(一)巖漿巖的觀察與描述
對巖漿巖的觀察,一般是觀察其顏色、結構、構造、礦物成分及其含量,最后確定其巖石名稱。肉眼鑒定巖漿巖,首先看到的就是顏色。顏色基本可以反映出巖石的成分和性質(zhì)。
對巖漿巖進行肉眼鑒定
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第一步是要依據(jù)其顏色大致定出屬于何種巖類。比如,若是淺色,一般為酸性巖(花崗巖類)或中性巖(正長巖類);若是深色,一般為基性巖或超基性巖。由酸性巖到基性巖,深色礦物的含量逐漸增多,巖石的顏色也就由淺到深。同時還要注意區(qū)別巖石新鮮面的顏色和風化后的顏色。還可根據(jù)其中暗色礦物與淺色礦物的相對含量來進行描述,如暗色礦物含量超過60%者為暗色巖,在30—60%者為中色巖,在30%以下者為淺色巖。
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第二步是觀察巖漿巖的結構與構造。據(jù)此,便可區(qū)分出是屬深成巖類、淺成巖類或是噴出巖類。根據(jù)巖石中各組分的結晶程度,可分為全晶質(zhì)、半晶質(zhì)和玻璃質(zhì)等結構。不僅要對全晶質(zhì)的結構區(qū)分出顯晶質(zhì)或隱晶質(zhì)結構,還要對其中的顯晶質(zhì)結構巖石按其礦物顆粒大小,進一步細分出等粒、不等粒、粗粒或細粒等結構。對具有斑狀結構的巖石要描述斑晶成分、基質(zhì)的成分及結晶程度。假如巖石中礦物顆粒大,呈等粒狀、似斑狀結構,則屬深成巖類;假如礦物顆粒微細致密,呈隱晶質(zhì)、玻璃質(zhì)結構,則一般皆屬噴出巖類;假如巖石中礦物為細粒及斑狀結構,即介于上述兩者之間,屬于淺成巖類。觀察巖石中礦物有無定向排列,進而就能推斷巖石的形成環(huán)境,含揮發(fā)組分多少以及巖漿流動的方向。若無定向排列稱之為塊狀構造;若有定向排列,則可能是流紋構造、氣孔構造或條帶狀構造。深成巖、淺成巖大多是塊狀構造;噴出巖則為流紋構造和氣孔構造等。對于巖石中有規(guī)律排列的長柱狀礦物、氣孔捕虜體等均要觀測其方向。對于那些在接觸面上有規(guī)則排列的片狀礦物,要描述其組成成分,并測其產(chǎn)狀要素。
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第三步是觀察巖漿巖的礦物成分。礦物成分是巖石定名最重要的依據(jù)。巖漿巖類別是根據(jù)SiO2含量百分比確定的,而SiO2含量可在巖石礦物成分上反映出來。假如有大量石英出現(xiàn),說明是酸性巖;如果有大量橄欖石存在,則表明是超基性巖;如果只有微量或根本沒有石英和橄欖石,則屬中性巖或基性巖。假如巖石中以正長石為主,同時所含石英又很多,就可判定是酸性巖;倘若以斜長石為主,暗色礦物又多為角閃石,屬于中性巖;若暗色礦物多系輝石,則屬基性巖。對于巖石中凡能用肉眼識別的礦物均要進行描述。首要的是描述主要礦物形態(tài)、大小及其性質(zhì)。其次,要對次要礦物作簡略描述
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第四步是為巖漿巖定名。在肉眼觀察和描述的基礎上確定巖石名稱。請注意在巖石名稱前面冠以顏色和結構,比如,可將某巖石定名為淺灰色粗粒花崗巖。
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另外,在野外還要注意查明巖漿巖體的產(chǎn)狀,即巖體的空間分布位置、規(guī)模大小以及與圍巖的接觸關系等,結合巖石的結構與構造,以推論巖石的形成環(huán)境。也要注意不同侵入體或同一侵入體之間的巖性變化、時間順序及相互關系。
(二)沉積巖的觀察與描述
沉積巖是分布于地表的主要巖類。它種類繁多,巖性變化較大。野外識別沉積巖,其最顯著的宏觀標志就是成層構造,即層理。據(jù)此,很容易與巖漿巖、變質(zhì)巖相區(qū)別。根據(jù)沉積巖成因、結構和礦物成分,可進一步區(qū)分出次一級的類別。凡具碎屑結構,即碎屑粒徑大于2—0.005毫米,被膠結物膠結而成的巖石,是碎屑巖;凡具泥質(zhì)結構,即粒徑小于0.005毫米,質(zhì)地均勻、較軟,有細膩感,常具頁理的巖石是粘土巖;凡具化學和生物化學結構,多為單一礦物組成的巖石,是化學巖和生物化學巖。由于各類沉積巖的巖性差別,因此在鑒定方法上也不相同
1、碎屑巖的肉眼鑒定
鑒定碎屑巖時著重觀察其巖石結構與主要礦物成分。首要的是看碎屑結構。抓住這一特征,就不會與其他巖石相混淆了。要仔細觀察碎屑顆粒大?。毫酱笥?毫米是礫巖,2—0.05毫米是砂巖,0.05 —0.005毫米是粉砂巖。粉砂巖顆粒肉眼難以分辯,用手指研磨有輕微砂感。按砂巖的粒徑又可定出粗砂巖(2—0.5毫米)中砂巖(0.5—0.25毫米)和細砂巖(0.25—0.05毫米)。對于礫巖,還應注意觀察其顆粒形狀,顆粒外形呈棱角狀者是角礫巖,系圓狀或次圓狀者為礫巖。其次,看碎屑巖的礦物成分(碎屑顆粒成分和膠結物成分)。礫巖類的碎屑成分復雜,分選較差,顆粒較大,一般不參與定名;砂巖,主要礦物成分有石英、長石和一些巖石碎屑。在碎屑巖中,常見的膠結物有鐵質(zhì)(氧化鐵和氫氧化鐵)、硅質(zhì)(二氧化硅)、泥質(zhì)(粘土質(zhì))、鈣質(zhì)(碳酸鈣)等。鐵質(zhì)膠結物多呈紅色、褐紅色或黃色。硅質(zhì)最硬,小刀刻不動。鈣質(zhì)滴稀HCI起泡。弄清楚了結構和成分,就可為碎屑巖定名。例如,碎屑礦物成分以石英為主,其含量超過50%,長石和巖屑含量均小于25%的砂巖,叫做石英砂巖。也可按其膠結物命名,如可稱某巖石為鐵質(zhì)石英砂巖。碎屑巖中可見化石,但一般保存較差。
火山碎屑巖的鑒別比較困難。因為,它在成因上具有火山噴發(fā)和沉積的雙重性,是一種介于巖漿巖與沉積巖之間的過渡型巖石。常常是以其成因特點、物質(zhì)成分、結構、構造和膠結物的特征來區(qū)別于碎屑巖。
2、粘土巖的肉眼鑒定
鑒定粘土巖的主要依據(jù)是其泥質(zhì)結構。粘土巖礦物顆粒非常細小,肉眼僅能按其顏色、硬度等物理性質(zhì)及結構、構造來鑒定。它多具滑膩感,粘重,有可塑性、燒結性等物理性質(zhì)。若是純凈的粘土巖,一般為淺色的土狀巖石。層理是粘土巖中最明顯的特征,因此,人們就按粘土巖層理(倘層理厚度小于1毫米稱頁理)及其固結程度進行分類,將固結程度很高、頁理發(fā)育,可剝成薄片者稱作頁巖。頁巖常含化石。粘土巖中以頁巖為主。將那些固結程度較高、不具頁理,遇水不易變軟者稱泥巖。最后,再根據(jù)顏色與混入物的不同進行命名,如可稱作紫紅色鐵質(zhì)泥巖、灰色鈣質(zhì)頁巖等。
3、化學巖和生物化學巖的肉眼鑒定
此類巖石中分布最廣和最常見的有碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖、鐵質(zhì)巖和磷質(zhì)巖,尤以碳酸鹽類巖石分布為廣。有無生物遺骸是判斷屬于生物化學巖或是化學巖的標志?;瘜W巖成分常較單一。它們多為單礦物巖石,故此,可按其礦物的物理性質(zhì)進行鑒定。
綜合上述,在觀察和描述沉積巖時應注意:
要描述巖石整體的顏色,區(qū)分巖石是碎屑結構、泥質(zhì)結構或結晶結構和生物結構等;
據(jù)其礦物成分、顆粒大小及顏色上的差異,觀察巖石的層理,注意層面上波痕、泥裂等構造特征;
要描述組成巖石的主要礦物、碎屑物及膠結物等成分。
對礫石的形狀、大小、磨圓度和分選性等特征要描述,并要確定膠結類型,以及膠結程度。
對沉積巖命名時應遵循“顏色+膠結物+巖石名稱”的法則。此外,還需注意沉積巖體形狀、巖層厚度及產(chǎn)狀、風化程度、化石保存情況及其類屬。
(三)變質(zhì)巖的觀察與描述
我國區(qū)域變質(zhì)巖系十分發(fā)育,時代自太古宙到期中生代均有出露。其變質(zhì)巖石類型十分復雜,主要有片麻巖、粒狀巖石(變粒巖、淺粒巖)、片巖、千枚巖、變質(zhì)硅鐵質(zhì)巖、大理巖、變質(zhì)鐵鎂質(zhì)巖及區(qū)域混合巖等。有關原巖建造主要有超基性到酸性噴出巖(包括熔巖、凝灰?guī)r)、硬砂巖、各種沉積巖及不同性質(zhì)的侵入巖。上述變質(zhì)巖類均屬不同的原巖建成造經(jīng)受不同時期、不同類型區(qū)域變質(zhì)作用的結果。區(qū)域變質(zhì)作用的主要類型大致可分為地殼演化早期造盾階段的區(qū)域中高溫變質(zhì)作用,及造盾階段之后與造山運動有關的區(qū)域動力熱流變質(zhì)作用、區(qū)域低溫動力變質(zhì)作用和埋深變質(zhì)作用。不同成分的原巖經(jīng)受不同類型的區(qū)域變質(zhì)作用,在一定的溫高壓力條件下,形成各具特征的礦物和常見礦物共生組合,并因之分別構成不同溫壓條件的麻粒巖相、角閃巖相(高角閃巖、低角閃巖相)、綠片巖相(高綠片巖相、低綠片巖相)、藍閃石片巖相(藍閃綠片巖相、藍閃石—硬柱石片巖相)及次綠片巖相(濁沸石相和葡萄石—綠纖石相)。我國區(qū)域層狀變質(zhì)巖系按大地構造運動可分為12期,從太古宙遷西期—新生代喜馬拉期變質(zhì)巖系均有。所以,變質(zhì)巖系的發(fā)生和發(fā)展與大地構造環(huán)境和地殼演化有密切的關系。在全球構造位置上,我國處于歐亞板塊、太平洋板塊及度板塊的結合部位,地質(zhì)環(huán)境差異較大,發(fā)展歷史很不相同,因而區(qū)域地質(zhì)各具特色,造成變質(zhì)巖石類型復雜,巖石相對難以識別。
在野外鑒別變質(zhì)巖的方法、步驟與前述巖漿巖類似,但主要根據(jù)是其構造、結構和礦物成分。這是因為,變質(zhì)巖的構造和結構是其命名和分類的重要依據(jù)。第一步可先根據(jù)構造和結構特征,初步鑒定變質(zhì)巖的類別。譬如,具有板狀構造者稱板巖;具有千枚構造者稱千枚巖等。具有變晶結構是變質(zhì)巖的重要結構特征。例如,變質(zhì)巖中的石英巖與沉積巖中的石英砂巖盡管成分相同,但前者具變晶結構,而后者卻是碎屑結構。第二步再根據(jù)礦物成分含量和變質(zhì)巖中的特有礦物進一步詳細定名。一般來講,要注意巖石中暗色礦物與淺色礦物的比例,以及淺色礦物中長石和石英的比例,因這些比例關系與巖石的鑒定有著極大關系。例如,某巖石以淺色礦物為主,而淺色礦物中又以石英居多且不含或含有較少長石,就是片巖;若某巖石成分以暗色礦物為主,且含長石較多,則屬片麻巖。變質(zhì)巖中的特有礦物,如藍晶石、石榴子石、蛇紋石、石墨等,雖然數(shù)量不多,但能反映出變質(zhì)前原巖以及變質(zhì)作用的條件,故也是野外鑒別變質(zhì)巖的有力證據(jù)。關于板巖和千枚巖,因其礦物成分較難識辯,板巖可按“顏色+所含雜質(zhì)”方式命名,如可稱黑色板巖、炭質(zhì)板巖;千枚巖可據(jù)其“顏色+ 特征礦物”命名,如可稱銀灰色千枚巖、硬綠泥石千枚巖等。
在野外,還要觀察地質(zhì)體產(chǎn)狀、變質(zhì)作用的成因。比如,石英巖與大理巖兩者在區(qū)域變質(zhì)與接觸變質(zhì)巖中均有,就只能根據(jù)野外產(chǎn)狀和共生的巖石類型來確定。假如此類巖石圍繞侵入體分布,并和板巖共生,則為接觸變質(zhì)形成;假如此類巖石呈區(qū)域帶狀分布,并和具片狀或片麻狀構造的巖石共生,則為區(qū)域變質(zhì)所形成。
對變質(zhì)巖我們也應描述巖石總體顏色,注意其巖石結構。若為變晶結構,則要對礦物形態(tài)進行描述。注意觀察巖石中礦物成分是否定向排列,以便描述其構造。用肉眼和放大鏡觀察可見的礦物成分應進行描述。若無變斑晶,按礦物含量多少依次描述;若有變斑晶,則應先描述變斑晶成分,后描述基質(zhì)成分。至于其它方面,如小型褶皺、細脈穿插、風化情況等,亦應作簡略描述。在為變質(zhì)巖定名時,應本著“特征礦物+片狀(或柱狀)礦物+基本巖石名稱”的原則。如,可將某巖石定名為藍晶石黑云母片巖
在用肉眼觀察和鑒定礦物時,一定要在確定地質(zhì)體產(chǎn)狀的基礎上充分利用小刀和放大鏡等基礎鑒定工具。也就是說,首先要區(qū)分出三大類巖石(結合三大類巖石的結構、構造不同加以區(qū)分,)以縮小鑒定范圍,再依據(jù)礦物特征來鑒定巖石。
對于沉積巖,主要的礦物是碳酸鹽礦物、石英和長石類(巖屑不考慮在內(nèi))。碳酸鹽礦物與石英和長英類的區(qū)分辦法是用小刀刻劃硬度,注意刻劃一定選擇在礦物的晶面上,至于長石類礦物和石英則用解理和油脂光澤發(fā)育與否區(qū)分。
對于巖漿巖,一般發(fā)育橄欖石、輝石、角閃石、黑云母、斜長石、鉀長石和石英七種造巖礦物。橄欖石的顏色最特征,以其橄欖綠色區(qū)分于其他礦物。普通輝石、普通角閃石和黑云母要根據(jù)晶形、解理和光澤的表現(xiàn)特征來區(qū)分:首先區(qū)分黑云母,辦法是用小刀將上述礦物的粉末剝離至手心或一張白紙上,再用肉眼或放大鏡觀察其形態(tài),若為片狀,則屬黑云母;然后根據(jù)晶形長短、解理面的平展性和光澤的強弱來區(qū)分,一般來說,普通輝石為短柱狀,解理的階梯明顯、解理面的反光性較普通角閃石弱;而普通角閃石為長柱狀,解理面因階梯不發(fā)育而具較好的平展性,故其解理面光澤較強。巖漿巖中二種長石如果同時存在,可用礦物的顏色區(qū)分,鉀長石為肉紅色而斜長石為灰白色。另外,二者解理的階梯性也有差異,斜長石的解理面平展,階梯狀不明顯,而鉀長石則相反,這一特征在含長石巖石的新鮮斷面上尤為明顯。
對于變質(zhì)巖,除巖漿巖中七種造巖礦物和碳酸鹽礦物外,還會出現(xiàn)一些特征的變質(zhì)礦物,這些礦物只需抓住主要鑒定特征即可確定出來。如石榴石的褐—紅色、粒狀晶形和無解理,在手標本斷面上往往顯示凸出的具多個晶面的晶粒。符山石斷面呈淺黃綠色,四邊形斷面,長柱狀且柱面具縱向晶面花紋。紅柱石雖也呈假正方形斷面,但礦物顏色為灰白色,而且晶體常含碳質(zhì)包裹體而使其顏色變深。這兩種礦物因變質(zhì)巖原巖和變質(zhì)作用方式不同而不能共生在一起。透輝石和透閃石兩者的顏色較淺,可以此區(qū)分于巖漿巖中的普通輝石和普通角閃石;而且后述兩礦物的區(qū)分原則也適用于透輝石和透閃石。另外,還有藍晶石的淡藍色和硬度異向性,十字石的柱狀、十字形雙晶均十分特征。
借助小刀、放大鏡等簡單工具和鹽酸等常備試劑在野外對礦物進行肉眼初步鑒定是地質(zhì)工作者的基本功。要養(yǎng)成勤觀察、多鑒定的良好習慣,同時還要掌握如光澤、硬度、顏色、解理、結晶習性等重要鑒別特征。若在野外盲目鑒別礦物和隨意給其定名而把希望寄于室內(nèi)的測試分析鑒定的結果上,則必然會影響野外的工作質(zhì)量,故應引起重視。
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