沉積巖石學-碎屑巖試驗指導

1、實驗二 碎屑巖的觀察描述 （2 學時）實驗項目編號： 01011502一、目的要求1、掌握碎屑巖的結(jié)構(gòu)特征及描述方法。2、掌握常見碎屑巖巖石類型的基本特征。3、學會碎屑巖手標本的觀察與描述方法。4、掌握碎屑巖的分類命名方法并對所描述巖石命名。二、實驗內(nèi)容1、礫巖：復成分礫巖，單成分礫巖、底礫巖、巖溶角礫巖。2、砂巖： 海綠石石英砂巖、 鐵質(zhì)石英砂巖、 中（粗） 粒硅質(zhì)石英砂巖、 長石（石 英）砂巖、巖屑砂巖。3、粉砂巖三、實驗指導（一 ）碎屑巖觀察描述的主要內(nèi)容： 1顏色：觀察風化面及新鮮面的顏色，并推斷其成因。4結(jié)構(gòu)：首先確定巖石的基本結(jié)構(gòu)類型，然后詳細描述巖石的結(jié)構(gòu)特征，包括 碎屑顆粒粒度

2、 （最大、最小，一般 ）及粒級、磨圓度、分選及膠結(jié)類型、支撐類型等。2構(gòu)造：主要在野外觀察，標本上有微細構(gòu)造時也應加以描述，顯均一構(gòu)造時 定為塊構(gòu)造。3成分及含量：首先指出碎屑和填隙物在整個巖石中的百分含量；然后按照先 碎屑物質(zhì)、后填隙物質(zhì)；先含量多的組分，后含量少的組分的順序分別描述各種組分 的特征；各種組分描述的內(nèi)容一般為組分名稱、組分的鑒定特征和成因特征、百分含 量。下面介紹陸源碎屑巖的主要物質(zhì)成分及肉眼鑒定特征： 陸源碎屑巖主要由碎屑物質(zhì)和填隙物質(zhì)兩部分組成。 碎屑物質(zhì)是碎屑巖的主要組 分，含量應大于 50，填隙物是充填碎屑孔隙的次要組分，按其成因可分為膠結(jié)物和 雜基兩種。碎屑物質(zhì)最常

3、見的是石英、長石和各種巖屑，還有少量云母和重礦物。1）石英 碎屑巖中分布最廣的礦物碎屑，在砂巖和粉砂巖中的平均含量可達 668。碎屑石英主要來源于花崗巖、片麻巖和某些沉積巖。石英碎屑常呈灰白色、淺灰色，也可呈淡黃或黃褐色等，透明或半透明硬度大 于小刀。由于受到搬運過程中的磨蝕作用，光澤常變的較暗淡，僅在較大碎屑顆粒的 斷口上，才能看到較典型的貝殼狀斷口和油脂光澤。 有時石英顆粒表面被填隙物污染， 會出現(xiàn)較深的色調(diào)。如鐵質(zhì)膠結(jié)的石英砂巖，石英顆粒和整個巖石均呈紅褐色，因而 給準確鑒定石英碎屑的含量帶來定難度。2）長石 在碎屑巖中的含量僅次于石英，砂巖中長石的平均含量約為 1015 ， 煤系地層砂

4、巖中的長石含量更高。碎屑巖中以鉀長石最常見，次為酸性斜長石，基性斜長石較少見。長石碎屑多呈肉紅色（多為鉀長石）、灰白色（多為斜長石），遭受強烈蝕變 （高 嶺石化、絹云母化）后，顏色常呈黃褐色、 硬度降低低，可被小刀刻動光澤也較暗談， 或呈土狀光澤。肉眼鑒定時，一般根據(jù)光澤、硬度、斷面上有無解理等特征與石英相 區(qū)分；根據(jù)碎屑的形態(tài)或輪廓，可與泥質(zhì)填隙物相區(qū)別。3）巖屑 是母巖經(jīng)機械破碎形成的保留原巖成分和結(jié)構(gòu)特征的巖石碎塊。巖屑的 種類多樣，但其含量與碎屑巖的粒度有關，粒度越粗，巖屑的含量越高，巖屑的種類 也越復雜。一般來說礫巖中的巖屑結(jié)構(gòu)較粗，比較易于鑒別。砂巖中主要出現(xiàn)細結(jié)構(gòu) 的巖屑，如隱晶

5、質(zhì)或半晶質(zhì)的噴出巖巖屑、細粒的板巖、干枚巖巖屑、硅質(zhì)巖或粉砂 巖巖屑等，因此砂巖中的巖屑肉眼鑒別則較困難，一般根據(jù)其較粗糙的斷口、較深的 顏色 （如暗灰、暗綠、暗紅等色 ）和暗淡的光澤等作大致的判斷，準確鑒定應在顯激鏡 下進行。4）云母碎屑巖中的云母主要為白云母。白云母般呈細小鱗片狀，常集中分布 在細砂巖或粉砂巖的層面上，顏色較淺，但具較強的絲絹光澤，在陽光下閃閃發(fā)亮； 肉眼鑒定時需注意，不要因其集中分布在層面上而將含量估計過高。填隙物是指充填于碎屑孔隙中的物質(zhì)。按成因，填隙物質(zhì)可分為膠結(jié)物和雜基兩 類。兩者在成分上可以相同，也可以不同。在肉服條件下難以區(qū)分時，可籠統(tǒng)稱為填 隙物或廣義的膠結(jié)物

6、。雜基的成分主要是各種粘土礦物和各種極細粒的碎屑物質(zhì)。膠結(jié)物的種類較多， 常見的有硅質(zhì)、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)、磷質(zhì)、海綠石質(zhì)等?，F(xiàn)將常見填隙物的內(nèi)服鑒定特征簡 述如下：1）硅質(zhì)膠結(jié)物 主要礦物成分是蛋白石、玉髓和石英。肉眼觀察顏色較淺，灰白 色、致密狀，硬度大于小刀。自生加大的硅質(zhì)膠結(jié)物與石英碎屑難以分辨，巖石膠結(jié) 堅固，錘擊不易破碎，斷口常切穿碎屑顆粒。2）碳酸鹽膠結(jié)物 礦物成分方解石者稱鈣質(zhì)，顏色多呈白色或灰白色，硬度小于 小刀，當其結(jié)晶較好時，可見菱形解理，滴稀鹽酸劇烈起泡。如滴稀鹽酸不起泡，當 刮成粉末后起泡者則為白云質(zhì)。3）鐵質(zhì)膠結(jié)物 礦物成分主要為赤鐵礦，顏色常呈紫、紅、褐等色，膠結(jié)堅固緊

7、密，比重較大。風化后變?yōu)楹骤F礦，風化后顏色變淺呈褐黃色，硬度也變小。4）海綠石質(zhì)膠結(jié)物 綠色，致密狀或顆粒狀。硬度小于小刀，風化后變?yōu)楹骤F礦， 常呈褐色斑點或斑塊狀分布。5）雜基 以粘土礦物為主，常含少量細粉砂。顏色常呈褐色或黃褐色，含有機質(zhì) 時顏色較深，雜基含量較高的砂巖，一般較粗糙疏松，土狀光澤，硬度小于小刀，易 刻成粉末，遇水變軟，錘擊巖石易破碎。4. 綜合定名礫巖的詳細名稱 =顏色+巖層厚度 +粒度+填隙物成分 +主要礫石成分 +礫巖（角礫 巖）砂巖的詳細名稱 =顏色+巖層厚度 +粒度+填隙物成分 +砂巖基本名稱 如：灰白色中厚層細粒硅質(zhì)石英巖質(zhì)礫巖、淺灰色薄層細粒鈣質(zhì)長石石英砂巖。

8、（一 ）碎屑巖描述舉例：1. 礫巖描述舉例： 淺灰色，厚層狀，中細粒礫狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礫石大小不，礫石最大者達 20mm ， 小者僅2mm，以10一 15mm者居多，分選性中等到差。礫石形狀呈近等軸狀，磨圓度 中等，多為次圓狀。礫石含量約占 70，填隙物約占 30，孔隙式膠結(jié)。礫石成分以白云巖巖屑為主（ 40），次為硅質(zhì)巖巖屑（ 25），含少量噴出巖 巖屑（ 5）。白云巖巖屑為灰白色，硬度小于小刀，細晶結(jié)構(gòu)，粉末滴稀鹽酸起泡。 硅質(zhì)巖巖屑呈黑灰色到黑色，致密堅硬，可見水平狀紋層構(gòu)造。噴出巖巖屑呈淺紫紅 色，光澤暗淡，斷口粗糙，具斑狀結(jié)構(gòu)，可見少量角閃石斑晶，屬安山巖巖屑。填隙物呈灰白色，局部

9、帶有綠色色調(diào)，點酸劇烈起泡，說明以鈣質(zhì)為主；此外， 含少量砂級碎屑物充填。綜合定名：淺灰色厚層狀中細粒鈣質(zhì)復成分礫巖。2. 砂巖描述舉例 新鮮面呈灰綠色，風化后為黃綠色。綠色系含較多的海綠石所致，故為自生色， 可見較清晰的平行層理，層理因含海綠石多少不同而顯現(xiàn)，細層厚度不，一般為 3 10mm 。中粒砂狀結(jié)構(gòu)，碎屑粒度多在 0.30.4mm 左右，大小均一，分選好，磨圓 度高，顆粒支撐，孔隙式膠結(jié)。碎屑物質(zhì)含量 80%，填隙物含量 20%。碎屑成分較簡 單，石英含量很高，約占碎屑的 98 ，灰白色，硬度大于小刀，因受氧化鐵浸染而略 呈灰黃色；長石少量，估計不足 2，灰白色，粒度度較石英略粗，磨

10、圓亦較差，可 見解理，略顯玻璃光澤；此外，還含有極少量隧石巖屑，黑色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。膠結(jié)物 以硅質(zhì)為主次為海綠石，海綠石沿層理分布，部分因氧化而成褐鐵礦斑點，整個巖 石固結(jié)緊密堅硬。綜合定名：灰綠色中厚層中粒含海綠石硅質(zhì)石英砂巖。四、實驗報告及要求： 按照碎屑巖的肉眼鑒定描述方法及要求，選擇一塊礫巖、兩塊不同類型的砂巖標 本進行詳細的觀察描述，作為實驗報告。實驗三 砂巖薄片的觀察描述 ( 2 學時)實驗項目編號： 01012018一、目的要求 1、認識常見砂巖石類型顯微鏡下的基本特征。3、學會砂巖薄片觀察與描述的方法。4、掌握砂巖的分類命名方法、對所描述巖石詳細命名和簡單的成因分析。二、實驗內(nèi)容

11、觀察描述下列薄片：S25 海綠石石英砂巖 S27 鐵質(zhì)石英砂巖S 29 長石砂巖S 30 巖屑砂巖。三、實驗指導 砂巖鏡下鑒定的目的是為了彌補手標本鑒定的不足，進一步確定巖石的成分、含 量及結(jié)構(gòu)等方面的特征，以便對巖石進行準確的定名、推斷巖石的形成條件及沉積后 變化。鏡下觀察描述的主要內(nèi)容如下：1砂巖結(jié)構(gòu)(1) 碎屑顆粒的結(jié)構(gòu)及特征：顆粒大小 (最大、最小、一般 )、粒級、分選、磨圓等。(2) 填隙物結(jié)構(gòu)及特征 包括雜基和膠結(jié)物的結(jié)構(gòu)，詳見沉積巖石學教材。(3) 膠結(jié)類型和支撐性質(zhì)，見沉積巖石學教材。 2砂巖的成分(1) 碎屑顆粒的成分：描述碎屑的類型、特征及含量。 石英：占碎屑顆粒的含量及其

12、特征。 石英：無色，透明，粒狀，無解理，有時有裂紋，折光率略高于樹膠，表面光滑，突起糙面不顯著。通常一級灰白干涉色，最高可達一級黃白，可見波狀消光現(xiàn)象、含 氣液體或其它礦物的包裹體。不同來源的石英往往特點不同。注意觀察石英中所含包 裹體及波狀消光現(xiàn)象，結(jié)合顆粒大小及顆粒形狀等特征有助于判斷石英的來源。 長石：占碎屑顆粒的含量及其特征。 長石：在碎屑巖中含量僅次于石英 ,最常見的長石是正長石和微斜長石， 還有較少的酸性斜長石，中基性斜長石很少見。根據(jù)光性特征應區(qū)分正長石、微斜長石、斜長 石。通常在砂巖中，由于顆粒較小，正長石的卡氏雙晶常見不到，而其它光性又與石 英很相似， 主要是根據(jù)其折光率略低

13、于樹膠、 顆粒表面常因風化而污濁、 微帶淺棕色、 土狀等特點與石英區(qū)別。長石易風化， 正長石和微斜長石常風化成高嶺土， 使長石表面呈淺棕黃色、 土狀。 一般情況下，微斜長石風化程度比正長石差。斜長石風化后易產(chǎn)生絹云母，其光性與 白云母相似，只是呈極小的鱗片狀。長石風化后透明程度減低。長石風化程度常分級 表示，若是長石表面大部分被風化物質(zhì)掩蓋， 則風化程度深；若不及 14，則風化淺， 兩者之間為風化中等。 巖屑：占碎屑顆粒的含量及其特征。在砂巖中可見到各種成分的巖石碎屑，常見的巖屑類型有各類侵人巖巖屑 、變 質(zhì)巖巖屑 、噴出巖巖屑 ，以及硅巖、粘土巖、碳酸鹽巖的巖屑。由于巖屑是母巖經(jīng) 過破碎、搬

14、運改造而成的，保留下來的的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征遠沒有母巖那樣全 面和清楚，常對鑒定帶來一定難度。因此在鏡下要準確地鑒定出各種巖屑，必須具有 巖漿巖、變質(zhì)巖和各類沉積巖的鏡下鑒定基礎，各種巖屑的特征參考沉積巖石學 教材。 其它；包括重礦物、云母等。(2) 雜基：確定雜基的成分、特征及占整個巖石的百分含量含量。 雜基是粘土礦物和細粉砂，也包括泥晶、粉晶碳酸鹽礦物。在鏡下呈污濁的塵點狀隱晶質(zhì)，由于經(jīng)常被鐵質(zhì)浸染而帶淺褐色，在含油砂巖中，雜基常被原油浸染而呈 棕色，黑色。粘土雜基經(jīng)重結(jié)晶作用后常呈細小鱗片狀或纖維狀礦物， 當晶粒較粗時， 在偏光顯微鏡下常可分辨礦物的種類，雜基與碎屑顆粒間常見交代現(xiàn)象

15、。(3) 膠結(jié)物：確定膠結(jié)物的成分、特征及占整個巖石的百分含量。 鐵質(zhì)：最常見的鐵質(zhì)膠結(jié)物為赤鐵礦或褐鐵礦，在顯微鏡下為紅色，褐色，不 透明或半透明。 硅質(zhì)：有石英、玉髓和蛋白石等。蛋白石：無色透明，折光率比樹膠低得多，為 1.40 1.46，正交偏光鏡下全消 光，是均質(zhì)體礦物。玉髓：無色透明，折射率與樹膠接近，在正交偏光鏡下可見小米粒狀的微晶結(jié)構(gòu) 或呈放射纖維組成的球粒狀、十字花狀或扇形的集合體，一級灰干涉色。石英：可呈粒狀或自生加大結(jié)構(gòu)。 碳酸鹽：以方解石和白云石為主。以解理發(fā)育、具明顯的閃突起和高級白干涉 色等特征較易與其他成分的膠結(jié)物相區(qū)別，但方解石和白云石卻較難區(qū)分，一般鈣質(zhì) 膠結(jié)物

16、較白云石常見，經(jīng)重結(jié)晶后呈嵌晶(連生)結(jié)構(gòu)，白云石常呈較自形的菱形晶 體。另外可采用染色的方法區(qū)分不同的碳酸鹽礦物(將在碳酸鹽巖中加以介紹)。除此以外有時尚有石膏、硬石膏、海綠石等物質(zhì)作膠結(jié)物。一塊巖石中若有兩種 以上的膠結(jié)物，應注意不同膠結(jié)物之間、膠結(jié)物與顆粒之間的接觸關系，以判斷其生 成順序。膠結(jié)物成分確定后，要估計其含量，挑選有代表性的幾個視域，估計每個視域中 碎屑顆粒占多少面積， 膠結(jié)物占多少面積， 幾個視域平均一下， 即可得出其百分含量。3顯微構(gòu)造： 如微遞變、微沖刷、微細層理。4其它： 如含油、含有機質(zhì)及含化石情況，孔隙發(fā)育情況及沉積后作用等。 常見的成巖作用有 (可在描述成分特征

17、或結(jié)構(gòu)特征時描述， 也可單獨加以描述) ：(1) 膠結(jié)作用和固結(jié)作用： 應注意膠結(jié)物的成分及結(jié)晶程度， 膠結(jié)物的結(jié)構(gòu)或世代 關系，以便了解膠結(jié)作用的強度及固結(jié)歷史。(2) 壓實及壓溶作用：主要根據(jù)顆粒的填集程度 (是否緊密填集 )、顆粒間的接觸強 度(由點接觸T線接觸T凹凸接觸T縫合線狀接觸)及膠結(jié)物的多少，顆粒變形，如云母 彎曲、假雜基等來加以確定。(3) 重結(jié)晶作用： 砂巖的重結(jié)晶作用主要發(fā)生在填隙物當中，如方解石膠結(jié)物形成連生膠結(jié)；硅質(zhì)膠結(jié)物形成再生石英 (次生加大邊 )、粘土雜基轉(zhuǎn)變成正雜基等均為重 結(jié)晶現(xiàn)象。(4) 交代作用及自生礦物的形成：交代作用的發(fā)生與外來物質(zhì)的加入和介質(zhì)Eh、

18、Ph 條件的變化有關。通過對于礦物交代共生關系的研究，可以了解砂巖的成巖變化 歷史。(5) 溶解：溶蝕作用5定名： 粒度+膠結(jié)物成分 +基本名稱6砂巖成因分析通過砂巖標本和薄片的研究， 應對巖石的特點加以綜合分析作出某些成因推論和 提出一些問題。成因分析可從以下幾方面著手：(1) 從碎屑成分看陸源區(qū)母巖的性質(zhì)及大地構(gòu)造狀況。(2) 從成分成熟度看風化作用的強弱和搬運距離的遠近。(3) 從結(jié)構(gòu)成熟度 (分選、磨圓及雜基含量 )及沉積構(gòu)造特征看搬運沉積介質(zhì)的性 質(zhì)、搬運方式及對碎屑的改造作用，并推斷沉積環(huán)境。(4) 從化學膠結(jié)物的成分、結(jié)構(gòu)、膠結(jié)類型、自生礦物、顆粒接觸關系等看成巖環(huán) 境及成巖歷史

19、。(5) 從巖石及膠結(jié)物的顏色、成分推斷古氣候。描述舉例 巖石名稱：海綠石石英細砂巖。時代：青白口群龍山組，產(chǎn)地：石門寨雞冠山。(1) 結(jié)構(gòu)特征：碎屑顆粒平均0.20.4mm 土，分選中一好，渾圓一圓狀。自生海綠石呈團粒狀或 不規(guī)則狀分布于石英顆粒間，自生石英圍繞碎屑石英構(gòu)成自生加大邊，使原顆粒趨于 自形，加大邊與原顆粒之間有一層粘土薄膜。顆粒支撐，局部石英顆粒呈縫合接觸， 接觸式膠結(jié)類型。(2) 成分：碎屑顆粒占 80，填隙物 20 石英碎屑：主要為單晶石英，無色，表面干凈，圓到極圓狀。部分具不規(guī)則裂 紋或有塵點狀包裹體，多數(shù)有明顯的被狀消光，有的見碎裂現(xiàn)象，含量約 90% ，偶見 脈石英

20、,含量 1%。 長石碎屑：無色，可見解理，多為微斜長石和斜長石，偶見條紋長石，一般呈 次圓狀，有的長石因高嶺土化略帶褐色或混濁不清，含量約 5% 。 自生海綠石碎屑：鮮綠色，多呈集合偏光現(xiàn)象，為微粒狀集合體，外形渾圓， 粒徑多在 0.2毫米左右，分布比較均勻，含量 4%。 雜基；極少，約2%，以薄膜形式分布于碎屑石英與其加大邊之間，灰黃色。 膠結(jié)物：約占18%，其中海綠石占13%，自生石英7%，兩種膠結(jié)物一般不在 同一粒間孔中出現(xiàn)。海綠石大都不同程度發(fā)生了褐鐵礦化和粘土礦物化，自生石英均 為碎屑石英的加大邊。（3）定名：硅質(zhì)海綠石石英中砂巖。（4）成因分析： 母巖區(qū)性質(zhì)：由于碎屑成分幾乎全為單晶石英，結(jié)構(gòu)成熟度極高，故具多旋回 性，母巖區(qū)巖石類型以碎屑巖 （主要是砂