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为什么颜色是沉积岩的标志

发布时间: 2022-02-08 16:04:52

㈠ 沉积岩的物质成分和颜色

1.沉积岩的矿物成分和化学成分

沉积岩的固态物质包括有机质和矿物两大部分。除了煤这种可燃有机岩以外,一般沉积岩中的有机质主要赋存在泥质岩和部分碳酸盐岩中,其他岩石中的含量很少,常在1%以下,其中可溶于有机酸的部分是沥青,其余难溶于常用无机或有机溶剂的部分称为干酪根(kerogen),二者都是沉积有机质经沉积后降解的产物。沉积岩中的矿物比较复杂。由于原始物质中的碎屑物质可来自任何类型的母岩,所以岩浆岩、变质岩中的所有矿物都可在沉积岩中出现。迄今为止,在沉积岩中已经知道的矿物已达160种以上,但它们中的绝大多数都比较稀少或分散,只有大约20种左右是比较常见的,而且存在于同一岩石中的矿物还多不超过5~6种,有些仅1~3种。矿物成分在整个沉积岩中的多样性和在具体岩石中的简单性从一个侧面反映了沉积岩成因的独特性质。

从矿物的“生成”这个角度出发,沉积岩中的矿物可划分成两大成因类型:他生矿物(allogenic minerals)和自生矿物(authigenic minerals)。他生矿物是在所赋存沉积岩的形成作用开始之前就已经生成或已经存在的矿物。按来源,它可分成陆源碎屑矿物和火山碎屑矿物两类(宇宙尘埃矿物数量稀少,可以忽略)。陆源碎屑矿物是母岩以晶体碎屑或岩石碎屑(简称岩屑)形式提供给沉积岩的,可看成是沉积岩对母岩矿物的继承,故也称继承矿物(inheritable minerals),如来自花岗岩、花岗片麻岩等母岩的碎屑石英、碎屑长石、碎屑云母等。火山碎屑矿物是由火山爆发直接提供给沉积岩的,在成分上与来自岩浆岩母岩的矿物相同。自生矿物是在沉积岩的形成作用中以化学或生物化学方式新生成的矿物,或者简单地说是由所赋存沉积岩自己生成的矿物。常见的典型自生矿物有粘土矿物、方解石、白云石、石英、玉髓、海绿石、石膏、铁锰氧化物或其水化物,其次是黄铁矿、菱铁矿、铝的氧化物或氢氧化物、长石等。沉积岩中的有机质也属于自生范畴。有些矿物(如石英、长石等)在他生矿物和自生矿物中都可出现,为避免混淆,在实践中应明确它的成因,如碎屑石英、自生石英或碎屑长石、自生长石等。按沉积岩形成作用的阶段性,自生矿物可分为风化矿物、沉积矿物和成岩矿物3类,它们分别在化学风化作用、化学或生物沉积作用和成岩作用中生成。另一种更为流行的划分方法是将自生矿物划分成原生矿物和次生矿物两类:如果自生矿物在它赋存的沉积物或沉积岩中占据空间时,该空间还未被别的矿物占据,这种矿物就是原生矿物;如果该空间正被别的矿物占据着,它是通过某种化学过程(如交代)才夺取到这个空间的,这种矿物就是次生矿物。按这样的定义,风化矿物、沉积矿物和在孔洞中沉淀的成岩矿物都是原生矿物,而交代原生矿物形成的矿物才是次生矿物。

沉积岩的化学成分随岩石类型的不同而相差极大(表11-1),一些石英砂岩或硅质岩可含90%以上的SiO2,而石灰岩则高度富CaO,其他化学成分如Al2O3、Fe2O3和MgO等也可明显富集在某些类型的岩石中,这显然是地球物质循环到表生带后因背景条件不同而发生分异的结果。

2.沉积岩的颜色

颜色是沉积岩的重要宏观特征之一,对沉积岩的成因具有重要的指示性意义。

1)颜色的成因类型

因为决定岩石颜色的主要因素是它的物质成分,所以沉积岩的颜色也可按主要致色成分划分成两大成因类型,即继承色和自生色。主要由陆源碎屑矿物显现出来的颜色称为继承色,是某种颜色的碎屑较为富集的反映,只出现在陆源碎屑岩中,如较纯净石英砂岩的灰白色,含大量钾长石的长石砂岩的浅肉红色,含大量隐晶质岩屑的岩屑砂岩的暗灰色等等。主要由自生矿物(包括有机质)表现出来的颜色称为自生色,可出现在任何沉积岩中。按致色自生成分的成因,自生色可分为原生色和次生色两类。原生色是由原生矿物或有机质显现的颜色,通常分布比较均匀稳定,如海绿石石英砂岩的绿色、炭质页岩的黑色等等。次生色是由次生矿物显现的颜色,常常呈斑块状、脉状或其他不规则状分布,如海绿石石英砂岩顺裂隙氧化,部分海绿石变成褐铁矿而呈现的暗褐色等等。无论是原生色还是次生色,其致色成分的含量并不一定很高,只是致色效果较强。原生色常常是在沉积环境中或在较浅埋藏条件下形成的,对当时的环境条件具有直接的指示性意义。次生色则除特殊情况外,多是在沉积物固结以后才出现的,只与固结以后的条件有关。

表11-1 某些沉积岩的化学成分(wB/%)

2)几种典型自生色的致色成分及其成因意义

白色或浅灰白色 当岩石不含有机质、构成矿物(不论其成因)基本上都是无色透明时常为这种颜色,如纯净的高岭石、蒙脱石粘土岩、钙质石英砂岩、结晶灰岩等。

红、紫红、褐或黄色 当岩石含高铁氧化物或氢氧化物时可表现出这种颜色,其含量低至百分之几即有很强的致色效果。通常高铁氧化物为主时偏红或紫红,高铁氢氧化物为主时偏黄或褐黄。由于自生矿物中的高铁氧化物或氢氧化物只能通过氧化才能生成,故这种颜色又称氧化色(oxidized colour),可准确地指示氧化条件(但并非一定是暴露条件)。陆源碎屑岩的氧化色多由高价铁质胶结物造成,泥质岩、灰岩、硅质岩的氧化色常由弥散状高铁微粒造成。由具有氧化色的砂岩、粉砂岩和泥质岩稳定共生形成的一套岩石称为红层或红色岩系,地球上已知最古老的红层产于中元古代,据此推测,地球富氧大气的形成不会晚于这个时间。

灰、深灰或黑色 这通常是因为岩石含有有机质或弥散状低铁硫化物(如黄铁矿、白铁矿)微粒的缘故,它们的含量愈高,岩石愈趋近黑色。有机质和低铁硫化物均可氧化,故这种颜色只能形成或保存于还原条件,也因此而称为还原色(reced colour)。陆源碎屑岩、石灰岩、硅质岩等的还原色大多与有机质有关,泥质岩的还原色既与有机质也与低铁硫化物有关。

绿色 一般由海绿石、绿泥石等矿物造成。这类矿物中的铁离子有Fe2+和Fe3+两种价态,可代表弱氧化或弱还原条件。砂岩的绿色常与海绿石颗粒或胶结物有关,泥质岩的绿色常是绿泥石造成的。此外,岩石中若含孔雀石也可显绿色,但相对少见。

除上述典型颜色以外,岩石还可呈现各种过渡性颜色,如灰黄色、黄绿色等等,尤其在泥质岩中更是这样。泥质沉积物常含不等量的有机质,在成岩作用中,有机质会因降解而减少,高锰氧化物或氢氧化物(致灰黑成分)常呈泥级质点共存其间,一些有色的微细陆源碎屑也常混入,这是泥质岩常常具有过渡颜色的主要原因,而砂岩、粉砂岩、灰岩等的过渡色则主要取决于所含泥质的多少和这些泥质的颜色。

影响颜色的其他因素还有岩石的粒度和干湿度,但它们一般不会改变颜色的基本色调,只会影响颜色的深浅或亮暗,在其他条件相同时,岩石粒度愈细或愈潮湿,其色愈深愈暗。

㈡ 岩石为什么有那么多颜色,说说情况

我们常常看到各种不同颜色的岩石,有红色的,白色的,绿色的,黑色的,灰色的等等各种颜色,其实岩石的颜色是整体看上去的颜色,仔细看会发现岩石的颜色其实一般是不均匀的,我们看到的只是大体的颜色。岩石显示出的颜色是其中的矿物的颜色,我们看到的是其中矿物颜色的综合,其中的主要矿物和某些可以“染色”的微粒会影响岩石看上去的颜色。而矿物有各种颜色,不同的岩石含有的矿物种类和含量不同,因此岩石呈现各种不同的颜色。分散的微粒“色素”物质也会将整个岩石染色,特别是沉积岩更加常见。也就是说,决定岩石颜色的主要因素是它的物质成分。

岩石颜色的研究对于沉积岩更为重要,因为颜色对沉积岩的成因具有重要的指示性意义。

沉积岩的颜色按照主要致色成分划分为两大成因类型,即继承色和自生色。主要由陆源碎屑矿物显现出来的颜色称为继承色,是某种颜色的碎屑较为富集的反映,只出现在陆源碎屑岩中,如较纯净石英砂岩的灰白色,含大量钾长石的长石砂岩的浅肉红色,含大量隐晶质岩屑砂岩的暗灰色等。主要由自生矿物(包括有机质)表现出来的颜色称为自生色,可出现在任何沉积岩中。按致色自生成分的成因,自生色可分为原生色和次生色两类。原生色是由原生矿物或有机质显现的颜色,通常分布比较均匀稳定,如海绿石石英砂岩的绿色、炭质页岩的黑色等等。次生色是由次生矿物显现的颜色,常常呈斑块状、脉状或其他不规则状分布,如海绿石石英砂岩顺裂隙氧化,部分海绿石变成褐铁矿而呈现的暗褐色等等。无论是原生色还是次生色,其致色成分的含量并不一定很高,只是致色的效果较强。原生色常常是在沉积环境中或在较浅埋藏条件下形成的,对当时的环境条件具有直接指示性意义。次生色则除特殊情况外,多是在沉积物固结以后才出现的,只与固结以后的条件有关。

而对于其他岩石来讲,颜色主要都是由其中的矿物决定的。例如有的岩石因为含有氧化铁矿物或者是钾长石较多,因此看上去是红色的;有的岩石含有石英或者方解石等矿物特别多,因此看上去是白色的。有的岩石是花的,呈现红、黑、白、黄等各种颜色,例如花岗岩,是由于其中的矿物成分比较复杂,因此呈现出各自的颜色,黑色的为黑云母和辉石等,白色的为石英、钠长石,红色的为钾长石等。变质岩中常见的绿帘石、绿泥石、海绿石等矿物常使岩石呈现绿色。还有一些岩石是含有某些金属矿物高的矿石,例如黄铜矿,呈现金黄色,并有金属光泽。而铁是最普通的“色素”,三价铁离子微粒使岩石呈红色;二价的铁离子使岩石呈绿色,并且因为 Fe3+、 Fe2+不同而呈混色紫红、黄褐等。有机质等使岩石呈灰——黑色,锰使岩石呈褐——黑色。百分之几的铁即可使岩石具较浓的颜色。

㈢ 沉积岩的成因分类

根据上述的分类依据,本教材将沉积岩分为四大类(表7-5)。

1)陆源碎屑岩类:主要是指由母岩机械破碎所形成的碎屑物质,经搬运、沉积而成的岩石。本类岩石可按陆源碎屑颗粒的大小,进一步细分为粗碎屑岩(砾岩和角砾岩)、中碎屑岩(砂岩)、细碎屑岩(粉砂岩)。本类岩石还可根据矿物成分进一步细分。

2)粘土岩类:主要指粒度小于0.005mm的碎屑颗粒,并含有大量粘土矿物的呈疏松状或固结的岩石。本类岩石可按其固结程度、成因、成分进一步细分,如粘土、泥岩、页岩。

3)碳酸盐岩类:主要由沉积的钙、镁碳酸盐矿物(方解石、白云石等)组成。主要岩石类型为石灰岩或白云岩。本类岩石可按矿物成分、结构-成因等方面进一步细分为若干类型。

4)其他岩类:主要是母岩经强烈的化学风化所形成的真溶液和胶体溶液,搬运至水盆地中,经化学作用或生物化学作用沉积而形成的岩石。本类岩石若按其成分、成因及化学分异的顺序可分为:铝质岩、铁质岩、锰质岩、硅质岩、磷质岩、蒸发岩、可燃有机岩等,其中以硅质岩类分布比较普遍,其他则较稀少。

表7-5 沉积岩分类简表

小结

介绍了沉积岩的概念、形成过程、结构构造等,并介绍了本书所采用的分类。

复习思考题

1.沉积岩的概念及其基本特征?

2.试比较沉积岩与岩浆岩形成特点有何异同?

3.沉积岩的形成过程一般可分几个阶段?各不同阶段之间有什么特点和相互联系?是否所有沉积岩的形成都需经过全部形成阶段呢?

4.风化作用与沉积岩的形成有什么关系?风化产物的类型有几种?不同类型的风化产物对沉积岩的形成有什么影响?

5.碎屑颗粒在被介质搬运过程中会发生哪些变化?试结合你所见过的沉积岩石来加以说明。

6.试述沉积分异作用的基本内容及其在沉积岩形成中的意义。

7.何谓成岩作用和后生作用?在成岩和后生作用阶段沉积物或沉积岩产生哪些变化?

8.试比较沉积岩与岩浆岩在矿物成分和结构构造上的异同。

9.试述层理的概念,层理按形态可分哪些类型?研究层理有什么意义?

10.常见沉积岩的层面构造主要有哪些?研究波痕应注意哪些要素?如何区分同生、成岩和后生结核?

11.沉积岩的颜色有哪几种类型?研究沉积岩的颜色有什么意义?

12.沉积岩(以成因为基础)可分几大类?举出它们的类型及代表岩石名称。

13.什么是沉积环境、沉积相?沉积相可分为哪几类?沉积相的鉴定标志是什么?

㈣ 如何鉴别沉积岩

如果不要求非常砖业的岩石定名。只是一般的区分可参照下面标识:
一、岩浆岩(火成岩)晓电晓受晓受晓晓晓多晓电晓米晓受晓联晓受晓零晓电晓受晓米晓多晓晓e少量惠量量e米惠d量晓晓受晓晓晓晓晓零晓电米多米多
其主要识别标志有:
(一)、岩浆岩中喷出岩附近保存有明显的火山活动痕迹,如,火山锥、熔岩流等;侵入岩常被其它岩石所包围。
(二)、侵入岩中的各种矿物结晶良好,属全晶质结构,如花岗岩等;喷出岩是隐晶质或玻璃质,用肉眼分不出其中的矿物成分。
(三)、有熔岩流动的痕迹,例如,不同颜色的条纹和拉长的气孔。;有由挥发成分逸散后留下的孔洞。这种构造往往为喷出岩所具有。
(四)、除火山碎屑外,岩浆岩不具备层理构造,不含化石。
二、沉积岩
主要识别标志如下。
(一)、层理构造是沉积岩最重要的构造特征之一,不同的岩层叠置在一起好像一部巨厚的“书”,是其区别于岩浆岩和变质岩的最重要的标志。
(二)层面上经常保留有自然作用产生的一些痕迹:
受、波痕:是由风、流水和波浪作用在层面上留下的一种波状起伏痕迹。
电、泥裂:又叫龟裂,指在粘土质或砂质沉积岩表面,由于干燥收缩而形成的不规则的多边形裂纹。
(三)、岩层中含有古代动物和植物的遗迹,即化石,这是沉积岩的重要特征。但不是所有的沉积岩都具有的特征。
三、变质岩
(一)、变质岩的结构
受、变晶结构。在变质过程中矿物重新结晶所形成的结构。最常见的变晶结构有:①等粒变晶结构:矿物晶粒大小大致相等,多呈它形,互相镶嵌很紧,不具定向排列。如大理岩、石英岩等。 ②斑状变晶结构:与岩浆岩的斑状结构相似,在细粒的基质上分布着一些大的晶体——变斑晶。如某些片麻岩和片岩常具有这种结构。③鳞片状变晶结构:片状矿物(云母、绿泥石等)定向排列,如各种片岩。
电、变余结构。由于重结晶作用不彻底,原岩的矿物成分和结构特征可以被保留下来,也称残余结构。
(二)、变质岩的构造
变质岩中最常见的片理构造也是鉴别某些变质岩的重要根据。岩石中片状、板状和柱状矿物,在压力作用下呈平行排列的现象叫片理构造。具体可分为如下几类:
受、 板状构造:岩石易剥成板状,破裂面光滑平整,肉眼难以分辨矿物颗粒。
电、 千枚状构造:在岩石的破裂面上可看到强烈的丝绢光泽和皱纹。
晓、 片状构造:岩石中大量片状矿物和粒状矿物都呈平行排列,构成较薄而清晰的片理。

㈤ 沉积岩颜色判定环境

颜色是沉积岩最醒目的标志,它反映了岩石的成分、结构和成因。地质工作者对颜色比较重视,描述岩石时总把颜色放在最前面,并把它作为分层、对比和推断古地理条件的重要标志之一。


一、沉积岩颜色的成因类型


按成因,沉积岩的颜色可分为原生色和次生色。原生色又可分为继承色和自生色。


  1. 继承色

  2. 继承色取决于碎屑物质的颜色,常为碎屑岩所具有。如纯石英砂岩的白色,是由于无色透明的碎屑石英造成;长石砂岩则呈肉红色是因碎屑长石是浅红色,而长石是由花岗岩中的浅红色长石机械破坏而来,故叫继承色。

2.自生色

自生色取决于沉积和成岩阶段形成的自生矿物的颜色。为大部分粘土岩、化学岩和部分碎屑岩所具有的颜色。如含Fe3+的就呈红色或黄褐色;海绿石砂岩呈绿色,是因其中含有绿色的自生矿物海绿石。


3.次生色

次生色是在后生作用或风化作用过程中,原生色发生次生变化而形成的。如露头上所见的红褐色砂岩,有时可能是原来的黄铁矿、菱铁矿氧化生成红褐色的褐铁矿所致。


二、各种常见的自生色及其沉积环境


  1. 白色 一般不含色素,如质纯的碳酸盐岩、盐岩、石英砂岩、高岭土、蛋白石等。

2.灰色、黑色 由于含有机质(炭质、沥青质)、分散状硫化物(黄铁矿、白铁矿),这些物质含量越高,颜色越深。并表明岩石形成于还原或强还原条件下。


3.红色、紫红色、褐红色、黄褐色

由于含有铁的氧化物或氢氧化物之故。表明当时沉积介质为氧化及强氧化条件,其中黄色常见于炎热干燥气候条件下的陆相沉积物中,而红色常见于炎热潮湿气候条件下的陆相或海陆过渡相沉积物中,也可见于海相沉积物中。


4.绿色

由于含有Fe2+和Fe3+的硅酸盐矿物(海绿石、鲕绿泥石)。代表弱氧化或弱还原的介质条件。碎屑岩中若含有角闪石、绿帘石、绿泥石等碎屑矿物多时也可呈绿色。


5.蓝色、青色 是硬石膏、天青石、石膏。石盐等特有的颜色。有时蓝色是由蓝铁矿和蓝铜矿引起的。


6,紫色 与氧化铁或氧化锰有关,有时则含土状萤石之故。


岩石的颜色除与成分有关外,还与粒度、干湿情况有关;粒度越细则相应的颜色要显得深一些;湿的标本比干的颜色要深些。


三、颜色的描述和实际意义


对岩石的颜色描述时,不仅要说明是何种颜色,而且要说明颜色的深浅、亮暗和浓淡程度。有时岩石是混合色,则用复合名称描述,如深紫红色、浅蓝灰色,前面的是次要的颜色(深紫、浅蓝),后面的才是主要颜色(即红、灰色)。


对于沉积岩颜色的研究,有助于划分和对比地层、了解古气候条件,根据颜色的性质可以确定介质是氧化或还原的环境。对颜色的仔细研究还有助于寻找有用矿产,如云南的沉积型铜矿主要赋存于紫红色地层中的浅色岩石中,故浅紫交互层是寻找铜矿最有利的地段灰绿色泥岩。

㈥ 沉积岩的颜色与哪些因素有关为什么岩石会呈红色或黑色

到红色的颜色是指,碎片是主要成分的沉积风化碎屑沉积岩变成红色,其中含有三价铁,这表明由于氧化环境中,因为只有在氧化环境中,以便使的铁变成为三价岩石分层主要可以考虑两种方式,一种组分,如颗粒厚度(粗的和细的),如该组合物的变化(如页岩的内容,如水泥的变化),第二个是时间,如白垩系,如准噶尔盆地侏罗系。

㈦ 怎样分辨某种石头是沉积岩,变质岩还是岩浆岩

一、岩浆岩其主要识别标志有:

(一)岩浆岩中喷出岩附近保存有明显的火山活动痕迹,如,火山锥、熔岩流等;侵入岩常被其它岩石所包围。

(二)侵入岩中的各种矿物结晶良好,属全晶质结构,如花岗岩等;喷出岩是隐晶质或玻璃质,用肉眼分不出其中的矿物成分。

(三)有熔岩流动的痕迹,例如,不同颜色的条纹和拉长的气孔。;有由挥发成分逸散后留下的孔洞。这种构造往往为喷出岩所具有。

(四)除火山碎屑外,岩浆岩不具备层理构造,不含化石。

二、沉积岩主要识别标志如下:

(一)层理构造是沉积岩最重要的构造特征之一,不同的岩层叠置在一起好像一部巨厚的“书”,是其区别于岩浆岩和变质岩的最重要的标志。

(二)层面上经常保留有自然作用产生的一些痕迹:

1、波痕:是由风、流水和波浪作用在层面上留下的一种波状起伏痕迹。

2、泥裂:又叫龟裂,指在粘土质或砂质沉积岩表面,由于干燥收缩而形成的不规则的多边形裂纹。

(三)、岩层中含有古代动物和植物的遗迹,即化石,这是沉积岩的重要特征。但不是所有的沉积岩都具有的特征。

三、变质岩

变晶结构。在变质过程中矿物重新结晶所形成的结构。最常见的变晶结构有:

①等粒变晶结构:矿物晶粒大小大致相等,多呈它形,互相镶嵌很紧,不具定向排列。如大理岩、石英岩等。

②斑状变晶结构:与岩浆岩的斑状结构相似,在细粒的基质上分布着一些大的晶体——变斑晶。如某些片麻岩和片岩常具有这种结构。

③鳞片状变晶结构:片状矿物(云母、绿泥石等)定向排列,如各种片岩。

(7)为什么颜色是沉积岩的标志扩展阅读:

形成条件:

一、沉积岩

沉积岩是由风化的碎屑物和溶解的物质经过搬运作用、沉积作用和成岩作用而形成的。形成过程受到地理环境和大地构造格局的制约。古地理对沉积岩形成的影响是多方面的。

最明显的是陆地和海洋,盆地外和盆地内的古地理影响。陆地沉积岩的分布范围比海洋沉积岩的分布范围小;盆地外沉积岩的分布范围或能保存下来的范围,比盆地内沉积岩的分布或能保存下来的范围要小一些。

二、变质岩

变质岩是在地球内力作用,引起的岩石构造的变化和改造产生的新型岩石。这些力量包括温度、压力、应力的变化、化学成分。

固态的岩石在地球内部的压力和温度作用下,发生物质成分的迁移和重结晶,形成新的矿物组合。如普通石灰石由于重结晶变成大理石。变质岩是在高温、高压和矿物质的混合作用下由一种岩石自然变质成的另一种岩石。质变可能是重结晶、纹理改变或颜色改变。

三、岩浆岩

岩浆岩主要有侵入和喷出两种产出情况。侵入在地壳一定深度上的岩浆经缓慢冷却而形成的岩石,称为侵入岩。侵入岩固结成岩需要的时间很长。地质学家们曾做过估算,一个2000米厚的花岗岩体完全结晶大约需要64000年;岩浆喷出或者溢流到地表,冷凝形成的岩石称为喷出岩。

㈧ 实习五 肉眼识别常见沉积岩及相关的矿石

一、目的

通过对沉积岩特征的观察,识别一些常见的沉积岩及相关的矿石,加深对沉积作用、沉积矿床形成,以及对它们形成环境的了解。

二、要求

(1)在教师带领下,认真观察常见沉积岩及相关矿石的特征。

(2)把观察到的现象填写到实习报告表中。

(3)要爱护实习标本。

三、实习内容

运用已有的矿物知识,借助简单的设备(放大镜、小刀、瓷板)和稀盐酸,参考教科书上有关沉积作用的内容及常见沉积岩的描述,对标本逐一认真地观察,包括沉积岩及相关矿石的颜色、成分、结构和构造等特征。根据所观察到的各种特征,运用现实主义原则,分析不同沉积岩及沉积矿床可能的形成环境。

1.颜色

颜色指沉积岩外表的总体颜色,而不是指单个矿物颗粒的颜色。颜色往往反映沉积岩的成分和形成环境,常见的有灰白色、灰色、深灰色、黑色、肉红色、棕红色、青灰色、灰黄色、灰绿色等。如果是单矿物岩石,颜色命名就比较简单了,如石英砂岩的颜色与石英接近,常为灰白色或乳白色;如果是复矿物岩石,就比较复杂,这时要把多种矿物的颜色作为一个综合体,以确定沉积岩的颜色。

2.碎屑沉积岩的物质组成和化学沉积岩的化学成分

碎屑沉积岩的物质组成包括碎屑和胶结物。碎屑有矿物碎屑和岩石碎屑,在描述时须指出这些碎屑的矿物成分或岩石类型。胶结物常见的有钙质、硅质、泥质和铁质,它们把碎屑颗粒联结成一块整体的岩石。

不同胶结物的鉴别方法:钙质的加盐酸起泡,颜色常为灰色;硅质的颜色为灰白色,加盐酸不起泡,用小刀刻不动;泥质的颜色常为灰、灰绿或深灰色,质地软,用小刀容易刻动;铁质的颜色常为红色或褐红色。同一种沉积岩可以由不同胶结物胶结而成,如砂岩的胶结物有铁质、泥质、硅质或钙质等。

化学沉积岩的化学成分很多,常见的有铁、铝、锰、硅的氧化物和氢氧化物,以及碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、卤化物等。一种化学沉积岩通常以某一种化学成分为主,如灰岩的成分主要为碳酸钙,硅质岩为二氧化硅,盐岩主要为氯化钠。

3.矿物成分

沉积岩中已知的矿物有160多种,而99%以上的沉积岩只由20余种矿物组成。最常见的是氧化物矿物和硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐等盐类矿物,包括石英、白云母、粘土矿物、钾长石、斜长石、方解石、白云石、石膏、硬石膏、赤铁矿、褐铁矿、蛋白石等。石英、钾长石、斜长石、白云母也是岩浆岩中常见的矿物,因而它们是沉积岩与岩浆岩共有的矿物。岩浆岩中常见的橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等暗色矿物在沉积岩中很少出现;相反,沉积岩中分布相当普遍的粘土矿物、方解石、白云石、石膏、硬石膏等在岩浆岩中几乎不存在。

4.结构

结构是指组成沉积岩的物质成分的结晶程度、颗粒大小、形态及其相互关系。在一定程度上,结构反映沉积岩的成因,是重要的鉴定标志,也是分类命名的主要依据。

碎屑结构 碎屑颗粒被胶结物粘结起来的结构。根据碎屑的粒径大小又可分为:砾状结构(>2mm)、砂状结构(2~0.05mm)和粉砂状结构(0.05~0.005mm)。

泥质结构 由粘土矿物组成的结构,粒径<0.005mm。

粒屑结构 由波浪和流水的动力作用形成的碳酸盐岩结构。粒屑结构可分为四个部分:①颗粒,是在沉积盆地内产生的沉积物颗粒,相当于砂岩中的砂粒(但是与砂粒不同,砂粒是外来碎屑);②泥晶基质,即盆地内形成的灰泥,相当于砂岩中的粘土及细粉砂;③亮晶胶结物,是在成岩过程中沉淀于粒间孔隙的碳酸盐矿物,相当于砂岩的胶结物;④孔隙。鲕状结构、内碎屑结构均属于粒屑结构。

晶粒结构 全部由结晶颗粒组成的结构。化学及生物化学沉积的灰岩、重结晶的灰岩及白云岩等均可以有晶粒结构。按晶粒大小又可分为:粗晶(>2mm)、中晶(2~0.5mm)、细晶(0.5~0.01mm)及隐晶(<0.01mm)。

生物结构 沉积岩中所含生物的遗体或碎片达30%以上的结构。这种结构常见于灰岩及硅质岩中。

火山碎屑结构 火山碎屑物的含量达90%以上的结构,为正常火山碎屑岩的特有结构,又可分为集块结构(碎屑直径>64mm)、火山角砾结构(碎屑直径64~2mm)和凝灰结构(碎屑直径<2mm)。

5.原生构造

在沉积物沉积及固结成岩过程中形成的构造,称为沉积岩的原生构造。研究原生构造可以确定沉积介质的营力及流动状态,有助于分析沉积环境,有时还可以确定顶底层序等。

(1)层理

层理是沉积岩中最重要的一种构造,是沉积物沉积时所形成的成层构造。层理由沉积物的颜色、成分、结构及层的厚度、形状等沿垂向的变化显示出来。

层理要素包括细层、层系和层系组(图实51)。细层又称纹层,是组成层理的最小单位,其厚度极小,常以毫米计。细层是在相同作用条件下同时形成的,因而同一细层具有比较均一的成分和结构。细层之间可以平行或不平行,细层和层系面可以平行或斜交。

层系是由成分、结构和产状基本相同的若干细层组成的。这些细层是在相同作用条件下不同时期形成的。

层系组是由两个或两个以上的相似层系构成的。这些相似层系形成于同一环境。不同层系组的出现是由沉积环境或动力条件变化引起的。

根据层系厚度可以把层理分为:

块状层理(>1m)、厚层理(大型层理)(1~0.1m)、中厚层理(中型层理)(0.1~0.03m)和薄层理(小型层理)(<0.03m)。按纹层的形态,层理主要有以下几种类型(图实5-1):

水平层理 细层呈直线状互相平行,并且平行于层面。一般认为这种层理是在比较平静的水动力条件下由悬浮物沉积而成。

波状层理 细层间近似平行,细层呈对称或不对称波状起伏,细层的总体方向平行于层面。这种层理是由介质的波浪振荡运动或单向前进运动造成的,前者形成对称波状层理,后者形成不对称波状层理。

交错层理 又称斜层理,由一系列斜交于层系面的细层组成,层系可以互相重叠、交错或切割。

图实5-1 层理的基本类型及有关术语

粒序层理 又称递变层理,指每个细层由底至顶粒度由粗逐渐变细,并且细层之间大致互相平行。

(2)层面构造

在岩层层面上所出现的各种不平坦的沉积构造的痕迹统称为层面构造,主要有波痕、泥裂、雨痕、冰雹痕及晶体印痕。

波痕 由于风、流水或波浪等的作用,在砂质沉积物表面所形成的一种波状起伏现象,形似波纹。当介质定向运动时,所形成的波痕为非对称状,迎流坡较缓,顺流坡较陡;当介质往返运动时,则形成对称波痕,其两坡坡角相等(图实5-2)。如果能够确定波峰和波谷,就可以确定层序。

图实5-2 对称波痕(A)与非对称波痕(B)

图实5-3 泥裂及其形成示意图

泥裂 未固结的沉积物露出水面,受到曝晒而干涸、收缩所产生的裂缝(图实5-3)。泥裂常见于粘土岩和碳酸盐岩中,非粘结性的砂不会形成泥裂。在平面上泥裂发育成不规则的多边形,在剖面上常呈V字形(上宽下窄)。泥裂表明沉积物曾经露出水面,因而在沉积相研究中具有重要的意义。利用泥裂可以指示地层的顶底面,即裂缝的尖端总是指向底面的。

雨痕和冰雹痕 由于雨滴或冰雹落在松软的泥质或砂质沉积物表面而形成的圆形或椭圆形凹穴。通常凹穴深1~2mm,直径2~3mm,边缘稍高。冰雹痕比雨痕宽而深,形状也较不规则,边缘更粗糙些。雨痕和冰雹痕常与泥裂共生在一起,都是沉积物曾经露出水面的标志。

晶体印痕 当粘土、碳酸盐等沉积物含有石盐、石膏、黄铁矿等晶体时,在成岩过程中,沉积物被压实、脱水,由于粘土等沉积物体积的收缩远比晶体显着,因而造成晶体突出于岩层表面,并可嵌入到上覆岩层中,称为晶体印痕。

(3)结核

结核是一种在成分、结构、颜色等方面与周围岩石有明显差别的矿物集合体。它主要是未固结的沉积物中呈溶液状态的分散物质,重新分配、集中并逐渐增长而成,有钙质、硅质、铁质、磷质、锰质等结核。结核常呈球状、椭球状或不规则的团块状,从几毫米到几十厘米,分布较广,有的顺层断续分布,主要出现在泥质岩、粉砂岩、碳酸盐岩和煤系地层中。

6.沉积矿床及常见矿石

由沉积作用和成岩作用形成的矿床称为沉积矿床。沉积矿床是在沉积作用中造成成矿物质的堆积,成岩阶段使其固结成岩。沉积矿床产于沉积岩系或火山沉积岩系中,矿体和顶底板岩石都同属沉积成因,并且表现出沉积的同时性和连续性。一定的沉积矿产和一定的沉积岩性岩相相关,如河流冲积砂矿形成于河床的粗碎屑冲积层中,耐火粘土矿床产于含煤岩系中。矿体多呈层状、似层状和凸镜状,具明显的层理,与围岩产状一致。

与沉积岩的分类相似,沉积矿床可分为四类:机械沉积矿床、蒸发沉积矿床、胶体化学沉积矿床、生物化学沉积矿床。沉积矿床的矿产种类很多。常见沉积的矿产种类(即常见矿石)有:石盐、石膏、芒硝、天然碱、铁、锰、铝、粘土、磷灰岩、硅藻土、自然硫、黄铁矿等。

在实习时,观察石膏以及沉积成因的黄铁矿、赤铁矿、铝土矿等常见矿石的特征。

四、常见的沉积岩

沉积岩,可按成因和物质成分的不同,划分为碎屑岩、粘土岩、化学岩及生物化学岩和火山碎屑岩等四类(表实5-1)。

表实5-1 沉积岩分类简表

碎屑岩主要由碎屑颗粒和胶结物组成。碎屑颗粒如砾岩中的砾石,砂岩中的砂,它们是碎屑岩的最主要组分。粘土岩又称泥质岩,是分布最广的一类沉积岩,主要由粘土矿物(粒径<0.005mm)组成,含少量粉砂碎屑。化学岩及生物化学岩是由化学或生物化学沉积作用形成的岩石,最常见的是石灰岩。火山碎屑岩是由火山碎屑物质经堆积、压实、胶结或熔结而形成的岩石。

砾岩 具砾状结构,由直径>2mm的碎屑颗粒和胶结物组成。在含有砾石(直径>2mm)和砂(直径2~0.05mm)的混合沉积中,砾石含量>50%者称砾岩,50%~30%者称砂质砾岩。砾石呈圆状或次圆状的,称为砾岩;砾石呈棱角状或次棱角状的,则称为角砾岩。砾石成分一般为化学性质稳定且坚硬的矿物(如石英)或岩屑(如石英岩)等。胶结物成分有钙质、硅质、泥质和铁质等。

砂岩 具砂状结构,是最重要的沉积岩类之一,其分布之广仅次于粘土岩类。砂岩是指粒径为2~0.05mm的砂占全部碎屑颗粒50%以上的碎屑岩。砂岩的碎屑成分最主要为石英,其次是长石、岩屑,以及白云母和重矿物等。胶结物成分有钙质、硅质、泥质和铁质等。按砂粒的大小可以细分为粗砂岩(2~0.5mm)、中砂岩(0.5~0.25mm)和细砂岩(0.25~0.05mm)。

粉砂岩 具粉砂状结构,指粒径为0.05~0.005mm的碎屑占全部碎屑的50%以上的碎屑岩。粉砂岩中常混有较多的泥质,可以向泥质岩过渡或与之形成互层。碎屑成分较简单,以石英为主,常含有较多的白云母,以及少量的长石和极少的岩屑。粉砂岩中重矿物含量比砂岩高,可达2%~3%。胶结物以泥质、钙质、铁质为主。

泥岩和页岩 具泥质结构,主要由粒径<0.005mm的各种粘土矿物如高岭石、水云母等组成,也可含有少量其他矿物碎屑和各种化学沉积物。具有极薄层理构造的粘土岩称为页岩,而块状粘土岩则称为泥岩。根据混入物的化学成分,又可分为钙质、铁质、硅质等泥岩和页岩以及油页岩。

油页岩 是一种棕色至黑色的纹层状页岩,含液态及气态的碳氢化合物,含油率一般为4%~20%。油页岩具滑腻感;用指甲刻划时,划痕呈暗褐色;用小刀沿层面切削时,常呈刨花状薄片;用火燃点时冒烟,具油味。如果含油率较高而且储量大,油页岩就可成为矿产。

石灰岩 是很常见的一种碳酸盐岩,主要由50%以上的方解石组成。质纯者一般为浅灰色或灰色;含有机质及杂质时,色较深,呈浅红色、灰黑色以至黑色。石灰岩具有多种成因,因此有不同的结构类型,包括鲕状结构、内碎屑结构、晶粒结构和生物结构等。当石灰岩中泥质成分含量增至25%~50%时,则称为泥灰岩,是石灰岩与粘土岩之间的过渡型岩石。石灰岩可用于烧制石灰、水泥,作冶金熔剂、化工原料及建筑石材等。

铁质岩 为一种富含铁质矿物的化学或生物化学沉积岩,主要矿物成分有赤铁矿、菱铁矿(FeCO3)等,常混入粘土、砂质、硅质等杂质。结构有鲕状、豆状、肾状等。按矿物成分,可分为氧化铁铁质岩(主要成分为赤铁矿或褐铁矿)、菱铁矿铁质岩等。铁质岩多形成于陆地表面或浅海中,可成为有价值的铁矿床。

集块岩 具集块结构,直径>64mm的火山碎屑占50%以上,由火山弹及熔岩碎块堆积而成。碎屑在火山喷发和坠落后,一般未再搬运,碎屑呈棱角状。集块岩常分布在火山通道附近,是构成火山锥的主要岩石之一。

火山角砾岩 具火山角砾结构,直径为64~2mm的火山碎屑及熔岩角砾占50%以上。角砾棱角明显,分选差,不具层理,通常由火山灰填隙,并经压实固结而成岩石。火山角砾岩多分布于火山口附近地区,常与集块岩伴生。

凝灰岩 具凝灰结构,直径<2mm的火山碎屑含量达50%以上,是火山碎屑岩中分布最广的一种岩石。凝灰岩是由火山爆发时的火山碎屑被抛到空中,经过一定距离的飘移,然后降落堆积,再经压实、胶结而形成的。由于空中分异作用,造成碎屑物具有一定的分选性,近火山口者粗,远火山口者细。

五、作业与思考题

1.作业

按指定的沉积岩标本进行观察鉴定,然后将鉴定特征填入实习报告中。

2.思考题

(1)沉积岩可分为哪几个大类?根据结构和物质成分的不同,又可分为哪些常见的类型?

(2)试述沉积岩结构的含义及常见类型。

(3)层理与层面构造分别指什么?各有哪些主要类型?如何利用层理与层面构造确定岩层的顶底面?

实习五 沉积山岩实习报告

㈨ 岩浆岩不同于沉积岩和变质岩的主要判别标志是什么回答尽量详细些,

岩浆岩不同于沉积岩和变质岩的主要判别标志是
1、岩浆岩中喷出岩附近保存有明显的火山活动痕迹,如,火山锥、熔岩流等;侵入岩常被其它岩石所包围.
2、侵入岩中的各种矿物结晶良好,属全晶质结构,如花岗岩等;喷出岩是隐晶质或玻璃质,用肉眼分不出其中的矿物成分.
3、有熔岩流动的痕迹,例如,不同颜色的条纹和拉长的气孔.;有由挥发成分逸散后留下的孔洞.这种构造往往为喷出岩所具有.
4、除火山碎屑外,岩浆岩不具备层理构造,不含化石.(与沉积岩区分)
5、与变质岩的区别在于
(1)变质岩的变晶结构.在变质过程中矿物重新结晶所形成的结构.
最常见的变晶结构有:①等粒变晶结构:矿物晶粒大小大致相等,多呈它形,互相镶嵌很紧,不具定向排列.如大理岩、石英岩等.②斑状变晶结构:与岩浆岩的斑状结构相似,在细粒的基质上分布着一些大的晶体——变斑晶.如某些片麻岩和片岩常具有这种结构.③鳞片状变晶结构:片状矿物(云母、绿泥石等)定向排列,如各种片岩.
(2)变质岩的片理构造,即岩石中片状、板状和柱状矿物,在压力作用下呈平行排列的现象.

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