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。
①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。
②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
①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。
②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。
③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。
④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
①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。
②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
①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。
②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。
③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。
④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。
⑤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。
石英砂岩⑥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。
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