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文章转载自“地球杂志”

喀喇昆仑山上的戍边战士在巡逻中常见到身边有许多岩石闪闪发光，像鳞片一样，就把它们称作“昆仑龙甲”。喀喇昆仑山，常年冰雪覆盖，高寒缺氧，我们一方面对戍边战士充满敬意，一方面对和战士们一起守卫边疆的“龙甲”感到骄傲。作为地质工作者，从地质学角度看，这些像鳞片一样的岩石都是变质岩，可以细分为板岩、千枚岩和片岩等，而片岩堪称是这些“龙甲”中的精英。

片岩

片岩的龙甲状外观-拍摄于阿尔卑斯山

千锤百炼的身世

我们在地表见到的泥和砂子经过漫长地质岁月的洗礼形成沉积岩，会逐渐转变成板岩、千枚岩和片岩等变质岩。当然，这种转变不是无条件的，除了本身的成分，还需要“千锤百炼”。从地质学的角度讲，“千锤百炼”中的“炼”就是温度，而“锤”就是压力。地球上的变质岩多是在造山带里形成的，也有一些是在岩浆侵入或陨石冲击环境里形成的。不过，板岩、千枚岩和片岩等变质岩都是在造山带里形成的，温度和压力来自造山过程。

板岩中的劈理是一种面理，和沉积岩中的原生沉积层理（平行于笔）高角度交切

泥和砂子聚集在一起，在近地表的温度、压力条件下，会形成泥岩、粉砂岩和砂岩，它们只是经过压实改变了松散状态，然后再固结在一起，属于沉积岩，并没有经历变质作用。

在造山过程中，这些沉积岩被压到地下深处，当温度超过摄氏度后，就会进一步固结变硬，岩石中会长出新的矿物。当新生矿物粒度很小时，人的眼睛还看不到，甚至一般的光学显微镜都辨认不出来。这些岩石刚刚开始变质就变成了板岩。温度继续增高后，岩石中会形成细小的白云母，眼睛虽然还分不清单个的白云母片，但它们的集合体会发出丝绢一样的光泽，这些岩石就变质成了千枚岩。如果温度再继续增高，超过摄氏度后，这些岩石中的新生矿物会越来越多，而且新生矿物的粒度也会越来越大，形成白云母、黑云母、绿泥石等片状矿物，还会形成其他的柱状或粒状矿物，如果片状矿物占多数的话就叫片岩。从板岩的形成到千枚岩的形成再到片岩的形成是一个温度不断增高的过程，这就是“炼”。不少片岩的形成温度可以达到摄氏度以上。

沉积岩弯曲的层理清晰可见，被竖直的劈理高角度切割（燕山）

高温是形成变质岩的第一要素。板岩、千枚岩和片岩都表现出成层的外貌特征，这些层都不是原来沉积岩中一层一层堆积起来的“层理”，而是在造山过程中受到定向压力形成的“面理”。在一些变质级别不高的板岩中还保留了沉积岩的原生层理，可以清楚地看到面理和沉积层理的高角度交切。这些现象说明，岩石的面理是被造山运动“锤”出来的。造山运动不仅能“锤”出面理，甚至能把圆滚滚的砾石“锤”成铅笔一样的长柱形。不同面理形成的压力有大有小，一般都在2千巴以上，有些片岩的形成压力可以达到15千巴甚至更高。这里说的“千巴”是地质学家常用的一种压力单位，1千巴大致相当于个大气压，15千巴就是15,个大气压。被戍边战士们称作“龙甲”的片岩正是在这种高温高压下千锤百炼形成的。

白色的石英砾石原来是球形的，在造山运动中已经被碾压拉伸成铅笔一样的长柱形

千姿百态的容貌

片岩的外貌虽然都像鳞片一样，但组成它们的片状矿物却千差万别，数不胜数，因此，片岩的容貌也千姿百态，美不胜收。

自然界中矿物单个晶体的形状可以按照它们的长轴、中轴、短轴的相对长短分成三大类：一类是粒状的，矿物的长轴、中轴及短轴的长度相近，例如黄铁矿、石榴子石等；另一类是柱状的，长轴极长，而中轴和短轴的长度相近，例如石英、角闪石、祖母绿等；还有一类是片状的，短轴极小，另外两个轴的长短相近或不等，例如云母等。

云母片岩中的长石成为眼球状

组成片岩的主要矿物是片状矿物。不同的片状矿物组成的片岩具有不同的颜色，如果里面还夹着其他形状的矿物，就会呈现不同的结构构造，会形成外观不同的片岩。例如：最常见的片岩是由黑云母和白云母组成的，其中往往含有长石和石英这些矿物，使云母片构成的面理出现波状起伏的外貌，其中包裹的长石往往就像是一个个眼球，称为眼球状构造。

片岩是可以用矿物冠名的，用来表明片岩中包含的特征矿物，读起来像是走进了矿物博物馆。例如：黑云母片岩、绿泥石片岩、蓝晶石片岩、蓝闪石片岩、阳起石片岩、蛇纹石片岩、滑石片岩、堇青石片岩、十字石片岩、石榴子石片岩等。

石榴石片岩蛇纹石片岩

有些片岩的名称上带着颜色，给人以五彩缤纷的感觉。例如：绿片岩、白片岩、蓝片岩等。绿片岩是绿色的，它的主要矿物是绿泥石，这是一种含镁铁质的片状矿物，外观呈深绿色。白片岩是白色的，是由滑石和蓝晶石组成的，滑石中只含氧化镁和氧化硅，外观呈白色。和绿片岩、白片岩不同，蓝片岩的色调却不是蓝色的，而是灰色、黑色，略呈紫色，叫它“蓝片岩”是因为它含有蓝闪石这种特征矿物，其中还可出现绿泥石、绿帘石等，甚至可以出现硬玉、石榴子石。

绿泥石片岩白云石片岩

千言万语的诉说在琳琅满目的片岩中，有一些具有特殊的指示意义，像是金字招牌，见到它就见到了一种特殊地质环境的记录。例如刚才说到的蓝片岩，是大洋地壳俯冲到海沟环境的产物。大家都知道，今天的地球表层可以划分成多个大大小小的板块，这些板块上都有大洋地壳，有些板块全是由大洋地壳构成的，如太平洋板块，有些板块是由大陆地壳和大洋地壳共同构成的，如欧亚板块、美洲板块等。在板块汇聚环境中，大洋地壳被俯冲到海沟深处，经受高压变质作用，原来洋壳上的玄武岩和大陆边缘沉积的砂岩、泥质岩等经过构造搅拌和碾压，就变成了蓝片岩。在日本、中国台湾省和美国的加利福尼亚都发育了大量蓝片岩，这是由太平洋板块俯冲造成的。在我国的喜马拉雅山、昆仑山、祁连山、秦岭等一系列山脉中也发现了蓝片岩，是古老大洋地壳俯冲的标志。片岩

片岩的龙甲状外观（阿尔卑斯山）

这些特殊的变质环境是由特殊的变质矿物给我们讲述的。这些具有指示意义的变质矿物叫“特征变质矿物”。它们的种类很多，有些能告诉我们变质温度有多高、压力有多大，有些还能告诉我们变质岩是从什么样的原岩变来。例如，大家熟知的翡翠就有一种特征变质矿物，它的地质学“学名”叫“硬玉”，是高压变质矿物，当压力超过12千巴时才能形成。这么大的压力只有在地下40公里或更深的地方才能达到。再如，柯石英也是一种特征变质矿物，是在超过摄氏度的高温和超过25千巴的高压条件下形成的。年，美国化学家柯伊思（J.Coes）在实验室里用SiO2制造出一种高压条件下形成的人工矿物。年，这种人工矿物在自然界中被发现了，是美国亚利桑那州的巴林杰陨石坑中的变质矿物，于是，就以柯伊思的名字命名为“柯石英”。

柯石英的化学成分是SiO2，和石英的成分完全相同。然而，柯石英和石英的矿物性质却非常不同：柯石英的密度是3.0，相对硬度是8，而石英的密度是2.6，相对硬度是7。另外，柯石英是高压变质矿物，只有在变质作用中才能形成，而石英是地球上最常见的矿物之一，在岩浆作用、沉积作用和变质作用中都可以形成。在地质学中，这种由相同的化学成分构成不同矿物的现象称为“同质异象”。

同质异象的矿物能告诉我们变质环境中温度和压力的变化。在片岩中常见的红柱石、蓝晶石和夕线石就是这样一组同质异象矿物。这三种矿物的化学成分都是Al2SiO5，却是在不同的温度、压力条件下变质成的。红柱石是红褐色的，它常常形成放射状集合体，像菊花一样，被称为“菊花石”，它是在较低的温度和压力条件下形成的。蓝晶石是蓝色的，可以作为耐火材料用于冶金工业，也可以制成硅铝合金材料，用于机械和航天工业，它是在较高的压力条件下形成的。夕线石是白色的，也有浅褐色和浅蓝色的，具有高温稳定性，是很好的耐火材料，色泽鲜艳的可以作为宝石材料，磨制成夕线石猫眼，它是在较高的温度条件下形成的。地质学家们通过实验知道，这三种矿物相互转变的三相点为温度摄氏度和压力6千巴。富含铝的矿物一般都是从沉积岩中变质成的，其中出现的红柱石、蓝晶石和夕线石告诉我们，红柱石片岩的形成压力最低，低于6千巴，夕线石片岩的形成温度最高，高于摄氏度，而蓝晶石片岩的形成压力高于红柱石和夕线石。

千车万船的财富

片岩不仅以其“龙甲”的外貌和我们的战士一起守卫着祖国的边疆，更是以其内部蕴藏的丰富矿产为我们的强国梦默默地做着奉献。

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