岩石的描述方法
不同类型的岩石其成因不同,描述方法和侧重点不同,针对三大类岩石有各自不同的描述方法。
1.沉积岩
沉积岩有三种类型:陆源碎屑岩、碳酸盐岩、火山碎屑岩。
(1)陆源碎屑岩的描述
陆源碎屑岩的描述内容包括岩石的颜色、矿物组成、结构、沉积构造、生物化石及其他含有物,最后对岩石进行定名。
1)岩石颜色的描述要观察新鲜面的颜色,同时也要描述风化后的颜色变化。如果岩石的颜色是复合色,描述颜色时主色调在后,次色调在前。常用来描述岩石颜色的术语包括灰色、灰白色、白色、暗灰色、紫红色、红色、棕色、褐色、猪肝色、黑色、杂色等。
2)矿物组成的描述包括组成碎屑颗粒的矿物类型以及含量。要借助放大镜鉴别出主要的矿物,并估算其含量。矿物颗粒含量的估算可参考图1-1。
3)结构的描述包括粒度的大小、颗粒的磨圆度、分选、填隙物、胶结类型以及孔隙发育情况等。
碎屑岩颗粒的大小一般反映了沉积时水动力的大小,按照粒级大小划分为砾(>2.0 mm)、粗砂(0.5~2.0 mm)、中砂(0.25~0.5 mm)、细砂(0.05~0.25 mm)、粉砂(0.005~0.05 mm)、泥(<0.005 mm)。
碎屑颗粒的磨圆度反映了搬运距离和水动力条件,一般情况下,搬运距离越远,磨圆度越高;同时,也与水动力有关,水动力越强,磨圆度越高。磨圆度通常可以通过肉眼观察划分为六个级别(图1-2):滚圆状、圆状、次圆状、次棱角状、棱角状、尖棱角状。滚圆状颗粒基本呈球状,整个表面是光滑的,没有明显的平面和棱。圆状颗粒的轮廓已磨圆,棱已变成宽缓、圆滑的曲线,但仍保留有原始的面和轮廓。次圆状颗粒已磨蚀,棱、角已减少,并呈钝圆状,原始面和原始颗粒的形状能分辨。次棱角状颗粒保留了原始颗粒的形态特征,棱、角和面分明,但已明显磨蚀,已无明显突出的棱和角。棱角状颗粒有一定的磨蚀,但棱、角和面分明、突出,然而棱、角已不尖锐。尖棱角状的颗粒基本为原始状态,棱、角尖锐。

图1-1 视域内组分百分含量视觉比较图

图1-2 磨圆度分级示意图
颗粒分选性描述的是碎屑颗粒不同大小群体的均一程度(图1-3),肉眼观察可以划分出五个级别:分选极好、分选好、分选中等、分选差、分选极差。

图1-3 视域内颗粒分选视觉比较图
分选极好的岩石一般磨圆度比较高,大小均匀,某一区间的颗粒群体含量≥90%。分选好的岩石颗粒大小比较均匀,某一区间的颗粒群体含量75%~90%。分选中等的岩石中某一区间的颗粒群体含量55%~75%。分选差的岩石中颗粒大小差别大,最大直径可达最小直径的3倍,某一区间的颗粒群体的含量35%~55%。分选极差的岩石一般磨圆度比较低,多呈棱角状、次棱角状,大小混杂,最大颗粒直径与最小颗粒直径最大可相差5倍以上,主要颗粒群体的含量<35%。
填隙物按成因分为杂基和胶结物。杂基主要是指来自母岩风化的黏土类矿物,胶结物是指岩石成岩期形成的化学沉淀物,主要有灰质、硅质、铁质等。对岩石描述时要估算出填隙物的含量。
胶结类型描述的是碎屑颗粒和填隙物之间的关系,它取决于填隙物含量的多少和颗粒之间的接触关系。通常划分为基底式胶结、孔隙式胶结、接触式胶结和镶嵌式胶结四种类型(图1-4)。基底式胶结是指基质含量很高,颗粒分散在基质中,粒间孔隙不发育,多是一些基质中的微孔隙;孔隙式胶结是指碎屑颗粒紧密接触搭成骨架,胶结物充填于颗粒孔隙中,多是成岩后生阶段化学沉淀的产物,孔隙不发育;接触式胶结是指颗粒彼此接触,胶结物含量较少,只在接触点附近有胶结物,粒间孔隙发育;镶嵌式胶结是指碎屑颗粒之间的边缘呈凹凸状紧密镶嵌在一起,是成岩期压溶作用比较强导致的结果,孔隙不发育。

图1-4 胶结类型
4)沉积构造是指沉积岩沉积时或沉积后未完全固结前,由于物理、化学以及生物等作用导致岩石内部以及表面因矿物、结构、颜色等不均一性而形成的宏观特征。包括物理成因构造、生物成因构造和化学成因构造。
物理成因构造包括层理构造、层面构造和准同生变形构造。层理构造有水平层理、波状层理、脉状层理、透镜状层理、槽状交错层理、楔状交错层理、板状交错层理、波状交错层理、递变层理、平行层理、均匀层理等。层面构造有波痕、干裂、雨痕、雹痕、冲刷面、槽模、铸模等。准同生变形构造有滑塌构造、负载构造、球状或枕状构造、旋卷构造。
生物成因构造包括生物潜穴、生物扰动构造、爬行迹、停歇迹、觅食迹、逃逸迹、植物根痕等。
化学成因构造包括鸟眼构造、假晶、结核等。
5)生物化石是鉴别地层年代、判断沉积环境的重要标志,要详细描述所观察到的生物化石的种类、保存状态和数量。
6)其他含有物往往是特殊环境下形成的产物,对于分析沉积环境和成岩作用有重要的意义,因此要详细描述。
7)岩石命名一般是根据石英、长石和岩屑三种矿物的相对含量,按照三端元方法命名(图1-5),可划分为石英砂岩、长石石英砂岩、岩屑石英砂岩、长石岩屑石英砂岩、长石砂岩、岩屑质长石砂岩、长石质岩屑砂岩和岩屑砂岩等。根据杂基含量可划分为纯砂岩和杂砂岩,纯砂岩的杂基含量<15%,当杂基含量≥15%时定名为杂砂岩。

图1-5 岩石三角命名分类图
(2)碳酸盐岩的描述
碳酸盐岩的描述内容包括岩石的颜色、组构、组分、生物化石、沉积构造等。
按照化学成分分类,碳酸盐岩可以划分为两大类,六个亚类(表1-1)。两大类为石灰岩和白云岩,六个亚类包括纯石灰岩、含白云岩的石灰岩、白云质石灰岩、灰质白云岩、含灰质的白云岩、纯白云岩。柳江盆地两大类均有分布。(https://www.daowen.com)
碳酸盐岩中常常含有一定量的黏土矿物,分类时也要考虑。野外工作阶段,没有实验室内分析的数据,根据肉眼鉴定,通常可以把碳酸盐岩划分为如下六类:
石灰岩:方解石含量>75%,多为深灰色、暗灰色,滴稀盐酸起泡剧烈,可听到响声。
白云质灰岩:方解石含量50%~75%,白云石含量25%~50%,多为灰色,滴稀盐酸起泡较强。
泥质灰岩:方解石含量50%~75%,泥质含量25%~50%,灰色、土灰色、浅黄色,多呈条带状,斑块状,滴稀盐酸起泡弱,起泡部位会留下比较多的残渣。
灰质白云岩:白云石含量50%~75%,方解石含量25%~50%,多为灰白色,滴稀盐酸起泡,但相对较弱。
泥质白云岩:白云石含量50%~75%,泥质含量25%~50%,浅灰色、灰白色、土黄色,条带状、斑块状,滴稀盐酸起泡十分微弱。
白云岩:白云石含量>75%,多为灰白色、淡黄白色,滴稀盐酸起泡十分微弱。
表1-1 碳酸盐岩按照成分分类标准

石灰岩按照其结构和组分(颗粒、胶结物、晶粒、生物碎屑颗粒)分类,也可划分为砾屑灰岩(角砾状灰岩)、竹叶状灰岩、鲕粒灰岩、生物碎屑灰岩、藻灰岩、叠层石灰岩、豹皮灰岩、隐晶质灰岩等。
(3)火山碎屑岩的描述
火山碎屑岩是火山爆发的碎屑物经过搬运,在陆地上或水下沉积,后经成岩固结或熔结而成的岩石。火山碎屑岩的组分是火山碎屑,但有沉积作用特点。
火山碎屑从物态上可划分出岩屑、晶屑和玻屑。岩屑是指由岩浆已固结的部分或由早期已形成的岩石破碎而成。晶屑是指在岩浆中形成的斑晶。玻屑主要是黏性大的岩浆喷出时迅速冷凝成塑性的多孔状玻璃质。
根据火山碎屑粒度的大小和含量,火山碎屑岩划分为集块结构、火山角砾结构、凝灰结构和火山尘结构四种基本结构。集块结构是指>2 mm的火山岩屑占50%以上,且以≥64 mm的为主;火山角砾结构是指>2 mm的火山岩屑占50%以上,且以2~64 mm的为主;凝灰结构是以<2 mm的火山碎屑占70%以上,且以0.01~2 mm的为主;火山尘结构是以<0.01 mm的火山尘屑为主。
火山碎屑岩的主要类型有火山集块岩、火山角砾岩和火山凝灰岩。火山集块岩以≥64 mm的火山碎屑为主,具有集块结构;火山角砾岩以2~64 mm的火山碎屑为主,具有火山角砾结构;火山凝灰岩以<2 mm的火山碎屑为主,具有凝灰质结构。
2.岩浆岩
岩浆岩的描述内容包括岩石的颜色、矿物组成、岩石的结构、构造以及产状等。
岩浆岩的种类繁多,分类方法也很多,为了便于野外观察、描述、鉴定,按照岩石的产状、矿物成分、结构、构造和SiO2的含量进行分类(表1-2)。产状上划分为深成侵入岩、浅成侵入岩和喷出岩,根据SiO2的含量划分为超基性、基性、中性、酸性四大类。
表1-2 岩浆岩分类

深成侵入岩体又划分为岩基、岩株;浅成侵入岩体又划分岩盖、岩盘、岩盆、岩床、岩墙、岩脉等;喷出岩根据岩石的性质和产出状态通常划分为侵出相、溢流相、爆发相、火山颈相、次火山相、火山沉积相等。
岩浆岩的结构包括岩石中矿物的结晶程度、矿物颗粒的大小、矿物的自形程度、矿物颗粒间的相互关系等。矿物的结晶程度是根据结晶部分和非结晶部分的比例划分为全晶质结构、半晶质结构和玻璃质结构。按照矿物颗粒的大小划分为粗粒结构(晶粒直径≥5 mm)、中粒结构(晶粒直径2~5 mm)、细粒结构(晶粒直径<2 mm)、隐晶质结构(肉眼几乎无法辨别出颗粒)。另外根据颗粒的均质程度,也常划分为等粒结构、不等粒结构、斑状结构和似斑状结构。根据矿物的自形程度也常划分为自形粒状结构、半自形粒状结构和它形粒状结构。
岩浆岩的岩石构造类型有块状构造、带状构造、斑杂构造、球状构造、晶洞构造、流动构造、原生片麻状构造、气孔构造、杏仁构造、枕状构造、流纹构造、柱状节理构造等。
3.变质岩
变质岩的描述内容包括颜色、矿物成分、结构和构造等。
变质岩是地壳发展演化过程中,原来已经存在的各种岩石由于在地壳的构造运动、岩浆活动、地热流的变化等内力地质作用条件下,原来岩石所处的地质环境及物理化学条件发生了改变,使岩石的结构、构造、物质成分等发生变化而形成的一种新的岩石。这一使岩石发生变化的地质过程总称为变质作用。
根据变质作用发生的地质背景和物理化学条件,变质作用划分为接触变质作用、气-液变质作用、动力变质作用和区域变质作用四种类型。
接触变质作用是指岩浆侵入围岩后,引起的变质作用。一般规模不大,分布局限,主要在侵入岩体与围岩的接触带附近发生。
气-液变质作用是由化学活动性较强的气态或液态流体对岩石发生的交代变质作用。
动力变质作用是指地壳构造运动所产生的构造应力使岩石发生的破碎、变形和重结晶作用。
区域变质作用是指岩石圈大规模范围内发生的多种因素综合作用下的复杂变质作用。
变质岩的结构按照形成阶段划分为变余结构、变质标型结构和叠加结构。
变质岩的构造是按照各种矿物的空间分布特点和排列状态划分,有残留构造、斑点状构造、板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造和条带状构造等。