1樓:中地數媒
岩石是由一種或幾種礦物或岩屑組成的集合體。根據成因可把岩石分為沉積岩、岩漿巖、變質岩三大類。在野外觀察和描述地質現象時,首先必須識別構成各種地質現象的岩石型別,識別的正確與否將會影響到後面一系列工作的進行,所以常把三大岩類的野外鑑定方法作為一項重要的實習內容來訓練。
對於地質工作者來說,在野外能否正確鑑定出各類岩石是非常重要的,也是最基本的、必備的技能。由於在野外鑑定岩石受到條件的限制,因此,要鑑定出每塊岩石的確切名稱是很困難的,尤其是對於一年級學生就更難了。但是,只要掌握一些基本的方法和規律,主要大類的區別還是較容易的。
通過本次實習,學生必須達到在野外較熟練地區分三大岩類和識別一些常見岩石的要求。
在野外鑑定岩石名稱可按下列步驟進行:①觀察岩石的總體外貌特徵(構造),初步鑑別出屬於三大岩類的哪一類;②借助放大鏡、小刀,觀察岩石的物質成分(礦物、碎屑物、膠結物);③根據岩石的結構特徵定出次一級岩石型別;④根據岩石的產出狀態定出岩石的名稱。例如,岩石在外貌上成層性很好,發育沉積層理,從而可確定為沉積岩;岩石由碎屑物和膠結物組成,可知是碎屑沉積岩;碎屑物主要為石英、長石,岩石具粗粒結構,所以岩石的名稱為粗粒長石石英砂巖。
(一)沉積岩
沉積岩是在表層地質作用過程中,經沉積、成岩作用形成的岩石,主要分布於地表或近地表。
1.沉積岩的巨集觀特徵
1)具有明顯的成層性,是一層層疊置在一起的,這一特徵是沉積岩的層理構造。它與岩漿巖的塊狀構造、變質岩的片狀構造有很大的差別。這也是野外鑑定沉積岩的主要標誌。
2)沿垂直層理方向,岩石的物質成分常有規律地變化,有時相同的物質成分會相間出現,組成多個沉積韻律。
3)常發育一些沉積構造,如交錯層理、水平層理等,以及一些層面構造,如雨痕、龜裂、波痕等。
4)在碎屑沉積岩中,物質成分可分為兩部分,即碎屑顆粒和膠結物。碎屑顆粒常是一些較穩定的礦物,如石英、長石、白雲母等,或者是岩石碎屑,通常它們具有一定的磨圓度。膠結物粒度很細,肉眼看不見顆粒大小,只見碎屑顆粒表面包有一層很細的物質,其成分不同於碎屑顆粒,主要有鐵質、鈣質、矽質、泥質等。
5)化學沉積岩通常顏色較深,無碎屑結構,見不到礦物顆粒,緻密塊狀構造。
6)常含有生物化石或遺跡化石。
7)在地貌上,沉積岩出露地區常由陡壁和緩坡構成,並相間出現,沿層面方向形成緩坡。
2.沉積岩野外分類命名
野外採用成分-結構分類方案,不涉及岩石成因。首先按組成沉積岩的主要成分劃分大類,如陸源碎屑岩類;然後再根據結構劃分基本岩石型別(表3-1)。
表3-1 沉積岩野外分類方案
注:引自朱勤文編,1989,岩石學簡明教程,中國地質大學出版社。
(二)岩漿巖
1.岩漿巖的巨集觀特徵
岩漿巖是由岩漿或熔漿冷凝結晶或由火山碎屑物堆積而成的岩石,常具有以下特徵:
1)侵入巖無層理現象,具塊狀構造。噴出巖多具氣孔、杏仁、流紋等構造。這些構造是岩漿巖區別於其他岩石的重要特徵。
2)組成岩石的礦物成分較複雜,既有穩定的礦物,如石英、長石,又有在地表條件下不穩定的礦物,如橄欖石、輝石、角閃石、黑雲母。
3)礦物顆粒不具磨圓度,具有特定的晶形。深成巖具全晶質結構,礦物顆粒之間為直接接觸,沒有像「膠結物」之類的物質。噴出巖具斑狀、似斑狀結構,斑晶常儲存礦物自身的形態(稜、角明顯),完全不同於沉積岩的碎屑顆粒;基質為隱晶質、顯晶質或非晶質,其成分與斑晶基本相同。
4)侵入於沉積岩中的淺成巖,在產狀上與沉積岩一致或不一致。當不一致時,如岩牆,淺成巖很易鑑別出來。當一致時,如岩床、岩盤等,可根據礦物成分、結構、構造等特徵加以區分。
5)岩漿巖中一般不含生物化石。
6)在地貌上,如果沒有構造的影響,它常形成波狀起伏的地形,而不會出現像沉積岩地區的陡壁和緩坡相間排列的現象。
2.岩漿巖野外分類命名
根據岩漿侵入到地殼中或噴出地表,可分為侵入作用和噴出作用,相應地形成侵入巖和噴出巖。按照侵入深度,侵入巖又進一步分為深成侵入巖和淺成侵入巖,前者包括岩基和巖株,後者包括岩床、巖蓋、巖盆、岩牆或岩脈。噴出巖又分為熔岩和火山碎屑岩。
不同型別岩漿巖的野外分類命名往往採用不同的標準(朱勤文,1989;趙溫霞,2003;表3-2,表3-3,表3-4,表3-5)。
表3-2 深成侵入巖的野外分類命名表
注:引自趙溫霞,2003;表中alf—鹼性長石;pl—斜長石;hb—普通角閃石;prx—輝石;ol—橄欖石。
表3-3 淺成侵入巖野外分類命名表
注:據朱勤文,1989,轉引自趙溫霞,2003;有修改。
表3-4 主要熔岩野外分類命名表
續表注:據朱勤文,1989,轉引自趙溫霞,2003;有刪改。
表3-5 火山碎屑岩野外分類命名表
注:據孫善平,1986,轉引自趙溫霞,2003;有刪改。
(三)變質岩
變質岩是由原岩經變質作用形成的,因此,在物質成分及結構、構造等方面都比較複雜。概括起來,變質岩具有以下幾個特點:
1)具有一些特徵構造,如板狀構造、片狀構造、片理構造等,礦物常具定向排列。
2)具有一些特殊的變質礦物,如絹雲母、紅柱石、石榴子石等。
3)不同型別的變質岩在分布上具有一定的規律性。接觸變質岩分布於岩漿巖與圍岩的接觸帶上;動力變質岩沿斷裂帶分布;區域變質岩大面積分布,與大地構造單元的型別相關。
在野外通常根據構造、結構和成分,對變質岩進行分類,主要型別如下:
區域變質岩——板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、麻粒巖、變粒巖
接觸變質岩——大理岩、角巖、矽卡巖
動力變質岩——糜稜岩、碎裂巖
混合巖化變質岩——混合巖
(四)岩性描述的方法及內容
在野外除記錄一些地質現象和認識岩石外,還要對所見到的岩石進行岩性描述,以便自己和他人查閱。岩性描述的常規方法是先外觀、後內部;先總體、後區域性。觀察要仔細,描述要認真,術語要準確。
描述內容包括岩石的顏色、成分、結構、構造、產出狀態及時代等。
1.岩石的顏色
指岩石的總體外觀(新鮮面)的顏色。由於岩石出露地表,經風化作用後,它的表面顏色和新鮮面顏色常不一致,描述時須加以區分,如灰岩的風化面為灰白色,新鮮面為深灰色。有些岩石由於成分較複雜,顏色也較雜,描述時可以一種顏色為主,前面加上修飾詞,如淺紅色、黃綠色、灰黃色等;如果各種顏色平分秋色,可用雜色來形容。
描述時還可採用模擬法,如橘黃色、磚紅色、肉紅色等。
2.岩石的成分
指岩石的物質組成。不同型別的岩石,其物質組成相差很大,如花崗岩主要由鉀長石、
圖3-6 物質成分標準含量圖
斜長石、石英、黑雲母等組成;石英砂巖主要由石英組成等。無論是何種岩石,在野外描述時,除了描述主要礦物名稱外,還要描述各種礦物的相對含量。礦物含量的確定,常參照標準含量圖進行估測,見圖3-6。
例如,花崗岩主要由鉀長石(35%)、斜長石(30%)、石英(25%)、黑雲母(4%)等組成。在野外,礦物成分的鑑定一般用肉眼或借助於放大鏡、小刀、鹽酸、條痕板等進行,因此,要求學生記住一些常見礦物的鑑定特徵,如石英、鉀長石、斜長石、角閃石、輝石、黑雲母、石榴子石、方解石等,否則在野外要對這些礦物進行鑑定就束手無策了。
3.岩石的結構
指岩石組分的結晶程度、形態、顆粒大小及其相互關係。岩石的結構與成因密切相關,不同成因的岩石具有不同的結構,如碎屑沉積岩具碎屑結構,深成侵入巖具全晶質結構,大理岩具變晶結構。
結晶程度是指組成岩石的物質的結晶差異,分為晶質和非晶質,晶質又分為顯晶質(肉眼能觀察到礦物顆粒大小)和隱晶質(肉眼觀察不到礦物顆粒大小)。如深成侵入巖的花崗岩都是由結晶礦物組成的,它是全晶質的;噴出巖的安山岩是由部分的結晶礦物(斜長石、角閃石)和未結晶的物質組成的,它就是半晶質的;黑曜岩由未結晶的玻璃質組成,它就是非晶質的。肉眼區分隱晶質與非晶質的簡易方法是:
隱晶質的岩石表面光澤較暗淡,斷面為參差狀;而非晶質的岩石表面常呈現玻璃光澤,斷面為貝殼狀。
形態是指組成岩石的礦物的外形,對非晶質就無形態可言了。在碎屑沉積岩中,形態實際上是指礦物或岩屑的磨圓度,描述時,常分為4個等級:稜角狀、次稜角狀、次圓狀、圓狀。
在岩漿巖和變質岩中,常用自形、半自形和他形來描述礦物的形態。
自形是指礦物自然結晶的形態;半自形是指礦物部分具自然結晶形態,而其他部分為非礦物的自然形態;他形是指礦物無自然結晶形態(圖3-7)。
圖3-7 石英的形態
(1)自形;(2)半自形;(3)他形
顆粒大小是指礦物的粒徑。對於不同型別岩石,粒徑的劃分標準和等級不一樣。表3-6的結構是指礦物顆粒的絕對大小,如果岩石以某粒徑的礦物或碎屑佔絕對優勢(>80%),就可以稱這種粒徑等級的結構。
根據岩石礦物顆粒的相對大小,又可分為等粒和不等粒結構。不等粒結構中,常見的有斑狀結構和似斑狀結構。沉積岩分選性的差異實際上就表現出等粒和不等粒的特點。
4.岩石的構造
指組成岩石的物質成分的分布特點及排列方式。若礦物在岩石中均勻分布,沒有定向性,就稱為塊狀構造。在沉積岩中常見的有層理構造和層面構造,根據每個單層的厚度,又可進一步劃分出巨厚層(>1m)、厚層(1~0.
1m)、中層(0.1~0.03m)、薄層(<0.
03m)等。火山岩常見的有氣孔構造、杏仁構造、流紋構造。變質岩有片理構造。
5.岩石的產出狀態
指岩石的空間位置。岩漿巖的產出狀態分深成侵入體(岩基、巖株)、淺成侵入體(岩牆、岩床、巖盆、岩盤、巖鞍等)和噴出巖。沉積岩和變質岩的產出狀態就是指產狀。
6.岩石的時代
即岩石的形成時代。對於沉積岩,它產於何時代的地層中,地層的時代就是岩石的形成時代。若是岩漿巖可根據它與圍岩的侵入接觸關係、同位素測年或區域資料來確定時代。
表3-6 不同岩石的粒度劃分對比表(單位:mm)
岩性描述舉例:
花崗岩:風化面為淺灰色,新鮮面為肉紅色。主要礦物有鉀長石(35%)、斜長石(30%)、石英(25%)、黑雲母(4%)等。
鉀長石、斜長石為半自形,粒徑以6mm為主;石英為他形,粒徑以3~6mm為主;黑雲母呈片狀。粗粒等粒結構,塊狀構造。
以巖株形式侵入於沉積岩中,根據測年資料形成於早白堊世。
(五)北戴河實習區常見岩石
1.沉積岩
1)石英砂巖:風化面為灰色,新鮮面為灰白色,主要礦物為石英(>95%),粗至細粒結構,塊狀構造,交錯層理發育,產於新元古代地層中。
2)長石石英砂巖:風化面為褐灰色,新鮮面為黃灰色,主要礦物有石英(45%)、長石(40%),中至細粒結構,塊狀構造,產於晚石炭世和二疊紀地層中。
3)泥質砂岩:風化面為褐灰色,新鮮面為灰黃色,砂粒成分以石英、長石、岩石碎屑為主,含較多的泥質,泥質砂狀結構,層理構造發育,產於晚石炭世和二疊紀地層中。
4)頁岩:風化面為褐灰色,新鮮面為灰黃、灰綠、黃綠色,成分以泥質、粉砂為主,泥質結構,頁理發育,產於晚石炭世和二疊紀地層中。
5)灰岩:風化面為淺灰色,新鮮面為深灰色,成分為碳酸鈣,區域性重結晶形成方解石,砂晶、泥晶結構,塊狀構造,形成時代為寒武紀、早-中奧陶世。
6)竹葉狀灰岩:風化面為灰色,新鮮面為深灰色,成分為碳酸鈣,內碎屑結構,內碎屑的橫斷面為竹葉狀,平面為餅狀或圓狀、橢圓狀,層理構造發育,產於寒武紀和早奧陶世地層中。
7)泥質條帶灰岩:風化面為灰色,新鮮面為灰黃色,由薄層灰岩和泥質條帶互層組成,泥質結構,水平層理發育,產於寒武紀和中奧陶世地層中。
2.岩漿巖
1)石英正長巖:風化面為灰黃色,新鮮面為淺肉紅色,主要礦物有鉀長石(80%)、石英(7%),鉀長石自形或半自形,石英他形,次要礦物有黑雲母和角閃石(6%),似斑狀結構,塊狀構造。斑晶為鉀長石,斑晶的中心為灰白色鉀長石,而外圍為淺肉紅色鉀長石。
以巖株侵入,形成於燕山期。
2)輝綠岩:灰綠色,主要礦物為斜長石和輝石(>95%),具輝綠結構,塊狀構造,以巖牆侵入於石英正長巖中,形成於燕山期。
3)似斑狀花崗岩:風化面為灰黃色,新鮮面為淺肉紅色,主要礦物有鉀長石(40%)、斜長石(25%)、石英(25%),次要礦物為黑雲母(5%),似斑狀結構,斑晶為鉀長石,塊狀構造,以巖牆侵入於下奧陶統中。
4)黑雲母花崗岩:風化面為黃褐色,新鮮面為淺肉紅色,花崗結構、中粒結構,塊狀構造,形成於新太古代(
)。主要礦物為石英(20%~25%)、斜長石(20%~30%)、鉀長石(35%~60%),次要礦物為黑雲母(5%)等。石英呈他形粒狀,粒徑1~3mm;斜長石為半
自形-他形,粒徑3~4mm,鏡下觀察,晶體普遍發生絹雲母化,常被鉀長石交代成港灣狀、蠕蟲狀、縫合線狀等,部分斜長石被鉀長石、石英所交代,僅剩微量殘留;鉀長石為半自形-他形,大小2~4mm,鏡下觀察,晶體發生高嶺土化;黑雲母呈鱗片狀-不規則狀,大小不等,一般0.1~1mm,多褪色轉變為白雲母,少量發育綠簾石化。副礦物為榍石、磷灰石、磁鐵礦等。
次生礦物為白雲母、綠簾石等。岩石風化強烈者,呈鬆散的沙粒狀。區域上,由於長期遭受風化,鉀長石、斜長石已轉變成高嶺土,使風化面呈灰白色。
5)正長花崗岩:淺肉紅色-黃褐色,半自形粒狀結構、交代結構,塊狀構造,區域性似片麻狀構造,形成於新太古代(
)。主要礦物為鉀長石(微斜長石,40%~45%)、斜長石(被鉀長石所交代,多呈假象,10%~15%)、石英(35%~40%),次要礦物為黑雲母(<5%)等。鉀長石粒徑2~3mm;斜長石粒徑2~4mm;石英呈不規則狀,有時沿斜長石邊緣或穿孔交代,粒徑一般為0.
5~2mm。長石普遍高嶺土化,黑雲母往往褪變為白雲母。副礦物有磁鐵礦、磷灰石、鋯石等。
6)輝石安山岩:灰色,斑狀結構,基質玻基交織結構,杏仁或塊狀構造,斑晶含量佔25%~30%,由0.3~1mm的斜長石和輝石構成,個別輝石被綠泥石所交代,基質由條狀斜長石、玻璃質(已脫玻化為隱晶長石)及微量磁鐵礦構成。
副礦物為磁鐵礦。
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