角岩
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/cm3,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/cm3,最小密度值为2.63g/cm3,最大密度值为2.85g/cm3。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与结构特征,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
中原地区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
角岩.OpenGMS.2024-04-03
角岩.中国大百科全书.2024-06-02
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
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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
接触变质相.中国大百科全书.2024-06-28
钠长绿帘角岩相.中国大百科全书.2024-06-22
角闪石角岩相.中国大百科全书.2024-06-22
辉石角岩相.中国大百科全书.2024-06-22