沉积岩石学-碎屑岩试验指导

1、实验二 碎屑岩的观察描述 （2 学时）实验项目编号： 01011502一、目的要求1、掌握碎屑岩的结构特征及描述方法。2、掌握常见碎屑岩岩石类型的基本特征。3、学会碎屑岩手标本的观察与描述方法。4、掌握碎屑岩的分类命名方法并对所描述岩石命名。二、实验内容1、砾岩：复成分砾岩，单成分砾岩、底砾岩、岩溶角砾岩。2、砂岩： 海绿石石英砂岩、 铁质石英砂岩、 中（粗） 粒硅质石英砂岩、 长石（石 英）砂岩、岩屑砂岩。3、粉砂岩三、实验指导（一 ）碎屑岩观察描述的主要内容： 1颜色：观察风化面及新鲜面的颜色，并推断其成因。4结构：首先确定岩石的基本结构类型，然后详细描述岩石的结构特征，包括 碎屑颗粒粒度

2、 （最大、最小，一般 ）及粒级、磨圆度、分选及胶结类型、支撑类型等。2构造：主要在野外观察，标本上有微细构造时也应加以描述，显均一构造时 定为块构造。3成分及含量：首先指出碎屑和填隙物在整个岩石中的百分含量；然后按照先 碎屑物质、后填隙物质；先含量多的组分，后含量少的组分的顺序分别描述各种组分 的特征；各种组分描述的内容一般为组分名称、组分的鉴定特征和成因特征、百分含 量。下面介绍陆源碎屑岩的主要物质成分及肉眼鉴定特征： 陆源碎屑岩主要由碎屑物质和填隙物质两部分组成。 碎屑物质是碎屑岩的主要组 分，含量应大于 50，填隙物是充填碎屑孔隙的次要组分，按其成因可分为胶结物和 杂基两种。碎屑物质最常

3、见的是石英、长石和各种岩屑，还有少量云母和重矿物。1）石英 碎屑岩中分布最广的矿物碎屑，在砂岩和粉砂岩中的平均含量可达 668。碎屑石英主要来源于花岗岩、片麻岩和某些沉积岩。石英碎屑常呈灰白色、浅灰色，也可呈淡黄或黄褐色等，透明或半透明硬度大 于小刀。由于受到搬运过程中的磨蚀作用，光泽常变的较暗淡，仅在较大碎屑颗粒的 断口上，才能看到较典型的贝壳状断口和油脂光泽。 有时石英颗粒表面被填隙物污染， 会出现较深的色调。如铁质胶结的石英砂岩，石英颗粒和整个岩石均呈红褐色，因而 给准确鉴定石英碎屑的含量带来定难度。2）长石 在碎屑岩中的含量仅次于石英，砂岩中长石的平均含量约为 1015 ， 煤系地层砂

4、岩中的长石含量更高。碎屑岩中以钾长石最常见，次为酸性斜长石，基性斜长石较少见。长石碎屑多呈肉红色（多为钾长石）、灰白色（多为斜长石），遭受强烈蚀变 （高 岭石化、绢云母化）后，颜色常呈黄褐色、 硬度降低低，可被小刀刻动光泽也较暗谈， 或呈土状光泽。肉眼鉴定时，一般根据光泽、硬度、断面上有无解理等特征与石英相 区分；根据碎屑的形态或轮廓，可与泥质填隙物相区别。3）岩屑 是母岩经机械破碎形成的保留原岩成分和结构特征的岩石碎块。岩屑的 种类多样，但其含量与碎屑岩的粒度有关，粒度越粗，岩屑的含量越高，岩屑的种类 也越复杂。一般来说砾岩中的岩屑结构较粗，比较易于鉴别。砂岩中主要出现细结构 的岩屑，如隐晶

5、质或半晶质的喷出岩岩屑、细粒的板岩、干枚岩岩屑、硅质岩或粉砂 岩岩屑等，因此砂岩中的岩屑肉眼鉴别则较困难，一般根据其较粗糙的断口、较深的 颜色 （如暗灰、暗绿、暗红等色 ）和暗淡的光泽等作大致的判断，准确鉴定应在显激镜 下进行。4）云母碎屑岩中的云母主要为白云母。白云母般呈细小鳞片状，常集中分布 在细砂岩或粉砂岩的层面上，颜色较浅，但具较强的丝绢光泽，在阳光下闪闪发亮； 肉眼鉴定时需注意，不要因其集中分布在层面上而将含量估计过高。填隙物是指充填于碎屑孔隙中的物质。按成因，填隙物质可分为胶结物和杂基两 类。两者在成分上可以相同，也可以不同。在肉服条件下难以区分时，可笼统称为填 隙物或广义的胶结物

6、。杂基的成分主要是各种粘土矿物和各种极细粒的碎屑物质。胶结物的种类较多， 常见的有硅质、钙质、铁质、磷质、海绿石质等。现将常见填隙物的内服鉴定特征简 述如下：1）硅质胶结物 主要矿物成分是蛋白石、玉髓和石英。肉眼观察颜色较浅，灰白 色、致密状，硬度大于小刀。自生加大的硅质胶结物与石英碎屑难以分辨，岩石胶结 坚固，锤击不易破碎，断口常切穿碎屑颗粒。2）碳酸盐胶结物 矿物成分方解石者称钙质，颜色多呈白色或灰白色，硬度小于 小刀，当其结晶较好时，可见菱形解理，滴稀盐酸剧烈起泡。如滴稀盐酸不起泡，当 刮成粉末后起泡者则为白云质。3）铁质胶结物 矿物成分主要为赤铁矿，颜色常呈紫、红、褐等色，胶结坚固紧

7、密，比重较大。风化后变为褐铁矿，风化后颜色变浅呈褐黄色，硬度也变小。4）海绿石质胶结物 绿色，致密状或颗粒状。硬度小于小刀，风化后变为褐铁矿， 常呈褐色斑点或斑块状分布。5）杂基 以粘土矿物为主，常含少量细粉砂。颜色常呈褐色或黄褐色，含有机质 时颜色较深，杂基含量较高的砂岩，一般较粗糙疏松，土状光泽，硬度小于小刀，易 刻成粉末，遇水变软，锤击岩石易破碎。4. 综合定名砾岩的详细名称 =颜色+岩层厚度 +粒度+填隙物成分 +主要砾石成分 +砾岩（角砾 岩）砂岩的详细名称 =颜色+岩层厚度 +粒度+填隙物成分 +砂岩基本名称 如：灰白色中厚层细粒硅质石英岩质砾岩、浅灰色薄层细粒钙质长石石英砂岩。

8、（一 ）碎屑岩描述举例：1. 砾岩描述举例： 浅灰色，厚层状，中细粒砾状结构，块状构造。砾石大小不，砾石最大者达 20mm ， 小者仅2mm，以10一 15mm者居多，分选性中等到差。砾石形状呈近等轴状，磨圆度 中等，多为次圆状。砾石含量约占 70，填隙物约占 30，孔隙式胶结。砾石成分以白云岩岩屑为主（ 40），次为硅质岩岩屑（ 25），含少量喷出岩 岩屑（ 5）。白云岩岩屑为灰白色，硬度小于小刀，细晶结构，粉末滴稀盐酸起泡。 硅质岩岩屑呈黑灰色到黑色，致密坚硬，可见水平状纹层构造。喷出岩岩屑呈浅紫红 色，光泽暗淡，断口粗糙，具斑状结构，可见少量角闪石斑晶，属安山岩岩屑。填隙物呈灰白色，局部

9、带有绿色色调，点酸剧烈起泡，说明以钙质为主；此外， 含少量砂级碎屑物充填。综合定名：浅灰色厚层状中细粒钙质复成分砾岩。2. 砂岩描述举例 新鲜面呈灰绿色，风化后为黄绿色。绿色系含较多的海绿石所致，故为自生色， 可见较清晰的平行层理，层理因含海绿石多少不同而显现，细层厚度不，一般为 3 10mm 。中粒砂状结构，碎屑粒度多在 0.30.4mm 左右，大小均一，分选好，磨圆 度高，颗粒支撑，孔隙式胶结。碎屑物质含量 80%，填隙物含量 20%。碎屑成分较简 单，石英含量很高，约占碎屑的 98 ，灰白色，硬度大于小刀，因受氧化铁浸染而略 呈灰黄色；长石少量，估计不足 2，灰白色，粒度度较石英略粗，磨

10、圆亦较差，可 见解理，略显玻璃光泽；此外，还含有极少量隧石岩屑，黑色，隐晶质结构。胶结物 以硅质为主次为海绿石，海绿石沿层理分布，部分因氧化而成褐铁矿斑点，整个岩 石固结紧密坚硬。综合定名：灰绿色中厚层中粒含海绿石硅质石英砂岩。四、实验报告及要求： 按照碎屑岩的肉眼鉴定描述方法及要求，选择一块砾岩、两块不同类型的砂岩标 本进行详细的观察描述，作为实验报告。实验三 砂岩薄片的观察描述 ( 2 学时)实验项目编号： 01012018一、目的要求 1、认识常见砂岩石类型显微镜下的基本特征。3、学会砂岩薄片观察与描述的方法。4、掌握砂岩的分类命名方法、对所描述岩石详细命名和简单的成因分析。二、实验内容

11、观察描述下列薄片：S25 海绿石石英砂岩 S27 铁质石英砂岩S 29 长石砂岩S 30 岩屑砂岩。三、实验指导 砂岩镜下鉴定的目的是为了弥补手标本鉴定的不足，进一步确定岩石的成分、含 量及结构等方面的特征，以便对岩石进行准确的定名、推断岩石的形成条件及沉积后 变化。镜下观察描述的主要内容如下：1砂岩结构(1) 碎屑颗粒的结构及特征：颗粒大小 (最大、最小、一般 )、粒级、分选、磨圆等。(2) 填隙物结构及特征 包括杂基和胶结物的结构，详见沉积岩石学教材。(3) 胶结类型和支撑性质，见沉积岩石学教材。 2砂岩的成分(1) 碎屑颗粒的成分：描述碎屑的类型、特征及含量。 石英：占碎屑颗粒的含量及其

12、特征。 石英：无色，透明，粒状，无解理，有时有裂纹，折光率略高于树胶，表面光滑，突起糙面不显著。通常一级灰白干涉色，最高可达一级黄白，可见波状消光现象、含 气液体或其它矿物的包裹体。不同来源的石英往往特点不同。注意观察石英中所含包 裹体及波状消光现象，结合颗粒大小及颗粒形状等特征有助于判断石英的来源。 长石：占碎屑颗粒的含量及其特征。 长石：在碎屑岩中含量仅次于石英 ,最常见的长石是正长石和微斜长石， 还有较少的酸性斜长石，中基性斜长石很少见。根据光性特征应区分正长石、微斜长石、斜长 石。通常在砂岩中，由于颗粒较小，正长石的卡氏双晶常见不到，而其它光性又与石 英很相似， 主要是根据其折光率略低

13、于树胶、 颗粒表面常因风化而污浊、 微带浅棕色、 土状等特点与石英区别。长石易风化， 正长石和微斜长石常风化成高岭土， 使长石表面呈浅棕黄色、 土状。 一般情况下，微斜长石风化程度比正长石差。斜长石风化后易产生绢云母，其光性与 白云母相似，只是呈极小的鳞片状。长石风化后透明程度减低。长石风化程度常分级 表示，若是长石表面大部分被风化物质掩盖， 则风化程度深；若不及 14，则风化浅， 两者之间为风化中等。 岩屑：占碎屑颗粒的含量及其特征。在砂岩中可见到各种成分的岩石碎屑，常见的岩屑类型有各类侵人岩岩屑 、变 质岩岩屑 、喷出岩岩屑 ，以及硅岩、粘土岩、碳酸盐岩的岩屑。由于岩屑是母岩经 过破碎、搬

14、运改造而成的，保留下来的的成分、结构、构造等特征远没有母岩那样全 面和清楚，常对鉴定带来一定难度。因此在镜下要准确地鉴定出各种岩屑，必须具有 岩浆岩、变质岩和各类沉积岩的镜下鉴定基础，各种岩屑的特征参考沉积岩石学 教材。 其它；包括重矿物、云母等。(2) 杂基：确定杂基的成分、特征及占整个岩石的百分含量含量。 杂基是粘土矿物和细粉砂，也包括泥晶、粉晶碳酸盐矿物。在镜下呈污浊的尘点状隐晶质，由于经常被铁质浸染而带浅褐色，在含油砂岩中，杂基常被原油浸染而呈 棕色，黑色。粘土杂基经重结晶作用后常呈细小鳞片状或纤维状矿物， 当晶粒较粗时， 在偏光显微镜下常可分辨矿物的种类，杂基与碎屑颗粒间常见交代现象

15、。(3) 胶结物：确定胶结物的成分、特征及占整个岩石的百分含量。 铁质：最常见的铁质胶结物为赤铁矿或褐铁矿，在显微镜下为红色，褐色，不 透明或半透明。 硅质：有石英、玉髓和蛋白石等。蛋白石：无色透明，折光率比树胶低得多，为 1.40 1.46，正交偏光镜下全消 光，是均质体矿物。玉髓：无色透明，折射率与树胶接近，在正交偏光镜下可见小米粒状的微晶结构 或呈放射纤维组成的球粒状、十字花状或扇形的集合体，一级灰干涉色。石英：可呈粒状或自生加大结构。 碳酸盐：以方解石和白云石为主。以解理发育、具明显的闪突起和高级白干涉 色等特征较易与其他成分的胶结物相区别，但方解石和白云石却较难区分，一般钙质 胶结物

16、较白云石常见，经重结晶后呈嵌晶(连生)结构，白云石常呈较自形的菱形晶 体。另外可采用染色的方法区分不同的碳酸盐矿物(将在碳酸盐岩中加以介绍)。除此以外有时尚有石膏、硬石膏、海绿石等物质作胶结物。一块岩石中若有两种 以上的胶结物，应注意不同胶结物之间、胶结物与颗粒之间的接触关系，以判断其生 成顺序。胶结物成分确定后，要估计其含量，挑选有代表性的几个视域，估计每个视域中 碎屑颗粒占多少面积， 胶结物占多少面积， 几个视域平均一下， 即可得出其百分含量。3显微构造： 如微递变、微冲刷、微细层理。4其它： 如含油、含有机质及含化石情况，孔隙发育情况及沉积后作用等。 常见的成岩作用有 (可在描述成分特征

17、或结构特征时描述， 也可单独加以描述) ：(1) 胶结作用和固结作用： 应注意胶结物的成分及结晶程度， 胶结物的结构或世代 关系，以便了解胶结作用的强度及固结历史。(2) 压实及压溶作用：主要根据颗粒的填集程度 (是否紧密填集 )、颗粒间的接触强 度(由点接触T线接触T凹凸接触T缝合线状接触)及胶结物的多少，颗粒变形，如云母 弯曲、假杂基等来加以确定。(3) 重结晶作用： 砂岩的重结晶作用主要发生在填隙物当中，如方解石胶结物形成连生胶结；硅质胶结物形成再生石英 (次生加大边 )、粘土杂基转变成正杂基等均为重 结晶现象。(4) 交代作用及自生矿物的形成：交代作用的发生与外来物质的加入和介质Eh、

18、Ph 条件的变化有关。通过对于矿物交代共生关系的研究，可以了解砂岩的成岩变化 历史。(5) 溶解：溶蚀作用5定名： 粒度+胶结物成分 +基本名称6砂岩成因分析通过砂岩标本和薄片的研究， 应对岩石的特点加以综合分析作出某些成因推论和 提出一些问题。成因分析可从以下几方面着手：(1) 从碎屑成分看陆源区母岩的性质及大地构造状况。(2) 从成分成熟度看风化作用的强弱和搬运距离的远近。(3) 从结构成熟度 (分选、磨圆及杂基含量 )及沉积构造特征看搬运沉积介质的性 质、搬运方式及对碎屑的改造作用，并推断沉积环境。(4) 从化学胶结物的成分、结构、胶结类型、自生矿物、颗粒接触关系等看成岩环 境及成岩历史

19、。(5) 从岩石及胶结物的颜色、成分推断古气候。描述举例 岩石名称：海绿石石英细砂岩。时代：青白口群龙山组，产地：石门寨鸡冠山。(1) 结构特征：碎屑颗粒平均0.20.4mm 土，分选中一好，浑圆一圆状。自生海绿石呈团粒状或 不规则状分布于石英颗粒间，自生石英围绕碎屑石英构成自生加大边，使原颗粒趋于 自形，加大边与原颗粒之间有一层粘土薄膜。颗粒支撑，局部石英颗粒呈缝合接触， 接触式胶结类型。(2) 成分：碎屑颗粒占 80，填隙物 20 石英碎屑：主要为单晶石英，无色，表面干净，圆到极圆状。部分具不规则裂 纹或有尘点状包裹体，多数有明显的被状消光，有的见碎裂现象，含量约 90% ，偶见 脉石英

20、,含量 1%。 长石碎屑：无色，可见解理，多为微斜长石和斜长石，偶见条纹长石，一般呈 次圆状，有的长石因高岭土化略带褐色或混浊不清，含量约 5% 。 自生海绿石碎屑：鲜绿色，多呈集合偏光现象，为微粒状集合体，外形浑圆， 粒径多在 0.2毫米左右，分布比较均匀，含量 4%。 杂基；极少，约2%，以薄膜形式分布于碎屑石英与其加大边之间，灰黄色。 胶结物：约占18%，其中海绿石占13%，自生石英7%，两种胶结物一般不在 同一粒间孔中出现。海绿石大都不同程度发生了褐铁矿化和粘土矿物化，自生石英均 为碎屑石英的加大边。（3）定名：硅质海绿石石英中砂岩。（4）成因分析： 母岩区性质：由于碎屑成分几乎全为单晶石英，结构成熟度极高，故具多旋回 性，母岩区岩石类型以碎屑岩 （主要是砂