變質(zhì)巖巖石學(xué)室內(nèi)教學(xué)中的難點(diǎn)和改進(jìn)方法探討

李益龍，王國慶

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074

變質(zhì)巖巖石學(xué)室內(nèi)教學(xué)中的難點(diǎn)和改進(jìn)方法探討

李益龍，王國慶

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074

變質(zhì)巖巖石學(xué)是巖石學(xué)分支學(xué)科，主要研究各種變質(zhì)巖的巖性特征，探討變質(zhì)巖組合與大地構(gòu)造環(huán)境和地殼演化過程的關(guān)系，尋找與變質(zhì)巖有關(guān)的各種礦產(chǎn)。本文結(jié)合變質(zhì)巖石學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)和筆者多年來的室內(nèi)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)變質(zhì)巖巖石學(xué)課程的難點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，并提出了一些相應(yīng)的解決方案以供探討。

課程難點(diǎn)；改進(jìn)方法；變質(zhì)巖；室內(nèi)教學(xué)

difficult points of course; improving methods; metamorphic rock; indoor teaching

巖石學(xué)是地質(zhì)學(xué)、固體地球科學(xué)和地質(zhì)類院校教學(xué)結(jié)構(gòu)體系中的一門專業(yè)基礎(chǔ)課和必修的主干課程之一，是大學(xué)本科教育的一個(gè)龐大的教學(xué)體系，包括巖漿巖巖石學(xué)、沉積巖巖石學(xué)、變質(zhì)巖巖石學(xué)三大類，各類中又包括了巖相學(xué)和巖理學(xué)兩部分。巖相學(xué)是以研究巖石分類和描述巖石特征為主，立足于詳細(xì)的野外及室內(nèi)的觀察和測(cè)試，對(duì)巖石的顏色、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物成分和野外產(chǎn)狀以及它們的化學(xué)成分做出研究，以對(duì)各類巖石做進(jìn)一步的分類和命名；巖理學(xué)則是將巖相學(xué)的知識(shí)與實(shí)驗(yàn)研究和理論分析結(jié)合，通過歸納和演繹對(duì)有關(guān)各類巖石的成因、形成演化及構(gòu)造背景進(jìn)行研究[1]。

變質(zhì)巖巖石學(xué)是巖石學(xué)分支學(xué)科，主要研究各種變質(zhì)巖的巖性特征，包括地質(zhì)產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物成分和化學(xué)成分；查明不同類型變質(zhì)巖的原巖性質(zhì)和形成時(shí)的物理化學(xué)條件；探討變質(zhì)巖組合與大地構(gòu)造環(huán)境和地殼演化過程的關(guān)系；尋找與變質(zhì)巖有關(guān)的各種礦產(chǎn)。筆者多年來致力于變質(zhì)巖石學(xué)的教學(xué)和研究工作，在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生們普遍反映變質(zhì)巖巖石學(xué)太難學(xué)，在規(guī)定的學(xué)時(shí)內(nèi)難以形成對(duì)該學(xué)科的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)。本文結(jié)合筆者多年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及學(xué)生們反饋情況，對(duì)變質(zhì)巖巖石學(xué)課程的難點(diǎn)加以總結(jié)并提出相應(yīng)的一些解決方案以供參考。

一、變質(zhì)巖巖石學(xué)課程的基本內(nèi)容

變質(zhì)巖是指在地殼發(fā)展過程中，原來已存在的各種巖石（可以是沉積巖、巖漿巖及早已形成的變質(zhì)巖），由于地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、地?zé)崃鞯淖兓葍?nèi)力地質(zhì)作用，使原來巖石所處的地質(zhì)環(huán)境及物理化學(xué)條件發(fā)生了變化，為了適應(yīng)變化，在基本保持固態(tài)的情況下，巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、物質(zhì)成分發(fā)生變化而形成的一種新的巖石。這一使巖石發(fā)生變化的地質(zhì)過程就總稱為變質(zhì)作用[2]。

變質(zhì)巖巖石學(xué)課程的教學(xué)目的就是通過教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生掌握變質(zhì)巖形成的基本理論和知識(shí)，了解變質(zhì)巖和變質(zhì)作用研究基本理論、原則和方法，了解物理化學(xué)的基礎(chǔ)理論、技術(shù)和方法在變質(zhì)巖石學(xué)的應(yīng)用，變質(zhì)作用強(qiáng)度研究的原則和方法，變質(zhì)作用的發(fā)生、發(fā)展與地球構(gòu)造環(huán)境的關(guān)系等。課程講授內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：（1）變質(zhì)巖的形成機(jī)制，包括變質(zhì)反應(yīng)及其類型，重結(jié)晶作用及其特征，變質(zhì)分異作用，變形作用和變形結(jié)構(gòu)類型及與變質(zhì)作用的相互關(guān)系，巖石與流體的相互作用等。（2）變質(zhì)巖中的礦物，包括變質(zhì)巖中礦物的分類，特征變質(zhì)礦物，常見變質(zhì)礦物的穩(wěn)定性等。（3）變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，包括變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造，變晶結(jié)構(gòu)，變形結(jié)構(gòu)，變質(zhì)構(gòu)造等，掌握常見變質(zhì)巖的鑒定。（4）物理化學(xué)原理在巖石學(xué)中的應(yīng)用，包括Gibbs相率，Goldschmidt礦物相率，ACF圖和A’KF圖，變質(zhì)相與變質(zhì)帶等。（5）變質(zhì)作用與構(gòu)造作用的關(guān)系，包括變質(zhì)相系、P-T-t軌跡，板塊構(gòu)造與雙變質(zhì)帶，高壓變質(zhì)巖的形成和保存，地殼加厚與變質(zhì)作用關(guān)系理論及模擬研究等。

二、變質(zhì)巖巖石學(xué)課程中的難點(diǎn)

變質(zhì)巖巖石學(xué)課程的先修課程主要有“地球科學(xué)概論”、“結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)”、“晶體光學(xué)及光性礦物學(xué)”以及“巖石學(xué)”中的“巖漿巖巖石學(xué)”和“沉積巖巖石學(xué)”等，同步進(jìn)行的課程主要有“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”和“地史學(xué)”，后續(xù)課程主要有“地球化學(xué)”、“礦床學(xué)”、“區(qū)域大地構(gòu)造學(xué)”等。

變質(zhì)巖巖石學(xué)涵蓋了地質(zhì)學(xué)教學(xué)中大部分的基礎(chǔ)內(nèi)容，尤其對(duì)礦物學(xué)、光性礦物學(xué)、巖漿巖巖石學(xué)、沉積巖巖石學(xué)和構(gòu)造地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握要求較高?？紤]“巖石學(xué)”課程體系的完整性，在教學(xué)計(jì)劃中難以將巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三部分完全分為三門課程，而在變質(zhì)巖授課的時(shí)候?qū)W生才剛剛結(jié)束巖漿巖和沉積巖部分的學(xué)習(xí)，難以將相關(guān)知識(shí)融會(huì)貫通，進(jìn)而難以理解變質(zhì)巖原巖恢復(fù)部分的內(nèi)容，對(duì)于變質(zhì)巖五大化學(xué)類型（泥質(zhì)、長英質(zhì)、鈣質(zhì)、基性、鎂質(zhì)）的劃分也很難充分理解。

在“結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)”課程中，結(jié)晶學(xué)部分主要是以晶體的對(duì)稱-晶體定向-單形與聚形為主要線索，介紹了晶體形態(tài)宏觀對(duì)稱的基礎(chǔ)理論，礦物學(xué)部分介紹了礦物的成分、形態(tài)、物理性質(zhì)及研究方法等基礎(chǔ)知識(shí)，然后在礦物的晶體化學(xué)分類體系的基礎(chǔ)上，對(duì)各大類、類、族、種等不同分類級(jí)別的礦物進(jìn)行了歸納、對(duì)比、分析，重點(diǎn)對(duì)各大類、類、族礦物的共同的晶體化學(xué)原理基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了闡述?！熬w光學(xué)及光性礦物學(xué)”課程闡明了晶體光學(xué)的基本原理和基本知識(shí)，介紹了晶體光學(xué)鑒定的常用儀器等，要求學(xué)生掌握了七大主要造巖礦物（橄欖石、輝石、角閃石、云母、長石、石英、方解石）的光學(xué)性質(zhì)、偏光顯微鏡下的鑒定要點(diǎn)，以及與性質(zhì)相近的礦物的主要區(qū)別等。而變質(zhì)巖課程涉及了在巖漿巖和沉積巖中未接觸過的變質(zhì)礦物，如綠泥石、堇青石、硬綠泥石、十字石、紅柱石、藍(lán)晶石、矽線石、石榴子石、藍(lán)閃石、蛇紋石等。讓學(xué)生初次接觸這些新礦物的同時(shí)學(xué)會(huì)礦物共生組合分析會(huì)有非常大的難度，對(duì)共生圖解的應(yīng)用更是無所適從，因而無法領(lǐng)會(huì)變質(zhì)相、變質(zhì)帶等概念的意義和判斷依據(jù)。

另外，由于“變質(zhì)巖巖石學(xué)”和“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”幾乎同步進(jìn)行，而“區(qū)域大地構(gòu)造學(xué)”作為后續(xù)課程還沒有開始，在講到變質(zhì)作用P/T比類型時(shí)，學(xué)生對(duì)高P/T型（高壓型）、中P/T型（中壓型）、低P/T型（低壓型）和很低P/T型（很低壓型）變質(zhì)巖對(duì)應(yīng)的構(gòu)造背景和成因機(jī)制完全沒有概念。此外，由于對(duì)新礦物的成分特征和成因理解欠缺，對(duì)低P/T型（又稱紅柱石-矽線石型），中P/T型（藍(lán)晶石-矽線石型），高P/T型（藍(lán)閃石型）的原理難以理解，無法對(duì)應(yīng)著記憶。

由于以上問題的存在，學(xué)生對(duì)變質(zhì)巖巖石學(xué)課程普遍反映的難點(diǎn)主要包括以下方面：（1）變質(zhì)作用P-T-t軌跡對(duì)應(yīng)的構(gòu)造演化階段和熱演化階段的機(jī)理；（2）巖石中變質(zhì)反應(yīng)的判斷；（3）變質(zhì)巖中礦物共生組合的判斷及與化學(xué)類型和原巖的對(duì)應(yīng)關(guān)系；（4）礦物共生組合圖解（ACF圖、A’KF圖、AFM圖、CaO-MgO-SiO2圖）的分析和制作；（5）各變質(zhì)級(jí)的變質(zhì)巖石包含的變質(zhì)相的區(qū)分以及各變質(zhì)相包含的變質(zhì)帶的區(qū)分；（6）不同板塊環(huán)境的巖石組合特征。

三、對(duì)變質(zhì)巖巖石學(xué)課程難點(diǎn)的解決方法

1. 課程體系的調(diào)整

變質(zhì)巖巖石學(xué)課程難點(diǎn)的產(chǎn)生一方面是由于學(xué)科本身的性質(zhì)需要良好的地質(zhì)思維，另一方面是由于課程體系的一些交叉導(dǎo)致學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備不足。為解決以上課程難點(diǎn)，首先需針對(duì)性地對(duì)課程體系及課程大綱進(jìn)行調(diào)整。以中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）的課程體系為例，早期的“巖石學(xué)”共包括112學(xué)時(shí)，其中“巖漿巖巖石學(xué)”40學(xué)時(shí)、“沉積巖巖石學(xué)”32學(xué)時(shí)、“變質(zhì)巖巖石學(xué)”40學(xué)時(shí)。在規(guī)定的學(xué)時(shí)內(nèi)需將三大類巖石的巖相學(xué)和巖理學(xué)全部傳授給學(xué)生，學(xué)時(shí)數(shù)的明顯不足導(dǎo)致教學(xué)進(jìn)度較快，學(xué)生來不及領(lǐng)悟和掌握課程要點(diǎn)。與“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”和“地史學(xué)”課程的同步進(jìn)行導(dǎo)致學(xué)生對(duì)巖石組合和構(gòu)造成因缺乏宏觀的地質(zhì)思維。因此，從2015年開始，新的專業(yè)課教學(xué)計(jì)劃表將專業(yè)課分為專業(yè)平臺(tái)課“巖石學(xué)導(dǎo)論”和專業(yè)選修課“高級(jí)變質(zhì)巖”，“巖石學(xué)導(dǎo)論”占80學(xué)時(shí)，面向地質(zhì)學(xué)類及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，課程安排在第三學(xué)期，重點(diǎn)講授巖相學(xué)，涉及少量的巖理學(xué)。

“巖石學(xué)導(dǎo)論”中的變質(zhì)巖巖石學(xué)部分的教學(xué)內(nèi)容主要有：（1）變質(zhì)作用及變質(zhì)巖的概念，變質(zhì)作用類型，變質(zhì)巖在中國及世界的分布及有關(guān)礦產(chǎn)；（2）變質(zhì)作用機(jī)制和影響因素；（3）變質(zhì)巖的基本特征，包括結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、化學(xué)成分、礦物成分的一般特征等；（4）局部變質(zhì)作用包括接觸熱變質(zhì)作用、動(dòng)力變質(zhì)作用的概念、巖石特征、分類命名和成因簡(jiǎn)介，安排相應(yīng)的手標(biāo)本和巖石薄片鏡下觀察的實(shí)習(xí)；（5）區(qū)域變質(zhì)作用的概念、類型、巖石特征、分類命名和成因簡(jiǎn)介，安排相應(yīng)的手標(biāo)本和巖石薄片鏡下觀察的實(shí)習(xí)。專業(yè)平臺(tái)課“巖石學(xué)導(dǎo)論”課程教學(xué)旨在使學(xué)生掌握變質(zhì)巖的系統(tǒng)鑒定方法、特征描述，包括手標(biāo)本和鏡下的基本特征，能準(zhǔn)確地對(duì)各類巖石進(jìn)行綜合分類與命名。

“高級(jí)變質(zhì)巖”占48學(xué)時(shí)，面向礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)學(xué)科的學(xué)生。課程安排在“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”、“地史學(xué)”、“地球化學(xué)”、“區(qū)域大地構(gòu)造學(xué)”等課程結(jié)束和北戴河、周口店、秭歸三大野外實(shí)踐教學(xué)實(shí)習(xí)結(jié)束之后的第六學(xué)期。選修該課程的學(xué)生這時(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)及地質(zhì)認(rèn)識(shí)都達(dá)到了一定的高度，因此，該課程將重點(diǎn)講解變質(zhì)巖巖相學(xué)和巖理學(xué)之間的關(guān)系，歸納和演繹有關(guān)各類巖石的成因、形成演化及構(gòu)造背景。

2. 課程難點(diǎn)的具體分析

針對(duì)前面提到的學(xué)生對(duì)變質(zhì)巖課程反映的具體難點(diǎn)，將逐一進(jìn)行剖析。

（1）變質(zhì)作用P-T-t軌跡對(duì)應(yīng)的構(gòu)造演化階段和熱演化階段的機(jī)理。

變質(zhì)作用P-T-t 軌跡是指“巖石在變質(zhì)作用過程中壓力（P）-溫度（T）條件隨時(shí)間（t）的變化而變化的歷程”[3]。P-T-t 軌跡概念的提出，是變質(zhì)作用理論研究的重大突破，是標(biāo)志著變質(zhì)作用研究進(jìn)入地球動(dòng)力學(xué)階段的里程碑。

對(duì)P-T-t 軌跡概念的理解包含兩方面的內(nèi)容：一是該軌跡包含的巖石進(jìn)變質(zhì)階段、峰期變質(zhì)階段、退變質(zhì)階段對(duì)應(yīng)的礦物組合的判斷和溫壓條件的計(jì)算，要讓學(xué)生理解這三個(gè)階段為什么可以對(duì)應(yīng)著從礦物包裹體組合、變質(zhì)巖礦物組合、礦物反應(yīng)結(jié)構(gòu)來判斷；二是該軌跡與構(gòu)造-熱演化之間的關(guān)系，以大陸碰撞造山帶的P-T-t 軌跡為例，其構(gòu)造演化分為陸殼（或巖石圈）增厚階段和侵蝕階段，而熱演化階段則包含了埋藏期、加熱期和冷卻期三個(gè)階段，構(gòu)造-熱演化的各階段與軌跡各段落的對(duì)應(yīng)關(guān)系應(yīng)對(duì)學(xué)生耐心細(xì)致講解。

（2）巖石中變質(zhì)反應(yīng)的判斷。

巖石在變質(zhì)過程中最主要的變化是礦物成分的變化，而礦物成分變化都是通過特定的化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。這種發(fā)生在變質(zhì)作用條件下的化學(xué)反應(yīng)稱作變質(zhì)反應(yīng)。溫度是控制變質(zhì)反應(yīng)的最主要因素。變質(zhì)反應(yīng)可以從不同角度進(jìn)行劃分?；痉诸愂前凑諈⒓臃磻?yīng)的物相種類，將其分為固-固反應(yīng)和有流體相參加的反應(yīng)。根據(jù)反應(yīng)物與生成物的關(guān)系，可分為不連續(xù)反應(yīng)和連續(xù)反應(yīng)。根據(jù)反應(yīng)是否改變礦物原子數(shù)，可分為凈轉(zhuǎn)移反應(yīng)和交換反應(yīng)。

變質(zhì)巖中的變質(zhì)反應(yīng)很多，不可能給學(xué)生逐一講解，因此應(yīng)選擇幾個(gè)代表性的變質(zhì)反應(yīng)結(jié)合鏡下礦物特征的判斷給學(xué)生示范。首先，要求學(xué)生不能盲目地記憶反應(yīng)式，必須要對(duì)礦物的分子式有所了解，這樣才能根據(jù)礦物中的元素特征判斷可能發(fā)生的反應(yīng)。如白云母（KAl3Si3O10(OH)2）＋石英（SiO2）＝鉀長石（KAlSi3O8）＋鋁硅酸鹽礦物（Al2SiO5）＋H2O的反應(yīng)，由于反應(yīng)物中無Mg、Fe等元素的參與，該反應(yīng)就不可能生成含Mg、Fe等元素的礦物。要讓學(xué)生知道該反應(yīng)是最重要的脫水反應(yīng)之一，是高級(jí)變質(zhì)與中級(jí)變質(zhì)的臨界反應(yīng)。鉀長石+鋁硅酸鹽組合指示高級(jí)變質(zhì)，而白云母+石英組合指示中低級(jí)變質(zhì)。反應(yīng)式中鋁硅酸鹽視反應(yīng)壓力條件可以是藍(lán)晶石（高壓）、矽線石（中壓）或紅柱石（低壓）。中低溫時(shí)鉀長石與富鋁無鉀礦物不共生，而在高溫下白云母+石英不穩(wěn)定。在理解這些后，就可以讓學(xué)生有針對(duì)性地去尋找鏡下的礦物組合特征，尋找白云母與鉀長石+鋁硅酸鹽的接觸關(guān)系，進(jìn)而判斷其中的反應(yīng)關(guān)系。

（3）變質(zhì)巖中礦物共生組合的判斷及與化學(xué)類型和原巖的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

變質(zhì)礦物共生組合（簡(jiǎn)稱礦物組合）是指具有一定化學(xué)成分的巖石達(dá)到平衡時(shí)的礦物組合，不包括殘留的礦物或后期蝕變的礦物。此處應(yīng)逐條講解確定礦物共生組合的主要標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合典型巖石薄片進(jìn)行鏡下分析。五大化學(xué)類型變質(zhì)巖的化學(xué)成分特點(diǎn)和礦物成分特點(diǎn)是變質(zhì)巖工作中的基本內(nèi)容，尤其是化學(xué)成分和礦物成分之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系一直是個(gè)難點(diǎn)，在變質(zhì)巖課程中應(yīng)對(duì)學(xué)生學(xué)過的礦物學(xué)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)和補(bǔ)充，尤其應(yīng)將典型變質(zhì)礦物的成分和鏡下特征進(jìn)行分類介紹。對(duì)巖漿巖和沉積巖的分類、礦物成分、化學(xué)成分等特征及各類型變質(zhì)后所對(duì)應(yīng)的變質(zhì)巖類型也應(yīng)加以總結(jié)，給學(xué)生一個(gè)三大巖類化學(xué)成分上的關(guān)聯(lián)性的認(rèn)識(shí)。

（4）礦物共生組合圖解（ACF圖、A’KF圖、AFM圖、CaO-MgO-SiO2圖）的分析制作。

如果一個(gè)巖石系統(tǒng)由三組分組成，根據(jù)Goldschmidt礦物相律，在普遍觀察到的組合中，礦物數(shù)應(yīng)是3、2或1，這意味著當(dāng)這種巖石的礦物成分用一個(gè)三頂點(diǎn)為三組分的三角圖解表示時(shí)，把該圖解分成一系列小三角形就能直觀地表示礦物共生關(guān)系，這種圖解叫成分-共生圖解或共生圖解。絕大多數(shù)變質(zhì)巖具有復(fù)雜的化學(xué)組成，是一個(gè)多相平衡系統(tǒng)，而不是簡(jiǎn)單的三元系。然而，在一個(gè)二維的平面上，我們只能表示最多三四個(gè)組分的系統(tǒng)的礦物共生關(guān)系。因此，為了對(duì)成分復(fù)雜的巖石做共生分析，有必要對(duì)巖石系統(tǒng)各組分做具體分析，找出對(duì)礦物共生組合影響最大的三四個(gè)組分，把多組分巖石系統(tǒng)簡(jiǎn)化為三組分或四組分系統(tǒng)，才有可能做出成分-共生圖解，表示巖石化學(xué)成分與礦物組合的關(guān)系，這一過程叫作組分分析。

在該階段學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過“地球化學(xué)”課程，對(duì)元素的習(xí)性已經(jīng)有了一定的了解，對(duì)于組分簡(jiǎn)化的方法也能夠理解，如忽略微量元素、孤立組分、完全活動(dòng)組分、過剩組分，合并類質(zhì)同象組分等，因此將礦物共生組合圖解的制作放到該階段課程來講述對(duì)學(xué)生來說就容易接受的多，對(duì)于各圖解頂點(diǎn)的含義也不難理解。該部分較難的地方是礦物在圖解上的標(biāo)注位置，如在A’KF圖中，由于泥質(zhì)變質(zhì)巖中鉀長石是最富鉀礦物，因而在A’KF 圖上鉀長石是標(biāo)在K頂點(diǎn)的，由于鉀長石分子式中（KAlSi3O8）， [Al2O3]=[K2O] 摩[爾]，因此，計(jì)算A’值時(shí)，必須扣除鉀長石中的[Al2O3]，即扣除與[K2O]等量的[Al2O3]。在圖解上標(biāo)注礦物時(shí)，就要考慮各端元比例的換算問題，如理想成分的白云母（K2O.3Al2O3.SiO2.H2O）不是標(biāo)在 K∶A’=1∶3的位置，而是標(biāo)在K∶A’=1∶2（K=33，A’=67）的位置上。同樣，理想成分的黑云母標(biāo)在K=14，F(xiàn)=86位置。引導(dǎo)學(xué)生掌握各種礦物在這些圖解上的正確標(biāo)注，有利于掌握五大化學(xué)類型變質(zhì)巖的化學(xué)成分、礦物成分特點(diǎn)和判讀成分-共生圖解，便于在實(shí)際工作中以巖石的礦物成分判斷其化學(xué)類型并恢復(fù)其原巖。

（5）各變質(zhì)級(jí)包含的變質(zhì)相的區(qū)分以及各變質(zhì)相包含的變質(zhì)帶的區(qū)分。

變質(zhì)級(jí)是對(duì)變質(zhì)作用P-T空間粗略的劃分，包括很低級(jí)、低級(jí)、中級(jí)、高級(jí)，一個(gè)變質(zhì)級(jí)包括幾個(gè)變質(zhì)相。變質(zhì)相是指在一定的物理化學(xué)條件下達(dá)到平衡的各種化學(xué)組成的變質(zhì)巖中的一套變質(zhì)礦物共生組合。礦物組合往往與變質(zhì)條件和原巖特征有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。變質(zhì)相的劃分主要是依據(jù)基性變質(zhì)巖中的礦物組合的變化來確定的。一個(gè)變質(zhì)相可包括一個(gè)或者幾個(gè)變質(zhì)帶或亞相，變質(zhì)帶的劃分往往依據(jù)泥質(zhì)巖中的變化特征。一個(gè)變質(zhì)相是一個(gè)等物理系，它包括熱峰附近一定物理化學(xué)條件范圍內(nèi)形成的各種化學(xué)成分的變質(zhì)巖。因而，變質(zhì)相與巖石化學(xué)成分無關(guān)。變質(zhì)相的標(biāo)志是礦物組合。

學(xué)生對(duì)該部分內(nèi)容的理解記憶需要老師們對(duì)變質(zhì)相系、變質(zhì)相、變質(zhì)帶做出系統(tǒng)的總結(jié)，如下：

①高 P/T 型：以含藍(lán)閃石（Gl）為特征，又稱藍(lán)閃石型。產(chǎn)于海溝帶和大陸碰撞帶，是地殼俯沖的標(biāo)志。典型的相系列為：沸石相（Z）→硬柱石-鈉長石-綠泥石相（LA）→藍(lán)片巖相（BS）→榴輝巖相（E）。LA、BS、E是高 P/T 變質(zhì)地體特有的三個(gè)變質(zhì)相。LA以硬柱石（Lw）+鈉長石（Ab）+綠泥石（Ch）組合為特征。BS特征礦物是藍(lán)閃石類鈉質(zhì)角閃石。E主要由紅-紅棕色石榴子石（Gt）和草綠色綠輝石（Omp）組成，可含藍(lán)晶石（Ky）、石英（Q），但無原生斜長石（Pl）。

②中 P/T 型：以低溫出現(xiàn)藍(lán)晶石、高溫出現(xiàn)矽線石為特征，又稱為藍(lán)晶石-矽線石型。典型的相系列為：沸石相（Z）→葡萄石-綠纖石相（P-P）→綠片巖相（GS）→綠簾角閃巖相（EA）→角閃巖相（A）→麻粒巖相（G）。后4個(gè)變質(zhì)相分布廣泛，是4個(gè)常見的區(qū)域變質(zhì)相。GS以低溫礦物組合和明顯的變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造為特征，以基性變質(zhì)巖中出現(xiàn)綠泥石（Ch）+陽起石（Act）+綠簾石（Ep）+Ab+Q組合為標(biāo)志。該相泥質(zhì)變質(zhì)巖可劃分為Ch帶和Bi帶。EA以基性變質(zhì)巖中出現(xiàn)Ep+Hb（普通角閃石）+兩相Pl組合為特征。A以基性變質(zhì)巖中出現(xiàn) Pl(An＞20)+Hb+Q 組合為標(biāo)志，該相泥質(zhì)變質(zhì)巖可劃分為十字石帶（St）、藍(lán)晶石帶（Ky）和矽線石帶（Sil）。G以基性變質(zhì)巖礦物組合中出現(xiàn)鈣質(zhì)單斜輝石（Ca-Cpx）+斜方輝石（Opx）為標(biāo)志，該相的孔茲巖（泥質(zhì)）、紫蘇花崗巖（長英質(zhì)）、二輝麻粒巖（基性）應(yīng)讓學(xué)生重點(diǎn)記憶和觀察。

③低 P/T 型：以低溫出現(xiàn)紅柱石、高溫出現(xiàn)矽線石為特征，又稱為紅柱石-矽線石型。典型的相系列為 Z→P-P→GS→A→G。與中P/T變質(zhì)相系列相比，低P/T型EA發(fā)育較差，除泥質(zhì)變質(zhì)巖隨P/T比變化有明顯的礦物組合差異外，其余各化學(xué)類型的礦物組合變化不大。

④很低 P/T 型：接觸變質(zhì)帶（接觸變質(zhì)暈）稱為接觸型，典型的相系列為鈉長綠簾角巖相（AEH）→普通角閃石角巖相（HH）→輝石角巖相（PH），還有一個(gè)高熱變質(zhì)獨(dú)特的透長巖相（S）。該相系列變質(zhì)因素主要為T，缺乏偏應(yīng)力，因而接觸-熱變質(zhì)巖（角巖）一般以具變晶結(jié)構(gòu)、無定向構(gòu)造為特征，在接觸變質(zhì)暈外帶，變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)育。

（6）不同板塊部位的巖石組合特征，尤其是三大巖類在同一構(gòu)造背景下的共存情況。

巖石構(gòu)造組合是以構(gòu)造位置作為劃分的依據(jù)，研究各種典型構(gòu)造部位出現(xiàn)的巖石組合。巖石構(gòu)造組合是恢復(fù)古板塊構(gòu)造歷史的最有效的手段之一，它可以作為表征板塊邊界與板塊內(nèi)部的重要地質(zhì)證據(jù)。到該階段學(xué)生已經(jīng)完成“區(qū)域大地構(gòu)造學(xué)”課程的學(xué)習(xí)，對(duì)板塊各部位都有了一定的認(rèn)識(shí)，因此，應(yīng)啟發(fā)學(xué)生建立巖石-構(gòu)造的關(guān)聯(lián)，學(xué)會(huì)應(yīng)用巖石學(xué)特征恢復(fù)大地構(gòu)造背景，建立起良好的地質(zhì)思維。老師們應(yīng)對(duì)大洋擴(kuò)張中心（洋中脊）的巖石組合、會(huì)聚板塊邊界（島弧及大陸邊緣）的巖石組合、陸-陸碰撞帶的巖石組合、板塊內(nèi)部的巖石組合逐一介紹。

四、結(jié)語

變質(zhì)巖石約占地殼總體積的27.4%，是地殼的重要組成部分。它們廣泛地分布于早前寒武紀(jì)結(jié)晶基底及造山帶中，記錄了地殼演化的熱歷史，是探討地殼形成演化的重要方面。通過變質(zhì)巖巖石學(xué)課程的講授，使學(xué)生系統(tǒng)掌握變質(zhì)巖知識(shí)，提高學(xué)生對(duì)變質(zhì)現(xiàn)象的觀察、測(cè)量、描述和分析能力，通過對(duì)變質(zhì)過程的理解，加強(qiáng)學(xué)生的地質(zhì)思維，提高學(xué)生的綜合能力，進(jìn)而培養(yǎng)出更多的創(chuàng)新型地學(xué)精英人才。

[1] 路鳳香, 桑隆康. 巖石學(xué)[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 2002.

[2] ENGLAND P C,RICHARDSON S W.The influence of erosion upon the mineral facies of rocks from different metamorphic environments [J]. J Geol Soc London, 1977, 134: 201-213.

[3] MIYASHIRO A. Metamorphic Petrology [M].London:UCL Press Limited,1994: 404.

G642

A

1006-9372（2017）02-0043-05

2016-07-23。

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金優(yōu)秀青年基金（No. CUG160232）；國家自然科學(xué)基金青年基金（No. 41202038）。

李益龍，男，副教授，主要從事變質(zhì)巖石學(xué)的教學(xué)與研究工作。

投稿網(wǎng)址： www.chinageoeducation.net.cn 聯(lián)系郵箱：bjb3162@cugb.edu.cn

李益龍，王國慶.變質(zhì)巖巖石學(xué)室內(nèi)教學(xué)中的難點(diǎn)和改進(jìn)方法探討[J].中國地質(zhì)教育，2017，26（2）：43-47.

Title:Discussion on Difficult Points and Improving Methods of Indoor Teaching of Metamorphic Petrology

Author(s):LI Yi-long, WANG Guo-qing