砂岩和粉砂岩的描述

砂岩和粉砂岩的描述
实验五砂岩和粉砂岩的描述(2学时)
一、实验目的与要求
1. 学习砂岩和粉砂岩标本的观察及描述方法。

2.掌握砂岩及粉砂岩的粒度分类及成分分类，学会正确命名，初步分析其形成条件。

二、实验内容
观察和描述各种砂岩及粉砂岩标本。

三、实验指导
(一)砂岩和粉砂岩观察及描述的一般程序
1. 岩石的颜色
2. 岩石的结构
3. 岩石的成分
4. 岩石的沉积构造特征
5. 成岩后生变化
6. 命名
7. 岩石成因
(二)砂岩和粉砂岩手标本的观察描述内容及方法
1. 岩石的颜色:
砂岩和粉砂岩的颜色反映其组成成分和形成环境，必须认真描述新鲜面的原生色，有意义的次生色也应描述。

岩石的颜色往往不是单一的颜色，描述时主要颜色放后，次要色放前，如紫红色、灰白色、黄灰色等。

2.岩石的结构
(1)观察碎屑颗粒的结构，如粒度、形状、表面特征。

?目估各粒级占碎屑总量的百分含量(即将碎屑颗粒总含量视为100)，按粒度结构分类命名原则给予结构命名并确定分选性。

?观察碎屑颗粒的磨圆程度，分主次描述，如主要为次棱角状的，个别为圆状。

如果介于二者之间的，则描述为次圆状,次棱角状。

另外球度、形态及表面特征明显的、有意义的也应描述。

(2)观察和描述填隙物的结构
杂基多为细粉砂和粘土，尤其是粉砂岩中粘土含量就更多些，标本上可见比较疏松而碎屑颗粒突出。

如果粘土重结晶则较硬，对砂岩而言，尤其要认真估计含量，因杂基含量<15%者为净砂岩，>15%者为杂砂岩。

胶结物的结构用肉眼则不易识别，需在显微镜下观察。

(3)观察和描述胶结类型。

3.岩石成分
(1)观察和描述碎屑颗粒成分
? 岩屑的种类及其含量。

对于砂岩，当因颗粒小于能分辨岩屑种类时，即目估岩屑总含量，待磨薄片后详细鉴定。

? 主要碎屑矿物的特征及含量
对主要碎屑矿物应描述肉眼鉴定特征并目估百分含量，为正确定名提供矿物量的依据。

常见碎屑矿物主要有石英、长石、云母等，其特征如下:
石英碎屑:无色、透明、粒状、无解理，具油脂光泽，硬度=7，大于小刀。

长石碎屑:肉红色或灰白色，粒状或长板状，但均有磨蚀，解理发育，解理面为玻璃光泽，有时可见卡氏双晶或聚片双晶，硬度=6，大于小刀。

云母碎屑常见有白云母和黑云母。

常沿层理面分布，闪闪发亮。

白云母碎屑:白色，小片状，具丝绢光泽。

黑云母碎屑:黑色或褐色，小片状具丝绢光泽。

目估百分含量时，把碎屑看成百分之百，然后目估每种碎屑所占百分含量。

要选择成分分布均匀的部位或有代表性的部位进行目估。

?重矿物种类和含量。

重矿物一般含量小，颗粒小。

只有大者肉眼可见，尽量鉴定。

常见的重矿物有绿帘石、电气石、锆石、磷灰石、辉石、角闪石等。

可根据颜色和晶形鉴定。

?沉积特征矿物及含量
常见特征的沉积矿物有海绿石、黄铁矿等。

海绿石:绿色、橄榄绿色、黄绿色，粒状，星散分布或成层分布。

黄铁矿:亮黄色，金属光泽，粒状或立方体晶形，星散分布或成层分布。

对碎屑成分的鉴定，主要是鉴定岩屑、石英碎屑、长石碎屑的特征及含量，以便对砂岩进行分类命名，并帮助恢复母岩类型(表5-1)及推测所鉴定岩石的形成环境。

表5-1 碎屑矿物组合与母岩类型关系(裴蒂庄，1975) 再造沉积物:
重晶石、海绿石、石英(尤其具磨蚀的再生长加大边者)燧石、石英岩岩屑(沉积石英砂岩屑)、白钛石，金红石，圆电气石，圆金红石
低级变质岩:
板岩和千枚岩屑，黑云母和白云母，常缺少长石，白钛石，石英和石英岩屑(变质岩型)，电气石(小、浅棕色、自形、具炭质包裹体)
高级变质岩:
石榴石、角闪石(蓝、绿变种)、蓝晶石、矽线石、红柱石、十字石、石英(变质岩型)、白云母和黑云母、长石(酸性斜长石)、绿帘石、黝帘石、磁铁矿。

酸性火成岩:
磷灰石、黑云母、角闪石、独居石、白云母、榍石、锆石(自形)、石英(火成岩型)、微斜长石、磁铁矿、电气石(小、粉红色、自形)
基性火成岩:
板钛矿、辉石、铗钛矿、紫苏辉石、钛铁矿和磁铁矿、络铁矿、白钛矿、橄榄石、金红石、中性斜长石、蛇纹石。

伟晶岩:
萤石，兰电气石，柘榴石，独居石，白云母，黄玉，钠长石，微斜长石
砂岩根据石英碎屑、长石碎屑、岩石碎屑(岩屑)的含量，按砂岩三角形分类图进行分类(图5-1)。

图5-1 砂岩的成分分类
(说明:按基质含量15%为界分别命名砂岩和杂砂岩)
(2)观察和描述杂基及胶结物的成分及含量
杂基主要为粘土及细粉砂，胶结物可有硅质、钙质、铁质、磷质等，其鉴别方法参见实验四中相关内容。

4.岩石的沉积构造特征
观察和描述标本中所见到的各种层理，层面或其它沉积构造特征。

5.岩石成岩后生变化
观察和描述岩石是否有交代溶蚀现象，重结晶程度，细脉成分及穿切关系以及是否有新生矿物形成等。

6.命名
在以上观察和描述基础上综合定名，原则如下:
(1)砂岩:颜色，粒度，(特征矿物)，成分，砂岩
例如灰白色含细砾中粗粒长石石英砂岩，灰绿色细粒海绿石石英砂岩
(2)粉砂岩:颜色，粒度，粉砂岩
例如紫红色泥质粉砂岩，灰色细砂质粉砂岩
7.岩石成因初步分析
根据上述观察描述，初步分析砂岩及粉砂岩的形成环境。

(三)薄片观察和描述要求
1.碎屑颗粒结构的详细观察和描述
?在显微镜下用目镜微尺测量颗粒大小和各粒级百分含量，进一步补充或纠正标本鉴定
的误差。

?观察颗粒磨圆程度，按圆度四级分类，分主次描述。

例如多数颗粒为次圆状次棱角状，个别为圆状。

观察是否有二次被搬运的颗粒，如是否具有再生残余边的石英或长石颗粒。

2.碎屑颗粒成分的详细观察和描述
?岩屑，主要分布在砾岩中、岩屑砂岩中。

在薄片中要正确鉴定岩屑类型，主要根据其中的矿物组合和结构，鉴定出岩屑名称，确定各种岩屑的含量，并要指出不同岩屑含量的主次，为分析物源区提供依据。

岩屑要尽量根据矿物组合和结构确定岩屑名称，如花岗岩屑、混合花岗岩屑、花岗片麻岩屑其矿物组合相似，均由钾长石和石英、少量斜长石及少量黑云母组成，其区别为花岗岩为等粒中粗粒结构，混合花岗岩具有明显交代现象，如穿孔、蠕虫等，花岗片麻岩具有片麻构造，矿物有拉长定向特点，而且后二者的石英具明显波状消光现象，但有时在较老花岗岩中也可具波状消光现象，所以需要结合地质情况加以综合鉴定之。

硅质岩屑为细晶和隐晶的集合体，干涉色为一级灰，单偏光下无色但较脏。

石英岩具有拉长的石英嵌晶结构。

石英砂岩岩屑为具有硅质再生胶结的石英砂状结构。

石英脉岩屑具有粗粒石英组成的齿状嵌晶结构。

粉砂岩屑由粉砂和粘土矿物组成。

泥岩屑由极细粘土矿物组成的。

常见其中水云母小片具一级干涉色。

火山岩屑可根据其具斑状结构，基质为隐晶质或细晶质来确定。

薄片中少数为无色，多数具褐色根据长石号数、石英有无及黑云母和辉石、角闪石的出现，可确定火山岩屑类型。

千枚岩和片岩可根据绢云母、绿泥石、绿帘石、黑云母等变质矿物和千枚构造、片理构造鉴定变质岩屑。

?石英碎屑，主要分布在砂岩和粉砂岩中。

石英碎屑在薄片中为无色、透明，不具解理。

正低突起，干涉色一级灰白，最高一级黄。

一轴晶、正光性，除以上鉴定特征外，特别要注意观察石英的消光特征和包裹体特征。

具有均匀的四次消光的石英碎屑主要来自岩浆岩，而具有波状消光的石英主要
来自变质岩和部分岩浆岩，具裂纹状消光的石英来自受压力的母岩。

石英中的包裹体有矿物晶体和气态或液态包裹体，据其包裹体类型可分为二类:
a.具矿物包裹体的石英
包裹矿物为粒状或长柱状晶体，如锆石、磷灰石、电气石、黑云母、独居石、
金红石等，
包裹体无一定方向，具这类包裹体的石英主要来源于中酸性岩浆岩。

包裹矿物为电气石、硅线石、蓝晶石等，而且晶形多呈针状，且这类包裹体的
石英多来源于变质岩。

b.具气态或液态包裹体的石英
气态和液态包裹体要在高倍显微镜下才能看到，为无色透明，低突起呈圆状或
椭圆状小球，这些包裹体常排列成环带，平行颗粒边界，有时排列成平行或不平的条带，似解理或裂纹。

具气态和液态的包裹体的石英来自于中酸性岩浆岩。

石英碎屑除单晶外，还有由2个以上石英晶体组成的多晶石英碎屑。

多晶石英可来自中酸性深成岩和脉岩，也可来自片岩、片麻岩、混合岩。

石英碎屑可来自岩浆岩、变质岩和沉积岩。

不同母岩来源区的石英碎屑特征不同。

岩浆岩来源的石英特征:
来自中酸性岩浆岩的石英常含有锆石、磷灰石、电气石、黑云母、独居石、金
红石包裹体，有的含有气态和液态包裹体。

少数具弱的波状消光现象。

来自火山岩的石英常为单晶，具有裂纹和熔蚀现象，无波状消光和包裹体。

来自石英脉的石英为单晶或具粗粒的多晶，多晶石英中颗粒之间为鸡冠状镶
嵌，并具块状消光，具有较多的气态和液态包裹体。

变质岩来源的石英:
来自片岩和片麻岩及混合岩中的石英，常为多晶和单晶的石英，它们具有明显的波状消光，常含有电气石、硅线石、蓝晶石等变质矿物包裹体，但无气态和液态包裹体，多晶石英中的石英晶体常有拉长和定向排列或有交代现象。

沉积岩来源的石英:
来自沉积岩的石英是经多次搬运磨蚀再沉积的，因此外形圆滑，有时可保存再生边。

但要注意与被溶蚀颗粒区别。

分别统计不同来源区石英含量及总含量。

?长石碎屑:主要在粗——中粒砂岩中常见长石类碎屑，出现的长石主要是钾长石，也有正长石和微斜长石，其次为酸性斜长石。

中、基性斜长石少见。

薄片中长石无色、透明，具二组解理，低突起，正长石和钠长石低于树胶为负低突起，表面比较脏。

根据以上特点可与石英区别，各种长石之问的区别主要根据双晶特征。

正长石:具卡氏双晶或无双晶，有时可见条纹结构。

微斜长石:具有明显的格子双晶。

酸性斜长石:具有明显的聚片双晶，可测定消光角确定长石号码，一般酸性斜长石聚片双晶比较窄。

长石主要来自花岗岩、花岗片麻岩和混合花岗岩。

长石易风化成高岭土，可以根据风化程度，确定来源区风化程度或搬运距离的远近，如果有明显的二种风化程度的长石，说明是有两个来源区。

分别统计各长石类型的含量和总含量。

?云母碎屑:常见白云母和黑云母碎屑。

白云母在片中为无色，具闪突起，片状，一组极完全解理，最高干涉色达二级末，近平行消光。

黑云母在薄片中为深褐色，有时为浅绿褐，具很强的吸收性，解理平行下偏光方向吸收性最强，片状，一组极完全解理，干涉色为二级。

由于水化常降低双折射率。

?重矿物，重矿物种类很多，不同组合可反应来源区的母岩性质(见表1—1)。

常见重矿物及鉴定特征如下:
电气石:绿色、黄褐色、蓝褐色、灰黄色，正中高突起，无解理，有裂纹具强的多色性及吸收性，当C轴即纵切面延长方向垂直下偏光时吸收性最强，颜色最深，平行消光，—轴晶，负光性。

锆石:无色或浅褐色，晶形为短柱状或正方双锥，晶体较小，正高突起，平行消光，干涉色为二至三级蓝、绿、深红色，有时可见环带结构。

磷灰石:无色、透明，晶体为短柱状、粒状，正中突起，干涉色为—级灰，平行消光，负延性，一轴晶，负光性。

绿帘石:无色、黄绿色，具弱的多色性，正高突起，干涉色为二级到四级，在一个颗粒上可见干涉色很鲜艳而且不均匀。

应统计各重矿物含量及总含量。

?特征矿物:常见特征矿物有海绿石、黄铁矿等。

它们具有指示环境意义。

其光学特征如下，
海绿石:为浅绿、黄绿、橄榄绿色，具明显的多色性，而呈细小鳞片状集合体者多色性不明显。

正中低突起，最高干涉色可达二级，但由于本身颜色影响，多数仍为绿色。

黄铁矿:不透明的立方体或呈褐色小方块。

3. 胶结物成分、结构观察描述
常见胶结物成分、结构特征如下:
硅质:无色透明，低突起，干涉色一级灰。

结构特征有隐晶质，显晶粒状，丛生和再生结构等。

含量。

钙质:无色透明，具闪突起，干涉色为高级白，发育菱形解理，聚片双晶。

结构特征有显晶粒状、丛生、连生结构。

含量。

铁质:不透明，呈暗红色。

含量。

磷质:无色或呈浅黄色，突起中等，多为胶体非晶质，不显光性，有的重结晶具一级灰干涉色。

结构为非晶质、隐晶质、薄膜结构等。

含量。

4.杂基成分、结构、含量描述
观察杂基成分特征。

注意观察是否重结晶呈大颗粒，并确定是原杂基还是正杂基等。

统计含量。

含量大于15%为杂砂岩。

5.胶结类型及支撑关系
镜下进一步观察鉴定，其内容见碎屑岩的结构观察与描述。

6.构造特征观察
观察细微构造，如纹层理和复合层理特征等.
7.成岩后生变化观察
观察交代溶蚀现象、重结晶、细脉穿插等现象。

8.定名
原则同手标本(只无颜色一项)。

三、思考题
1. 石英砂岩的特征及形成条件。

2. 长石砂岩和长石杂砂岩的特征及形成条件。

3. 岩屑砂岩和岩屑杂砂岩的特征和形成条件。

4. 举例说明成分成熟度和结构成熟度的关系。