片巖(schist)是指具明顯片狀構造的變質巖石。一般以云母、綠泥石、滑石、角閃石等片狀或柱狀物為主,并呈定向排列。粒狀礦物主要為石英和長石,石英含量一般大于長石,長石含量常少于25-30%。片巖具較粗的鱗片變晶結構或纖狀變晶結構,礦物顆粒肉眼易于分辨,有時可含少量鐵鋁榴石、十字石、藍晶石等特征變質時物的變斑晶,組成斑狀變晶結構。
片巖的類型主要取決于原巖類型,也與經歷的溫度壓力條件密切相關。片巖的原巖可以是各種類型的沉積巖,火成巖和變質巖。由于原巖不同,形成了各種片巖,主要產在前震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、二疊系和三疊系地層中。根據原巖性質和變質后的礦物成分,片巖可分為云母片巖、鈣質片巖、綠片巖、鎂質片巖、藍閃片巖、角閃片巖等
片巖用途廣泛,在建筑領域,片巖是良好的建筑裝飾材料,可用于房屋的蓋瓦、鋪地、貼面和臺階,還可用做桌面、茶幾面、柜臺面、黑板、墓碑等;在地質勘探領域,也可用于測定地球年齡,大多數地球年齡測定結果均從廣泛分布在片麻巖麻粒巖基底和綠巖帶中的年輕花崗石、偉晶巖和交代巖中獲得。
主要特性
礦物組成
片巖由片狀、柱狀、粒狀礦物組成,常見的礦物有云母、綠泥石、滑石、角閃石、陽起石等,粒狀礦物以石英為主,長石次之。片巖常含有紅柱石、藍晶石、石榴石、堇青石、十字石、綠簾石類及藍閃石等特征變質礦物。
物理特性
片巖中礦物顆粒一般細小,并且大多數呈定向排列,故其結構較致密,厚度均一,硬度適中。莫氏硬度在3~4左右,抗壓強度一般大于600×105Pa,平均容重26.5kN/m3,抗拉強度2.86-7.45MPa,內摩擦角19-40°,凝聚力18.9-27.6MPa,彈性模量41.3-44.7GPa,聲波速度4322-4676m/s,泊松比0.25,具有較好的抗風化、耐磨損等性能。
結構特征
具較粗的鱗片變晶結構或纖狀變晶結構,礦物顆粒肉眼易于分辨,有時可含少量鐵鋁榴石、十字石、藍晶石等特征變質時物的變斑晶,組成斑狀變晶結構。
成因及分類
片巖的類型主要取決于原巖類型,也與經歷的溫度壓力條件密切相關。
片巖的原巖可以是各種類型的沉積巖,火成巖和變質巖。由于原巖不同,形成了各種片巖,主要產在前震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、二疊系和三疊系地層中。根據原巖性質和變質后的礦物成分,其主要類型有以下幾種:
云母片巖
泥質巖變成的片巖主要由云母組成,具典型的鱗片或葉片變晶結構和片狀構造。主要礦物是絹云母、白云母和黑云母,含量占一半以上,有時多達80-90%。粒狀礦物以石英多見,可含一些長石,常見的如絹云片巖、白云片巖、二云片巖和黑云片巖。具特色的是這類片巖中經常出現石榴石、硬綠泥石、十字石、紅柱石、藍晶石、硅線石、基青石等變質礦物。這些礦物常常以變斑晶的形式出現,形成斑狀變晶結構。這些礦物的出現反映了原泥質巖的成分特點和變質成巖過程的溫度、壓力條件及其變化,可作為劃分變質等級和確定變質作用類型的標志。
變質泥質巖的原巖同板巖、千枚巖一樣,可含有一定數量的砂屑、硅質、鈣質、有機質或甚至火山物質,從而使得云母片巖中出現較多的石英、長石、石墨、方解石、綠簾石等。
鈣質片巖(云母方解片巖)
鈣泥質原巖(鈣質頁巖、泥質大理石等)在低-中級變質作用下轉變為鈣質片巖。它主要由云母、方解石組成,可含有一定數量的綠泥石、硬綠泥石、黑云母、石榴石、斜長石(奧長石、中長石)、黝簾石(或斜黝簾石)、石英、石墨、白云石等,具粒狀片狀或片狀粒狀變晶結構和片狀或板狀構造。常見的類型有方解云母片巖和云母方解片巖。
鈣質片巖也可由某些含一定數量雜質的灰巖、白云質灰巖變來,原巖的雜質可以是泥質、硅質、有機質或甚至是流紋質、安山質、玄武質的火山物質,因此其成分范圍廣泛,變質后的礦物成分或礦物組合多種多樣,除主要礦物方解石外,比較常見的有石英、斜長石(鈉長石、奧長石、中長石)、白云母、珍珠云母、石墨、簾石類、榍石、綠泥石、陽起石、透閃石、白云石等,具柱粒狀或片狀粒狀變晶結構和面狀平行定向構造,另一種形式的片狀構造。
鈣質片巖隨著變質等級增高或結構、構造、原巖成分的差異,轉變為鈣質片麻巖和鈣硅酸鹽巖。
綠片巖(基性片巖或鎂鐵質綠片巖)
綠片巖是一大類分布廣泛的變質巖,是玄武質、安山質火山巖類經歷低級變質作用形成的。其主要礦物成分是綠泥石、綠簾石、陽起石和鈉長石,常見的雜質礦物有石英、白云母、黑硬綠泥石、黑云母、方解石、榍石、磷灰石、金屬礦物等,典型的結構,構造是柱粒狀變晶結構、柱片狀變晶結構和千枚狀、片狀構造。巖石命名按礦物成分前少后多排列,如綠泥鈉長片巖、鈉長綠簾陽起片巖,陽起綠泥鈉長綠簾片巖。
綠片巖中火山巖的殘留結構構造發育,在野外可以見到殘余的枕狀、繩狀、杏仁狀及火山角礫狀構造,鏡下常能見到變余的間粒、輝綠、斑狀和凝灰結構、杏仁狀和氣孔狀構造,偶而見殘留的頑火輝石、易變輝石。綠片巖也可由某些泥質巖變來。這種綠片巖不同于前者。根據礦物成分及其含量,泥質巖變成的綠片巖含有更多的石英和多硅白云母,而綠泥石、鈉長石、綠簾石較少,一般沒有陽起石。
鎂質片巖
超鎂鐵質巖在有大量H2O和CO2參與的低-中級變質作用下,變成鎂質片巖。主要礦物是蛇紋石、金云母、滑石,隨著變質程度增高,出現透閃石、直閃石、鎂鐵閃石和鎂橄欖石(多已蛇紋石化),少量雜質礦物可有綠泥石、菱鎂礦、陽起石、綠簾石、石英等,具鱗片變晶結構或纖狀變晶結構,片狀構造。常見的類型有蛇紋片巖、滑石蛇紋片巖(由超基性巖和含鐵鎂的白云質泥灰巖在溫度較低的變質作用下形成)、菱鎂滑石片巖透閃片巖(軟玉片巖)、直閃片巖等。
鎂質片巖在十分罕見的情況下,也可能由硅質菱鎂巖和極富鎂的碳酸根沉積巖在低級變質作用下形成。鎂質片巖隨著變質作用過程中溫度、壓力的改變,出現一系列變質反應,形成多種變質礦物和礦物組合。
藍閃片巖(藍片巖、硬柱藍閃片巖)
藍閃片巖呈綠色、藍綠色及藍色具片狀構造,主要特征礦物是藍閃石硬柱石、硬玉和硬玉質輝石、文石、綠纖石、綠簾石族、黑硬綠泥石、紅簾石、鈉質輝石、鈉云母等,經常伴生的礦物有鈉長石、陽起石、透閃石、綠泥石、白云母、多硅白云母、方解石、石榴石、石英、電氣石、榍石、金紅石、磷灰石等,具鱗片柱狀變晶結構,柱粒狀變晶結構和片狀構造、皺紋片狀構造。
藍閃片巖的原巖主要是玄武質(包括細碧質)、輝石安山質火山巖類,但是另外的許多巖石,如輝綠巖、榴輝巖、超鎂鐵質巖、砂巖、富含鈣泥質、砂泥質的沉積巖及鐵質燧石等,都可以變成藍閃片巖。
角閃片巖
角閃片巖的變質原巖與綠片巖,藍閃片巖類同,但變質礦物組成或其組合迥然不同。其主要礦物是普通角閃石和斜長石(奧長石、中長石),可含少量的石英、黑云母、綠簾石、綠泥石、榍石金屬礦物等。具柱狀、粒柱狀變晶結構和面狀或線狀片理構造。常見的類型有鈉長綠簾角閃片巖、斜長角閃片巖及角閃片巖等。
原巖性質的判別主要是在鏡下仔細尋找殘余的結構,如斑狀結構、晶屑-凝灰結構、間粒或交織結構的殘跡;此外,礦物組成及其含量亦可佐證,基性熔巖變來的經常是單調的普通角閃石-中長石組合,火山碎屑巖變來的常含有石英、綠泥石、黑云母等雜質。
分布區域
片巖主要分布在區域變質巖地區。中國的片巖分布十分廣泛。除華北平原、東北平原和其他平原、盆地、沙漠,新生代以來覆蓋很厚的松散層地區,以及大片火山巖分布區外,幾乎都有片巖分布。
應用領域
建筑領域
片巖可用作建筑裝飾材料,自然花紋美觀、色澤鮮艷、表面光滑、厚度均勻、質地堅實的片巖,可用于房屋的蓋瓦、鋪地、貼面和臺階,是良好的建筑裝飾材料。還可用做桌面、茶幾面、柜臺面、黑板、墓碑等。片巖用于建筑裝飾材料的質量要求是:板面光滑、平整,黃鐵礦的含量應盡可能低,低于3%~4%,不含可溶鹽??拐蹚姸?160×105Pa,抗壓強度>600×105Pa,吸水率<1%,抗寒(凍)性能不少于25次凍融循環。
地質勘探領域
片巖可用于測定地球年齡,以往曾采用過各種方法對阿爾丹地盾前寒武紀巖石進行過多次年齡測定,大多數年齡測定結果均從廣泛分布在片麻巖麻粒巖基底和綠巖帶中的年輕花崗石、偉晶巖和交代巖中獲得。所獲得數據表明阿爾丹地盾早前寒武紀雜巖最強烈的花崗巖化作用發生在1,800-2,100Ma之前。這些構造-巖漿作用不僅導致綠巖和片巖帶中的巖石發生前進變質作用,而且導致在片麻巖-麻粒巖基底發生廣泛的角閃巖相級的退變質作用。
礦物開采
片巖的片理(或板理)比較發育,巖石沿片理延伸方向結合力較低,所以上述巖石的穩定性極差。一般情況下,巖石的片理越發育,各方向的強度相差越大,在平行片理的方向抗壓強度小,抗拉強度大,垂直片理的方向則恰好相反。巖石片理發育時對采掘極為不利,必須加強支護,其有效的辦法是在垂直片理的方向,采用錨桿噴漿,即可增強該類巖石的穩定性,避免冒頂和片幫。露天開采時,因片理所造成的巖石穩定性差,從而影響巖體的邊坡穩定,但另一方面有時可提高爆破的效果。
名稱來源
片巖一詞源自希臘語σχ?ζειν(schízein),意思是“分裂”。
參考資料 >
schist.lexico.2024-05-25