變質巖的結構和構造是識別變質作用條件和過程的重要標志,利用結構和構造特征可以鑒別變質巖的類型,為變質巖命名提供依據,因此,一直受到地質學家們的重視。
常見的變質巖結構有以下四種類型:
變余結構 顧名思義,是變質作用不徹底,留下了原來巖石的一些面貌而得名。比如沉積形成的砂礫巖,變質后還保留著礫石和砂粒的外形。有時甚至礫石成分發生了變化,其輪廓仍然很清楚。
變晶結構 是一種因變質作用使礦物重結晶所形成的結構。根據變質巖中礦物晶形的完整程度和形狀,分出鱗片變晶結構、纖維變晶結構和粒狀變晶結構。說起鱗片,人們很容易聯想到魚鱗,這只是一個類似的比喻。變晶礦物呈片狀,沿一定方向排列形成鱗片變晶結構。只有少數情況礦物的排列不定向,互相碰接形成交叉結構;纖維變晶結構是纖維狀、柱狀變晶呈定向排列,形成片理;粒狀變晶結構是由粒狀礦物組成的結構,這些礦物顆粒自形程度和形態不同。比如顯微粒狀變晶結構,也稱角巖結構,是由顯微顆粒組成的。而石英巖、大理巖的變晶顆粒比較大,呈多邊形,是典型的粒狀變晶結構。
交代結構 是指礦物或礦物集合體被另外一種礦物或礦物集合體所取代形成的一種結構。礦物之間的取代常常引起物質成分的變化,礦物集合體的取代過程不僅會造成物質成分的改變,還會引起結構的重新組合。如果交代作用進行得不完全,就會留下原生礦物的殘余;如果交代徹底,被交代的原生礦物只能留有假象,礦物本身已經完全變成另一種成分了。
變形結構 與變形作用有關,分脆性變形和韌性變形兩類。在物理學中,我們知道彈性極限的概念,這可以幫助加深對這兩類變形的理解,當所施壓力大于礦物或巖石的彈性極限時,礦物或巖石會破碎或裂開,這是產生脆性變形的結果;如果巖石所受壓力超過塑性彎曲強度時,巖石就會發生褶皺、扭曲等變化,但不會被折斷,這種變形被稱為塑性變形。
變質巖的構造,主要有兩大類型:塊狀構造和定向性構造。
所謂塊狀構造,是指礦物或礦物集合體在巖石中排列無順序,呈均勻地分布。一般原巖是塊狀的巖石,如巖漿巖、砂巖、石灰巖變質后仍然保持塊狀構造。接觸變質巖形成的角巖,常由于流體擴散造成局部富集形成斑點構造和瘤狀構造,礦物顆粒也在一定程度上呈均勻分布,所以也屬于塊狀構造。而定向性構造,是指片狀、柱狀或者纖維狀有延長性的礦物,平行排列形成的一種特突構造。這種構造有時表現得象一本書,產生一系列近平行或彎曲的面,稱為面狀構造,也叫面理;有時表現得象一捆鉛筆,是呈線狀的礦物近乎平行排列形成的線狀構造,也叫線理;在變質巖中,面理和線理常常同時出現。比如黑云母在縱向上看呈黑黑的一條線,表現為線狀構造,但云母片在面上表現為平行排列,因此,又是面狀構造。
巖石重結晶過程中形成的結晶片理是面狀構造的一種類型,受重結晶程度控制。當變質程度不深、重結晶程度不高時,片理面呈絹絲光澤,葉片狀礦物則定向排列,稱為千枚狀構造;如果礦物重結晶比較好,片狀、柱狀礦物平行排列,粒狀礦物也被拉長或壓扁,就形成了片狀構造;如果粒狀礦物和片狀、柱狀礦物相間排列,因粒狀、片狀、柱狀礦物的顏色和形態不同而呈現出條帶,稱為條帶狀構造。這種構造因在片麻巖中比較常見,所以也稱片麻狀構造。