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煤礦地質學——礦物與岩石

地測防水 2012-05-13 0
軟件名稱: 煤礦地質學——礦物與岩石
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整理時間: 2012-05-13
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第二章 礦物與岩石

第一節 礦物的概念及性質


第二節 常見的造岩礦物


第三節 岩 石

第一節 礦物的概念及性質

國際上把各種元素在地殼中含量的百分比叫做克拉克值,

簡稱克拉克。 P16列出了組成地殼主要元素的克拉克值。

地殼中的化學元素,除少數以自然元素產出外,大部分以各種

化合物形式出現,以氧化物最常見。地殼深度16km內,各氧化物的重量百分比是:

SiO2 59.14 NaO 3.84

Al2O2 15.34 K2O 3.13

FeO MgO 3.49

Fe2O3 6.88 H2O 1.15

CaO 5.08 TiO2 1.05


二、礦物的概念

礦物是指地殼中的化學元素經過各種地質作用所形成的並在一定條件下相對穩定的自然產物。

(一)礦物的內部結構

1、晶質礦物:內部質點作有規律重複排列,因此,其外形常具有一定的幾何形態。

同一種化學成分的物質,在不同的條件下,可以形成不同的晶體結構,這種現象—同質多象。

2、非晶質礦物:內部質點不作有規律排列的固體。 火山玻璃:火山噴落後,冷凝速度太快的緣故。


(二)礦物的化學成分及其共生、伴生關係

1、礦物按化學成分的分類:

(1)單質礦物:有同種元素形成的礦物,如金、金剛石。

(2)化合物:a、陰、陽離子組成的簡單化合物,岩鹽NaCL。

b、若幹絡離子組成的複雜化合物,如正長石。

2、類質同象:物質結晶時,結構中某種質點的位置被性質相似的

質點所代替,而其晶體結構不變的現象。

菱鐵礦Fe[CO3]中的Fe易被Mg2+代替,形成菱鎂礦Mg[CO3] 。

3、礦物的共生和伴生:

(1)化學性質相似或形成條件相似的不同種礦物一起形成就叫礦物的共生。

(2)當物理化學條件改變時,原來的礦物可以轉變成別的礦物,

這時不同成因的礦物相伴出現,這就是伴生關係。


三、礦物的外形和幾種物理性質

(一)礦物的外形:

礦物的外形可分單體的外形和集合體的外形。

(二)顏色

1、自色:取決於礦物本身的內部構造或色素離子的成分。

2、他色:是礦物因含外來帶色雜質而引起的顏色。

3、假色:由某種物理因素引起的呈色現象,對於個別礦物有鑒定意義。

礦物的顏色很多,在指明其具體顏色時,通常所采用的原則是簡明、通俗,一是選擇常見的事物作比喻,如:天蘭、乳白等;二是雙重命名法,如:黃綠、橙黃等。若礦物的顏色難以確切表達時,則可在色別之前加上深、淺、鮮、暗等形容詞,如:深蘭色、暗綠色等。


(三)透明度

礦物允許可見光透過的程度。

在肉眼觀測時,要用同一厚度(0.03mm)作比較。

1、透明: 能夠完全或基本清楚地透過物象者。如:水晶。

2、不透明:完全不能透見物象者。如:石墨、磁鐵礦。

3、半透明:能模糊透見物體的輪廓的礦物。如:閃鋅礦。

一般情況下,淺色礦物是透明的,而暗色礦物不透明。

(四)條痕色

礦物在條痕板(無釉瓷板)上刻劃所留下的粉末的顏色。條痕

板是礦物粉末所呈現的顏色,所以它又叫礦物的粉末色。

條痕消除了假色,降低他色,加強自色。此礦物性質更加固定,

如:赤鐵礦除紅色外,還有剛灰色、鐵灰色。但它的條痕總是紅色。


(五)光澤:

指礦物的表麵對光的反射能力。

1、金屬光澤:這種光澤最強,如同金屬新鮮表麵的光澤,如黃鐵礦。

2、半金屬光澤:金屬曆時已久的表麵所具有的光澤,如磁鐵礦。

3、金剛光澤:如金剛石的光澤。

4、玻璃光澤:如同玻璃表麵的光澤,如石英、方解石的光澤。

由於反射光受到礦物的顏色、表麵平坦程度以及集合方式等影響,常出現一些特殊的變異光澤,主要有:

油脂光澤:如同塗了一層油脂似的,石英的斷口上具有的光澤。

臘狀光澤:象蠟燭表麵的光澤,如燧石斷麵上的光澤。

土狀光澤:象泥土一樣無光亮,如鋁土礦的光澤。

珍珠光澤:象貝殼凹麵上呈現的那種柔和而多彩的光澤。如雲母。


礦物的顏色、條痕、光澤和透明度四者的關係見下表:

顏色 無色 淺色 深色 金屬色

條痕 無-白 無、淺 深、彩 深、金屬色

透明度 透明 半透明 不透明

光澤 玻璃光澤 半金屬光澤 金屬光澤

(六)解理及斷口

1、解理:

結晶礦物受外力作用後,沿一定結晶學方向裂成光滑平麵的性質,叫做解理。所裂成的平麵叫解理麵。

解理據其完好程度可分為五級:

(1)極完全解理;(2)完全解理; (3)中等解理;

(4)不完全解理;(5)極不完全解理。


2、斷口:

礦物受外力作用後,不沿一定方向裂開,而成不平整的斷裂麵,這種性質叫斷口。

根據其形態特征斷口可分為:

(1)貝殼狀斷口;(2)鋸齒狀斷口;

(3)參差狀斷口;(4)平坦狀斷口。

解理與斷口互為消長關係,沒有解理或解理不清楚的礦物易形成

斷口。

(七)比重

礦物的重量與4℃時同體積水的重量比。

1、輕礦物:比重再2.5以下的礦物。

2、中等礦物:比重在2.5--4。

3、重礦物:比重在4以上的礦物。


(八)硬度

指礦物抵抗刻劃、壓入和研磨的能力。

十種礦物稱為摩氏硬度計:

1滑石 2石膏 3方解石 4螢石 5磷灰石 6正長石 7石英

8黃玉 9剛玉 10金剛石

在野外工作時,還可利用一些代用品:

指甲—2.5 銅具—3 小刀—5.5 玻璃—6.5 碎瓷片—6.5

(九)磁性

指礦物被磁場吸引或排斥的性質。

1、磁性礦物; 2、電磁性礦物; 3、抗磁性礦物。

(十)與化學試劑的反應

在肉眼鑒定中最常用的是稀鹽酸,碳酸鹽礦物與其反應。


第三節 常見的造岩礦物

構成岩石的主要礦物----造岩礦物

一、岩漿岩中常見的造岩礦物

1正長石:K[AlSi3O8],鑒定特征:晶體短柱狀、厚板狀,肉紅色、

淺黃紅色、淺黃白色,玻璃光澤,有兩組明顯的解理,解理麵交

角90°,硬度6—6.5,比重2.57。

2、斜長石:Na[AlSi3O8]--Ca[AlSi3O8] 鑒定特征:晶體常呈板

狀,白色或灰白色,玻璃光澤,有兩組中等解理,解理麵交角

86°,硬度6—6.5,在解理麵上常見到較細的相互平行的條紋。

3、白雲母:KAl2[AlSi3O10](OH)2 鑒定特征:片狀或板狀晶

體,無色透明或微帶淺黃色,玻璃光澤,有一組極完全解理,極

易揭成薄片,硬度2—3。

4、黑雲母:K(MgFe)[AlSi3O10](OH)2 鑒定特征:因含鐵,

顏色呈黑色或黑褐色,其它特征同白雲母。


5、輝石:Ca(Mg.Fve .Al)[(SiAl)2O6] 鑒定特征:晶體呈

短柱狀,橫斷麵為八邊形,黑色、褐黑色,玻璃光澤,硬度5—

6,近於小刀,兩組中等解理,解理麵交角93°、87°。

6、角閃石:(CaNa),(Mg.Fe.Al)5[SiAl334O11](OH)2

鑒定特征:晶體呈長柱狀,橫斷麵為六邊形,綠黑色、黑色,玻

璃光澤,硬度大於小刀,有兩組中等解理,夾角56°,124°。

7、橄欖石:(Mg .Fe)2[SiO4] 是岩漿中最早結晶的礦物之一。

8、石英:SiO2 鑒定特征:六方柱及六方錐,在岩石中常呈粒

狀,灰白色較多,硬度大於小刀,玻璃光澤(晶麵),貝殼狀斷

口,斷口上為油脂光澤。

9、磁鐵礦:Fe3O4 鑒定特征:晶體常呈八麵體,黑色,半金屬

光澤,硬度為5.5—6,大於小刀,比重4.9—5.2,具磁性。

以上九種礦物約占岩漿岩總量的98.11%。


二、沉積岩中常見的造岩礦物

組成沉積岩的礦物可分為兩部分:一部分是原岩經風化,沉積

而形成的,如:石英、長石、雲母等礦物;另一部分是地表水體

中通過化學及生物化學作用而生成的。

1、石英:抵抗風化能力較強,所以石英是沉積岩中最主要的造岩

礦物之一。

2、長石:抵抗風化能力較弱,易轉變成粘土礦物,因此在沉積岩

中長石的含量不如石英多。

3、雲母:是沉積岩的主要造岩礦物,其中黑雲母易風化,而白雲

母較穩定,白雲母常呈碎片分布沉積岩的層麵上。

4、粘土礦物:沉積岩的主要造岩礦物之一,晶體顆粒細小

(0.001—0.002mm),肉眼無法辨認,我們常見的是這類礦物的

集合體,下麵介紹三種主要粘土礦物:

(1)高嶺石:Al4[Si4O10](oH)8

(2)蒙脫石:(Al2Mg3)[Si4O10](oH)2nH2O

(3)水雲母(伊利石)


5、方解石:CaCO3,鑒定特征:晶體為菱麵體,集合體呈鮞狀、

鍾乳狀、致密塊狀,無色透明者稱為冰洲石。一般為白色、乳白

色,硬度3,大於指甲小於小刀,三組完全解理,與稀鹽酸劇烈反

應並產生大量氣泡。

6、白雲石:CaMg(CO3)2,鑒定特征:晶體為菱麵體,集合體

為致密塊狀,灰白色、乳白色,玻璃光澤,硬度3.5-4,大於方解

石,三組完全解理,與稀鹽酸不產生氣泡,但其粉末能劇烈反應。

7、菱鐵礦:FeCO3 鑒定特征:鮞狀、結核狀、呈褐色,硬度

3.5—4.5,堅硬不易破碎,比重3.9大於方解石,遇稀鹽酸產生黃

綠色沉澱。

8、赤鐵礦:Fe2O3鑒定特征:鮞狀、豆狀,褐紅色,黑褐色,條

痕褐紅色,半金屬光澤,硬度5.5,比重較大,無磁性。

9、褐鐵礦:Fe2O3nH2O鑒定特征:土狀、多孔狀,黃褐色,黑色,

條痕黃褐色,半金屬光澤,土狀光澤,硬度不一,2--5。




10、黃鐵礦:FeS2鑒定特征:晶體常呈完好的立方體或五角十二

麵體,在晶麵上常見有條紋,淺銅黃色,條痕黑色,金屬光澤,

硬度6--6.5,比重較大,5。

11、黃銅礦:CuFeS2鑒定特征:正四麵體,晶體較少,致密塊狀

或粒狀,黃銅黃色,條痕為帶綠的黑色,金屬光澤,硬度3—4,比

重4.1—4.3。

12石膏:CaSO4•2H2O鑒定特征:板狀,集合體為細粒狀,無色

透明或白色,玻璃光澤,硬度2,小於指甲。



三、變質岩中常見的造岩礦物:

1、石榴石:(Ca,Mg,Fe)3(Al,Fe)2(SiO4)3

鑒定特征:常呈完好的晶體,因其形態象石榴子,故而得名。顏色變化較大,常見的有黑色、紅色、黃色、褐色等,硬度6.5—7,無解理。

2、矽灰石:CaSiO3

鑒定特征:晶體呈板狀,集合體為放射狀,白色及灰白色,玻璃光澤,硬度4—4.5。

3、滑石:Mg3(Si4O10)(OH)2

鑒定特征:片狀或致密塊狀,白色、淺黃色及淺綠色,硬度最小1,具滑感。

4、綠泥石:(Mg,Fe)5Al(AlSi3O10)(OH)8

鑒定特征:片狀集合體、土狀集合體,綠色、墨綠色,用度2—2.5。

5、紅柱石Al(SiO4)

鑒定特征:晶體為柱狀,集合體呈放射狀,橫斷麵近正方形,灰色或淺灰色,硬度7—7.5。

6、石墨:C

鑒定特征:片狀或鱗片狀,灰黑色,金屬光澤,條痕為黑色,硬度1—2,具滑

感,染手。

注意:應掌握上述26種礦物的主要鑒定特征。

第三節 岩 石

一、岩石的概念

岩石是由一種或幾種礦物組成的固態物質,它是組成地殼的主要質成分,是各種地質作用的產物。

二、岩漿岩

岩漿:是在地下深處天然產出的、熾熱的、含有氣體揮發分的、

成分極其複雜的矽酸鹽熔融體。

岩漿岩:岩漿受到地殼運動的影響,可以上升到地殼上層或地

表,也可以噴出或溢出地表,冷凝固結而形成的岩石。

(一)岩漿岩的特征:

1、礦物組合及顏色

岩漿岩中的主要造岩礦物:

石英、正長石、斜長石、白雲母、黑雲母、角閃石、輝石、橄欖石

淺色礦物 暗色礦物




2、岩漿岩的結構和構造

1)結構:指岩石中礦物結晶程度、顆粒大小和形狀。

(1)按岩石中晶質礦物與非晶質礦物的比例劃分:

A、全晶質結構; B、半晶質結構; C、非晶質結構

(2)按組成岩石的礦物顆粒大小劃分:

A、顯晶質結構:礦物晶體顆粒直徑大於0.2mm(粗粒結構、中粒結構、細粒結構)。

B、隱晶質結構:礦物晶體顆粒直徑小於0.2mm。

(3)按礦物顆粒相對大小劃分:

A、等粒結構:同種主要礦物顆粒大小近於相等。

B、斑狀結構:所有晶體分別屬於大小截然不同的兩群,大的—斑晶,小的—基質,基質為隱晶質或玻璃質。該結構主要見於噴出岩或部分淺成岩。

C、似斑狀結構:同斑狀結構一樣由斑晶和基質組成。所不同的是基質為顯晶質。該結構主要見於深成岩或部分淺成岩。


2)構造:礦物的空間分布及排列方式、充填方式。

常見的構造有以下幾種:

(1)塊狀構造:岩石中礦物顆粒排列均勻,不顯方向性。

(2)流紋構造:由不同顏色、不同成分的條帶組成,它反映了熔

岩流動的痕跡。

(3)氣孔構造:由於揮發分從冷凝著的熔漿中逃逸而形成的構造。

(4)杏仁構造:噴出岩中的氣孔被後來的次生礦物所充填,形

狀 如杏仁。




(二)常見的岩漿岩

1、酸性岩類:

化學成分特點:SiO2含量最高(65%以上)。

主要岩石類型:深成岩—花崗岩;淺成岩—花崗斑岩;噴出岩—流紋岩。

1)花崗岩:主要由淺色礦物組成,岩石顏色較淺,淺灰色—灰白色,粉紅色—肉紅色,中—粗粒結構,塊狀構造。淺色礦物:正長石、斜長石、石英; 暗色礦物:黑雲母、角閃石。

2)花崗閃長岩:深灰色,中—粗粒結構,礦物以石英、長石為主,暗色礦物(以角閃石為主)多於花崗岩,斜長石多於正長石,與花崗岩區別是顏色

較深,與閃長岩區別是石英含量多,屬於深成岩。

3)花崗斑岩:礦物成分同花崗岩,斑狀或似斑狀結構,斑晶為正長石或斜長石,有時有石有時有石英出現,基質為細粒結構,塊狀構造。

4)流紋岩:灰白色、淺紫色等,斑狀構造,斑晶為透長石、石英,基質為隱晶質,明顯的流紋構造。


2、中性岩類

化學成分特點:SiO2為52--65%。 礦物成方特點:斜長石、角

閃石,暗色礦物含量增多。 顏色特點:主要是灰色。

主要岩石類型:深成岩—閃長岩;淺成岩—閃長玢岩;噴出岩—

安山岩。

1)閃長岩:灰色,灰綠色,粒狀結構,塊狀構造,主要礦物為斜

長石和角閃石,此外,還有少量的黑雲母和輝石。

2)閃長玢岩:灰綠色、灰黑色或灰色,斑狀或似斑狀結構,斑晶

為斜長石和角閃石,基質為隱晶質或細粒,塊狀構造。

3)安山岩:灰紅色、褐色、棕紅色等,斑狀結構,斑晶為長石角

閃石、輝石,氣孔狀或杏仁構造,有時為塊狀構造。

3、半堿性岩類

按SiO2含量屬於中性岩類,K2O+Na2O約占10%。

主要岩石類型:深成岩—正長岩;淺成岩—正長斑岩;噴出岩—

粗麵岩。


1)正長岩:灰色,灰白色等。中粒結構,主要礦物成分為正長石,暗色礦物主要 為角閃石。塊狀構造。

2)正長斑岩:灰色等顏色,礦物成分為正長石、角閃石,斑狀或似斑狀結構,

斑 晶為正長石,塊狀構造。

3)粗麵岩:顏色較多,會、灰白、淺綠、淺紫等顏色,礦物成分為正長石、角 閃 石,斑狀結構,斑晶為透長石,或正長石,基質為隱晶質,塊狀構造。


4、基性岩類:

SiO2含量為45-52%,暗色礦物以輝石為主,其次是角閃石、橄

欖石,淺色礦物為斜長石,顏色比中性岩更深。


1)輝長岩:灰黑色,主要礦物成分斜長石、輝石,中粗粒結構,塊狀構造。

2)輝綠岩:灰色,斜長石、輝石為主要礦物,中-細粒結構,塊狀構造。

3)玄武岩:黑色、褐灰色等,致密塊狀或斑狀結構,斑晶為橄欖石、輝石或斜長 石,基質為隱晶質,具氣孔構造或杏仁構造。


5、超基性岩類:

SiO2含量最少<45%,暗色礦物占95%以上。因此岩石的顏色最

深,通常為黑色或深綠色。主要礦物為橄欖石、輝石,這類岩石

在地殼中分布很少,但這類岩石往往受到重視,因為這類岩石是

原生金剛石的母岩。主要岩石如下:


1)橄欖石:暗綠色或黃綠色,中-粗粒結構,塊狀構造。主要由

橄石組成,其次輝石。

2)苦橄玢岩:黑色,主要礦物成分為橄欖石、輝石,似斑狀結構,

斑晶為橄欖石,基質主要由細粒的輝石組成,塊狀構造。

3)金伯利岩:暗綠色或暗灰色,主要由橄欖石輝石金雲母組成,

斑狀結構,斑晶為橄欖石,有時偶見金剛石,角粒狀

構造。

金伯利岩屬淺成岩或噴出岩。


6、脈岩類:

脈岩:岩漿岩中的部分淺成岩常以脈狀產出,並充填於某些上深成岩體或圍岩的裂隙中。這種岩石叫脈岩。

脈岩可以劃分為兩類:

1)未分脈岩:成分與深成岩基本相同,僅結構不同於深成岩的脈

岩。前麵所介紹的淺成岩均屬此岩類。

2)二分脈岩:指成分、結構與相伴生的深成岩不同的脈岩,二分

脈岩又可以劃分為:淺色脈岩:淺色礦物特別集中的二分脈岩。

暗色脈岩:暗色礦物特別集中的二分脈岩。

常見的脈岩類岩石:

偉晶岩:是一種晶粒特別粗大的脈岩,一般為巨粒結構,塊狀構造。偉晶岩屬淺色二分脈岩。

細晶岩:屬淺色二分脈岩,其礦物成分特點是淺色礦物占絕對優勢,一般在90%以上,細粒結構,岩石斷麵上呈砂糖狀。

煌斑岩:一種暗色脈岩,主要礦物成分為:黑雲母、角閃石和輝石,斑狀結構,

斑晶都是暗色礦物,晶形發育較好。煌斑岩還可再劃分:角閃煌斑岩、正煌斑岩


7、火山玻璃岩:

噴出物質冷凝過速,來不及結晶而形成具玻璃質結構的岩石。

常見的岩石:

1)黑曜岩:黑色,貝殼狀斷麵,玻璃光澤,一種酸性火山玻璃岩

2)浮岩:黑色、灰色,酸性岩漿噴發產物,氣孔狀構造。質輕可浮於水麵。


常見的岩漿岩岩石類型可列下表:




岩石類型 超基性岩類 基性岩類 中性岩類 酸性岩類

SiO2含量 小於45% 45—52% 52—65% 半堿性 大於65%

主要礦物 橄欖石 斜長石 斜長石 正長石 正長石 斜長石

輝石 輝石 角閃石 角閃石 角閃石 黑雲母

深成岩 橄欖岩 輝長岩 閃長岩 正長岩 花崗岩

淺成岩 苦橄玢岩 輝綠玢岩 閃長玢岩 正長斑岩 花崗斑岩

噴出岩 金伯利岩 玄武岩 安山岩 粗麵岩 流紋岩



三、變質岩

變質岩是岩漿岩、沉積岩或變質岩在地殼中受

到高溫、高壓等影響下發生變質形成的岩石。

由岩漿岩形成的變質岩—正變質岩

由沉積岩形成的變質岩—負變質岩

若變質岩的原岩是變質岩,就看原岩的原岩是岩漿岩或沉積岩。

(一)變質岩的特征

1、礦物成分:一類是三大岩類共有的礦物,如:長石、石英、雲

母;另一類是變質岩特有的礦物—變質礦物:石榴石、矽灰石、

紅柱石、石墨等。變質礦物是識別變質岩的重要標誌。

2、變質岩的結構:

1)粒狀變晶結構:礦物顆粒大致相等,與岩漿岩的粒狀結構相似。

2)斑狀變晶結構:與岩漿岩的粒狀結構相似,大顆粒—變斑晶,

常為結晶能力較強的礦物;小的顆粒—基質,已發生重結晶作用。


3)不等粒變晶結構:岩石中主要礦物的粒度大小不一,而且粒度

變化是連續的。

3、變質岩的構造

1)片理構造: 岩石中片狀、板狀、柱狀礦物在定向壓力的作用

下,平行排列。片理構造可分為:

(1)片麻構造:片狀、柱狀和粒狀礦物相間排列而形成的條帶狀

構造。

(2)片狀構造:片狀礦物定向排列而形成的薄層狀構造。

(3)千枚構造:由細小片狀礦物平行排列所形成的構造,片理麵

上有絲絹光澤。

(4)板狀構造:由顯微片狀礦物平行排列而形成的平整板狀劈理

的構造。

2)塊狀構造:岩石中礦物分布均一,不顯示定向排列。

3)條帶構造:由礦物成分、結構或其它特征上不同的部分成條帶

狀相間分布而成。


(二)常見的變質岩

1、大理岩:純白色、淺灰色,主要礦物成分方解石、白雲石,粒

狀變晶結構,塊狀構造。由沉積的碳酸岩類岩石(石灰岩、白雲

岩)經區域變質、熱變質而成。

2、石英岩:白色、灰白色,主要礦物成分石英,粒狀變晶結構,

塊狀構造。由沉積的石英砂岩或矽質岩經區域變質、熱變質而成。

3、角岩:灰黑色,斑狀變晶結構,常見變質礦物的斑晶為紅柱石,

塊狀構造,岩石質地致密,由泥岩經熱變質而成。

4、片麻岩:是變質程度較深的岩石,片麻構造,粒狀變晶結構或

斑狀變晶結構,以粒狀礦物(多為石英、長石)為主,隻有少量

片、柱狀礦物,呈平行排列,彼此不連續,且被粒狀礦物隔開。

片麻岩可以再進行劃分,命名時岩石前麵加上主要礦物(石英除

外)名字:

1)角閃斜長片麻岩:主要礦物:角閃石、斜長石、石英。

2)二雲二長片麻岩:主要礦物:正長石、斜長石、黑雲母、白雲

母、石英。

3)輝石鉀長片麻岩:主要礦物:輝石、鉀長石、石英。


5、片岩:變質程度比片麻岩淺,礦物顆粒比片麻岩小,主要是片

狀礦物,如:雲母、綠泥石等,岩石的顏色及特征取決於這些礦物。

6、千枚岩:變質程度更淺,礦物顆粒非常細小,常見白雲母小片,

千枚構造,岩石顏色有黃、綠灰等顏色。

7、板岩:變質程度最淺,重結晶弱,肉眼看不到礦物晶體,仍保

留一些泥岩的特征,但比泥岩堅硬,板狀構造,可劈成厚度均勻

的薄石板。

8、糜棱岩:斷層帶兩側堅硬岩石,受強烈擠壓作用破碎,原岩的

結構、構造已被破壞,肉眼難於鑒定礦物成分,具條帶狀構造。

9、構造角礫岩:原岩由於應力作用而破碎成角礫狀,後被碎屑物

質或外來物質膠結而成岩石。構造角礫岩是動力變質作用的產物,

多分布在斷層破碎帶內。

10、矽卡岩:主要礦物成分:石榴石、輝石、矽灰石、石英、方

解石、雲母等,由於礦物組合不同,所以岩石岩性變化較大,粒

狀變晶結構或斑狀變晶結構,塊狀構造,岩石比重較大,顏色多

為紅褐色、暗綠色等。


四、沉積岩

沉積岩是在地表及地表下不太深的地方形成的一種地

質體,它是在常溫、常壓下,由風化作用、生物作用或

某種火山作用所形成的物質,經過改造(搬運、沉積、

固結成岩作用等)而形成的岩石。

(一)基本特征

1、礦物成分特點

20餘種礦物組成了全部沉積岩礦物成分的99%以上。

沉積岩中常見的造岩礦物是:

石英、長石、雲母、方解石、白雲石、高嶺石、蒙脫石、石膏、

岩鹽、鉀鹽、鋁土礦、黃鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦等。

2、顏色

1)顏色的三種成因類型:

(1)繼承色:(2)自生色:(3)次生色:

2)顏色的描述


3、結構

沉積岩組成部分的顆粒大小、形狀、表麵現象

—結構。

1)碎屑結構

由碎屑物質被膠結而形成的一種結構,它包括粒度,形

狀,膠結形式。

(1)粒度:指碎屑顆粒的大小。

A、礫狀結構:碎屑顆粒直徑大於2mm。

a.粗礫結構:碎屑顆粒直徑大於100mm。

b.中礫結構:碎屑顆粒直徑10—100mm。

c.細礫結構

B、砂狀結構:粒徑2—0.1mm。

a.粗砂狀結構:碎屑顆粒直徑大於2—0.5mm。

b.中砂狀結構:碎屑顆粒直徑0.5—0.25mm。

c.細砂狀結構:碎屑顆粒直徑0.25—0.1mm。

C.粉砂狀結構:碎屑顆粒直徑在0.1—0.01mm。

a.粗粉砂狀結構:碎屑顆粒直徑在0.1—0.05mm。

b.細粉砂狀結構:碎屑顆粒直徑在0.05—0.01mm。


(2)顆粒形狀:包括磨圓度、球度和形狀二個方麵,其中磨圓度最有實用意義。

A、磨圓度:碎屑顆粒被磨蝕的圓化程度。

磨圓度可劃分為棱角狀、半圓狀、圓狀。

(3)分選度:碎屑顆粒大小的均一程度。

A、分選好:主要粒級百分含量大於75%。

B、分選中等:主要粒級百分含量75—50%。

C、分選差:主要粒級百分含量小於50%。

(4)膠結形式:

膠結物:對碎屑顆粒起膠結作用或充填作用的物質。

A、基底膠結:膠結物含量多,顆粒互不接觸,呈遊離狀。

B、孔隙膠結:膠結物含量少,充填於顆粒之間的孔隙之中。

C、接觸膠結:膠結物很少,分布於顆粒互相接觸的地方。

D、雜亂粒狀膠結:膠結物與基質混在一起,分布於碎屑顆粒之間的孔隙中。


2)泥質結構:

主要由小於0.01mm的質點組成,外觀均一致密的結構。

3)化學結構:由化學作用和生物作用從溶液中沉澱而構成的岩石

結構。

A、鮞狀結構:主要由直徑為0.5—2 mm鮞粒組成。

B、豆狀結構:主要由直徑大於2mm的鮞粒組成。

C、竹葉狀結構:岩石由被壓扁了的碎屑組成,這些碎屑已被圓化,剖麵形狀類似竹葉,這種結構叫竹葉狀結構。

4)生物結構:是指由生物遺體所組成的岩石結構。

4、沉積岩的構造

沉積岩組成部分的空間分布以及它們相互間的位置關係。

1)層理:由於岩性在沉積方向上的變化而表現出來的層狀構造。

層理是絕大部分沉積岩所具有的典型特征,也是與岩漿岩、變質岩區別的重要標誌。




(1)層理的基本術語:

A、細層; B、層係; C、層係組; D、層(岩層);

(2)層理的類型:

A、水平層理:細層呈直線狀彼此平行,且平行於岩層層麵。

B、波狀層理:細層麵呈波狀,其總的方向平行於層層麵。

C、斜層理:由一係列與岩層麵斜交的細層組成。根據各細層的產 狀可分為:

a.同向斜層理:所有細層都向同一個方向傾斜。根據介質運動強度分為:急流型和緩流型。

b.交錯層理:岩層彼此交錯、切割,細層傾斜方向不斷變化,水

平細層較少出現。

(3)岩層按厚度劃分:

巨厚層 大於2m 厚層 2—0.5m 中厚層 0.5—0.1m

薄層 0.1—0.01m 微層 小於0.01m








層理的主要類型

b--上部為波狀層理,下部為平緩波狀層理

c--中部單斜層理;d--中部交錯層理;

a--細層; b--層係; c--層係組








2)層麵構造:

是指岩層層麵上所保留的,由自然作用產生的一些痕跡。

(1)波痕:由風、水流或波浪使尚未固結的沉積物表麵留下的波狀起伏的構造,經固結成岩被保留下來稱為波痕。

(2)泥裂:泥質沉積物當水退後受太陽照射,形成的多角形裂縫。

3)結核:

是岩層中聚集起來的礦物體,其成分與圍岩有顯著的差別。








波痕剖麵 泥裂構造

a--風成波痕;b--水成波痕 a.b--兩種泥裂剖麵;c--泥裂平麵

c--浪成波痕





(二)沉積岩的分類及常見的沉積岩

沉積岩的種類繁多,按物質成分和成因,沉積岩可分為三大類:碎屑岩類、粘土岩類和化學岩及生物化學岩類。

1、碎屑岩類:主要為碎屑物質組成的岩石,根據碎屑物質的成分、

結構和成因特點,又可分為二個亞類:

1)火山碎屑岩:

碎屑是火山噴發的產物,在地表經短距離搬運或就地沉積形成

岩石,其中含火山碎屑物質在50%以上。

(1)集塊岩:熔岩碎屑占90%以上。其直徑大於100mm的占一半以

上,多由火山彈組成,無磨蝕及分選現象,膠結物為火山灰及一

些細小碎屑物質。

(2)火山角礫岩:火山碎屑占90%以上,其直徑為2—100mm的占

一半以上,膠結物為火山灰。

(3)凝灰岩:由直徑小於2mm的火山碎屑物質和火山灰經緊壓、

膠結而成。常為灰白色、灰綠色。


2)沉積碎屑岩

根據碎屑顆粒的大小可分為:礫質岩、砂質岩和粉砂質岩。

(1)礫質岩:組成岩石的碎屑顆粒有50%以上大於2mm。

A、角礫岩:岩石顆粒磨圓度較差,表明物質來源較近。

B、礫 岩:岩石顆粒磨圓度較好,表明物質來源較遠,經曆了長

距離的搬運。

(2)砂質岩:砂狀結構,是碎屑岩中分布最廣泛的一類。

A、據碎屑顆粒大小進行劃分:

a、粗砂岩:粗粒結構的岩石,2—0.5mm。

b、中砂岩:中粒結構的岩石,0.5—0.25mm。

c、細砂岩:細粒結構的岩石,0.25—0.1mm。

B、按膠結物成分劃分: a、泥質砂岩;b、矽質砂岩;c、鈣質砂岩;d、鐵質砂岩;e、錳質砂岩。

C、按主要碎屑成分劃分: a、石英砂岩;b、長石砂岩;c、岩屑砂岩。


常見的砂質岩岩石種類:

a、石英砂岩:灰白色,石英占90%以上,顆粒磨圓度較好,分選

中等,岩石硬度較大。

b、長石砂岩:淡紅色,礦物成分長石、石英,其中長石含量大

於25%,磨圓度及分選度較差。

c、岩屑砂岩:暗灰色及淺綠色,礦物成分石英、長石、岩屑,其

中岩石碎屑含量大於25%。

d、長石石英砂岩:石英含量60—90%,長石含量大於岩屑含量。

e、岩屑石英砂岩:石英含量60—90%,長石含量小於岩屑含量。

(3)粉砂岩類:具有粉砂狀結構,礦物成分仍以石英為主,長石、

白雲母次之。

A、粉砂:一種鬆散的沉積物。如華北地區廣泛分布的黃土

(0.05—0.01mm)。

B、粉砂岩:一般分選較好,膠結物以粘土質為主。

a、粗粉砂岩:顆粒直徑0.1—0.05mm.。

b、細粉砂岩:顆粒直徑0.05—0.01mm。


3)碎屑岩類岩石的命名

依次按顏色、膠結物、碎屑成分、粒度進行命名,如灰黃色泥

質粗粒石英砂岩。最基本的命名也應包括顏色、粒度,如灰白色

細砂岩。

4)碎屑岩類岩石的描述內容:

(1)岩石的顏色;(2)碎屑物的含量、成分、粒度、圓度、分

選度;(3)膠結物的成分;(4)其它礦物的含量及特征;

(5)層理及其它構造特征;(6)生物化石及其完整程度;

(7)岩層產狀、厚度及變化情況。

2、粘土岩類

粘土岩由粒徑小於0.01mm的粘土礦物組成,其中粘土

礦物含量大於50%。

粘土岩是沉積岩中分布最廣泛的一類岩石,約占沉積岩總量

的60%。由於粘土岩礦物顆粒細小,肉眼無法辨認,常根據岩石的

固結程度及構造劃分:


1)粘土:為疏鬆的土狀沉積物,俗稱泥土,主要為粘土礦物高嶺

石組成,幹燥泥土具有粘舌感,潮濕後具可塑性。

2)泥岩和頁岩:是由粘土經固結而形成的岩石。

若岩石具有發育極好的水平層理,而層厚在1cm的稱為頁岩,

頁岩大多具有薄如紙片的層理—頁理。而泥岩則無頁理。

常見的泥(頁)岩有:

(1)碳質泥岩和碳質頁岩:岩石中有大量的炭化了的有機質,能

染手,常可見到植物化石,常形成煤層頂底板。

(2)黑色泥岩和黑色頁岩:岩石中有較多有機質和細分散狀的黃

鐵礦、菱鐵礦。很少含生物化石,與碳質泥岩的區別是不染手。

(3)鈣質頁岩:含有CaCO3的頁岩,鑒定時加鹽酸。

(4)矽質頁岩:含有SiO2的頁岩,岩石硬度相對較大。

(5)砂質頁岩:含有一定量的砂質(25-50%)的頁岩。

(6)粉砂質頁岩:含有一定量的粉砂質(25-50%)的頁岩。


3、化學岩和生物化學岩類

從膠體溶液或真溶液中以化學方式沉澱出來

的物質形成的岩石—化學岩。在生物活動直接或

間接參與下沉澱形成的岩石—生物化學岩。

本類岩石具其化學成分、礦物成分及其成因特點分為八類:

碳酸鹽岩、矽質岩、鋁質岩、錳質岩、鐵質岩、磷質岩、岩鹽和

可燃有機岩。


1)碳酸鹽岩:

主要由碳酸鹽礦物(方解石、白雲石)組成,它在地殼中分布

僅次於粘土岩和砂岩,居第三位。

根據礦物成分含量,碳酸鹽岩可劃分為石灰岩(方解石>50);

白雲岩(白雲石>50)。


(1)石灰岩:

根據石灰岩的生成環境、物質成分及結構可劃分如下:

A. 普通石灰岩;

B. 角礫狀灰岩

C. 竹葉狀灰岩

D. 鮞狀灰岩

E. 生物灰岩

F.結晶灰岩



(2)白雲岩:

主要由白雲石組成,灰白色、淺黃灰色,常呈似砂糖狀的結晶

結構,與石灰岩的區別是:硬度大,加鹽酸後不反應或微弱反應,

但粉末能與鹽酸反應。


石灰岩—白雲岩係列岩石的鑒定特征:

岩石類型 方解石 白雲石 岩石表麵加HCl 粉末加HCl

石灰岩 >90 <10% 劇烈反應 劇烈反應

白雲質灰岩 75-50% 25-50% 很快起泡 氣泡不斷出現

灰質白雲岩 25-50% 75-50% 微弱起泡 反應較弱

白雲岩 <10% >90% 不起泡 開始弱而後有氣泡

2)泥灰岩和泥質灰岩:

石灰岩中泥質成分含量<25%時—泥質灰岩。

石灰岩中泥質成分含量25-50%時—泥灰岩。

3)矽質岩

由化學和生物化學作用形成的富含SiO2(70-90%)的岩石。在地

殼分布中占第四位。

根據矽質岩的定義,盡管石英砂岩的SiO2含量很高,也不屬於矽

質岩。

在淺海或濱海地帶形成的,當含量達到25—30%以上時,就可作

為鐵礦開采。


4)鋁質岩: 富含氧化鋁(Al2O3)的岩石。

鋁質岩中Al2O3:SiO2>1,粘土岩Al2O3:SiO2<1。 鋁質岩中

Al2O3>28%,Al2O3:SiO2>2.1時,稱其為鋁土礦。目前,我國

規定鋁土礦的開采標準是:Al2O3>40%,Al2O3:SiO2>2.6。

5)鐵質岩: 富含鐵礦物的岩石—鐵質岩。

6)錳質岩:主要含錳礦物:硬錳礦、軟錳礦。

7)磷質岩:含磷的沉積岩。含磷岩:P2O5<8%;磷質岩:8-18%。

8)鹽岩:是由鈉、鈣、鎂的鹵化物及硫酸岩所組成的岩石。

9)可燃有機岩:屬於這一類的岩石主要有:煤、油頁岩、石油和

天然氣,其化學成分主要是碳氫化合物。


沉積岩分類簡表:

角礫岩

礫質岩

礫岩

岩 砂岩 粗砂岩 石英砂岩 泥質砂岩

沉 砂質岩 中砂岩 長石砂岩 鈣質砂岩

細砂岩 岩 砂岩 矽質砂岩

粉砂質岩 鐵質砂岩

積 泥岩

粘土岩

頁岩

石灰岩

岩 碳酸鹽岩 白雲岩

鐵質岩 泥灰岩

化學岩及 矽質岩

生物化學岩 鋁質岩

磷質岩

錳質岩

鹽岩

可燃有機岩


思考題:

1、礦物的十種肉眼鑒定標誌。

2、常見礦物的區分。

3、岩漿岩中8種主要礦物是那些?掌握其鑒定特征。

4、岩漿、岩漿岩的概念。

5、根據SiO2含量,岩漿岩分為哪幾類?

6、區分下列岩漿岩:花崗岩與花崗斑岩、花崗岩與閃長岩、閃

長岩與閃長玢岩、閃長岩與輝綠岩。

7、變質岩及常見的變質岩石。

8、沉積岩及其構造特征。

9、沉積岩的結構。

10、沉積岩分為哪幾類?

11、碎屑岩按顆粒大小分為哪幾類?

12、區分石英砂岩與長石砂岩、泥岩與頁岩、石灰岩與白雲岩。


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