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為什麼顏色是沉積岩的標志

發布時間: 2022-02-08 16:04:52

㈠ 沉積岩的物質成分和顏色

1.沉積岩的礦物成分和化學成分

沉積岩的固態物質包括有機質和礦物兩大部分。除了煤這種可燃有機岩以外,一般沉積岩中的有機質主要賦存在泥質岩和部分碳酸鹽岩中,其他岩石中的含量很少,常在1%以下,其中可溶於有機酸的部分是瀝青,其餘難溶於常用無機或有機溶劑的部分稱為乾酪根(kerogen),二者都是沉積有機質經沉積後降解的產物。沉積岩中的礦物比較復雜。由於原始物質中的碎屑物質可來自任何類型的母岩,所以岩漿岩、變質岩中的所有礦物都可在沉積岩中出現。迄今為止,在沉積岩中已經知道的礦物已達160種以上,但它們中的絕大多數都比較稀少或分散,只有大約20種左右是比較常見的,而且存在於同一岩石中的礦物還多不超過5~6種,有些僅1~3種。礦物成分在整個沉積岩中的多樣性和在具體岩石中的簡單性從一個側面反映了沉積岩成因的獨特性質。

從礦物的「生成」這個角度出發,沉積岩中的礦物可劃分成兩大成因類型:他生礦物(allogenic minerals)和自生礦物(authigenic minerals)。他生礦物是在所賦存沉積岩的形成作用開始之前就已經生成或已經存在的礦物。按來源,它可分成陸源碎屑礦物和火山碎屑礦物兩類(宇宙塵埃礦物數量稀少,可以忽略)。陸源碎屑礦物是母岩以晶體碎屑或岩石碎屑(簡稱岩屑)形式提供給沉積岩的,可看成是沉積岩對母岩礦物的繼承,故也稱繼承礦物(inheritable minerals),如來自花崗岩、花崗片麻岩等母岩的碎屑石英、碎屑長石、碎屑雲母等。火山碎屑礦物是由火山爆發直接提供給沉積岩的,在成分上與來自岩漿岩母岩的礦物相同。自生礦物是在沉積岩的形成作用中以化學或生物化學方式新生成的礦物,或者簡單地說是由所賦存沉積岩自己生成的礦物。常見的典型自生礦物有粘土礦物、方解石、白雲石、石英、玉髓、海綠石、石膏、鐵錳氧化物或其水化物,其次是黃鐵礦、菱鐵礦、鋁的氧化物或氫氧化物、長石等。沉積岩中的有機質也屬於自生范疇。有些礦物(如石英、長石等)在他生礦物和自生礦物中都可出現,為避免混淆,在實踐中應明確它的成因,如碎屑石英、自生石英或碎屑長石、自生長石等。按沉積岩形成作用的階段性,自生礦物可分為風化礦物、沉積礦物和成岩礦物3類,它們分別在化學風化作用、化學或生物沉積作用和成岩作用中生成。另一種更為流行的劃分方法是將自生礦物劃分成原生礦物和次生礦物兩類:如果自生礦物在它賦存的沉積物或沉積岩中占據空間時,該空間還未被別的礦物占據,這種礦物就是原生礦物;如果該空間正被別的礦物占據著,它是通過某種化學過程(如交代)才奪取到這個空間的,這種礦物就是次生礦物。按這樣的定義,風化礦物、沉積礦物和在孔洞中沉澱的成岩礦物都是原生礦物,而交代原生礦物形成的礦物才是次生礦物。

沉積岩的化學成分隨岩石類型的不同而相差極大(表11-1),一些石英砂岩或硅質岩可含90%以上的SiO2,而石灰岩則高度富CaO,其他化學成分如Al2O3、Fe2O3和MgO等也可明顯富集在某些類型的岩石中,這顯然是地球物質循環到表生帶後因背景條件不同而發生分異的結果。

2.沉積岩的顏色

顏色是沉積岩的重要宏觀特徵之一,對沉積岩的成因具有重要的指示性意義。

1)顏色的成因類型

因為決定岩石顏色的主要因素是它的物質成分,所以沉積岩的顏色也可按主要致色成分劃分成兩大成因類型,即繼承色和自生色。主要由陸源碎屑礦物顯現出來的顏色稱為繼承色,是某種顏色的碎屑較為富集的反映,只出現在陸源碎屑岩中,如較純凈石英砂岩的灰白色,含大量鉀長石的長石砂岩的淺肉紅色,含大量隱晶質岩屑的岩屑砂岩的暗灰色等等。主要由自生礦物(包括有機質)表現出來的顏色稱為自生色,可出現在任何沉積岩中。按致色自生成分的成因,自生色可分為原生色和次生色兩類。原生色是由原生礦物或有機質顯現的顏色,通常分布比較均勻穩定,如海綠石石英砂岩的綠色、炭質頁岩的黑色等等。次生色是由次生礦物顯現的顏色,常常呈斑塊狀、脈狀或其他不規則狀分布,如海綠石石英砂岩順裂隙氧化,部分海綠石變成褐鐵礦而呈現的暗褐色等等。無論是原生色還是次生色,其致色成分的含量並不一定很高,只是致色效果較強。原生色常常是在沉積環境中或在較淺埋藏條件下形成的,對當時的環境條件具有直接的指示性意義。次生色則除特殊情況外,多是在沉積物固結以後才出現的,只與固結以後的條件有關。

表11-1 某些沉積岩的化學成分(wB/%)

2)幾種典型自生色的致色成分及其成因意義

白色或淺灰白色 當岩石不含有機質、構成礦物(不論其成因)基本上都是無色透明時常為這種顏色,如純凈的高嶺石、蒙脫石粘土岩、鈣質石英砂岩、結晶灰岩等。

紅、紫紅、褐或黃色 當岩石含高鐵氧化物或氫氧化物時可表現出這種顏色,其含量低至百分之幾即有很強的致色效果。通常高鐵氧化物為主時偏紅或紫紅,高鐵氫氧化物為主時偏黃或褐黃。由於自生礦物中的高鐵氧化物或氫氧化物只能通過氧化才能生成,故這種顏色又稱氧化色(oxidized colour),可准確地指示氧化條件(但並非一定是暴露條件)。陸源碎屑岩的氧化色多由高價鐵質膠結物造成,泥質岩、灰岩、硅質岩的氧化色常由彌散狀高鐵微粒造成。由具有氧化色的砂岩、粉砂岩和泥質岩穩定共生形成的一套岩石稱為紅層或紅色岩系,地球上已知最古老的紅層產於中元古代,據此推測,地球富氧大氣的形成不會晚於這個時間。

灰、深灰或黑色 這通常是因為岩石含有有機質或彌散狀低鐵硫化物(如黃鐵礦、白鐵礦)微粒的緣故,它們的含量愈高,岩石愈趨近黑色。有機質和低鐵硫化物均可氧化,故這種顏色只能形成或保存於還原條件,也因此而稱為還原色(reced colour)。陸源碎屑岩、石灰岩、硅質岩等的還原色大多與有機質有關,泥質岩的還原色既與有機質也與低鐵硫化物有關。

綠色 一般由海綠石、綠泥石等礦物造成。這類礦物中的鐵離子有Fe2+和Fe3+兩種價態,可代表弱氧化或弱還原條件。砂岩的綠色常與海綠石顆粒或膠結物有關,泥質岩的綠色常是綠泥石造成的。此外,岩石中若含孔雀石也可顯綠色,但相對少見。

除上述典型顏色以外,岩石還可呈現各種過渡性顏色,如灰黃色、黃綠色等等,尤其在泥質岩中更是這樣。泥質沉積物常含不等量的有機質,在成岩作用中,有機質會因降解而減少,高錳氧化物或氫氧化物(致灰黑成分)常呈泥級質點共存其間,一些有色的微細陸源碎屑也常混入,這是泥質岩常常具有過渡顏色的主要原因,而砂岩、粉砂岩、灰岩等的過渡色則主要取決於所含泥質的多少和這些泥質的顏色。

影響顏色的其他因素還有岩石的粒度和干濕度,但它們一般不會改變顏色的基本色調,只會影響顏色的深淺或亮暗,在其他條件相同時,岩石粒度愈細或愈潮濕,其色愈深愈暗。

㈡ 岩石為什麼有那麼多顏色,說說情況

我們常常看到各種不同顏色的岩石,有紅色的,白色的,綠色的,黑色的,灰色的等等各種顏色,其實岩石的顏色是整體看上去的顏色,仔細看會發現岩石的顏色其實一般是不均勻的,我們看到的只是大體的顏色。岩石顯示出的顏色是其中的礦物的顏色,我們看到的是其中礦物顏色的綜合,其中的主要礦物和某些可以「染色」的微粒會影響岩石看上去的顏色。而礦物有各種顏色,不同的岩石含有的礦物種類和含量不同,因此岩石呈現各種不同的顏色。分散的微粒「色素」物質也會將整個岩石染色,特別是沉積岩更加常見。也就是說,決定岩石顏色的主要因素是它的物質成分。

岩石顏色的研究對於沉積岩更為重要,因為顏色對沉積岩的成因具有重要的指示性意義。

沉積岩的顏色按照主要致色成分劃分為兩大成因類型,即繼承色和自生色。主要由陸源碎屑礦物顯現出來的顏色稱為繼承色,是某種顏色的碎屑較為富集的反映,只出現在陸源碎屑岩中,如較純凈石英砂岩的灰白色,含大量鉀長石的長石砂岩的淺肉紅色,含大量隱晶質岩屑砂岩的暗灰色等。主要由自生礦物(包括有機質)表現出來的顏色稱為自生色,可出現在任何沉積岩中。按致色自生成分的成因,自生色可分為原生色和次生色兩類。原生色是由原生礦物或有機質顯現的顏色,通常分布比較均勻穩定,如海綠石石英砂岩的綠色、炭質頁岩的黑色等等。次生色是由次生礦物顯現的顏色,常常呈斑塊狀、脈狀或其他不規則狀分布,如海綠石石英砂岩順裂隙氧化,部分海綠石變成褐鐵礦而呈現的暗褐色等等。無論是原生色還是次生色,其致色成分的含量並不一定很高,只是致色的效果較強。原生色常常是在沉積環境中或在較淺埋藏條件下形成的,對當時的環境條件具有直接指示性意義。次生色則除特殊情況外,多是在沉積物固結以後才出現的,只與固結以後的條件有關。

而對於其他岩石來講,顏色主要都是由其中的礦物決定的。例如有的岩石因為含有氧化鐵礦物或者是鉀長石較多,因此看上去是紅色的;有的岩石含有石英或者方解石等礦物特別多,因此看上去是白色的。有的岩石是花的,呈現紅、黑、白、黃等各種顏色,例如花崗岩,是由於其中的礦物成分比較復雜,因此呈現出各自的顏色,黑色的為黑雲母和輝石等,白色的為石英、鈉長石,紅色的為鉀長石等。變質岩中常見的綠簾石、綠泥石、海綠石等礦物常使岩石呈現綠色。還有一些岩石是含有某些金屬礦物高的礦石,例如黃銅礦,呈現金黃色,並有金屬光澤。而鐵是最普通的「色素」,三價鐵離子微粒使岩石呈紅色;二價的鐵離子使岩石呈綠色,並且因為 Fe3+、 Fe2+不同而呈混色紫紅、黃褐等。有機質等使岩石呈灰——黑色,錳使岩石呈褐——黑色。百分之幾的鐵即可使岩石具較濃的顏色。

㈢ 沉積岩的成因分類

根據上述的分類依據,本教材將沉積岩分為四大類(表7-5)。

1)陸源碎屑岩類:主要是指由母岩機械破碎所形成的碎屑物質,經搬運、沉積而成的岩石。本類岩石可按陸源碎屑顆粒的大小,進一步細分為粗碎屑岩(礫岩和角礫岩)、中碎屑岩(砂岩)、細碎屑岩(粉砂岩)。本類岩石還可根據礦物成分進一步細分。

2)粘土岩類:主要指粒度小於0.005mm的碎屑顆粒,並含有大量粘土礦物的呈疏鬆狀或固結的岩石。本類岩石可按其固結程度、成因、成分進一步細分,如粘土、泥岩、頁岩。

3)碳酸鹽岩類:主要由沉積的鈣、鎂碳酸鹽礦物(方解石、白雲石等)組成。主要岩石類型為石灰岩或白雲岩。本類岩石可按礦物成分、結構-成因等方面進一步細分為若干類型。

4)其他岩類:主要是母岩經強烈的化學風化所形成的真溶液和膠體溶液,搬運至水盆地中,經化學作用或生物化學作用沉積而形成的岩石。本類岩石若按其成分、成因及化學分異的順序可分為:鋁質岩、鐵質岩、錳質岩、硅質岩、磷質岩、蒸發岩、可燃有機岩等,其中以硅質岩類分布比較普遍,其他則較稀少。

表7-5 沉積岩分類簡表

小結

介紹了沉積岩的概念、形成過程、結構構造等,並介紹了本書所採用的分類。

復習思考題

1.沉積岩的概念及其基本特徵?

2.試比較沉積岩與岩漿岩形成特點有何異同?

3.沉積岩的形成過程一般可分幾個階段?各不同階段之間有什麼特點和相互聯系?是否所有沉積岩的形成都需經過全部形成階段呢?

4.風化作用與沉積岩的形成有什麼關系?風化產物的類型有幾種?不同類型的風化產物對沉積岩的形成有什麼影響?

5.碎屑顆粒在被介質搬運過程中會發生哪些變化?試結合你所見過的沉積岩石來加以說明。

6.試述沉積分異作用的基本內容及其在沉積岩形成中的意義。

7.何謂成岩作用和後生作用?在成岩和後生作用階段沉積物或沉積岩產生哪些變化?

8.試比較沉積岩與岩漿岩在礦物成分和結構構造上的異同。

9.試述層理的概念,層理按形態可分哪些類型?研究層理有什麼意義?

10.常見沉積岩的層面構造主要有哪些?研究波痕應注意哪些要素?如何區分同生、成岩和後生結核?

11.沉積岩的顏色有哪幾種類型?研究沉積岩的顏色有什麼意義?

12.沉積岩(以成因為基礎)可分幾大類?舉出它們的類型及代表岩石名稱。

13.什麼是沉積環境、沉積相?沉積相可分為哪幾類?沉積相的鑒定標志是什麼?

㈣ 如何鑒別沉積岩

如果不要求非常磚業的岩石定名。只是一般的區分可參照下面標識:
一、岩漿岩(火成岩)曉電曉受曉受曉曉曉多曉電曉米曉受曉聯曉受曉零曉電曉受曉米曉多曉曉e少量惠量量e米惠d量曉曉受曉曉曉曉曉零曉電米多米多
其主要識別標志有:
(一)、岩漿岩中噴出岩附近保存有明顯的火山活動痕跡,如,火山錐、熔岩流等;侵入岩常被其它岩石所包圍。
(二)、侵入岩中的各種礦物結晶良好,屬全晶質結構,如花崗岩等;噴出岩是隱晶質或玻璃質,用肉眼分不出其中的礦物成分。
(三)、有熔岩流動的痕跡,例如,不同顏色的條紋和拉長的氣孔。;有由揮發成分逸散後留下的孔洞。這種構造往往為噴出岩所具有。
(四)、除火山碎屑外,岩漿岩不具備層理構造,不含化石。
二、沉積岩
主要識別標志如下。
(一)、層理構造是沉積岩最重要的構造特徵之一,不同的岩層疊置在一起好像一部巨厚的「書」,是其區別於岩漿岩和變質岩的最重要的標志。
(二)層面上經常保留有自然作用產生的一些痕跡:
受、波痕:是由風、流水和波浪作用在層面上留下的一種波狀起伏痕跡。
電、泥裂:又叫龜裂,指在粘土質或砂質沉積岩表面,由於乾燥收縮而形成的不規則的多邊形裂紋。
(三)、岩層中含有古代動物和植物的遺跡,即化石,這是沉積岩的重要特徵。但不是所有的沉積岩都具有的特徵。
三、變質岩
(一)、變質岩的結構
受、變晶結構。在變質過程中礦物重新結晶所形成的結構。最常見的變晶結構有:①等粒變晶結構:礦物晶粒大小大致相等,多呈它形,互相鑲嵌很緊,不具定向排列。如大理岩、石英岩等。 ②斑狀變晶結構:與岩漿岩的斑狀結構相似,在細粒的基質上分布著一些大的晶體——變斑晶。如某些片麻岩和片岩常具有這種結構。③鱗片狀變晶結構:片狀礦物(雲母、綠泥石等)定向排列,如各種片岩。
電、變余結構。由於重結晶作用不徹底,原岩的礦物成分和結構特徵可以被保留下來,也稱殘余結構。
(二)、變質岩的構造
變質岩中最常見的片理構造也是鑒別某些變質岩的重要根據。岩石中片狀、板狀和柱狀礦物,在壓力作用下呈平行排列的現象叫片理構造。具體可分為如下幾類:
受、 板狀構造:岩石易剝成板狀,破裂面光滑平整,肉眼難以分辨礦物顆粒。
電、 千枚狀構造:在岩石的破裂面上可看到強烈的絲絹光澤和皺紋。
曉、 片狀構造:岩石中大量片狀礦物和粒狀礦物都呈平行排列,構成較薄而清晰的片理。

㈤ 沉積岩顏色判定環境

顏色是沉積岩最醒目的標志,它反映了岩石的成分、結構和成因。地質工作者對顏色比較重視,描述岩石時總把顏色放在最前面,並把它作為分層、對比和推斷古地理條件的重要標志之一。


一、沉積岩顏色的成因類型


按成因,沉積岩的顏色可分為原生色和次生色。原生色又可分為繼承色和自生色。


  1. 繼承色

  2. 繼承色取決於碎屑物質的顏色,常為碎屑岩所具有。如純石英砂岩的白色,是由於無色透明的碎屑石英造成;長石砂岩則呈肉紅色是因碎屑長石是淺紅色,而長石是由花崗岩中的淺紅色長石機械破壞而來,故叫繼承色。

2.自生色

自生色取決於沉積和成岩階段形成的自生礦物的顏色。為大部分粘土岩、化學岩和部分碎屑岩所具有的顏色。如含Fe3+的就呈紅色或黃褐色;海綠石砂岩呈綠色,是因其中含有綠色的自生礦物海綠石。


3.次生色

次生色是在後生作用或風化作用過程中,原生色發生次生變化而形成的。如露頭上所見的紅褐色砂岩,有時可能是原來的黃鐵礦、菱鐵礦氧化生成紅褐色的褐鐵礦所致。


二、各種常見的自生色及其沉積環境


  1. 白色 一般不含色素,如質純的碳酸鹽岩、鹽岩、石英砂岩、高嶺土、蛋白石等。

2.灰色、黑色 由於含有機質(炭質、瀝青質)、分散狀硫化物(黃鐵礦、白鐵礦),這些物質含量越高,顏色越深。並表明岩石形成於還原或強還原條件下。


3.紅色、紫紅色、褐紅色、黃褐色

由於含有鐵的氧化物或氫氧化物之故。表明當時沉積介質為氧化及強氧化條件,其中黃色常見於炎熱乾燥氣候條件下的陸相沉積物中,而紅色常見於炎熱潮濕氣候條件下的陸相或海陸過渡相沉積物中,也可見於海相沉積物中。


4.綠色

由於含有Fe2+和Fe3+的硅酸鹽礦物(海綠石、鮞綠泥石)。代表弱氧化或弱還原的介質條件。碎屑岩中若含有角閃石、綠簾石、綠泥石等碎屑礦物多時也可呈綠色。


5.藍色、青色 是硬石膏、天青石、石膏。石鹽等特有的顏色。有時藍色是由藍鐵礦和藍銅礦引起的。


6,紫色 與氧化鐵或氧化錳有關,有時則含土狀螢石之故。


岩石的顏色除與成分有關外,還與粒度、干濕情況有關;粒度越細則相應的顏色要顯得深一些;濕的標本比乾的顏色要深些。


三、顏色的描述和實際意義


對岩石的顏色描述時,不僅要說明是何種顏色,而且要說明顏色的深淺、亮暗和濃淡程度。有時岩石是混合色,則用復合名稱描述,如深紫紅色、淺藍灰色,前面的是次要的顏色(深紫、淺藍),後面的才是主要顏色(即紅、灰色)。


對於沉積岩顏色的研究,有助於劃分和對比地層、了解古氣候條件,根據顏色的性質可以確定介質是氧化或還原的環境。對顏色的仔細研究還有助於尋找有用礦產,如雲南的沉積型銅礦主要賦存於紫紅色地層中的淺色岩石中,故淺紫交互層是尋找銅礦最有利的地段灰綠色泥岩。

㈥ 沉積岩的顏色與哪些因素有關為什麼岩石會呈紅色或黑色

到紅色的顏色是指,碎片是主要成分的沉積風化碎屑沉積岩變成紅色,其中含有三價鐵,這表明由於氧化環境中,因為只有在氧化環境中,以便使的鐵變成為三價岩石分層主要可以考慮兩種方式,一種組分,如顆粒厚度(粗的和細的),如該組合物的變化(如頁岩的內容,如水泥的變化),第二個是時間,如白堊系,如准噶爾盆地侏羅系。

㈦ 怎樣分辨某種石頭是沉積岩,變質岩還是岩漿岩

一、岩漿岩其主要識別標志有:

(一)岩漿岩中噴出岩附近保存有明顯的火山活動痕跡,如,火山錐、熔岩流等;侵入岩常被其它岩石所包圍。

(二)侵入岩中的各種礦物結晶良好,屬全晶質結構,如花崗岩等;噴出岩是隱晶質或玻璃質,用肉眼分不出其中的礦物成分。

(三)有熔岩流動的痕跡,例如,不同顏色的條紋和拉長的氣孔。;有由揮發成分逸散後留下的孔洞。這種構造往往為噴出岩所具有。

(四)除火山碎屑外,岩漿岩不具備層理構造,不含化石。

二、沉積岩主要識別標志如下:

(一)層理構造是沉積岩最重要的構造特徵之一,不同的岩層疊置在一起好像一部巨厚的「書」,是其區別於岩漿岩和變質岩的最重要的標志。

(二)層面上經常保留有自然作用產生的一些痕跡:

1、波痕:是由風、流水和波浪作用在層面上留下的一種波狀起伏痕跡。

2、泥裂:又叫龜裂,指在粘土質或砂質沉積岩表面,由於乾燥收縮而形成的不規則的多邊形裂紋。

(三)、岩層中含有古代動物和植物的遺跡,即化石,這是沉積岩的重要特徵。但不是所有的沉積岩都具有的特徵。

三、變質岩

變晶結構。在變質過程中礦物重新結晶所形成的結構。最常見的變晶結構有:

①等粒變晶結構:礦物晶粒大小大致相等,多呈它形,互相鑲嵌很緊,不具定向排列。如大理岩、石英岩等。

②斑狀變晶結構:與岩漿岩的斑狀結構相似,在細粒的基質上分布著一些大的晶體——變斑晶。如某些片麻岩和片岩常具有這種結構。

③鱗片狀變晶結構:片狀礦物(雲母、綠泥石等)定向排列,如各種片岩。

(7)為什麼顏色是沉積岩的標志擴展閱讀:

形成條件:

一、沉積岩

沉積岩是由風化的碎屑物和溶解的物質經過搬運作用、沉積作用和成岩作用而形成的。形成過程受到地理環境和大地構造格局的制約。古地理對沉積岩形成的影響是多方面的。

最明顯的是陸地和海洋,盆地外和盆地內的古地理影響。陸地沉積岩的分布范圍比海洋沉積岩的分布范圍小;盆地外沉積岩的分布范圍或能保存下來的范圍,比盆地內沉積岩的分布或能保存下來的范圍要小一些。

二、變質岩

變質岩是在地球內力作用,引起的岩石構造的變化和改造產生的新型岩石。這些力量包括溫度、壓力、應力的變化、化學成分。

固態的岩石在地球內部的壓力和溫度作用下,發生物質成分的遷移和重結晶,形成新的礦物組合。如普通石灰石由於重結晶變成大理石。變質岩是在高溫、高壓和礦物質的混合作用下由一種岩石自然變質成的另一種岩石。質變可能是重結晶、紋理改變或顏色改變。

三、岩漿岩

岩漿岩主要有侵入和噴出兩種產出情況。侵入在地殼一定深度上的岩漿經緩慢冷卻而形成的岩石,稱為侵入岩。侵入岩固結成岩需要的時間很長。地質學家們曾做過估算,一個2000米厚的花崗岩體完全結晶大約需要64000年;岩漿噴出或者溢流到地表,冷凝形成的岩石稱為噴出岩。

㈧ 實習五 肉眼識別常見沉積岩及相關的礦石

一、目的

通過對沉積岩特徵的觀察,識別一些常見的沉積岩及相關的礦石,加深對沉積作用、沉積礦床形成,以及對它們形成環境的了解。

二、要求

(1)在教師帶領下,認真觀察常見沉積岩及相關礦石的特徵。

(2)把觀察到的現象填寫到實習報告表中。

(3)要愛護實習標本。

三、實習內容

運用已有的礦物知識,藉助簡單的設備(放大鏡、小刀、瓷板)和稀鹽酸,參考教科書上有關沉積作用的內容及常見沉積岩的描述,對標本逐一認真地觀察,包括沉積岩及相關礦石的顏色、成分、結構和構造等特徵。根據所觀察到的各種特徵,運用現實主義原則,分析不同沉積岩及沉積礦床可能的形成環境。

1.顏色

顏色指沉積岩外表的總體顏色,而不是指單個礦物顆粒的顏色。顏色往往反映沉積岩的成分和形成環境,常見的有灰白色、灰色、深灰色、黑色、肉紅色、棕紅色、青灰色、灰黃色、灰綠色等。如果是單礦物岩石,顏色命名就比較簡單了,如石英砂岩的顏色與石英接近,常為灰白色或乳白色;如果是復礦物岩石,就比較復雜,這時要把多種礦物的顏色作為一個綜合體,以確定沉積岩的顏色。

2.碎屑沉積岩的物質組成和化學沉積岩的化學成分

碎屑沉積岩的物質組成包括碎屑和膠結物。碎屑有礦物碎屑和岩石碎屑,在描述時須指出這些碎屑的礦物成分或岩石類型。膠結物常見的有鈣質、硅質、泥質和鐵質,它們把碎屑顆粒聯結成一塊整體的岩石。

不同膠結物的鑒別方法:鈣質的加鹽酸起泡,顏色常為灰色;硅質的顏色為灰白色,加鹽酸不起泡,用小刀刻不動;泥質的顏色常為灰、灰綠或深灰色,質地軟,用小刀容易刻動;鐵質的顏色常為紅色或褐紅色。同一種沉積岩可以由不同膠結物膠結而成,如砂岩的膠結物有鐵質、泥質、硅質或鈣質等。

化學沉積岩的化學成分很多,常見的有鐵、鋁、錳、硅的氧化物和氫氧化物,以及碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、鹵化物等。一種化學沉積岩通常以某一種化學成分為主,如灰岩的成分主要為碳酸鈣,硅質岩為二氧化硅,鹽岩主要為氯化鈉。

3.礦物成分

沉積岩中已知的礦物有160多種,而99%以上的沉積岩只由20餘種礦物組成。最常見的是氧化物礦物和硅酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽等鹽類礦物,包括石英、白雲母、粘土礦物、鉀長石、斜長石、方解石、白雲石、石膏、硬石膏、赤鐵礦、褐鐵礦、蛋白石等。石英、鉀長石、斜長石、白雲母也是岩漿岩中常見的礦物,因而它們是沉積岩與岩漿岩共有的礦物。岩漿岩中常見的橄欖石、輝石、角閃石、黑雲母等暗色礦物在沉積岩中很少出現;相反,沉積岩中分布相當普遍的粘土礦物、方解石、白雲石、石膏、硬石膏等在岩漿岩中幾乎不存在。

4.結構

結構是指組成沉積岩的物質成分的結晶程度、顆粒大小、形態及其相互關系。在一定程度上,結構反映沉積岩的成因,是重要的鑒定標志,也是分類命名的主要依據。

碎屑結構 碎屑顆粒被膠結物粘結起來的結構。根據碎屑的粒徑大小又可分為:礫狀結構(>2mm)、砂狀結構(2~0.05mm)和粉砂狀結構(0.05~0.005mm)。

泥質結構 由粘土礦物組成的結構,粒徑<0.005mm。

粒屑結構 由波浪和流水的動力作用形成的碳酸鹽岩結構。粒屑結構可分為四個部分:①顆粒,是在沉積盆地內產生的沉積物顆粒,相當於砂岩中的砂粒(但是與砂粒不同,砂粒是外來碎屑);②泥晶基質,即盆地內形成的灰泥,相當於砂岩中的粘土及細粉砂;③亮晶膠結物,是在成岩過程中沉澱於粒間孔隙的碳酸鹽礦物,相當於砂岩的膠結物;④孔隙。鮞狀結構、內碎屑結構均屬於粒屑結構。

晶粒結構 全部由結晶顆粒組成的結構。化學及生物化學沉積的灰岩、重結晶的灰岩及白雲岩等均可以有晶粒結構。按晶粒大小又可分為:粗晶(>2mm)、中晶(2~0.5mm)、細晶(0.5~0.01mm)及隱晶(<0.01mm)。

生物結構 沉積岩中所含生物的遺體或碎片達30%以上的結構。這種結構常見於灰岩及硅質岩中。

火山碎屑結構 火山碎屑物的含量達90%以上的結構,為正常火山碎屑岩的特有結構,又可分為集塊結構(碎屑直徑>64mm)、火山角礫結構(碎屑直徑64~2mm)和凝灰結構(碎屑直徑<2mm)。

5.原生構造

在沉積物沉積及固結成岩過程中形成的構造,稱為沉積岩的原生構造。研究原生構造可以確定沉積介質的營力及流動狀態,有助於分析沉積環境,有時還可以確定頂底層序等。

(1)層理

層理是沉積岩中最重要的一種構造,是沉積物沉積時所形成的成層構造。層理由沉積物的顏色、成分、結構及層的厚度、形狀等沿垂向的變化顯示出來。

層理要素包括細層、層系和層系組(圖實51)。細層又稱紋層,是組成層理的最小單位,其厚度極小,常以毫米計。細層是在相同作用條件下同時形成的,因而同一細層具有比較均一的成分和結構。細層之間可以平行或不平行,細層和層系面可以平行或斜交。

層系是由成分、結構和產狀基本相同的若干細層組成的。這些細層是在相同作用條件下不同時期形成的。

層系組是由兩個或兩個以上的相似層系構成的。這些相似層系形成於同一環境。不同層系組的出現是由沉積環境或動力條件變化引起的。

根據層系厚度可以把層理分為:

塊狀層理(>1m)、厚層理(大型層理)(1~0.1m)、中厚層理(中型層理)(0.1~0.03m)和薄層理(小型層理)(<0.03m)。按紋層的形態,層理主要有以下幾種類型(圖實5-1):

水平層理 細層呈直線狀互相平行,並且平行於層面。一般認為這種層理是在比較平靜的水動力條件下由懸浮物沉積而成。

波狀層理 細層間近似平行,細層呈對稱或不對稱波狀起伏,細層的總體方向平行於層面。這種層理是由介質的波浪振盪運動或單向前進運動造成的,前者形成對稱波狀層理,後者形成不對稱波狀層理。

交錯層理 又稱斜層理,由一系列斜交於層系面的細層組成,層系可以互相重疊、交錯或切割。

圖實5-1 層理的基本類型及有關術語

粒序層理 又稱遞變層理,指每個細層由底至頂粒度由粗逐漸變細,並且細層之間大致互相平行。

(2)層面構造

在岩層層面上所出現的各種不平坦的沉積構造的痕跡統稱為層面構造,主要有波痕、泥裂、雨痕、冰雹痕及晶體印痕。

波痕 由於風、流水或波浪等的作用,在砂質沉積物表面所形成的一種波狀起伏現象,形似波紋。當介質定向運動時,所形成的波痕為非對稱狀,迎流坡較緩,順流坡較陡;當介質往返運動時,則形成對稱波痕,其兩坡坡角相等(圖實5-2)。如果能夠確定波峰和波谷,就可以確定層序。

圖實5-2 對稱波痕(A)與非對稱波痕(B)

圖實5-3 泥裂及其形成示意圖

泥裂 未固結的沉積物露出水面,受到曝曬而乾涸、收縮所產生的裂縫(圖實5-3)。泥裂常見於粘土岩和碳酸鹽岩中,非粘結性的砂不會形成泥裂。在平面上泥裂發育成不規則的多邊形,在剖面上常呈V字形(上寬下窄)。泥裂表明沉積物曾經露出水面,因而在沉積相研究中具有重要的意義。利用泥裂可以指示地層的頂底面,即裂縫的尖端總是指向底面的。

雨痕和冰雹痕 由於雨滴或冰雹落在松軟的泥質或砂質沉積物表面而形成的圓形或橢圓形凹穴。通常凹穴深1~2mm,直徑2~3mm,邊緣稍高。冰雹痕比雨痕寬而深,形狀也較不規則,邊緣更粗糙些。雨痕和冰雹痕常與泥裂共生在一起,都是沉積物曾經露出水面的標志。

晶體印痕 當粘土、碳酸鹽等沉積物含有石鹽、石膏、黃鐵礦等晶體時,在成岩過程中,沉積物被壓實、脫水,由於粘土等沉積物體積的收縮遠比晶體顯著,因而造成晶體突出於岩層表面,並可嵌入到上覆岩層中,稱為晶體印痕。

(3)結核

結核是一種在成分、結構、顏色等方面與周圍岩石有明顯差別的礦物集合體。它主要是未固結的沉積物中呈溶液狀態的分散物質,重新分配、集中並逐漸增長而成,有鈣質、硅質、鐵質、磷質、錳質等結核。結核常呈球狀、橢球狀或不規則的團塊狀,從幾毫米到幾十厘米,分布較廣,有的順層斷續分布,主要出現在泥質岩、粉砂岩、碳酸鹽岩和煤系地層中。

6.沉積礦床及常見礦石

由沉積作用和成岩作用形成的礦床稱為沉積礦床。沉積礦床是在沉積作用中造成成礦物質的堆積,成岩階段使其固結成岩。沉積礦床產於沉積岩系或火山沉積岩系中,礦體和頂底板岩石都同屬沉積成因,並且表現出沉積的同時性和連續性。一定的沉積礦產和一定的沉積岩性岩相相關,如河流沖積砂礦形成於河床的粗碎屑沖積層中,耐火粘土礦床產於含煤岩系中。礦體多呈層狀、似層狀和凸鏡狀,具明顯的層理,與圍岩產狀一致。

與沉積岩的分類相似,沉積礦床可分為四類:機械沉積礦床、蒸發沉積礦床、膠體化學沉積礦床、生物化學沉積礦床。沉積礦床的礦產種類很多。常見沉積的礦產種類(即常見礦石)有:石鹽、石膏、芒硝、天然鹼、鐵、錳、鋁、粘土、磷灰岩、硅藻土、自然硫、黃鐵礦等。

在實習時,觀察石膏以及沉積成因的黃鐵礦、赤鐵礦、鋁土礦等常見礦石的特徵。

四、常見的沉積岩

沉積岩,可按成因和物質成分的不同,劃分為碎屑岩、粘土岩、化學岩及生物化學岩和火山碎屑岩等四類(表實5-1)。

表實5-1 沉積岩分類簡表

碎屑岩主要由碎屑顆粒和膠結物組成。碎屑顆粒如礫岩中的礫石,砂岩中的砂,它們是碎屑岩的最主要組分。粘土岩又稱泥質岩,是分布最廣的一類沉積岩,主要由粘土礦物(粒徑<0.005mm)組成,含少量粉砂碎屑。化學岩及生物化學岩是由化學或生物化學沉積作用形成的岩石,最常見的是石灰岩。火山碎屑岩是由火山碎屑物質經堆積、壓實、膠結或熔結而形成的岩石。

礫岩 具礫狀結構,由直徑>2mm的碎屑顆粒和膠結物組成。在含有礫石(直徑>2mm)和砂(直徑2~0.05mm)的混合沉積中,礫石含量>50%者稱礫岩,50%~30%者稱砂質礫岩。礫石呈圓狀或次圓狀的,稱為礫岩;礫石呈稜角狀或次稜角狀的,則稱為角礫岩。礫石成分一般為化學性質穩定且堅硬的礦物(如石英)或岩屑(如石英岩)等。膠結物成分有鈣質、硅質、泥質和鐵質等。

砂岩 具砂狀結構,是最重要的沉積岩類之一,其分布之廣僅次於粘土岩類。砂岩是指粒徑為2~0.05mm的砂佔全部碎屑顆粒50%以上的碎屑岩。砂岩的碎屑成分最主要為石英,其次是長石、岩屑,以及白雲母和重礦物等。膠結物成分有鈣質、硅質、泥質和鐵質等。按砂粒的大小可以細分為粗砂岩(2~0.5mm)、中砂岩(0.5~0.25mm)和細砂岩(0.25~0.05mm)。

粉砂岩 具粉砂狀結構,指粒徑為0.05~0.005mm的碎屑佔全部碎屑的50%以上的碎屑岩。粉砂岩中常混有較多的泥質,可以向泥質岩過渡或與之形成互層。碎屑成分較簡單,以石英為主,常含有較多的白雲母,以及少量的長石和極少的岩屑。粉砂岩中重礦物含量比砂岩高,可達2%~3%。膠結物以泥質、鈣質、鐵質為主。

泥岩和頁岩 具泥質結構,主要由粒徑<0.005mm的各種粘土礦物如高嶺石、水雲母等組成,也可含有少量其他礦物碎屑和各種化學沉積物。具有極薄層理構造的粘土岩稱為頁岩,而塊狀粘土岩則稱為泥岩。根據混入物的化學成分,又可分為鈣質、鐵質、硅質等泥岩和頁岩以及油頁岩。

油頁岩 是一種棕色至黑色的紋層狀頁岩,含液態及氣態的碳氫化合物,含油率一般為4%~20%。油頁岩具滑膩感;用指甲刻劃時,劃痕呈暗褐色;用小刀沿層面切削時,常呈刨花狀薄片;用火燃點時冒煙,具油味。如果含油率較高而且儲量大,油頁岩就可成為礦產。

石灰岩 是很常見的一種碳酸鹽岩,主要由50%以上的方解石組成。質純者一般為淺灰色或灰色;含有機質及雜質時,色較深,呈淺紅色、灰黑色以至黑色。石灰岩具有多種成因,因此有不同的結構類型,包括鮞狀結構、內碎屑結構、晶粒結構和生物結構等。當石灰岩中泥質成分含量增至25%~50%時,則稱為泥灰岩,是石灰岩與粘土岩之間的過渡型岩石。石灰岩可用於燒制石灰、水泥,作冶金熔劑、化工原料及建築石材等。

鐵質岩 為一種富含鐵質礦物的化學或生物化學沉積岩,主要礦物成分有赤鐵礦、菱鐵礦(FeCO3)等,常混入粘土、砂質、硅質等雜質。結構有鮞狀、豆狀、腎狀等。按礦物成分,可分為氧化鐵鐵質岩(主要成分為赤鐵礦或褐鐵礦)、菱鐵礦鐵質岩等。鐵質岩多形成於陸地表面或淺海中,可成為有價值的鐵礦床。

集塊岩 具集塊結構,直徑>64mm的火山碎屑佔50%以上,由火山彈及熔岩碎塊堆積而成。碎屑在火山噴發和墜落後,一般未再搬運,碎屑呈稜角狀。集塊岩常分布在火山通道附近,是構成火山錐的主要岩石之一。

火山角礫岩 具火山角礫結構,直徑為64~2mm的火山碎屑及熔岩角礫佔50%以上。角礫稜角明顯,分選差,不具層理,通常由火山灰填隙,並經壓實固結而成岩石。火山角礫岩多分布於火山口附近地區,常與集塊岩伴生。

凝灰岩 具凝灰結構,直徑<2mm的火山碎屑含量達50%以上,是火山碎屑岩中分布最廣的一種岩石。凝灰岩是由火山爆發時的火山碎屑被拋到空中,經過一定距離的飄移,然後降落堆積,再經壓實、膠結而形成的。由於空中分異作用,造成碎屑物具有一定的分選性,近火山口者粗,遠火山口者細。

五、作業與思考題

1.作業

按指定的沉積岩標本進行觀察鑒定,然後將鑒定特徵填入實習報告中。

2.思考題

(1)沉積岩可分為哪幾個大類?根據結構和物質成分的不同,又可分為哪些常見的類型?

(2)試述沉積岩結構的含義及常見類型。

(3)層理與層面構造分別指什麼?各有哪些主要類型?如何利用層理與層面構造確定岩層的頂底面?

實習五 沉積山岩實習報告

㈨ 岩漿岩不同於沉積岩和變質岩的主要判別標志是什麼回答盡量詳細些,

岩漿岩不同於沉積岩和變質岩的主要判別標志是
1、岩漿岩中噴出岩附近保存有明顯的火山活動痕跡,如,火山錐、熔岩流等;侵入岩常被其它岩石所包圍.
2、侵入岩中的各種礦物結晶良好,屬全晶質結構,如花崗岩等;噴出岩是隱晶質或玻璃質,用肉眼分不出其中的礦物成分.
3、有熔岩流動的痕跡,例如,不同顏色的條紋和拉長的氣孔.;有由揮發成分逸散後留下的孔洞.這種構造往往為噴出岩所具有.
4、除火山碎屑外,岩漿岩不具備層理構造,不含化石.(與沉積岩區分)
5、與變質岩的區別在於
(1)變質岩的變晶結構.在變質過程中礦物重新結晶所形成的結構.
最常見的變晶結構有:①等粒變晶結構:礦物晶粒大小大致相等,多呈它形,互相鑲嵌很緊,不具定向排列.如大理岩、石英岩等.②斑狀變晶結構:與岩漿岩的斑狀結構相似,在細粒的基質上分布著一些大的晶體——變斑晶.如某些片麻岩和片岩常具有這種結構.③鱗片狀變晶結構:片狀礦物(雲母、綠泥石等)定向排列,如各種片岩.
(2)變質岩的片理構造,即岩石中片狀、板狀和柱狀礦物,在壓力作用下呈平行排列的現象.

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