婀娜多姿的变质岩云龙盘柱子中国之最( 四 ) _云龙盘柱子中国之最

变质作用的英文是“metamorphism” ，词根“meta-”的意思是“变” ，词根“-morph”的意思是“形状、形貌” ，两个词根加起来，这不就是“变脸”吗？所以， “metamorphism”按照字面的意思就成了“变脸作用” ，相应地，变质岩成了“变脸岩” ，变质矿物成了“变脸矿物”！
当然，地质学家不会这样去直译，因为在变质过程中发生变化的不仅仅是外部的形貌，还有内部的结构构造和成分。例如，前面讲过的泥质岩变质形成的“巴罗式变质带” ，其中很多矿物的变化都反映了化学成分的变化。
在构成变质岩的矿物中，最典型的“变脸”要数红柱石、蓝晶石和夕线石了。这三种矿物的化学成分都是Al2SiO5 ，但在不同的温度和压力下，它们会相互转变。当温度增高后，红柱石和蓝晶石就会消失， “变脸”成夕线石，而当压力变大后，红柱石和夕线石也会消失。同一种化学成分，在不同的温度压力下竟会形成不同的矿物，这种现象叫“同质异象” 。
红柱石中国地质博物馆馆藏
这种“变脸”还出现在其他矿物中。例如，石英、柯石英和斯石英是SiO2的同质异象。它们的“变脸”主要靠压力的变化。石英在压力增大到一定程度后会“变脸”成柯石英，在压力再增大后，会“变脸”成斯石英。在这三种同质异象的矿物中，只有石英是人们很早就认识的，而天然形成的柯石英和斯石英直到1960年和1962年才分别在美国亚利桑那州的大陨石坑中被发现。
石榴子石夕线石云母片岩中国地质博物馆馆藏
作为同质异象矿物，其相互“变脸”的“本事”是由温度和压力的变化磨炼成的。同样，变质岩石的“变脸”也是由温度和压力的变化促成的，更确切地说，是高温和高压促成了变质矿物间的转化。高温高压仅是相对于常温常压而言的，常温常压一般指25摄氏度和1大气压（相当于1.013巴）。
红柱石、蓝晶石和夕线石相互转变的最低温度和压力值为500摄氏度和4千巴（相当于4000大气压），而形成柯石英和斯石英的最小压力分别是25千巴（大约相当于25,000个大气压）和100千巴（大约相当于100,000个大气压），这样的超高压在地表上是难以达到的，只有受到陨石冲击时，地表才能形成这样大的压力。
蓝晶石
变质岩是奇妙的。虽然人类从200多万年的石器时代就已经接触到变质岩，但真正开始认识变质岩只有200年的时间。在18世纪末地质学界著名的“水火之争”中， “火成论”旗手赫顿用大量的观察事实驳倒了“水成论” ，但“水成论”阵营的人怎么也没想到，在赫顿所说的“火成岩”中，竟然有不少变质岩。这当然不能怪赫顿拿假证据唬人，因为在那个年代，人们心中只有火成岩和水成岩。
“变质作用”这个术语是布埃在1820年引入的，而“变质岩”这个术语经莱伊尔《地质学原理》（1830～1833年）的出版流行起来。从那以后，对变质岩的认识越来越深入：1893年，巴罗在苏格兰高地变质岩区绘制了世界上第一幅变质矿物变化带图；1920年，埃斯科拉首先提出了变质相的概念；1961年，都城秋穗提出“双变质带”概念，把变质作用和板块构造联系起来；1984年，肖邦在阿尔卑斯山发现造山作用形成的柯石英，提出了“超高压变质”概念，并指出密度小的大陆块可以深俯冲到地幔深处……

婀娜多姿的变质岩 云龙盘柱子中国之最( 四 )

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