岩套,中国最古老基底的典型地区

易混与区分

花岗岩

矿物种类与比例相近,但花岗岩为随机镶嵌结构,没有条带

片岩

片岩由云母组构定义且易劈;片麻岩由条带定义且呈块状

采集与保存

片麻岩构成深部陆壳的很大部分,因此一块好标本,就是来自二三十公里深处又返回地表的岩石样品。请取一块至少能显示三条条带的岩块,并记录条带是规则还是揉皱——含紧闭等斜褶皱的片麻岩记录的历史,远比平直条带复杂。这个词在英语中读作「nice」,野外地质学家为此争论了两个世纪仍未取胜。

要点

  • 片麻岩由厘米级浅色与暗色条带定义,而非由某一种矿物定义。
  • 变质分异使石英长石与云母角闪石彼此分离成层。
  • 与花岗岩的区别在于远处可见的分层,以及连成层的云母。
  • 已知最古老的陆壳物质为 40.3 亿年,来自阿卡斯塔片麻岩。
  • 条带产状决定其工程性质,因此记录标本时须同时记录走向与倾角。