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认识沉积岩 认识沉积岩的主要特征，初步掌握鉴定沉积岩的主要方法。 一、目的要求 学习沉积岩的肉眼鉴定方法，加深对沉积作用的理解。通过鉴定初步认识常见的一些有代表性的沉积岩。二、预习要点 了解沉积岩的形成过程和分类；岩石的构造与结构；各沉积岩类具代表性岩石的特征。三、实验用品 1. 标本： 砾岩、粗砂岩、细砂岩、豆状灰岩、生物灰岩、粉砂岩、页岩、油页岩、石灰岩、鲕状灰岩、竹叶状灰岩、豆状灰岩、白云岩、波痕、泥裂、水平层理、波状层理、交错层理、结核等。 2. 工具： 小刀、放大镜、稀盐酸。 四、实验内容与方法 沉积岩的一般特征 1 、观察沉积岩的颜色 沉积岩的颜色取决于岩石的成分及所含杂质。有的颜色能反映岩石的生成环境。白色的岩石多为高岭石、石英、盐类等成分组成；深灰到黑色说明岩石中含有有机质或锰、硫铁矿等杂质，是在还原环境中生成的岩石；肉红色及深红色是岩石中含较多的正长石或高价氧化铁，是在氧化环境下生成的；黄褐色与含褐铁矿有关；绿色常与含氧化亚铁有关，常生成于相对缺氧的还原环境。2 、了解沉积岩的矿物组分 目前为止在沉积岩中发现的矿物有 100 余种，但最常见的只有 20 几种。 它们基本上可分为两类：一类是碎屑物质，即原岩经机械破碎的物质。常见者如较稳定的石英，其次是长石、云母、岩屑；另一类是自生矿物，即沉积岩在形成过程中产生的物质。常见者有方解石、白云石、海绿石、粘土矿物。（如高岭石、蒙脱石、水云母等）、石膏、岩盐、有机物质以及铝、铁、锰、硅的氧化物和钠、钾、镁的卤化物等。 3、 认识沉积岩的结构构造 沉积岩的结构是指沉积岩中各组成部分的形态、大小及结合方式。常见的结构有以机械沉积为主的碎屑结构；以化学沉积为主的化学结构；介于两者之间的泥质结构及以生物沉积为主的生物结构。 碎屑结构 就是各种碎屑物被胶结物胶结起来的一种结构。碎屑物指岩屑和矿物碎屑且包括碎屑颗粒的形态、大小、分选性等。胶结物通常是钙质、铁质、硅质和泥质（图 2-1 ）。图 21 显微镜下的碎屑结构 30倍 碎屑颗粒大小又叫粒度，是碎屑岩分类的依据之一。常用粒级划分如下： 粒径 2 的称为砾（砾状结构）； 2 0.06 的称为砂（砂状结构）； 0.06 0.004 的为粉砂(粉砂结构)； 0.004 的称为粘土。其中砂又再分为：巨粒 2 1 ；粗粒 1 0.5 ；中粒 0.5 0.25 ；细粒 0.25 0.05 。 碎屑颗粒的形态又分磨圆度和球度。颗粒磨圆的程度与搬运的距离有关，也与颗粒的原始形状、理化性质、破坏条件有关。一般分为四级： 棱角状：碎屑颗粒棱角清楚； 次棱角状：略有磨蚀但棱角基本清楚； 次圆状：棱角不清楚，但原始轮廓尚可看出； 圆状：棱角消失，表面圆滑（图 2-2 、 2-3 ）。 图22 碎屑的磨圆度及球度示意图1棱角状；2次棱角状；3次圆状；4圆状图 23 碎屑颗粒的磨圆度 颗粒的分选性可划分为良好、中等、差三个等级，其中大小均一者为分选性良好；大小悬殊者为分选性差；介于其间者为分选中等。砾石的形态则可依其自然状态来描述，如球状、扁球状、棱角状等。碎屑结构一般为碎屑岩及部分石灰岩所具有。 泥质结构 系颗粒直径小于 0.004mm 的碎屑或粘土矿物组成的结构，这种结构肉眼无法分辨，岩石外表呈致密状，是粘土岩常具有的特征。 结晶结构 为结晶的自生矿物镶嵌而成，为化学岩中常见的结构。按结晶颗粒大小可分为： 粗晶结构：颗粒 0.5mm 中晶结构： 0.25 0.5mm 细晶结构： 0.05 0.25mm 。 如果结晶颗粒小到无法分辨时叫致密结构。 生物结构 岩石中含生物遗体或生物碎片达 30% 以上。为生物化学岩特有的结构。 内碎屑结构 碳酸岩盐特有的结构，碎屑来自海盆地内部，胶结物也为碳酸盐。常见的结构有砾屑、砂屑、鲕粒、豆粒（豆粒的直径大于 2mm ）。 沉积岩的构造是岩石成分和结构的不均一性所引起岩石在宏观上的特征。常见的构造有： 1. 层理构造 是沉积岩的物质成分，颗粒大小或颜色差异而在垂直方向上所显示出来的成层现象。按形态可分水平层理、波状层理和斜层理。有的沉积岩由于层理厚度大，在一块手标本上反映不出成层现象，这就必须结合野外观察。在野外一般按绝对厚度划分为四级：块状（厚度 1m ）、厚层状（厚度 1 0.5m ）、中层（厚度 0.5 0.1m ）、薄层状（ 0.1 0.01m ）、极薄层（厚度 50毫米）、火山角砾岩（d250毫米）及火山凝灰岩（d2毫米）。I. 火山弹 火山喷出来的岩浆在空中旋转冷却而成纺锤状的喷出岩，常有气孔构造，表面有扭转的皱纹，一般为隐晶质或玻璃质。 II. 火山角砾岩 主要是被火山喷到空中的碎屑物质落回地表，被火山灰等胶结而成的岩石。其中碎屑物质有明显的棱角。 III. 凝灰岩 是火山灰凝固后形成的岩石。岩石表面粗糙，隐晶质，成分不易确定，有的凝灰岩中可有一些棱角状的矿物颗粒或其他颗粒。可以具有明显的层状构造。肉眼鉴定沉积岩的方法 其具体步骤如下： 1. 首先按野外产状、物质成分、结构构造，将沉积岩所属三大类型区分开。 2. 确定岩石的结构类型。如确定为碎屑结构，就要进一步按粒度大小及矿物含量进一步区分。确定颗粒大小的方法是同标准方格纸或与标准砂比较，定名时一般以含量50%者作为定名的基本名称，含量在50%25%之间者以X质表示；含量在25%以下者则以“含XX”表示。例如某岩石中的碎屑颗粒含量在80%以上，但砾级的只有20%其它则为砂级。根据上述原则，该岩石可命名为含砾砂岩。3. 确定碎屑的类型后，还要对胶结物的成分作鉴定。胶结物的成分可为泥质、钙质、硅质和铁质等单一类型，可以是钙泥质或钙铁质等复合类型。因多为化学沉积，颗粒细小，不易识别。肉眼鉴定时可用小刀刻划其硬度，观察其颜色，或用稀盐酸测试其化学成分中是否含碳酸钙等，并参考其固结程度来确定其胶结物成分（表 2 2 ）。 表22沉积岩的胶结物类型及其特征 胶结物类型 肉眼鉴定或简易化学测定特征 泥质胶结 无色或杂色且多变；硬度小于小刀；加酸不起泡；胶结疏松 钙质胶结 多为白色或无色；硬度小于小刀；加盐酸起泡；胶结疏松 硅质胶结 无色；硬度大于小刀；加盐酸不起泡；胶结紧密，坚固 铁质胶结 多为红色或褐色；硬度中等；风化后常呈铁锈色；加酸不起泡 4. 对碎屑颗粒的形态（圆度和球度）也要鉴定描述。但除砾岩外，一般不参加命名。 5. 鉴定岩石的物质成分及含量时，这里分两种情况：其一是对碎屑岩、粘土岩、化学岩及生物化学岩，主要是鉴定岩石的矿物成分和各自的含量，方法是用肉眼或简单的化学试剂来鉴定矿物的理化性质（如矿物的形态、颜色、硬度、解理、光泽及滴酸等），以确定所含矿物的种类。然后在一定范围内目估（如用线比法）各矿物的百分含量，从而确定岩石的名称，如长石砂岩、白云质灰岩等。 其二是对含岩屑较多的岩石（如砾岩）就应鉴定出砾石的岩石种类，并注意各类岩石的砾石含量百分比。6. 鉴定岩石的构造：鉴定构造除少数标本上可观察到外，一般应到野外鉴定其层理构造和层面构造。 7. 鉴定岩石的颜色：在描述岩石时要将岩石的新鲜面和风化面颜色予以分别描述。由于岩石往往是多种不同颜色的矿物组成的，因此描述的颜色应是岩石的总体颜色，绝非某种矿物的颜色。在描述用词上，习惯是将次要颜色写于前，主要颜色写于后，如黄绿色、黄褐色等。 综合描述举例：岩石的名称是按颜色 + 构造 + 结构 + 成分（或成分加结构）这个程序描述的。如石英砂岩：新鲜面为灰色，风化面为灰白色。具有厚层状（ 1 0.5m ）层理。粗粒碎屑结构（粒度 1mm 左右），磨圆度尚好，多呈浑圆状，分选性也好。碎屑成分主要为石英，含量达 90% 左右；长石，含量达 10% 左右，多风化成高岭土。岩石坚硬，系硅质胶结。根据以上描述，岩石的全名应是：白色厚层状粗粒长石石英砂岩。 对碳酸盐岩的命名，一般是结构加成分，如鲕状石灰岩。五、作业 独立描述所要求的沉积岩标本数量并填写实验报告（参见常见沉积岩描述）。六、思考题 1. 组成沉积岩的常见矿物有哪些？ 2. 何为碎屑岩？有哪些基本类型？各有何特点？ 七、一些常见沉积岩岩石类型的简单描述 碎屑岩类 1. 砾岩 具砾状结构，即 50% 以上的碎屑颗粒大于 2 毫米。砾石滚圆者称砾岩，砾石棱角状称角砾岩。砾石主要由一种成分组成的称单质砾岩，如石英砾岩，砾石成分复杂者称复杂砾岩。 2. 砂岩 具砂状结构，即 50% 以上的碎屑颗粒介于 0.06 2 毫米之间。根据砂粒大小又可分为粗砂岩、中粒砂岩和细砂岩。按成分又可分为单矿物砂岩和复矿物砂岩。粉砂岩不易分辨碎屑颗粒，但断面较粘土岩为粗糙。它也可以有单矿物粉砂岩和复矿物粉砂岩之分。黄土则是未经固结的亚沙土，土黄色，松散状。层理不清，往往含碳酸钙结核，主要由长石、石英等粉砂组成。 上述碎屑岩如考虑胶结物的成分时，则命名前加胶结物作为形容词，如铁质石英砂岩（胶结物为铁质）。 粘土岩类 均为泥质结构，主要由各种粘土矿物组成。根据固结程度可分为如下三种： 1. 粘土 为粘土岩类中几乎未经固结的一种松散的岩石，具有吸水性和可塑性，在水中极易泡软。如高岭石粘土、胶岭石粘土等。高岭石粘土是耐火材料和陶瓷工业的原料。 2. 粘土岩 为粘土岩类中固结较紧的一种致密状岩石。吸水性和可塑性较弱，水中不易泡软。这种岩石又叫泥岩。 3. 页岩 为粘土岩类固结程度很好的一种岩石，成页片状，无吸水性和可塑性，水中不能泡软。页岩可根据所含的次要成分来命名。如灰质页岩、铁质页岩、油页岩等。 、化学岩及生物化学岩类 主要是化学结构，有一些碳酸盐岩具碎屑结构，如竹叶状灰岩、鲕状灰岩。生物结构为主的较少见，这类岩石多为均匀的非晶质或隐晶质岩石，用肉眼看不出矿物颗粒，因此，用加盐酸起泡来区别出是否碳酸盐岩。硬度大于小刀的是硅质岩，根据颜色可大致确定是铁质岩、锰质岩，用加钼酸铵和硝酸发生黄色沉淀来确定磷质岩等。 1. 碳酸盐岩 主要由钙镁的碳酸岩组成，分布广泛，在沉积岩中仅次于页 岩和砂岩，结构以碎屑结构和化学结构两种为主，最主要的岩石有石灰岩和白云岩。 I. 石灰岩 由碳酸钙组成的岩石，常为灰色，由于含有机质多少不等。颜色可由浅到黑色，一般比较致密，断口呈贝壳状，硬度不大，加盐酸起泡，常因结构不同而给予不同名称。如鲕状灰岩和竹叶状灰岩等。同时灰岩中含有粘土矿物、硅质等杂质，我们分别称它为泥灰岩和硅质灰岩。石灰岩用作冶金熔剂、建筑材料。 II. 白云岩 为白云石组成的岩石。与灰岩相似，所不同者是白云岩加盐酸起泡很微弱，肉眼不易观察，但粉末加盐酸则起泡强烈。白云岩可用作冶金熔剂、耐火材料等。 2. 铁质岩 即含大量铁的氧化物、碳酸盐、硫化物的岩石。如果其中铁质含量高时，即可成铁矿岩。如赤铁矿石、黄铁矿石等，是重要的钢铁或化工原料。 3. 锰质岩 为富含锰的氧化物或碳酸盐。在成因上分布特点上皆于铁质岩相似，但其量少于铁质岩。是冶金工业的重要原料。 4. 硅质岩 由生物或化学成因的二氧化硅组成，其分布在化学及生物化学岩中占第二位，仅次于碳酸盐。通常把它们分为矽藻土、碧玉岩和燧石硅华等。 5. 磷质岩 为含有大量磷酸钙的沉积岩。目前把含五氧化二磷在 5 8% 以上的磷质岩称为磷块岩。常见岩石有结核状磷质岩和层状磷质岩。 6. 铝质岩 它的矿物成分主要是铝的氧化