野外矿物岩石的观察和认识

llccqq · 发表于 2011-6-4 19:55

1．野外矿物岩石的观察和认识基本方法

了解地球的物质组成，是从认识矿物岩石开始的。
矿物岩石的野外识别能力，是地质工作者的一项基本功。
目前地球上已被发现的矿物总数已达3300余种，我们在课堂实验室内所见到的还不到1%，如此多的矿物如何才能辨认过来？其实与人类关系密切的仅200余种。其中长石、石英、橄榄石、辉石、角闪石、云母、粘土矿物、方解石等是常见的造岩矿物，它们占了地球上矿物总量的90%以上。其余如硫化物、氧化物、卤化物等一般少见，只是在一定区域、一定地质时代、富集到一定程度形成金属或非金属矿产。
在野外，矿物是组成岩石的基本单位。它们的分布并非杂乱无章，而与地球的演化密切相关。它们随着区域、地质时代的不同有规律地分布。在岩石圈范围内，岩浆岩、变质岩占总体积的95%，沉积岩仅占5%，主要分布于5 Km以上的范围内，但却涵盖了大陆面积的70%，海底几乎全部为沉积物覆盖。而沉积岩中，碎屑岩、碳酸岩盐、粘土岩共占总量的99%，其它可燃有机岩、硅质岩、铁质岩、铝质岩及盐类仅占很少比例。
了解了这些，在野外就可以心中有数了。运用学过的矿物岩石的知识和方法，在不断的实践中积累经验，就会认识越来越多的矿物和岩石，识别能力会愈来愈强。
在野外，除了掌握岩石的基本知识和识别方法外，还可借助一些简单的工具：如锤子、放大镜、小刀、5%的稀盐酸等。观察时，首先要用地质锤敲开岩石的新鲜面再进行其它工作，否则其风化表面会使观察产生错误的认识。用小刀可以区分硬度为6级上下的矿物，如方解石和石英。如遇石膏和滑石，指甲刻划即可识别。矿物之间相互刻划可判断他们相对硬度大小。一般放大镜可将岩石中细小的矿物颗粒放大10倍，能够观察其成分、结构等。用稀HCl可以区别方解石与其它矿物。
实地观察时，首先映入眼帘的是岩石的颜色。对岩石颜色的描述十分重要。一般地说，岩浆岩和变质岩的颜色往往与其暗色矿物（如橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等，它们都是含有Fe2+的硅酸盐矿物）含量有关。含量愈高，颜色愈深。岩浆岩从超基性岩至酸性岩颜色逐渐变浅，就是暗色矿物含量渐少，而长石、石英等浅色矿物含量渐高的缘故。因此在观察岩浆岩、变质岩的过程中，对颜色的正确描述有助于岩石类型的识别。而沉积岩中，深色岩层系因其富含有机质所致，它们往往代表还原、湿润条件下的产物。而常见于岩浆岩、变质岩中的暗色矿物极易风化分解，难以出现在沉积岩中。红色沉积岩层多含有Fe3+，是氧化、干燥条件下的产物。
接下来利用手中的工具观察岩石的矿物成分、结构、构造现象。沉积岩中，还要注意古生物化石的观察。野外岩石在纵向上、横向上会发生变化。观察时应注意上、下、左、右追索一下，观察它们的变化。这样才能全面认识岩石及其组合特征。观察内容应分项逐条记录在笔记本上。

2．沉积岩的观察和认识

在野外，沉积岩一望无际的层状分布是最易辨认的。单个岩层厚度大小不一也是沉积岩应描述的特征：
巨厚层    >2m
厚层    2—0.5m
中层　　０.５—０.１m
薄层　　０.１—０.０１m
页薄层　　 <０.０１m

1）碎屑岩的观察和认识
开始之前，可找一些建筑用的沙粒,用放大镜观察。练习看看它们的矿物成分、大小、磨圆度、分选性等。
碎屑岩有两种结构组分，一是碎屑颗粒，主要为石英，其次为长石、白云石、岩屑等。二是胶结物或基质。未经胶结的碎屑称为“沙”。
打下一块新鲜标本，先观察碎屑，确定其成分、含量、分选性、磨圆度等，再观察基质或胶结物的成分、含量、胶结方式。然后考虑命名。最后还要观察沉积构造、古生物情况。碎屑岩命名采用成分+结构的原则。碎屑中某矿物成分含量在５０％以上，即可以其命名。但长石或岩屑若含量超过25%  即可命名为长石砂岩或岩屑砂岩。实际上它们非常少见，分布的最广的还是石英砂岩。为什么？同学们可独立思考这个问题。
碎屑粒度大小标准为：
砾　　>2mm
粗砂　2—0.5mm
中砂　0.5—0.25mm
细砂　0.25—0.1mm
粉砂　0.1—0.01mm
某一标准粒度的碎屑占５０％以上即可以此命名。
例：淮南谢桥下二叠统下石盒子组７煤层底板砂岩描述
灰色，中厚层；
碎屑矿物成分主要为石英，含量75%以上，次要成分为长石、岩屑、炭屑等，共占15%；
粒屑大小在0 .8—0. 3mm 之间，含量共占70%以上，主要为中粒碎屑；
碎屑多为次棱角——次圆状，分选中等；
胶结物主要为泥质，孔隙式胶结为主，次为接触式；基质含量少，主要为泥质、粉砂。
单斜层理发育，上部见波状层理。
向上为细砂、粉砂岩，粉砂岩中可见植物碎屑化石。
定名：中粒石英砂岩
在野外，碎屑岩常形成山脊或突兀地面，抗风化能力较强，表面无水溶蚀痕迹，除钙质胶结者外，滴酸无反应。更重要的是经常使用手中的放大镜，从结构的观察中很容易与其它岩类区别。

2）碳酸盐岩的观察和认识
碳酸盐岩主要为石灰岩、白云岩。在野外，用小刀和稀盐酸很容易认识和区别它们。
石灰岩主要矿物为方解石，但其结构组分也可分为两部分：泥晶基质与颗粒。特殊情况下还有生物形成的架状结构，如淮南地区的叠层石灰岩。碳酸盐岩中的颗粒不是岩石风化的产物，而是沉积过程中由于机械的、化学的或生物作用形成的，如粒屑、鲕粒、生物屑、藻团等。颗粒含量50%以上者可定为颗粒石灰岩，如：竹叶状（砾石）石灰岩、鲕粒石灰岩、生物碎屑石灰岩。一般颗粒含量高，沉积时水体能量高。泥晶含量50%以上者称泥晶                         图2—2鲕粒石灰岩石灰岩，反映较为平静的水体环境。
例：中寒武统张夏组鲕粒石灰岩的描述
灰色，厚层状；主要矿物成分为方解石，滴稀盐酸剧烈起泡；鲕粒结构。鲕粒圆球状，大小均匀，一般粒径1mm左右，含量60%；颗粒中含生物碎屑，主要为三叶虫，软体动物，约占10%；亮晶方解石胶结，含量30%。水动力强，无泥晶基质。
定名：亮晶鲕粒石灰岩
白云岩由白云石组成，它们主要为白云石交代石灰岩而成，故多为晶粒结构，放大镜下能观察得很清楚。若沉积时交代，则形成于干燥气候下，与盐类共生，故少见生物化石。
碳酸盐岩易与水作用，表面溶蚀沟槽十分发育。特别是白云岩风化面上的“刀砍”状构造常是白云岩的重要识别标志，其成因系白云岩在构造作用下破裂，在地下水作用下沿裂隙沉淀方解石，表面上方解石较白云石易风化，形成“刀砍”状。
在地下，碳酸盐岩是重要的含水层。

3）粘土岩的观察和认识
粘土岩的矿物主要为高岭石、蒙脱石等。颗粒一般<0.001mm，电子显微镜下才能看到它们，故称泥质结构。其中层（页）理发育者称页岩，不发育时称泥岩，未固结者称粘土。
粘土岩在野外较易辨认，其岩性松软，易风化，常形成低洼地形而被掩盖。粘土岩由于含杂质不同呈黄、绿、灰、红等颜色，如煤系地层中页岩因富含碳质呈黑色，有时可称碳质泥（页）岩，上二叠统石千峯组页岩因含Fe3+ 呈紫红色。