碳酸盐岩的野外观察与描述 岩石野外观察与描述的基本内容

碳酸盐岩是钙镁碳酸盐矿物 ( 方解石、白云石) 含量大于 50% 的沉积岩。主要岩石类型为石灰岩和白云岩。

1. 碳酸盐岩的一般特征

矿物 组成碳酸盐岩的矿物，除碳酸盐矿物外，还有陆源碎屑物质和非碳酸盐自生矿物，如石英、长石、粘土矿物、蛋白石、玉髓、石膏等。

结构 碳酸盐岩的结构类型多样，基本类型有粒屑结构、泥晶结构、生物骨架结构、晶粒结构和残余结构等。

构造 碳酸盐岩的构造，除常见的波痕、层理外，还常有缝合线、叠层石、鸟眼等特殊成因的构造，碳酸盐岩常发生明显的成岩后生作用，如重结晶作用、压溶作用、交代作用等。

2. 碳酸盐岩的分类与命名

分类 碳酸盐分类方案有几种，一般应用成分类即可满足基本要求。

碳酸盐岩除了以方解石为主的石灰岩和以白云石为主的白云岩两大基本类型外，还常有方解石与泥质，白云石与泥质两种成分的混合类型，以及方解石、白云石与泥质等三种成分的混合类型。对于两种或两种以上成分的混合类型，应采用前述三级分类命名原则进行详细分类。

命名 碳酸盐岩的详细名称应包括: 颜色、层厚、特殊构造等内容，如灰黑色中厚层虫屑泥晶灰岩、褐黄色薄层鸟眼状微晶白云岩。

3. 碳酸盐岩野外观察描述的内容

颜色 碳酸盐岩的颜色多为各种色调的灰色，色调的深浅主要与有机质含量有关。有机质含量高时，岩石可呈黑灰色或黑色; 含铁质时可呈红或黄色; 含泥质时多呈褐黄色。

矿物成分 方解石、白云石及粘土物质仅凭肉眼很难准确区分，因此在野外对碳酸盐岩进行鉴定，需借助稀盐酸进行检验，并结合岩石的其他特征加以区分。

◎ 滴盐酸剧烈起泡，伴有嘶嘶的响声，并有小水珠飞溅，反应后无残余物者，一般以方解石为主，属石灰岩类。

◎ 滴盐酸起泡较剧烈，但响声微弱，无小水珠飞溅者，仍以方解石为主，但可能含有少量白云石，属白云质灰岩类。

◎ 滴酸反应不明显，起泡微弱，少量气泡滞留于岩石表面不动，无响声者，一般以白云石为主，含方解石较少，属灰质白云岩类。

◎ 滴酸不起泡或起泡极弱，仅在放大镜下才能见到极细小的气泡缓慢出现，将岩石研成粉末后滴酸则起泡，岩石常呈浅黄灰色，断口较粗糙，多呈瓷状或砂糖状，风化面有纵横交错的刀砍状溶沟———刀砍纹者，一般以白云石为主，属白云岩类。

◎ 滴酸起泡剧烈，但泡沫浑浊，反应后在岩石表面留有泥质薄膜，岩石新鲜面褐黄色，且较疏松者，一般含有较多的泥质，属泥灰岩类。

结构 碳酸盐岩结构类型较多，在野外观察时应首先确定是否有颗粒 ( 粒屑) 存在。一般来说，颗粒多因颜色略与基质不同而显示出来，在风化后会更明显。

对于颗粒 ( 粒屑) 结构的岩石，要注意观察颗粒的大小、形态、分选性、磨圆度、排列方式等特征，并确定颗粒的类型和百分含量。

构造 观察有无层理、波痕、干裂，以及叠层石、缝合线、叠锥、鸟眼等构造，详细描述各种沉积构造的特征及发育程度。

岩层厚度与接触关系 观察岩层的厚度，以及与上、下岩层的接触关系等特征。

次生变化 观察岩石的次生变化，如压溶、溶蚀、重结晶、交代等现象。

综合定名。

4.1.1.1 岩石的颜色
岩石的颜色是由岩石本身对自然光选择性吸收和反射的结果。由于在矿物成分、结构和构造等方面的差异，岩石会呈现出不同的色调(当然不能忽略岩石的干、湿程度所带来的影响)。岩石的颜色不仅可以用来判断岩石的矿物成分及组构特征，同时也是岩石定名的重要内容之一。
岩石的颜色是组成岩石的矿物颜色的总和，而非某一种或几种矿物的颜色。如灰白色的岩石，可能是由长石、石英和少量暗色矿物(黑云母、角闪石等)等形成的总体色调。因此，观察岩石的颜色时，先远观其总体色调，然后用适当颜色形容之。
4.1.1.2 岩石的物质成分
野外对岩石物质成分的观察和描述主要包括岩石的矿物组成、碎屑组分及基质三个方面。在对具体岩石进行观察和描述时，重点要指出岩石由哪些矿物(或碎屑)组成、各种矿物(或碎屑)的相对含量及相互关系等。
4.1.1.3 岩石的结构
岩石的结构是研究岩石成因及分类命名的主要依据。在野外，我们仅能准确地观察以下几个方面的内容。
(1)矿物或碎屑颗粒的大小
对于结晶岩石来说，矿物颗粒的大小在很大程度上能说明岩石的结晶程度，并反映其形成的环境。对于碎屑岩而言，碎屑颗粒的大小能反映搬运营力的强度等问题。当然岩石颗粒大小也是岩石分类命名的主要参数之一。下面介绍几种常见的粒度分级。
1)侵入岩与火山熔岩的粒度分级(肖渊甫等，2009)：
◎粗粒：d＞5Mm(d代表颗粒最大直径)；
◎中粒：1Mm＜d＜5Mm；
◎细粒：0.1Mm＜d＜1Mm；
◎微粒：d＜0.1Mm。
2)火山碎屑岩的粒度分级(肖渊甫等，2009)：
◎集块：d＞64Mm；
◎火山角砾：2Mm＜d＜64Mm；
◎凝灰：0.0625Mm＜d＜2Mm；
◎火山尘屑：d＜0.0625Mm。
3)碎屑岩的粒度分级(姜在兴，2010)：
◎砾石：d＞2Mm；
◎粗砂：0.5Mm＜d＜2Mm；
◎中砂：0.25Mm＜d＜0.5Mm；
◎细砂：0.1Mm＜d＜0.25Mm；
◎粉砂：0.01Mm＜d＜0.1Mm；
◎黏土(泥)：d＜0.01Mm。
4)变质岩的粒度分级(指变晶颗粒)(肖渊甫等，2009)：
◎粗粒：d＞3Mm；
◎中粒：1Mm＜d＜3Mm；
◎细粒：0.1Mm＜d＜1Mm；
◎微粒：d＜0.1Mm。
(2)颗粒标型特征
组成岩石的颗粒标型特征能比较明显地反映岩石中各种颗粒成分的成因。因而在观察颗粒大小的同时，要对颗粒的标型特征进行仔细观察。
对结晶岩要描述矿物颗粒的自形程度及产出状态。一般按照矿物的颗粒结晶程度分为三种：自形晶、半自形晶及他形晶。而矿物的结晶习性包括针状、片状、板状、长柱状、短柱状及粒状。颗粒产出状态是指颗粒分布是否均匀，有无定向排列及斑状的特征。颗粒的次生变化(如斑晶矿物的熔蚀等)则对火山熔岩的研究更为重要。
对于碎屑岩类，要描述颗粒的磨圆程度和分选性等。碎屑岩的磨圆程度一般划分为四个等级：
◎棱角状：多出现在火山碎屑岩类及部分底砾岩中和同生砾岩中。反映快速堆积、近距离搬运或就地而成；
◎次棱角状：多产在多矿物砂岩、底砾岩及火山碎屑岩中；
◎次圆状：成分比较纯的砂岩类、层间砾岩类、部分底砾岩类以及内碎屑岩中常见到；
◎圆状：多出现于单成分的砂岩中，层间砾岩及内碎屑岩类也常见。
(3)岩石结构类型
岩石结构类型不仅是区分不同类型岩石的重要标志之一，也是岩石分类命名的重要依据之一，在很大程度上又能准确地反映岩石的成因。但是受野外岩石鉴定条件的限制，在野外对岩石结构进行详细研究存在一定困难。尽管这样，我们应充分利用放大镜对岩石结构类型做较仔细的研究，这一般包括以下几个方面：
1)首先要区分结晶岩与沉积岩的结构。结晶岩(包括岩浆岩、变质岩)主要为结晶结构及变晶结构，仅有少数岩石具有隐晶质或玻璃质结构。碎屑岩(火山碎屑岩、正常沉积岩)主要为碎屑结构，一般可明显地区分出碎屑颗粒和填隙物两部分，相当一部分碳酸盐岩也具有这种结构。对于岩浆岩和变质岩而言，除了各自所独有的结构以外，斑状结构在这两类岩石中也常见。斑晶在岩浆岩中多为自形，可见熔蚀现象，一般没有包体，与基质界线清楚(交代成因者除外)，基质多为隐晶质及玻璃质。在变质岩中称之为变斑晶，多数自形程度差，多有包体物存在，基质为变晶结构，常见定向排列。
2)在对变质岩结构构造类型观察时，要注意是否有变余结构存在。如变余的砾屑结构，变余斑状结构(变余斑晶往往残缺不全)。在混合岩中常见呈浑圆状的交代斑晶(交代斑状结构)，外貌形似“眼球”，切割片麻理，可见“眼球”两端的“小尾巴”与脉体相连。
3)沉积碎屑岩的分选性观察。简单来说，沉积碎屑岩的分选性是指组成碎屑颗粒的不同粒径的混杂程度。混杂程度越低，其分选性也就愈好。反之则差。在自然界中岩石完全由一种粒径的碎屑组成的现象极少或者没有。一般将颗粒的分选性分为三个等级：分选好、分选中等和分选差。一般认为，碎屑岩成分越纯，其磨圆度和分选性越好；反之，岩石成分复杂，其磨圆度和分选性一般也较差。
4.1.1.4 岩石的构造
岩石的构造是岩石在形成或改造过程中的直接产物。在野外一般从以下几个方面进行观察和描述。
(1)层状岩石的单层厚度：岩石作为一种地质体在自然界多呈层状产出(除大规模侵入的岩浆岩体外)。因而空间上存在一定的厚度。目前对层状岩石的单层厚度一般划分为四级：
◎块状构造：单层厚度＞2m；
◎厚层状构造：单层厚度2～0.5M；
◎中厚层状构造：单层厚度0.5～0.1M；
◎薄层状构造：单层厚度＜0.1M。
(2)岩石的原生构造：是在形成固态岩石以前各种地质作用的结果。如在岩浆岩中的原生流动构造、气孔构造和沉积岩中的各种层理、层面以及变质岩中的变形构造等。

对沉积岩或沉积物的研究，其目的是：①确定其性质成分、结构、构造，以及其中所含化石等，并给予正确的命名；②通过对岩石在不同阶段所形成的物质成分及其结构、构造特点的研究，确定它在沉积、成岩及后生阶段所发生的变化，以便恢复原生沉积特征及性质；③对岩石进行相分析，了解当时的再造沉积环境；
1.陆源碎屑岩类
陆源碎屑岩按其碎屑粒径可划分为：粗碎屑岩（砾岩和角砾岩），＞2mm；中碎屑岩（砂岩类），2～0.05mm；细碎屑岩（粉砂岩类），0.05～0.005mm。
碎屑岩的命名是以含量占50%以上的粒级来确定岩石的基本名称，如含有砾石50%以上的岩石称作砾岩；若其他粒级含量在25%～50%之间，则在基本名称之前冠以“✕✕质”，如泥质砂岩；若其粒级含量在5%～25%之间，则以“含✕✕”表示，如含砾砂岩等。
（1）粗碎屑岩——砾岩和角砾岩
1）颜色：尽可能指出总的颜色，并注意它的成因。
2）砾石成分：确定各种砾石的成分百分含量。
3）砾石大小及分选性：如分选不好时，应指出一般大小以及最大和最小的粒径和百分含量。
4）砾石的圆度、球度及形状。
5）胶结物成分及其占整个岩石的百分含量、胶结物本身的性质、胶结类型等。
6）其他：砾石有没有定向排列，胶结物的致密程度，有无次生穿插等等。
由于砾岩在地层学上常作为沉积间断的标志和划分地层的依据，以及利用砾岩成分来推断古地理情况，因此对砾岩的野外研究还应注意下列方面：①层位和分布概况；②岩层产状及其变化（如透镜体）；③层理及层面构造；④与上下层的接触关系及其在剖面中的位置；⑤砾石的倾向、倾角和长轴方向。
（2）中碎屑岩——砂岩类
砂岩通常按碎屑粒径又可分为：巨粒砂岩，2～1mm；粗粒砂岩，1～0.5mm；中粒砂岩，0.5～0.25mm；细粒砂岩，0.25～0.1mm；微粒砂岩，0.1～0.05mm。
对砂岩的观察和描述内容有：
1）颜色，并推断其成因；
2）碎屑颗粒的大小，分选程度，如大小不均匀，应指出最大、最小和一般的直径以及各种颗粒百分含量。
3）碎屑颗粒的形状及磨圆度；
4）胶结物的成分及其占整个岩石的百分含量、胶结类型、胶结致密程度；
5）岩石的构造；
6）碎屑成分：矿屑（需分辨出碎屑矿物的种类），主要是石英及长石的含量，岩屑尽量区分其原岩类型，并估计各种成分占全部碎屑的百分含量；
7）生物残骸；
8）次生变化。
在野外观察和描述砂岩时除上述内容外，还应注意：①层理构造（特别注意斜层理）和层面构造；②岩层厚度及其变化等。
（3）细碎屑岩类——粉砂岩
粉砂岩按碎屑粒度可分为：粗粉砂岩（0.05～0.03mm）和细粉砂岩（0.03～0.005mm）。
粉砂岩的观察和描述内容与砂岩大致相同。但由于粉砂岩颗粒细小，在手标本中难以辨认碎屑和胶结物成分，在野外主要研究它们的产状、构造特征及形成方式等。
2.火山碎屑岩类
火山碎屑岩具有岩浆岩和沉积岩的双重特征。火山碎屑物质主要来源于地下深处的岩浆，其成分与熔岩相似，但结构构造又与碎屑岩相似，在成因上亦常与熔岩或沉积岩过渡。
火山碎屑岩野外鉴定和描述内容：
1）颜色及其分布的均匀程度；
2）碎屑的粒度、成分、形状及不同物态碎屑的相对含量；
3）胶结物的性质及含量；
4）结构和构造（层理发育情况）；
5）次生变化。
3.粘土岩类
粘土岩类亦具有双重特性，从碎屑粒度来看，大部分由＜0.005mm的颗粒组成；从矿物成分来看，主要是由粘土矿物组成。
由于粘土矿物非常细小，肉眼鉴定它们的成分比较困难，主要是对其颜色和物理性质加以研究，如其滑腻程度、可塑性、断口、膨胀性、粘舌性和在水中是否易泡软等。通过颜色和物理性质判断粘土岩的矿物成分以帮助了解其工业价值。
4.碳酸盐岩
碳酸盐岩主要岩石类型为石灰岩和白云岩。对石灰岩的野外观察要注意下列内容：
1）颜色；
2）结构与构造特征；
3）硬度和岩石致密程度、断口类型；
4）重结晶的程度；
5）肉眼可见的生物碎屑种类；
6）机械混入物的大小和成分，次生矿物成分；
7）加盐酸起泡强烈强度。
对白云岩的观察描述内容和石灰岩类似，但其中很少有生物碎屑。同时特别注意其次生变化的痕迹，以及白云石和方解石间的关系，岩石结构特征等。

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