岩石是地质作用形成的,由 2 种或 2种以上矿物或碎屑物质组成、具有一定结构、构造的集合体。根据其成因又可划分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。这三大类岩石是地壳最主要的组成物质,在地表中也很常见,是一切地质作用的物质基础。在野外,学生在观察和描述一个地质现象时,首先遇到并需要解决的是构成各种地质现象的岩石类型,它的解决与否,将会影响紧跟其后的一系列地质工作的进行,所以,常常把三大岩类的野外鉴定方法作为一项重要的实习内容来训练。在野外,对于一个学生来说能否正确鉴定出各类岩石是非常重要的,也是野外工作最基本和必备的技能。由于在野外岩石鉴定受手段的限制,要鉴定出每块岩石的确切名称是很困难的,尤其是对于非地质专业的公路与桥梁专业的学生就更难了,但只要掌握一些基本方法和规律,主要岩类的区别还是较容易的。通过野外实习,学生必须达到在野外较熟练地区分三大岩类和一些常见岩石。
在野外鉴定一块岩石名称可按下列步骤进行:①观察岩石的总体外貌特征(构造),初步鉴别出属于三大岩类的哪一类;②借助放大镜、小刀,观察岩石的物质成分(矿物、碎屑物质、胶结物);③根据岩石的结构特征定出次一级岩石类型;④根据岩石的产出状态定出岩石的大体名称。
如在野外某一地点所观察到的岩石在外貌上成层性很好,发育沉积层理,从而可确定为沉积岩;岩石由碎屑物质和胶结物组成,可知是碎屑沉积岩;碎屑物主要为石英、长石,岩石具粗粒结构,所以岩石的名称为粗粒长石石英沙岩。
常见的岩石分类见表 9.2。
表9.2 常见的岩石分类
一、岩浆岩的野外鉴定
岩浆岩是由岩浆或熔浆冷凝结晶或火山碎屑颗粒堆积而成的岩石,所以,具有以下特点:
(1)侵入岩无层理现象,具块状构造。喷出岩多具气孔、杏仁、流纹等构造。这些是岩浆岩区别于其他岩石的主要特征。
(2)组成岩石的矿物较复杂,既有稳定的矿物,如石英、长石,又有在地表条件下不稳定的矿物,如橄榄石、辉石、黑云母。
(3)矿物颗粒不具磨圆度,具有特定的晶形。在深成岩中,全晶质结构,矿物颗粒之间为直接接触,无胶结物这类的物质。在喷出岩中具斑状、似斑状结构,斑晶常保存矿物自身的形态(棱角明显),完全不同于沉积岩的碎屑颗粒,基质为隐晶质、显晶质或非晶质,其成分与斑晶基本相同。
(4)侵入沉积岩中的浅成岩,在产状上可与沉积岩一致或不一致。当不一致时,如岩墙,浅成岩很容易鉴别出来;当一致时,如岩床、岩盘等,可根据矿物成分、结构、构造等特征区分。
(5)岩浆岩中不含生物化石。
(6)在地貌上,如果没有构造的影响,它常形成波状起伏的地形,而不会出现像沉积岩地区的陡壁与缓坡相间排列的现象。
二、沉积岩的野外鉴定
沉积岩是在外力地质作用过程中,经沉积成岩作用形成的岩石,主要分布于地表或近地表。在宏观上,它具有以下特征:
(1)具有明显的成层性,是一层层叠置在一起的,这一特征是沉积岩的层理构造,它与岩浆岩块状构造、变质岩的片状构造有很大的差别。这也是在野外鉴定沉积岩的主要标志。
(2)沿垂直层理方向,组成岩石的物质成分常具有规律的变化,有时相同的物质成分会相间出现,组成多个沉积韵律。
(3)沉积岩中常发育一些沉积构造,如交错层理、水平层理等,以及一些层面构造,如龟裂、波痕等。
(4)在碎屑沉积岩中,物质成分可分为两部分,即碎屑颗粒和胶结物。碎屑颗粒常是一些较稳定的矿物,如石英、长石、白云母等,或者是岩石碎屑,而且它们一般都是具有一定的磨圆度。充填于颗粒之间的胶结物很细,肉眼看不见颗粒大小,只见碎屑颗粒表面包有一层细物质,其成分不同于碎屑颗粒,主要有铁质、钙质、硅质、泥质等。
(5)化学沉积岩的颜色常较深,无碎屑结构,见不到矿物颗粒,致密块状构造。
(6)岩石中常含有生物化石。
(7)在地貌上,沉积岩出露地区常有陡壁和缓坡构成,并相间出现,沿层面方向形成缓坡。
三、变质岩的野外鉴定(www.daowen.com)
变质岩是由原岩经变质作用而形成的,因此,在成分及结构、构造方面都比较复杂。概括起来,变质岩具有以下特点:
(1)具有一些特殊的构造,如板状构造、片状构造等。矿物常具定向排列。
(2)具有一些特殊的变质矿物,如绢云母、蛇纹石、石榴子石等。
(3)不同类型的变质岩在分布上具有一定的规律性。接触变质岩分布于岩浆岩与围岩的接触带上;动力变质岩沿断裂带分布;区域变质岩大面积分布。
四、岩性描述的方法及内容
在野外,除记录一些地质现象和认识岩石外,还要对所见到的岩石进行岩性描述,以便自己和他人查阅。岩性描述的常规方法是先外观、后内部,先总体、后局部。观察要仔细,描述要认真,术语要准确。描述内容包括岩石的颜色、成分、结构、构造、产出状态及时代。
1. 岩石颜色
是指岩石的总体外观(新鲜面)的颜色。由于岩石出露地表,风化作用后,岩石表面颜色和新鲜面颜色常不一致,描述时需加以区分,如石灰岩的风化面为灰白色,新鲜面为深灰色。有些岩石由于组成成分较复杂,颜色也较杂,描述时可以一种颜色为主,前面加上修饰词,如浅红色,黄绿色,灰黄色等;如果各种颜色平分秋色,可用杂色来形容。描述时还可采用类比法,如橘黄色、砖红色、肉红色等。
2. 岩石的成分
是指岩石的物质组成。不同类型的岩石,其物质组成相差很大,如花岗岩主要由正长石、斜长石、石英、黑云母等组成,石英沙岩主要由石英组成。无论是何种岩石,在野外描述时,除了描述主要矿物名称外,还要描述各种矿物的相对含量。矿物相对含量的确定,常参照标准含量图进行估测。在野外,矿物成分的鉴定一般用肉眼或借助于放大镜、小刀、盐酸等进行。所以要求学生要记住一些常见造岩矿物的鉴定特征,如石英、正长石、斜长石、角闪石、辉石、黑云母、石榴子石、方解石等,否则在野外对这些矿物鉴定就束手无策了。
3. 岩石的结构
是指岩石组分的结晶程度、形态、颗粒大小及其相互关系。岩石的结构与成因关系密切,不同成因的岩石具有不同的结构,如碎屑沉积岩具碎屑结构、深成侵入岩具全晶质结构、大理岩具变晶结构。
结晶程度是指组成岩石物质的结晶好坏,一般分结晶质的和非结晶质的,结晶质的又分为显晶质的(肉眼能观察到矿物颗粒大小)和隐晶质的(肉眼观察不到矿物颗粒大小)。在野外,隐晶质与非晶质区分较难,其区分方法是:隐晶质的岩石表面光泽较暗淡,断面为参差状;而非晶质岩石表面常呈玻璃光泽,断面为贝壳状。
形态是指组成岩石矿物的外形,对非晶质就无形态可言了。在碎屑沉积中,形态实际上是指矿物或岩屑的磨圆度;在岩浆岩和变质岩中,常用自形、半自形和他形来描述矿物的形态。
自形是指矿物自然结晶的形态;半自形是指矿物部分具自然结晶形态而其他部分为非矿物的自然形态;他形是指矿物无自然结晶形态。
颗粒大小是指矿物的粒径。根据组成岩石的矿物相对大小,又可分为等粒结构和不等粒结构。不等粒结构中常见的有斑状结构和似斑状结构。沉积岩中的分选性好坏实际上就是表现等粒和不等粒的特点。
4. 岩石的构造
是指组成岩石物质成分的分布特点及排列方式。若矿物在岩石中是均匀分布的,没有异向性,就称为块状构造。在沉积岩中常见的有层理构造和层面构造;岩浆岩常见的有气孔构造、杏仁构造、流纹构造;变质岩有片理构造。
5. 岩石的产出状态
是指岩石的空间位置。岩浆岩的产出状态分深成侵入岩(岩基、岩株)、浅成侵入岩(岩墙、岩床、岩盘等)、喷出岩。沉积岩和变质岩的产出状态就是其产状。
6. 岩石的时代
是指岩石的形成时代。若描述的是沉积岩,那它产于何时代的地层中,地层的时代就是岩石的形成时代。若是岩浆岩可根据它与围岩的侵入接触关系确定时代。
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