陆源碎屑岩的肉眼鉴定与描述 实习三 陆源碎屑岩的观察与描述

（一）粗碎屑岩（砾岩）肉眼鉴定与描述

1.粗碎屑岩（砾岩）肉眼观察方法

对粗碎屑岩来说，应当特别强调野外的观察，主要从以下几方面进行：

（1）首先应区分是底砾岩还是层间砾岩。底砾岩与下伏岩层有明显的沉积间断，比较截然，有划分地层的意义；层间砾岩是夹在一套岩层之中，与下伏岩层没有明显的沉积间断。

（2）观察砾岩的粒度及分选性。测量固结岩石的粒度时。可在1m²的范围内，无选择地测量所有大于2 mm碎屑的最大直径，然后求平均值。

（3）鉴定所有的砾石的成分，并统计各种成分的含量。

（4）观察砾石的圆度及形状。在1m²的范围内无选择地测量所有碎屑的圆度及形状特点，统计后得出平均值。

（5）描述砾石的表面特征，如擦痕、溶蚀等。

（6）统计砾石占碎屑的相对含量。

（7）鉴定胶结物质的成分及胶结类型，同时还要注意充填物的成分。

（8）鉴定其中所含砂岩和黏土岩的夹层或透镜体的成分。

（9）观察砾岩层的构造特点，如层理等。

（10）观察砾石的排列性质及其排列方向，纵向和横向的变化。根据砾石的长轴排列方向及最大扁平面倾向及倾角可以推断古海岸线位置、古水流方向、水流速度等。

（11）观察砾岩的颜色。

2.粗碎屑岩（砾岩）肉眼鉴定和描述内容

（1）岩石的颜色。

（2）砾石的含量、成分、粒度和分选度。

（3）砾石的圆度、形状、表面特征及排列方向。

（4）胶结物和充填物的含量、成分、胶结类型、岩石胶结紧密的程度。

（5）岩层层位、厚度、岩体产状；与上下岩层的接触关系，有否冲刷现象等。

（6）层理及其他构造特征。

（7）横向及纵向变化情况。

（8）岩石成因（形成过程及沉积相条件）。

（9）岩石命名。根据颜色、胶结物、成分、粒级等。如灰黄色黏土质石英岩细粒砾岩。

3.描述举例

砾岩（河北宣化）

岩石呈浅灰色。其中砾石含量约70%，胶结物约30%。砾石大小很不均匀，由20～2 mm者为多，一般大小为10～5 mm（占40%），分选性不好。砾石圆度多属次圆和圆级。砾石断面多呈长椭圆形。

砾石成分以白云岩和石灰岩为主，此外还有硅质岩及较少量的喷出岩。白云岩砾石多呈白色，硬度小，粉末滴稀盐酸起泡微弱，有的具有硅质条带，有的砾石表面具有明显的氧化圈。硅质岩砾石中主要是燧石，有少量石英岩及棕红色碧玉。燧石由灰色到黑灰色，致密坚硬。喷出岩砾石一般较小，呈灰色和浅红色，可能为中性喷出岩。

胶结物为浅灰色，局部带有浅绿色，滴稀盐酸剧烈起泡，表明含钙质较多。此外，并有很多细小的岩石碎屑和矿物碎屑，构成了全部胶结物及充填物。绿色矿物可能为绿泥石。胶结类型属基底式。

整个岩石属圆砾状结构，胶结得很致密，块状构造，局部见不明显的定向排列。

命名：浅灰色钙质复成分细粒砾岩。

（二）中碎屑岩（砂岩）和细碎屑岩（粉砂岩）肉眼鉴定与描述

1.砂岩和粉砂岩成因类型肉眼鉴定

（1）河流相砂岩和粉砂岩

其特点是碎屑颗粒的大小不均匀，磨圆度和分选性均较差，常含有砾石、黏土质点，具有河成单向斜层理，很难有完整的化石保存。分布范围较广，岩性和厚度不够稳定。河床环境大都形成砂岩，河漫滩环境大都形成细砂岩和粉砂岩，

河床相砂岩的碎屑成分常较复杂，可含有不同数量的石英、长石和岩屑，最常见的岩屑是各种石英砂岩、长石砂岩甚至岩屑砂岩。胶结物常为黏土质，有时含钙质或铁质。单向斜层理发育，倾角较大（25°～35°）。由粒度的韵律性分选而形成的韵律性层理往往是河床相砂岩的典型特征。河床相砂岩的底部常发育冲刷面，冲刷面上常含有下伏岩层的砾石。除硅化木外，一般不含其他生物化石。河床相砂岩往上常过渡为河漫滩相砂岩和粉砂岩。

河漫滩沉积的砂质岩粒度较细，通常由细砂岩和粉砂岩组成，层理较薄，有机质较多，颜色较灰暗。其上部往往出现褐灰色的含有机质较多的夹层。完整的化石少见，有时可见植物碎片或树叶。沿剖面往下常过渡为河床相沉积，往上常过渡为湖泊相或沼泽相沉积。

（2）湖泊相砂岩和粉砂岩

在我国中生代的陆相含煤地层中，湖泊相的砂岩和粉砂岩分布很广。从湖岸到湖心，由于机械沉积分异作用的影响，沉积物由粗到细呈条带状分布。碎屑物颗粒大小均匀，分选和磨圆均较好。层理类型复杂，在滨湖三角洲可出现单向斜层理和交错层理；浅湖和湖心区的砂质岩中可出现波状层理和水平层理。含淡水动物化石往往是湖泊相沉积的重要特征。湖泊相沉积的砂岩和粉砂岩在剖面上往往与沼泽相和河漫滩相沉积的砂岩和粉砂岩共生或过渡。

（3）滨海和浅海相的砂岩和粉砂岩

在海陆交互相的含煤地层中。有滨海相和浅海相的砂岩和粉砂岩分布。

滨海相砂岩由于碎屑物质受长期搬运和波浪反复冲刷，碎屑颗粒的磨圆度和分选性均较好，颗粒表面光滑洁净，很少有粉砂及黏土的质点，成分单纯，主要为石英颗粒及其他硅质碎屑。层理类型常是缓倾斜的交错层理，层面上波痕较常见。含海生贝壳碎片。

浅海相砂岩和粉砂岩的碎屑成分仍以石英质碎屑为主，但往往含有较多的云母碎片和黏土矿物，甚至可以向黏土岩逐渐过渡。层理类型有水平层理或平缓的交错层理。常含有丰富的海相生物化石。浅海相砂岩和粉砂岩分布面积广且厚度稳定。

2.砂岩和粉砂岩肉眼鉴定和描述方法

砂质岩的肉眼鉴定内容包括岩石的颜色、粒度、碎屑矿物成分和胶结物成分、岩石致密或疏松程度、层理类型及其他构造特征、岩层厚度、化石种类、风化及次生变化特征。

（1）颜色。要观察岩石的整体颜色。如碎屑成分复杂，颜色多而杂时，可把标本放远一点看，描述主要的颜色。有时可把次要的颜色放在前面来形容主要的颜色，如红褐色，即以褐色为主，略带红色。对颜色的描述要分清新鲜面和风化面的颜色。

（2）碎屑物的成分。鉴别并估计它们的含量，含量多的写在前面，少的写在后面。

（3）碎屑物的结构。描述碎屑物的粒度、圆度、分选度、排列情况及碎屑颗粒的表面特征（粗糙、光滑、光泽等）和风化后的变化情况。

（4）胶结物的成分及胶结类型。包括胶结物的成分、颗粒大小、形状、排列方式等，胶结的紧密程度、胶结类型等。

（5）构造特征。描述层理的类型、大小及其他构造特征。

（6）与上、下岩层的接触关系。

（7）生物化石。种类、保存的完整程度、产出和排列情况。

（8）风化情况、次生变化、地貌上的特点。

（9）成因特征。垂向上沉积相的组合、过渡变化情况等。

（10）岩石命名。颜色＋胶结物＋粒度＋岩石名称，如灰黄色黏土质粗粒石英砂岩。

3.砂岩和粉砂岩肉眼描述举例

长石砂岩（河北唐山）

黄红色，不等粒砂状结构。碎屑成分主要为石英和钾长石，还含少量白云母碎片。碎屑颗粒大小不均，属中-粗粒。石英无色透明，含量约60%，钾长石表面新鲜，呈肉红色，解理清楚，解理面上显强玻璃光泽，含量约30%，白云母呈白色，强珍珠光泽，沿层理面分布较多。胶结物为黏土质和铁质，胶结较紧密。

命名：黄红色黏土质中-粗粒长石砂岩。

石英砂岩（河北宣化）

暗紫色，颜色分布不很均匀。中粒砂状结构，颗粒大小比较均匀。碎屑成分主要为石英、呈灰紫色，含量约80%；局部含少量黄铁矿，呈细粒星散状分布，由颜色可知其胶结物为铁质，铁质胶结物分布不均匀，有的地方铁质聚集成团块，有的已风化成褐铁矿，沿节理面浸染有风化后的氢氧化铁。胶结致密、坚硬，块状构造。

命名：暗紫色铁质中粒石英砂岩。

粉砂岩

新鲜面呈肉红色，风化面常为灰白色。含砂质质点和黏土质点，成分较复杂。肉眼能分辨的矿物成分有石英、白云母碎片和黏土矿物。黏土质和铁质胶结，具薄层状构造。

命名：肉红色黏土质粉砂岩。

（三）黏土岩肉眼鉴定与描述

1.黏土岩肉眼鉴定和描述方法

对黏土岩的鉴定主要是在野外进行的，但由于黏土岩的颗粒细小，成分复杂，又具有一系列的特殊物理性质，因之，除野外观察外，尚需在室内用实验室方法进行综合研究，才能得到正确的结论。黏土岩肉眼鉴定和描述内容有：颜色、大致成分、物理性质、结构、构造、上下岩层接触关系、空间分布状况、生物化石、结核及其他成因标志等。

（1）颜色。要注意干燥时和潮湿时的颜色有所不同，新鲜面和风化面也不同，都要分别观察描述，并注意分析呈现各种颜色的原因。

（2）成分和混入物。黏土岩的矿物成分肉眼很难观察，但要注意有无碎屑物质，可用手指搓捻来判断。滴加稀盐酸确定有无方解石或其他碳酸盐类矿物。

（3）物理性质。要注意观察岩石固结的程度、硬度、断口、触感、光泽、黏舌性、在水中浸泡后的变化、可塑性、膨胀性、吸附性等，这些物理性质可以反映黏土岩的矿物成分。

（4）结构和构造。有无鲕粒、豆粒、结核、包裹体等，劈理、层理、页理的显著程度。

（5）产状。水平方向的变化，上、下岩层的接触关系及有关成因标志，初步判断其沉积环境和形成条件。

（6）生物化石。描述化石种类、数量、保存完整程度及分布状况。

（7）命名。黏土岩因为颗粒细小，肉眼无法鉴定其成分，在野外通常根据黏土岩的固结程度和构造特征先定出主要名称：如有页理构造的叫页岩，无页理的致密块状的叫泥岩；有部分板理的称泥板岩（板状泥岩）；然后再根据次要成分和颜色来命名，命名顺序为：颜色、次要成分、岩石构造特征。如灰色钙质页岩与黄灰色铁质泥岩等。

2.黏土岩描述举例

蒙脱石黏土岩

浅肉红色或白色，断口粗糙，不很滑腻。在水中很易泡软，并可膨胀到原体积的2～3倍。黏舌性不强，较疏松，具裂隙。含有少量的分解残余物。块状构造。

紫色页岩

灰紫色，成分大部分为泥质及黏土矿物，肉眼不能分辨，少部分为碎屑矿物，有石英、长石、云母及绿泥石等。岩石具纸片状、片状的页理构造。

一、实习目的
（1）学习对陆源碎屑岩的观察（肉眼与镜下鉴定）与描述方法。
（2）掌握陆源碎屑岩的粒度分类和成分分类，学会正确命名。
（3）认识几种主要岩石类型，并初步分析其形成条件。
二、实习的内容
鉴定和描述砾岩（复成分砾岩、单成分砾岩）和角砾岩、砂岩及粉砂岩的标本和薄片，重点鉴定和描述砂岩。
三、陆源碎屑岩观察和描述
（1）颜色。
（2）结构：主要为碎屑结构，重点描述碎屑颗粒的结构（粒度、形状和表面特征）。
（3）碎屑颗粒的成分及含量。
（4）胶结物成分及结构特征和含量。
（5）杂基成分、结构和含量。
（6）胶结类型和支撑关系。
（7）构造特征：层理和层面构造类型及规模等。
（8）成岩后生变化。
（9）命名：颜色+粒度+特征矿物+成分名称。
四、标本和薄片描述内容和要求
标本描述是野外工作取得的第一手资料，因此要重视手标本的描述，薄片鉴定是标本鉴定的继续和补充。
（一）手标本描述要求
1.岩石的颜色
沉积岩的颜色反映其组成成分和形成环境，因此应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，次要颜色放前，如紫红色、灰白色、灰绿色等。
2.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），按粒度结构分类原则给予结构名称并确定分选性。
（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。如果是介于二者之间的，则描述为次圆状—次棱角状。
此外，球度和形态及表面特征明显的、有意义的也应描述。
3.观察和描述碎屑颗粒成分
（1）岩屑的种类及其含量
如果是砾岩或角砾岩，则需在野外直接进行砾石中岩屑成分及其含量统计，并采集磨制薄片的标本。如砂岩因颗粒太小不能分辨岩屑种类时，即目估岩屑总含量待磨制薄片后再详细鉴定。
（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含量的依据。
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，摩氏硬度为7，大于小刀。
长石碎屑：肉红色或灰白色，粒状或长板状，均有磨蚀，解理发育，解理面为玻璃光泽，有时可见卡式双晶或聚片双晶，摩氏硬度为6，大于小刀。
云母碎屑：常见有白云母、黑云母。
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；目估百分含量时，要选择成分分布均匀的部位或有代表性的部位。
（3）重矿物种类和含量
重矿物一般含量少，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，粒状或立方体晶体，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、长石碎屑的特征及含量，以便对碎屑岩进行分类命名。
砾岩和角砾岩按碎屑成分的单一和复杂程度分为单成分砾石岩（角砾岩）与复成分砾岩（角砾岩）。
砂岩则根据岩屑（除硅质岩和花岗质岩屑以外的不稳定岩屑）、石英（包括硅质岩屑）、长石（包括花岗质岩屑）的含量，按砂岩三角形分类表进行分类。
4.观察和描述胶结物成分、结构和含量
胶结物常见种类有钙质、铁质、硅质等，手标本鉴定特征如下：
硅质 灰白色或乳白色，致密而坚硬，遇盐酸不起泡。
钙质 灰白色或乳白色，硬度小，结晶粗大的可见解理面。滴冷稀盐酸起泡剧烈为方解石；如滴酸不起泡而粉末起泡或热酸起泡者则为白云石。常可见连生结构和粒状结构。
磷质 灰色或灰黑色，致密坚硬，密度大。准确鉴定需磨制薄片或做点磷试验。
5.观察和描述杂基的成分和含量
杂基多为粘土和细粉砂，标本上可见比较疏松而碎屑颗粒突出。如粘土重结晶则比较硬。要认真估计含量，含量小于15%者为净砂岩，含量大于15%者为杂砂岩。
6.观察和描述胶结类型和支撑关系
首先观察碎屑颗粒是否彼此接触，确定是杂基支撑还是颗粒支撑或是基底胶结。如是颗粒支撑则观察孔隙中是否充填有胶结物或杂基；如颗粒间孔隙均充填则为孔隙胶结；如孔隙未被充填或部分充填者则为接触胶结或孔隙-接触胶结。
7.观察和描述构造特征
观察可见到的层理、层面或其他构造类型和特征。
8.观察和描述成岩后生变化
应注意观察交代溶蚀现象、重结晶程度、细脉成分及穿切关系以及新生矿物等。
9.定名
在以上观察的基础上综合定名，原则如下：
砾岩（角砾岩）定名原则：

岩石学实习指导

例：褐色细砾复成分角砾岩。
砂岩定名原则：

岩石学实习指导

例：肉红色含细砾中粗粒长石（杂）砂岩。
粉砂岩定名原则同砂岩。
例：紫红色细砂质粘土质粉砂岩。
（二）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统计各粒级的百分含量，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、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确定岩屑名称。
（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，无解理，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。
a.岩浆岩来源的石英
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，有的含有气态和液体包裹体。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，具有较多的气体和液体包裹体。
b.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、矽线石、蓝晶石等变质矿物包裹体，但无气体和液体包裹体，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。
c.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，有时可保留再生边。但要注意与被溶蚀颗粒的区别。
分别统计不同来源的石英含量及其总含量。
（3）长石碎屑
主要在粗—中粒砂岩中，常见长石类碎屑，主要是钾长石、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，具两组解理，低突起，正长石和钠长石均低于树胶，为负低突起，表面比较脏。根据以上特点可与石英区别。各种长石之间的区别主要是根据双晶特征。
正长石：具卡式双晶或无双晶，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An牌号，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，如果有明显的两种风化程度的长石，说明有两个来源区。
应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。
白云母在薄片中为无色，具闪突起，片状，一组解理完全，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或浅红褐色，有时为浅绿褐色，具很强的吸收性，解理平行下偏光方向吸收性最强，片状，一组解理完全，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。
应统计各重矿物含量及总含量。
（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。
钙质 无色透明，具闪突起，干涉色为高级白，发育菱形解理，具聚片双晶。结构特征有显晶粒状、丛生、连生结构。
铁质 不透明，呈暗红色。
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。
4.杂基成分、结构、含量描述
观察杂基成分为粘土和细粉砂的特征。注意观察是否重结晶成大颗粒，并确定是原杂基或正杂基等。统计含量，含量大于15%为杂砂岩。
5.胶结类型，支撑关系
镜下进一步观察鉴定，其内容同实习二。
6.构造特征观察
观察微细构造，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、重结晶、细脉穿插等现象。
8.定名
原则同手标本，只是无颜色一项。
五、形成条件分析
在岩石标本和薄片鉴定的基础上，分析该岩石物质来源、搬运沉积条件以及成岩后生变化等形成条件。
（1）根据碎屑成分分析来源区母岩性质、风化强度、气候和构造情况，以及物源区数目，如碎屑成分主要为火山岩屑，说明物源区为火山岩地区；如果碎屑成分主要是矿物碎屑，则根据矿物组合和特征来分析母岩类型。
（2）根据碎屑物质的粒度大小、分选性、磨圆程度、表面特征，分析搬运介质性质、搬运介质量、搬运距离和时间、沉积速度及沉积区气候和构造条件；另外注意是否有沉积再搬运的特征，即具有两种以上截然不同的磨圆程度和具磨蚀的再生边的碎屑。
（3）根据胶结物、杂基成分和结构、胶结类型，分析沉积时的物理化学条件，以及成岩后生作用强度。如具硅质再生结构可说明当时沉积时簸选能力较强，杂基不能沉积，而水溶液中含有大量硅质且是在酸性环境下，因此硅质沉积于碎屑颗粒之间，呈颗粒支撑孔隙胶结，又经成岩后生作用形成再生结构。
六、砂岩的观察和描述实例
手标本描述（标本号×××）
岩石为肉红色，具砂状碎屑结构，碎屑颗粒大小不一，最大为4～2 mm，约占20%，其次主要为粗—中粒（2～0.25 mm），分选中等，碎屑磨圆程度为次圆状—次棱角状。
碎屑颗粒成分主要为石英和长石碎屑，其次有石英岩屑和花岗岩屑和少量白云母。
石英 为无色透明，油脂光泽，硬度大于小刀。含量60%～65%。
长石 为肉红色，以钾长石为主，比较新鲜，解理清楚，为玻璃光泽。含量30%～20%。
白云母 为白色片状，具珍珠光泽。含量3%。
粘土杂基 含量约占15%～20%。
胶结物 有硅质、铁质，胶结较致密。为颗粒支撑，孔隙胶结。
定名：肉红色含细砾中粗粒长石杂砂岩
薄片描述（薄片号×××）
岩石主要由石英、长石碎屑组成，碎屑颗粒大小不一。最大为2～4 mm，含量约10%。一般为1～0.5 mm，含量约占55%；0.5～0.25 mm含量约占30%；其他粒级占5%。为含砾中粗粒结构，分选中等，磨圆度以次棱角状为主，有些呈次圆状。
碎屑成分主要为石英、长石，少量花岗岩屑和硅质岩屑及白云母。
石英 无色透明，无解理，有的是均匀消光，有的具波状消光，有的具次生加大边。含量60%～65%。
长石 无色透明具解理，有具卡式双晶和不具双晶的正长石，以及具格子双晶的微斜长石，还有少量呈聚片双晶的斜长石。长石大部分新鲜，少部分风化成高岭土，被铁染成土红色，并见有再生边。长石总含量30%～35%。
石英岩屑 由细粒石英组成，具波状消光。含量少。
花岗岩屑 由长石、石英组成。含量少。
白云母 长条状，一组解理清楚，弯曲状。含量少。
杂基 为粘土，大部分已重结晶，有的呈小云母片，有的围绕长石呈再生边。含量15%～20%。
胶结物 为硅质，具再生结构，并含少量铁质，胶结物呈褐色。胶结物含量较少，约20%。
胶结类型 为颗粒支撑的孔隙胶结。
定名：含细砾中粗粒长石杂砂岩。
形成条件初步分析：
该岩石碎屑成分主要为石英和钾长石及少量斜长石，并见石英碎屑有均匀消光和波状消光，还见有石英岩屑和白云母碎屑，说明来源区母岩为花岗质岩石，花岗岩和混合花岗岩以及变质岩。根据长石风化程度有两种，说明物源区可能不止一处，强烈高岭土化的长石可能来源区较远或来自经强烈风化的母岩。但总的来看来源区母岩以机械风化为主，化学风化较弱，因此有较多长石供给沉积区。
碎屑颗粒具有一定磨圆，大部分为次圆状—次棱角状，分选中等，为中粗砂岩；另外有一部分长石比较新鲜，说明碎屑物质经过一定距离搬运，遭受磨蚀和分选，但磨圆度、分选性均较差，因此搬运距离较短或时间较短，此外也说明是快速沉积和快速掩埋的，因而得以保存较多稳定性差的长石，表明物源区和沉积区是气候比较干燥、构造比较活动的地区。
七、实习报告
选1～2块岩石手标本及薄片进行鉴定并提交鉴定报告。参照实例编制鉴定报告，报告内容一定要文字清楚，简明扼要，定名准确。
复习题
（1）何谓单成分砾岩、复成分砾岩、底砾岩、层间砾岩、洞穴角砾岩?
（2）海（湖）成砾岩有几种?试述其特征。河成、洪积、冰川、残积砾岩的特点如何?
（3）砂岩分类应解决哪些问题?
（4）比较长石砂岩和石英砂岩在成分和结构方面的差异。
（5）石英砂岩具有哪些特征?石英砂岩形成于什么样的环境条件下?
（6）长石砂岩中常见的长石类型有哪些?它们在显微镜下的主要光学特征有哪些?
（7）观察和总结各类长石的次生变化特点。
（8）砂岩和砾岩中的岩屑有哪些不同?为什么会有这些不同?
（9）岩屑砂岩中有哪些具有成因意义的特征?试作具体分析。
（10）何谓净砂岩、杂砂岩和硬砂岩?
（11）何谓杂基、假杂基?它们在显微镜下有哪些识别标志?
（12）试述杂砂岩的一般特征及其成因。
（13）总结对比石英砂岩类、长石砂岩类和岩屑杂砂岩类在物质成分、结构、构造、沉积环境、形成条件（母岩、气候、大地构造、搬运和沉积作用）等方面的特征及差异性。

（一）陆源碎屑岩的物质成分
陆源碎屑岩的物质成分主要由碎屑物质、化学物质、基质（杂基）三部分组成。
1.碎屑物质
陆源碎屑岩的碎屑物质，可占整个岩石的50%以上，是陆源碎屑岩的特征组分。它们主要来自盆地之外，是从陆地上搬运来的，故又称陆源碎屑。它们是物理风化和机械搬运沉积的产物，可分为矿物碎屑和岩石碎屑两类。
（1）矿物碎屑
矿物碎屑又称陆源碎屑矿物或碎屑矿物，在陆源碎屑岩中常见的碎屑矿物有20多种，但每种岩石中主要的碎屑矿物常不超过3～5种，最主要的碎屑矿物是石英、长石和云母。
◎石英：石英是抗风化能力很强的矿物，故在陆源碎屑岩中分布甚广，在砂岩、粉砂岩中含量尤高，平均含量达66.8%（克拉克，1924）。在页岩中有时也可达20%～30%。据统计，在陆源碎屑岩中石英的粒度一般＜1mm,＞1mm的石英在沉积岩中只有9%。因石英是最稳定的碎屑矿物，故在砂岩中碎屑石英含量的高低，常能反映岩石的矿物成熟度（岩石的矿物成熟度表示为：石英/（长石＋不稳定岩屑））的高低，石英含量高，则矿物成熟度高，说明碎屑是经过长距离的搬运、分异而沉积的。
◎长石：长石在碎屑矿物中的含量仅次于石英。在陆源碎屑岩中常见的长石是钾长石、酸性斜长石，中－基性长石少见。长石主要来自花岗岩和片麻岩。由于长石是较不稳定的矿物，若在岩石中大量出现，则大多是在干燥气候区和快速堆积的条件下形成的。
◎云母：陆源碎屑岩中的云母多为白云母，黑云母较少见，这是因为在风化过程中白云母比黑云母稳定。但在离陆源区近，快速堆积，成分复杂的砂岩中，黑云母也常出现。
（2）岩石碎屑
岩石碎屑又称岩屑，是母岩破碎后的岩石碎块，可直接反映母岩的性质。岩屑一般代表母岩风化不彻底、搬运近、沉积快的特征，若岩石中岩屑含量高，一般说明岩石的矿物成熟度低。岩屑多分布于较粗的砂岩和砾岩中，细粒的陆源碎屑岩中少见。
各种岩石都可呈岩屑出现，但以细晶质或隐晶质的岩屑较常见。如岩浆岩的岩屑多为喷出岩（玄武岩、安山岩、流纹岩、粗面岩）、微晶脉岩（细晶岩、煌斑岩）以及火山碎屑岩（凝灰岩）。在较粗的砾岩中也可见到粗粒的侵入岩（如花岗岩、闪长岩）的岩屑。变质岩的岩屑多为千枚岩、板岩、石英岩，少数为片岩和片麻岩。沉积岩岩屑最常见的是泥质岩、硅质岩（燧石岩和碧玉岩）的碎屑，其次为泥晶灰岩、粉砂岩和砂岩碎屑。
2.化学胶结物和自生矿物
它们是从溶液中呈化学沉淀的物质，这类物质在陆源碎屑岩中多以胶结物的形式存在，对碎屑物质起胶结作用，但也有部分只是孤立的分散的矿物晶体，对碎屑物不起胶结作用，这类矿物称为自生矿物（authigenic mineral）。
陆源碎屑岩中的胶结物是在碎屑颗粒之间的孔隙水中化学沉淀出来的物质，一般是在成岩阶段形成的，在岩石中的含量不能大于50%。常见的胶结物有碳酸盐矿物（主要是方解石或白云石、菱铁矿等）、氧化硅矿物（蛋白石、玉髓或石英）、氧化铁矿物（主要是赤铁矿、褐铁矿等）、硫酸盐矿物（石膏、硬石膏、重晶石、天青石）、磷酸盐类矿物（磷灰石和胶磷矿）以及海绿石、沸石等。陆源碎屑岩中的自生矿物在岩石中呈孤立零散状或结核状分布，对碎屑颗粒不起胶结作用，大多数也是在成岩阶段形成的。这些自生矿物的种类多与胶结物相同，只是数量很少，不能成为胶结物罢了。此外，还有其他一些常见的自生矿物，如黄铁矿、白铁矿等。
3.基质
基质又称杂基或粘土杂基，是充填于碎屑颗粒之间的细粒机械混入物。它们对碎屑物质也起胶结作用，但基质不是化学成因的物质，是和碎屑物质一起由机械沉积作用形成的。基质包括＜0.03mm的细粉砂和泥质物质。
（二）陆源碎屑岩的结构
陆源碎屑岩的结构主要有陆源碎屑结构和泥状结构两种类型。
1.陆源碎屑结构
这是陆源沉积岩最主要的结构，它由碎屑颗粒和胶结物（或基质）两部分组成。结构的特征取决于颗粒的结构、胶结物（或基质）的结构以及二者之间的量比和相互关系。
（1）碎屑颗粒的结构特征
碎屑颗粒的结构特征包括颗粒的大小、分选性、形态和表面特征等。
1）颗粒的大小：碎屑颗粒的大小称为粒度（grain size），以颗粒的直径来计量。为了研究方便，常将粒度划分为若干级别，并赋予一定的专用名称，如砾、砂、粉砂、泥等。这种粒度等级称为粒级。
粒级的划分方案很多，至今尚未统一，常见的划分方案有两种：
一种是按自然级数及颗粒大小与搬运、沉积以及矿物组成间的特性来划分的，这种划分方法过去在我国应用较广，一般把碎屑颗粒的粒级划分为：
砾　　＞2mm
砂　　2～0.063mm
粉砂　　0.063～0.004mm
泥（粘土）　　＜0.004mm
具体的粒级界限，还有不同的意见，有的主张以1mm作为砾和砂的分界，以0.1mm作为砂和粉砂的分界，以0.01 mm作为粉砂和泥的分界等。
另一种是以等比级数划分粒级，即以2n的值（mm）作为粒级的界限，这种划分方案最先由Udden（1898,1914）提出，后由Wentworth（1922）加以修改，因而也称Udden.Wentworth粒级。
后来，Krumbein（1934）对Udden-Wentworth粒级加以转换，按颗粒直径以2为底的负对数来划分粒级，称为ø粒级，其定义为：
φ＝-log2d
其中d为颗粒直径（mm）。
对数粒级的划分及其φ值见表5-2。这种粒级划分的最大优点是便于用数理统计的方法处理粒度分析的资料，故目前应用越来越广。为了适应现代沉积学研究的需要和资料的对比，本书也采用对数粒级划分方案。
表5-2 对数粒级的划分及其φ值


续表


2）颗粒的分选性（sorting）：自然界中陆源碎屑岩很少由一种粒级的碎屑组成，常有多种粒级。岩石中碎屑颗粒大小的均匀程度谓之分选性。碎屑物分选性的测定通过粒度分析并用数理统计的方法求得。但是在野外手标本的观察中只能粗略地判别。如果岩石中的颗粒大小均匀，某一粒级的颗粒的含量在90%以上的谓之分选很好；若主要粒级颗粒含量为50%～75%的谓之分选中等；若大小悬殊没有一种主要粒级含量超过50%时，称为分选差。图5-1是用图示的方法表示岩石的分选性，更便于野外参考估计。

图5-1 颗粒分选性图示

（据Ehler＆Blatt,1982）
3）颗粒的形态：碎屑颗粒的形态主要是指颗粒的形状和圆度。
◎颗粒的圆度（roundness）：是指碎屑颗粒被磨蚀圆化的程度。在肉眼观察中一般可分为三级（图5-2）。
（a）棱角状：碎屑颗粒的原始棱角和形状都很明显，棱角尖锐或只稍有磨蚀。
（b）次圆状：碎屑颗粒尚有较明显的棱角，颗粒的原始形状尚可辨认，棱角磨蚀显著。
（c）圆状：碎屑颗粒的棱角全部磨蚀消失，或仅残留极少的原始棱角的痕迹，颗粒呈椭球状或圆球状，原始形状已难辨认。
颗粒的圆度不仅取决于颗粒的硬度、密度和大小等因素，而且与搬运历史有着直接的关系。随着搬运距离的增加或搬运时间的增长，颗粒的圆度也增加。因此，圆度是碎屑岩结构成熟度的重要标志之一。也是某些岩类（如砾岩）分类的主要依据。
◎颗粒的形状（form）：是由颗粒的长轴（A轴）、中轴（B轴）、短轴（C轴）的比例关系所限定的一种形态概念。Zingg（1935）根据B/A、C/B两个比值将碎屑颗粒分为四种形状（图5-3）：
圆球体　　B/A>2/3,C/B>2/3
扁球体　　B/A>2/3,C/B<2/3
椭球体　　B/A2/3
长扁球体　　B/A<2/3,C/B<2/3
颗粒的形状与矿物的结晶习性、岩石的构造特征以及搬运介质的性质和搬运距离等有关。
4）颗粒的表面特征：碎屑颗粒的表面特征主要是指颗粒表面的磨光度和有无特殊的刻蚀痕等特征。它们有的可作为判断颗粒成因的标志，如风搬运的砂粒表面常呈毛玻璃状，冰川搬运的砾石表面有“丁”字形擦痕等。

图5-2 碎屑颗粒的圆度

（据M.E.Tucker,1981）

图5-3 颗粒形状的分类

（2）胶结物和基质的结构
1）胶结物（cement）是碎屑颗粒间的化学沉淀物质，通常是结晶的或非晶质的矿物，在岩石中含量＜50%，对颗粒起胶结作用。胶结物的结构可按其结晶程度、晶粒大小及其与碎屑颗粒的结合方式来描述。常见的胶结物有碳酸盐质、硅质、铁质、硫酸盐质和磷酸盐质，它们多为非晶质结构（蛋白石和胶磷矿）、隐晶质结构及微晶结构（玉髓、石英、碳酸盐矿物、氧化铁矿物），少数是显晶粒结构（碳酸盐矿物和硫酸盐类矿物）。而从胶结物和碎屑颗粒之间的结合方式来看，胶结物还有以下几种特殊的结构：
◎栉壳状结构或丛生状结构：多见于碳酸盐类胶结物中，其特征是柱状或纤维状的方解石沿碎屑颗粒的边缘呈栉壳状或丛状生长。这种胶结物的结构，主要通过显微镜观察，在野外观察中多见于粗粒碎屑岩（砾岩、角砾岩）中，而且只有胶结物结晶较粗时才可见及。
◎连生结构：主要见于碳酸盐和硫酸盐（石膏）胶结物中。这种胶结物结构的特点是，胶结物的晶粒因重结晶后形成巨大的连生晶体，碎屑颗粒被包含于胶结物的大晶体中，在手标本的断面上，可见方解石或石膏胶结物呈现出巨大而平整的解理面，碎屑颗粒被包含在巨大的晶体中，转动手标本时可见大片的闪闪发光的胶结物大晶体的解理面。
◎再生加大结构：又称次生加大或自生加大结构，多见于石英胶结物中（有时在长石质胶结物中亦可见及）。这种结构的特点是，硅质胶结物沿碎屑石英颗粒的边缘，按照石英晶体的结晶格架向外生长，结果胶结物的石英成了碎屑石英向外生长加大的部分。这种结构在显微镜下很易辨认（如图5-4）；在手标本上具石英再生加大结构的岩石，其特点是岩石胶结得极为紧密，但肉眼下却看不到胶结物的存在，只见各个石英颗粒紧密相接，与岩浆岩中的结晶结构相似，具这种结构的岩石极为坚硬，渗透性很差。

图5-4 石英自生加大胶结（塔里木盆地塔中，志留系，4441m，单偏光，78×）

由于胶结物的颗粒一般都很细小，多为隐晶质或微晶的，所以肉眼鉴定它们就较为困难，通常是根据其颜色、光泽、硬度及其与盐酸或钼酸铵等反应来区别。如铁质胶结物一般为棕红色；硅质胶结物色浅，硬度很大；碳酸盐胶结物一般亦为浅色，但硬度较小，加盐酸起泡（白云石刻成粉末后起泡）；磷酸盐胶结物多为深灰色，加钼酸铵有黄色沉淀物出现；石膏胶结物一般晶体较粗，硬度小，易成连生结构，但一般胶结不紧密，岩石较松软。
2）基质是＜0.03mm的细粒碎屑物质及粘土矿物，它们一般是与碎屑物质一起机械沉积的，它们对碎屑颗粒也起胶结作用。由于它们的颗粒非常细小，故肉眼下看不清其颗粒轮廓，多为泥状结构，具土状断口，光泽暗淡，颜色多样，因混入不同的色素物质而异。在成岩作用不太强烈的沉积岩中，基质常是较为疏松的，但经较强的成岩作用或轻微的变质作用后，基质则变得比较结实，并常变为绢云母和绿泥石等。在许多岩石中常可见到基质和化学成因的胶结物混杂在一起的现象。
（3）胶结类型
胶结物或基质与碎屑颗粒之间的相互关系称为胶结类型或支撑性质。它主要取决于碎屑颗粒与胶结物或基质的相对含量和颗粒之间的相互关系，而不同胶结类型的出现又是和岩石的形成条件密切相关的。例如，当搬运介质为具一定强度的稳定水流时，则细粒的基质物质将被冲走而不能沉积，此时沉积下来的较粗的碎屑颗粒彼此接触，颗粒之间留下孔隙，即形成“颗粒支撑”的结构（图5-5a）。在成岩过程中，孔隙水中的溶解物质可沉淀充填孔隙，形成颗粒支撑的化学物质胶结的碎屑岩。如果流动介质为含有大量细粒基质物质的高密度流（如浊流、泥石流等）时，则由于基质含量高，且碎屑颗粒和基质一起快速堆积下来，即可造成“基质支撑”的结构，碎屑颗粒互不接触，散布于细粒基质之中（图5-5b），成岩后形成基质支撑的碎屑岩。

图5-5 岩石的支撑类型

（据Tucker,1981）

图5-6 胶结类型示意图

（a）基底式胶结；（b）孔隙式胶结；（c）接触式胶结
常见的胶结类型有以下三种：
◎基底式胶结（basal cementation）：基质的含量高，碎屑颗粒孤立地散布于基质中，彼此不相接触或很少接触，基质和碎屑物是同时沉积的（图5-6a）。
◎孔隙式胶结（porous cementation）：碎屑颗粒紧密相接，胶结物充填于粒间孔隙中，胶结物含量少（图5-6b）。
◎接触式胶结（contact cementation）：胶结物含量极低，碎屑颗粒互相接触，胶结物仅存在于颗粒的接触处，粒间孔隙内大部分地方无胶结物充填（图5-6c）。
2.泥状结构
泥状结构主要由粒度＜0.004mm的泥质物质组成，为泥质岩的特征结构。具这种结构的岩石，其特点是质地均匀、致密，常具滑感和贝壳状断口；矿物成分主要为粘土矿物。自然界中具典型泥状结构的泥质岩并不太多，往往有少量砂和粉砂等混入物，形成过渡类型的砂泥状结构或粉砂泥状结构。

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