岩石的分類
自然界有各種各樣的岩石,按成因可分為岩漿岩、沉積岩和變質岩三大類。
一、岩漿岩
岩漿岩的形成:
地殼下部,由於放射性元素的集中,不斷地蛻變而放出大量的熱能,使物質處於高溫(1000"C以上)、高壓(上部岩石的重量產生的巨大壓力)的過熱可塑狀態。成分複雜,但主要是矽酸鹽,並含有大量的水汽和各種其他的氣體。當地殼變動時,上部岩層壓力一旦減低,過熱可塑性狀態的物質就立即轉變為高溫的熔融體,稱為岩漿。岩漿內部壓力很大,不斷向地殼壓力低的地方移動,以致衝破地殼深部的岩層,沿著裂縫上升。上升到一定高度,溫度、壓力都要減低。當岩漿的內部壓力小於上部岩層壓力時,迫使岩漿停留下,冷凝成岩漿岩。
岩漿的成分:
主要有SiO2、TiO2、A1203、Fe203、FeO、MgO、 MnO、CaO、K2O、Na2O等。
依其含SiO2量的多少,分為:
基性岩漿:特點是富含鈣、鎂和鐵,而貧鉀和鈉,粘度較小,流動性較大。
酸性岩漿:富含鉀、鈉和矽,而貧鎂、鐵、鈣,粘度大,流動性較小。
岩漿岩的分類:(成巖的地質環境)
(1) 深成岩:
岩漿侵入地殼某深處(約距地表3km)冷凝而成的岩石。由於岩漿壓力和溫度較高,溫度降低緩慢,組成岩石的礦物結晶良好。
(2) 淺成巖:
岩漿沿地殼裂縫上升距地表較淺處冷凝而成的岩石。由於岩漿壓力小,溫度降低較快,組成岩石的礦物結晶較細小。
(3) 噴出巖:
岩漿沿地表裂縫一直上升噴出地表,這種活動叫火山噴發,對地表產生的一切影響叫火山作用,形成的岩石叫噴出巖。在地表的條件下,溫度降低迅速,礦物來不及結晶或結晶較差。肉眼不易看清楚。
岩漿岩的產狀:
是反映巖體空間位置與圍巖的相互關係及其形態特徵。由於岩漿本身成分的不同,受地質條件的影響,岩漿岩的產狀大致有下列幾種:
岩基:
深成巨大的侵入岩體,範圍很大,常與矽鋁層連在一起。形狀不規則,表面起伏不平。與圍巖成不諧和接觸,露出地面大小決定當地的剝蝕深度。
巖株:
與圍巖接觸較陡,面積達幾平方公里或幾十平方公里,其下部與岩基相連,比岩基小。
巖盤:
岩漿冷凝成為上凸下平呈透鏡狀的侵入岩體,底部透過頸體和更大的侵入體連通,直徑可大至幾千米。
岩床:
岩漿沿著成層的圍巖方向侵入,表面無凸起,略為平整,範圍一米至幾米。
岩脈:
沿圍巖裂隙冷凝成的狹長形的岩漿體,與圍巖成層方向相交成垂直或近於垂直。另外,垂直或大致垂直地面者,稱為巖牆。
(一)岩漿岩的礦物成分
組成岩漿岩的礦物,根據顏色,可分為淺色礦物和深色礦物兩類:
淺色礦物: 有石英、正長石、斜長石及白雲母等。
深色礦物: 有黑雲母、角閃石、輝石及橄欖石等。
根據SiO2的含量,岩漿岩可分為下面幾類:
(1)酸性巖類
(SiO2含量>65%):
礦物成分以石英、正長石為主,並含有少量的黑雲母和角閃石。岩石的顏色淺,比重輕。
(2)中性巖類
(SiO2含量65%~52%):
礦物成分以正長石、斜長石、角閃石為主,並含有少量的黑雲母及輝石。岩石的顏色比較深,比重比較大。
(3)基性巖類
(SiO2含量52%~45%):
礦物成分以斜長石、輝石為主,含有少量的角閃石及橄欖石。岩石的顏色深,比重也比較大。
(4)超基性岩類
(SiO2<45%):
礦物成分以橄欖石、輝石為主,其次有角閃石,一般不含矽鋁礦物。岩石的顏色很深,比重很大。
(二)岩漿岩的結構和構造
(1) 結構
岩漿岩的結構,是指組成岩石的礦物的結晶程度、晶粒的大小、形狀及其相互結合的情況。岩漿岩的結構特徵,是岩漿成分和岩漿冷凝時物理環境的綜合反映。
結晶程度上:
半晶質結構:
岩石由結晶的礦物顆粒和部分未結晶的玻璃質組成
全晶質結構:
岩石全部由結晶的礦物顆粒組成
非晶質結構:
岩石全部由熔岩冷凝的玻璃質組成(玻璃質)
顆粒大小上:
相對大小:
等粒結構(全晶質):同一種礦物的結晶顆粒大小近似者
似斑狀結構(全晶質):岩石中的同一種主要礦物,其結晶顆粒如大小懸殊
斑狀結構(半晶質):由結晶顆粒和基質組成
絕對大小(針對全晶質結構中):
粗粒結構:礦物的結晶顆粒大於5mm;
中粒結構:礦物的結晶顆粒5~2mm;
細粒結構:礦物的結晶顆粒2~0.2mm;
微粒結構:礦物的結晶顆粒小於0.2mm。
注:似斑狀結構岩石中,晶形比較完好的粗大顆粒稱為斑晶,小的結晶顆粒稱為石基。
(2)構造
岩漿岩的構造:
是指礦物在岩石中的組合方式和空間分佈情況。構造的特徵,主要取決於岩漿冷凝時的環境。
岩漿岩最常見的構造主要有:
塊狀構造 、流紋狀構造、氣孔狀構造 、杏仁狀構造 。
塊狀構造:礦物在岩石中分佈雜亂無章,不顯層次,呈緻密塊狀。如花崗岩、花崗斑岩等一系列深成岩與淺成巖的構造。
流紋狀構造:由於熔岩流動,由一些不同顏色的條紋和拉長的氣孔等定向排列所形成的流動狀構造。這種構造僅出現於噴出巖中,如流紋岩所具的構造。
氣孔狀構造:岩漿凝固時,揮發性的氣體未能及時逸出,以致在岩石中留下許多圓形、橢圓形或長管形的孔洞。氣孔狀構造常為玄武岩等噴出巖所具有。
杏仁狀構造:岩石中的氣孔,為後期礦物(如方解石、石英等)充填所形成的一種形似杏仁的構造。如某些玄武岩和安山岩的構造。氣孔狀構造和杏仁狀構造,多分佈於熔岩的表層。
(三)常見的岩漿岩
(1)岩漿岩的分類及其鑑定方法
岩漿岩的分類:
根據岩漿岩的形成條件、產狀、礦物成分和結構、構造等方面,將岩漿岩分為三大類:即深成岩、淺成巖、噴出巖,每類中又根據成分的不同又可分出具體的各類,見表1-3。
岩漿岩的肉眼鑑定方法:
確定岩漿岩的產狀:對岩石標本鑑定之前,首先了解它的野外產狀。
觀察岩石的結構、構造,如等粒塊狀為深成的花崗岩。
確定礦物成分:根據礦物的顏色、晶形、解理等特徵,初步確定幾種主要的造岩礦物,判斷出哪些是主要礦物,哪些是次要礦物,大致目估各種礦物的顆粒大小及百分含量。在觀察礦物成分時首先觀察與鑑定淺色礦物,如有石英,當數量較多時,則該岩石為酸性巖,再看長石存在的情況,如不含長石,即為無長石的巖應屬超基性岩類。此時,若暗色礦物以橄欖石為主的為橄欖岩,若以輝石為主的則為輝巖。如果岩石含長石,必須定出是正長石還是斜長石,確定主次,以區分酸性、中性或基性巖。
按次序說,觀察岩石整體的顏色要優先於岩石的結構構造、礦物成分及其他特徵。
鑑定岩漿岩時,必須注意岩石的風化面的顏色,往往風化面的顏色不代表岩石的本色,風化嚴重的岩石必須開啟新鮮面進行觀察,這樣才能確定其真正的本色。
在現場對岩石鑑定時,只是初步的鑑定,要準確地定出岩石名稱,必須結合室內儀器鑑定,只有經室內外綜合研究,最後才能作出正確的分類定名。
(2)常見的岩漿岩
1、 酸性巖類
花崗岩:是深成侵入岩。多呈肉紅色、灰色或灰白色。礦物成分主要的為石英和正長石,其次有黑雲母、角閃石和其他礦物。全晶質等粒結構(也有不等粒或似斑狀結構),塊狀構造。根據所含深色礦物的不同,可進一步分為黑雲母花崗岩、角閃石花崗岩等。花崗岩分佈廣泛,性質均勻堅固,是良好的建築石料。
花崗斑岩:是淺成侵入岩。成分與花崗岩相似,所不同的是具斑狀結構,斑晶為長石或石英,石基多由細小的長石、石英及其他礦物組成。
流紋岩:是噴出巖,呈巖流產出。常呈灰白、紫灰或淺黃褐色。具典型的流紋構造,斑狀結構,細小的斑晶常由石英或長石組成。在流紋岩中很少出現黑雲母和角閃石等深色礦物。
2、中性巖類
正長巖:是深成侵入岩。肉紅色、淺灰或淺黃色。全晶質等粒結構,塊狀構造。主要礦物成分為正長石,其次為黑雲母和角閃石,一般石英含量極少。其物理力學性質與花崗岩相似,但不如花崗岩堅硬,且易風化。
正長斑岩:是淺成侵入岩,與正長巖所不同的是具斑狀結構,斑晶主要是正長石,石基比較緻密。一般呈棕灰色或淺紅褐色。
粗面岩:是噴出巖。常呈淺灰、淺褐黃或淡紅色。斑狀結構,斑晶為正長石,石基多為隱晶質,具細小孔隙,表面粗糙。
閃長巖:是深成侵入岩。灰白、深灰至黑灰色。主要礦物為斜長石和角閃石,其次有黑雲母和輝石。全晶質等粒結構,塊狀構造。閃長巖結構緻密,強度高,且具有較高的韌性和抗風化能力,是良好的建築石料。
閃長斑岩:是淺成侵入岩。灰色或灰綠色。成分與閃長巖相似,具斑狀結構,斑晶主要為斜長石,有時為角閃石。岩石中常有綠泥石、高嶺石和方解石等次生礦物。
安山岩:是噴出巖。灰色、紫色或灰紫色。斑狀結構,斑晶常為斜長石。氣孔狀或杏仁狀構造。
3、基性巖類
輝長岩:是深成侵入岩。灰黑至黑色。全晶質等粒結構,塊狀構造。主要礦物為斜長石和輝石,其次有橄欖石。角閃石和黑雲母。輝長岩強度高,抗風化能力強。
輝綠岩:是淺成侵入岩。灰綠或黑綠色。具特殊的輝綠結構(輝石充填於斜長石晶體格架的空隙中),成分與輝長岩相似,但常含有方解石、綠泥石等次生礦物。強度也高。
玄武岩:是噴出巖。灰黑至黑色。成分與輝長岩相似。呈隱晶質細粒或斑狀結構,氣孔或杏仁狀構造。玄武岩緻密堅硬、性脆,強度很高。
二、沉積岩
概況:沉積岩是在地表和地表下不大深的地方,由鬆散堆積物在溫度不高和壓力不大的條件下形成的。它是地殼表面分佈最廣的一種層狀的岩石。
成巖過程:出露地表的各種岩石------風化破壞------形成岩石碎屑、細粒粘土礦物、溶解物質------被流水等運動介質搬運到河、湖、海洋等低窪的地方沉積下來------長期壓密、膠結、重結晶等複雜的地質過程------形成了沉積岩。
此外如沉積過程中的生物活動和火山噴出物的堆積,在沉積岩的形成中也有重要的意義。
(一)沉積岩的物質組成和分類
1. 沉積岩的物質組成
碎屑物質:
由先成岩石經物理風化作用產生的碎屑物質組成。(原生礦物的碎屑、岩石的碎屑、火山灰等)。
粘土礦物:
是一些由含鋁矽酸鹽類礦物的岩石,經化學風化作用形成的次生礦物。這類礦物的顆粒極細(<0.005mm,具有很大的親水性、可塑性及膨脹性。
化學沉積礦物:
是由純化學作用或生物化學作用,從溶液中沉澱結晶產生的沉積礦物。如方解石、白雲石、石膏、石鹽、鐵和錳的氧化物或氫氧化物等。
有機質及生物殘骸由生物殘骸或有機化學變化而成的物質。如貝殼、泥炭及其它有機質等。
2.沉積岩的分類
碎屑岩類:
主要由碎屑物質組成的岩石。其中由先成岩石風化破壞產生的碎屑物質形成的,稱為沉積碎屑岩,如礫岩、砂岩及粉砂岩等;由火山噴出的碎屑物質形成的,稱為火山碎屑岩,如火山角礫岩、凝灰岩等。
粘土巖類:
主要由粘土礦物及其他礦物的粘土粒組成的岩石,如泥岩、頁岩等。
化學及生物化學巖類:
主要由方解石、白雲石等碳酸鹽類的礦物及部分有機物組成的岩石,如石灰岩、白雲岩等。
(二)沉積岩的結構和構造
1、沉積岩的結構
組成物質、顆粒大小及其形狀等方面的特點。
(1) 碎屑結構:由碎屑物質被膠結物膠結而成。
按碎屑粒徑的大小,可分為:
礫狀結構碎屑粒徑大於2mm。
磨圓程度分:角礫狀結構、礫狀結構。
砂質結構碎屑粒徑介於2~0.05mm之間。
2~0.5mm,為粗粒結構,如粗粒砂岩;
0. 5~0.25mm,為中粒結構,如中粒砂岩;
0.25~0.05mm,為細粒結構,如細粒砂岩。
粉砂質結構碎屑粒徑0.05~0.005mm,如粉砂岩。
按膠結物的成分,可分為:
矽質膠結:由石英及其他二氧化矽膠結而成。 顏色淺,強度高。
鐵質膠結:由鐵的氧化物及氫氧化物膠結而成。 顏色深,呈紅色,強度次於矽質膠結。
鈣質膠結:由方解石等碳酸鈣一類物質膠結而成。 顏色淺,強度比較低,容易遭受侵蝕。
泥質膠結:由細粒粘土礦物膠結而成。 顏色不定,膠結鬆散,強度最低,容易遭受風化破壞。
(2)泥質結構:幾乎全部由小於0.005mm的粘土質點組成。是泥岩、頁岩等粘土巖的主要結構。
(3)結晶結構:由溶液中沉澱或經重結晶所形成的結構。由沉澱生成的晶粒極細,經重結晶作用晶粒變粗,但一般多小於1mm,肉眼不易分辨。結晶結構為石灰岩、白雲岩等化學巖的主要結構。
(4)生物結構:由生物遺體或碎片所組成,如貝殼結構、珊瑚結構等。是生物化學巖所具有的結構。
3、 沉積岩的構造
是指其組成部分的空間分佈及其相互間的排列關係。
沉積岩最主要的構造是層理構造。
層理構造:
是沉積岩成層的性質。由於季節性氣候的變化,沉積環境的改變,使先後沉積的物質在顆粒大小、形狀、顏色和成分上發生相應變化,從而顯示出來的成層現象,稱為層理構造。
層理分為:水平層理(圖1-6a) 、斜層理(圖1-6b) 、交錯層理(圖1-6c)等。
岩層:
層與層之間的介面,稱為層面 。上下兩個層面間成分基本均勻一致的岩石,稱為岩層。它是層理最大的組成單位。一個岩層上下層面之間的垂直距離稱為岩層的厚度。
在短距離內岩層厚度的減小稱為變薄;厚度變薄以至消失稱為尖滅;兩端尖滅就成為透鏡體;大厚度岩層中所夾的薄層,稱為夾層(圖1-7)。
沉積岩內岩層的變薄、尖滅和透鏡體,可使其強度和透水性在不同的方向發生變化;鬆軟夾層,容易引起上覆岩層發生順層滑動。
與岩漿岩的區別:
沉積岩的層理構造、層面特徵和含有化石,是沉積岩在構造上區別於岩漿岩的重要特徵。
在沉積岩的組成物質中,粘土礦物、方解石、白雲石、有機質等,是沉積岩所特有的,是物質組成上區別於岩漿岩的一個重要特徵。
(三)常見的沉積岩
1.常見的沉積岩的分類
常見的沉積分類,見表1-4。
2.常見的沉積岩
(1)碎屑岩類
A:火山碎屑岩
火山碎屑岩是由火山噴發的碎屑物質在地表經短距離搬運,或就地沉積而成。由於它在成因上具有火山噴出與沉積的雙重性,所以是介於噴出巖和沉積岩之間的過渡型別。
1)火山集塊巖
主要由粒徑大於100mm的粗火山碎屑物質組成,膠結物主要為火山灰或熔岩,有時為碳酸鈣、二氧化矽或泥質。
2)火山角礫岩
火山碎屑佔90%以上,粒徑一般為2~100mm,多呈稜角狀,常為火山灰或矽質膠結。顏色常呈暗灰、藍灰或褐灰色。
3)凝灰岩
一般由小於2mm的火山灰及細碎屑組成。碎屑主要是晶屑、玻屑及岩屑。膠結物為火山灰等。凝灰岩孔隙性高,重度小,易風化。
B:沉積碎屑岩
沉積碎屑岩又稱為正常碎屑岩。是由先成岩石風化剝蝕的碎屑物質,經搬運、沉積、膠結而成的岩石。常見的有:
1.礫岩及角礫石
礫狀結構,由50%以上大於2mm的粗大碎屑膠結而成。由渾圓狀礫石膠結而成的稱為礫岩;由稜角狀的角礫膠結而成的稱為角礫岩。角礫岩的巖性成分比較單一,礫岩的巖性成分一般比較複雜,經常由多種岩石的碎屑和礦物顆粒組成。膠結物的成分有鈣質、泥質、鐵質及矽質等。
2.砂岩
砂質結構,由50%以上粒徑介於2~0.05mm的砂粒膠結而成。按砂粒的礦物組成,可分為石英砂岩、長石砂岩和岩屑砂岩等。按砂粒粒徑的大小,可分為粗粒砂岩、中粒砂岩和細粒砂岩。膠結物的成分對砂岩的物理力學性質有重要影響。根據膠結物的成分。又可將砂岩分為矽質砂岩、鐵質砂岩、鈣質砂岩及泥質砂岩幾個亞類。矽質砂岩的顏色淺,強度高,抵抗風化的能力強。泥質砂岩一般呈黃褐色,吸水性大,易軟化,強度和穩定性差。鐵質砂岩常呈紫紅色或棕紅色,鈣質砂岩呈白色或灰白色,強度和穩定性介於矽質與泥質砂岩之間。 砂岩分佈很廣,易於開採加工,是工程上廣泛採用的建築石料。
3.粉砂岩
粉砂質結構,常有清晰的水平層理。礦物成分與砂岩近似,但粘土礦物的含量一般較高,主要由粉砂膠結而成。結構較疏鬆,強度和穩定性不高。
(2)粘土巖類
A:頁岩
是由粘土脫水膠結而成,以粘土礦物為主,大部分有明顯的薄層理,呈頁片狀。可分為矽質頁岩、粘土質頁岩、砂質頁岩、鈣質頁岩及碳質頁岩。除矽質頁岩強度稍高外,其餘巖性軟弱,易風化成碎片,強度低,與水作用易於軟化而喪失穩定性。
B:泥岩:
成分與頁岩相似,常成厚層狀。以高嶺石為主要成分的泥岩,常呈灰白色或黃白色,吸水性強,遇水後易軟化。以微晶高嶺石為主要成分的泥岩,常呈白色、玫瑰色或淺綠色,表面有滑感,可塑性小,吸水性高,吸水後體積急劇膨脹。
粘土巖夾于堅硬岩層之間,形成軟弱夾層,浸水後易於軟化滑動。
(3)化學及生物化學巖類
A:石灰岩
簡稱灰巖。礦物成分以方解石為主,其次含有少量的白雲石和粘土礦物。常呈深灰、淺灰色,純質灰巖呈白色。由純化學作用生成的具有結晶結構,但晶粒極細。經重結晶作用即可形成晶粒比較明顯的結晶灰巖。由生物化學作用生成的灰巖,常含有豐富的有機物殘骸。石灰岩中一般都含有一些白雲石和粘土礦物,當粘土礦物含量達25%~50%時,稱為泥灰岩;白雲石含量達25%~50%時,稱為白雲質灰巖。
石灰岩分佈相當廣泛,巖性均一,易於開採加工,是一種用途很廣的建築石料。
B:白雲岩
主要礦物成分為白雲石,也含有方解石和粘土礦物。結晶結構。純質白雲岩為白色,隨所含雜質的不同,可出現不同的顏色。性質與石灰岩相似,但強度和穩定性比石灰岩為高,是一種良好的建築石料。
白雲岩的外觀特徵與石灰岩近似,在野外難於區別,可用鹽酸起泡程度辨認。
三、變質岩
變質岩:
是由原來的岩石(岩漿岩、沉積岩和變質岩)在地殼中受到高溫、高壓及化學成分加入的影響,在固體狀態下發生礦物成分及結構構造變化後形成的新的岩石。
變質作用:
在變質因素的影響下,促使岩石在固體狀態下改變其成分、結構和構造的作用,稱為變質作用。
變質作用的因素:
高溫:
熱源為:
一是熾熱岩漿帶來的熱量;
二是地殼深處的高溫;
三是構造運動所產生的熱。
高溫變質:
因為溫度升高後,一方面能促使岩石發生重結晶,形成新的結晶結構,如石灰岩發生重結晶作用後晶粒增大,成為大理岩;另一方面還能促進礦物間的化學反應,產生新的變質礦物。
高壓:
一是上覆岩層重量產生的靜壓力;
二是構造運動或岩漿活動所引起的橫向擠壓力。
高壓變質:
在靜壓力長期作用下,岩石的孔隙性減小,使岩石變得更加緻密堅硬; 會使岩石的塑性增強,比重增大,形成石榴子石等比重大的變質礦物; 使岩石和礦物發生變形和破裂,形成各種破碎構造; 有利於片狀、柱狀礦物定向生長; 促進新的礦物組合和發生重結晶作用,而形成變質岩特有的片理構造。
新的化學成分的加入
在溫度和壓力的綜合作用下,這些具有化學活動性的成分, 容易與圍巖發生反應,產生各種新的變質礦物,甚至會使巖 石的化學成分發生深刻的變化。
(一)變質岩的一般特徵
1.礦物成分
變質岩的礦物成分:
原來岩石的礦物,如石英、長石、雲母、角閃石、輝石、方解石、白雲石等外,變質礦物,如石榴子石、滑石、綠泥石、蛇紋石等。(變質岩特有的變質礦物)
2. 結構和構造
變質岩的結構:和岩漿岩類似,幾乎全部是結晶結構。但變質岩的結晶結構主要是經過重結晶作用形成的,所以在描述變質岩的結構時,一般應加"變晶"二字以示區別。如粗粒變晶結構,斑狀變晶結構等。
變質岩的構造:主要的是片理構造和塊狀構造。(片理構造是變質岩所特有的)。比較典型的片理構造有下面幾種:
(1)板狀構造:片理厚,片理面平直,重結晶作用不明顯,顆粒細密,光澤微弱,沿片理面裂開則呈厚度一致的板狀,如板岩。
(2)千枚狀構造:片理薄,片理面較平直,顆粒細密,沿片理面有絹雲母出現,容易裂開呈千枚狀,呈絲絹光澤,如千枚巖。
(3)片狀構造:重結晶作用明顯,片狀、板狀或柱狀礦物沿片理面富集,平行排列,片理很薄,沿片理面很容易剝開呈不規則的薄片,光澤很強,如雲母片岩等。
(4)片麻狀構造:顆粒粗大,片理很不規則,粒狀礦物呈條帶狀分佈,少量片狀、柱狀礦物相間斷續平行排列,沿片理面不易裂開,如片麻岩。
(二)常見的變質岩
1.常見的變質岩分類,見表1.5。
2.常見的變質岩
(1)片理狀巖類
片麻岩:具典型的片麻狀構造,變晶或變餘結構,因發生重結晶,一般晶粒粗大,肉眼可以辨識。片麻岩可以由岩漿岩變質而成,也可由沉積岩變質形成。主要礦物為石英和長石,其次有云母、角閃石、輝石等。此外有時尚含有少許石榴子石等變質礦物。岩石顏色視深色礦物含量而定,石英、長石含量多時色淺,黑雲母、角閃石等深色礦物含量多時色深。片麻岩進一步的分類和命名,主要根據礦物成分,如角閃石片麻岩、斜長石片麻岩等。
片麻岩強度較高,如雲母含量增多,強度相應降低。因具片理構造,故較易風化。
片岩:具片狀構造,變晶結構。礦物成分主要是一些片狀礦物,如雲母、綠泥石、滑石等,此外尚含有少許石榴子石等變質礦物。進一步的分類和命名是根據礦物成分,如雲母片岩、綠泥石片岩、滑石片岩等。
片岩的片理一般比較發育,片狀礦物含量高,強度低,抗風化能力差,極易風化剝落,巖體也易沿片理傾向坍落。
千枚巖:多由粘土巖變質而成。礦物成分主要為石英、絹雲母、綠泥石等。結晶程度比片岩差,晶粒極細,肉眼不能直接辨別,外表常呈黃綠、褐紅、灰黑等色。由於含有較多的絹雲母,片理面常有微弱的絲絹光澤。
千枚巖的質地鬆軟,強度低,抗風化能力差,容易風化剝落,沿片理傾向容易產生塌落。
(2)塊狀巖類
大理岩:由石灰岩或白雲岩經重結晶變質而成,等粒變晶結構,塊狀構造。主要礦物成分為方解石,遇稀鹽酸強烈起泡,可與其他淺色岩石相區別。大理岩常呈白色、淺紅色、淡綠色、深灰色以及其他各種顏色,常因含有其他帶色雜質而呈現出美麗的花紋。
大理岩強度中等,易於開採加工,色澤美麗,是一種很好的建築裝飾石料。
石英岩:結構和構造與大理岩相似。一般由較純的石英砂岩變質而成,常呈白色,因含雜質,可出現灰白色、灰色、黃褐色或淺紫紅色。強度很高,抵抗風化的能力很強,是良好的建築石料,但硬度很高,開採加工相當困難。
四、三大類岩石的肉眼鑑別
鑑別岩石有各種不同的方法,但最基本的是根據岩石的外觀特徵,用肉眼和簡單工具(如小刀、放大鏡等)進行的鑑別方法。
(一)岩漿岩的鑑別方法
根據岩石的外觀特徵對岩漿岩進行鑑定時,首先要注意岩石的顏色,其次是岩石的結構和構造,最後分析岩石的主要礦物成分。
(1)先看岩石整體顏色的深淺。岩漿岩顏色的深淺,是岩石所含深色礦物多少的反映。一般來說,從酸性到基性(超基性岩分佈很少),深色礦物的含量是逐漸增加的,因而岩石的顏色也隨之由淺變深。如果岩石是淺色的,那就可能是花崗岩或正長巖等酸性或偏於酸性的岩石。但不論是酸性巖或基性巖,因產出部位不同,還有深成岩、淺成巖和噴出巖之分,究竟屬於那一種岩石,需要進一步對岩石的結構和構造特徵進行分析。
(2)分析岩石的結構和構造。岩漿岩的結構和構造特徵,是岩石生成環境的反映。如果岩石是全晶質粗粒、中粒或似斑狀結構,說明很可能是深成岩。如果是細粒、微粒或斑狀結構,則可能是淺成巖或噴出巖。如果斑晶細小或為玻璃質結構,則為噴出巖。如果具有氣孔、杏仁或流紋狀構造,則為噴出巖無疑。
(3)分析岩石的主要礦物成分,確定岩石的名稱,這裡可以舉例說明。假定需要鑑別的,是一塊含有大量石英,顏色淺紅,具全晶質中粒結構和塊狀構造的岩石。淺紅色屬淺色,淺色岩石一般是酸性或偏於酸性的,這就排除了基性或偏於基性的不少深色岩石。但酸性的或偏於酸性的岩石中,又有深成的花崗岩和正長巖,淺成的花崗斑岩和正長巖,以及噴出的流紋岩和粗面岩。但它是全晶質中粒結構和塊狀構造,因此可以肯定,是深成岩。這就進一一步排除了淺成巖和噴出巖。但究竟是花崗岩還是正長巖,這就需要對岩石的主要礦物成分作仔細地分析之後,才能得出結論。在花崗岩和正長巖的礦物組成中,都含有正長石,同時也都含有黑雲母和角閃石等深色礦物。但花崗岩屬於酸性巖,酸性巖除含有正長石、黑雲母和角閃石外,一般都含有大量的石英。而正長巖屬於中性巖,除含有大量的正長石和少許的黑雲母與角閃石外,一般不含石英或僅含有少許的石英。礦物成分的這一重要區別,說明被鑑別的這塊岩石是花崗岩。
(二)沉積岩的鑑別方法
鑑別沉積岩時,可以先從觀察岩石的結構開始,結合岩石的其他特徵,先將所屬的大類分開,然後再作進一步分析,確定岩石的名稱。
從沉積岩的結構特徵來看,如果岩石是由碎屑和膠結物兩部分組成,或者碎屑顆粒很細而不易與膠結物分辨,但觸控有明顯含砂感的,、一般是屬於碎屑岩類的岩石。如果岩石顆粒十分細密,用放大鏡也看不清楚,但斷裂面暗淡呈土狀,硬度低,觸控有滑膩感的,一般多是粘土類的岩石,具結晶結構的可能是化學巖類。
1.碎屑岩鑑別碎屑岩時,可先觀察碎屑粒徑的大小,其次分析膠結物的性質和碎屑物質的主要礦物成分。根據碎屑的粒徑,先區分是礫岩、砂岩還是粉砂岩。根據膠結物的性質和碎屑物質的主要礦物成分,判斷所屬的亞類,並確定岩石的名稱。
例如有一塊由碎屑和膠結物質兩部分組成的岩石,碎屑粒徑介子0.5~0.25mm之間,點鹽酸起泡強烈,說明這塊岩石是鈣質膠結的中粒砂岩。進一步分析碎屑的主要礦物成分,發現這塊岩石除含有大量的石英外,還含有約30%左右的長石。最後可以確定,這塊岩石是鈣質中粒長石砂岩。
2.粘土巖常見的粘土巖,主要的有頁岩和泥岩兩種,他們在外觀上都有粘土巖的共同特徵,但頁岩層理清晰,一般沿層理能分成薄片,風化後呈碎片狀,可以與層理不清晰、風化後呈碎塊狀的泥岩相區別。
3.化學巖常見的化學巖,主要的有石灰岩、白雲岩和泥灰岩等。它們的外觀特徵都很類似,所不同的,主要是方解石、白雲石及粘土礦物的含量有差別。所以在鑑別化學巖時,要特別注意對鹽酸試劑的反應。石灰岩遇鹽酸強烈起泡,泥灰岩遇鹽酸也起泡,但由於泥灰岩的粘土礦物含量高,所以泡沫混濁,幹後往往留有泥點。白雲岩遇鹽酸不起泡,或者反應微弱,但當粉碎成粉未之後,則發生顯著泡沸現象,並常伴有噬噬的響聲。
(三)變質岩的鑑別方法
鑑別變質岩時,可以先從觀察岩石的構造開始。根據構造,首先將變質岩區分為片理構造和塊狀構造的兩類。然後可進一步根據片理特徵和主要礦物成分,分析所屬的亞類,確定岩石的名稱。
例如有一塊具片理構造的岩石,其片理特徵既不同於板岩的板狀構造,也不同於雲母片巖的片狀構造,而是一種粒狀的淺色礦物與片狀的深色礦物,斷續相間成條帶狀分佈的片麻構造,因此可以判斷,這塊岩石屬於片麻岩。是什麼片麻岩呢,經分析,淺色的粒狀礦物主要是石英和正長石,片狀的深色礦物是黑雲母,此外還含有少許的角閃石和石榴子石,可以肯定,這塊岩石是花崗片麻岩。
塊狀構造的變質岩,其中常見的主要是大理岩和石英岩。兩者都是具變晶結構的單礦巖,岩石的顏色一般都比較淺。但大理岩主要由方解石組成,硬度低,遇鹽酸起泡;而石英岩幾乎全部由石英顆粒組成,硬度很高。
(四)歸納
三大類岩石的主要區別參見表1-6。
巖 漿 巖
沉 積 巖
變 質 巖
主要
礦物
成分
全部為從岩漿岩中析出的原生礦物,成分複雜,但較穩定。淺色的礦物有石英、長石、白雲母等;深色礦物有黑雲母、角閃石、輝石、橄欖石等
次生礦物佔主要地位,成分單一,一般多不固定。常見的有石英、長石、白雲母、方解石、白雲石、高嶺石等
除具有變質前原來岩石的礦物,如石英、長石、雲母、角閃石、方解石、白雲石、高嶺石等外,尚有經變質作用產生的礦物,如石榴子石、滑石、綠泥石、蛇紋石等
結構
以結晶粒狀、斑狀結構為特徵
以碎屑、泥質及生物碎屑結構為特徵。部分為成分單一的結晶結構,但肉眼不易分辨。
以變晶結構等為特徵
構造
具塊狀、流紋狀、氣孔狀、杏仁狀構造
據層理構造
多具片理構造
成因
直接由高溫熔融的岩漿經岩漿作用而形成岩漿作用而形成
主要由先成岩石的風化產物,經壓密、膠結、重結晶等成岩作用而形成產物,經壓密、膠結、重結晶等成岩作用而形成
由先成的岩漿岩、沉積岩和變質岩,經變質作用而形成巖,經變質作用而形
岩石的分類
自然界有各種各樣的岩石,按成因可分為岩漿岩、沉積岩和變質岩三大類。
一、岩漿岩
岩漿岩的形成:
地殼下部,由於放射性元素的集中,不斷地蛻變而放出大量的熱能,使物質處於高溫(1000"C以上)、高壓(上部岩石的重量產生的巨大壓力)的過熱可塑狀態。成分複雜,但主要是矽酸鹽,並含有大量的水汽和各種其他的氣體。當地殼變動時,上部岩層壓力一旦減低,過熱可塑性狀態的物質就立即轉變為高溫的熔融體,稱為岩漿。岩漿內部壓力很大,不斷向地殼壓力低的地方移動,以致衝破地殼深部的岩層,沿著裂縫上升。上升到一定高度,溫度、壓力都要減低。當岩漿的內部壓力小於上部岩層壓力時,迫使岩漿停留下,冷凝成岩漿岩。
岩漿的成分:
主要有SiO2、TiO2、A1203、Fe203、FeO、MgO、 MnO、CaO、K2O、Na2O等。
依其含SiO2量的多少,分為:
基性岩漿:特點是富含鈣、鎂和鐵,而貧鉀和鈉,粘度較小,流動性較大。
酸性岩漿:富含鉀、鈉和矽,而貧鎂、鐵、鈣,粘度大,流動性較小。
岩漿岩的分類:(成巖的地質環境)
(1) 深成岩:
岩漿侵入地殼某深處(約距地表3km)冷凝而成的岩石。由於岩漿壓力和溫度較高,溫度降低緩慢,組成岩石的礦物結晶良好。
(2) 淺成巖:
岩漿沿地殼裂縫上升距地表較淺處冷凝而成的岩石。由於岩漿壓力小,溫度降低較快,組成岩石的礦物結晶較細小。
(3) 噴出巖:
岩漿沿地表裂縫一直上升噴出地表,這種活動叫火山噴發,對地表產生的一切影響叫火山作用,形成的岩石叫噴出巖。在地表的條件下,溫度降低迅速,礦物來不及結晶或結晶較差。肉眼不易看清楚。
岩漿岩的產狀:
是反映巖體空間位置與圍巖的相互關係及其形態特徵。由於岩漿本身成分的不同,受地質條件的影響,岩漿岩的產狀大致有下列幾種:
岩基:
深成巨大的侵入岩體,範圍很大,常與矽鋁層連在一起。形狀不規則,表面起伏不平。與圍巖成不諧和接觸,露出地面大小決定當地的剝蝕深度。
巖株:
與圍巖接觸較陡,面積達幾平方公里或幾十平方公里,其下部與岩基相連,比岩基小。
巖盤:
岩漿冷凝成為上凸下平呈透鏡狀的侵入岩體,底部透過頸體和更大的侵入體連通,直徑可大至幾千米。
岩床:
岩漿沿著成層的圍巖方向侵入,表面無凸起,略為平整,範圍一米至幾米。
岩脈:
沿圍巖裂隙冷凝成的狹長形的岩漿體,與圍巖成層方向相交成垂直或近於垂直。另外,垂直或大致垂直地面者,稱為巖牆。
(一)岩漿岩的礦物成分
組成岩漿岩的礦物,根據顏色,可分為淺色礦物和深色礦物兩類:
淺色礦物: 有石英、正長石、斜長石及白雲母等。
深色礦物: 有黑雲母、角閃石、輝石及橄欖石等。
根據SiO2的含量,岩漿岩可分為下面幾類:
(1)酸性巖類
(SiO2含量>65%):
礦物成分以石英、正長石為主,並含有少量的黑雲母和角閃石。岩石的顏色淺,比重輕。
(2)中性巖類
(SiO2含量65%~52%):
礦物成分以正長石、斜長石、角閃石為主,並含有少量的黑雲母及輝石。岩石的顏色比較深,比重比較大。
(3)基性巖類
(SiO2含量52%~45%):
礦物成分以斜長石、輝石為主,含有少量的角閃石及橄欖石。岩石的顏色深,比重也比較大。
(4)超基性岩類
(SiO2<45%):
礦物成分以橄欖石、輝石為主,其次有角閃石,一般不含矽鋁礦物。岩石的顏色很深,比重很大。
(二)岩漿岩的結構和構造
(1) 結構
岩漿岩的結構,是指組成岩石的礦物的結晶程度、晶粒的大小、形狀及其相互結合的情況。岩漿岩的結構特徵,是岩漿成分和岩漿冷凝時物理環境的綜合反映。
結晶程度上:
半晶質結構:
岩石由結晶的礦物顆粒和部分未結晶的玻璃質組成
全晶質結構:
岩石全部由結晶的礦物顆粒組成
非晶質結構:
岩石全部由熔岩冷凝的玻璃質組成(玻璃質)
顆粒大小上:
相對大小:
等粒結構(全晶質):同一種礦物的結晶顆粒大小近似者
似斑狀結構(全晶質):岩石中的同一種主要礦物,其結晶顆粒如大小懸殊
斑狀結構(半晶質):由結晶顆粒和基質組成
絕對大小(針對全晶質結構中):
粗粒結構:礦物的結晶顆粒大於5mm;
中粒結構:礦物的結晶顆粒5~2mm;
細粒結構:礦物的結晶顆粒2~0.2mm;
微粒結構:礦物的結晶顆粒小於0.2mm。
注:似斑狀結構岩石中,晶形比較完好的粗大顆粒稱為斑晶,小的結晶顆粒稱為石基。
(2)構造
岩漿岩的構造:
是指礦物在岩石中的組合方式和空間分佈情況。構造的特徵,主要取決於岩漿冷凝時的環境。
岩漿岩最常見的構造主要有:
塊狀構造 、流紋狀構造、氣孔狀構造 、杏仁狀構造 。
塊狀構造:礦物在岩石中分佈雜亂無章,不顯層次,呈緻密塊狀。如花崗岩、花崗斑岩等一系列深成岩與淺成巖的構造。
流紋狀構造:由於熔岩流動,由一些不同顏色的條紋和拉長的氣孔等定向排列所形成的流動狀構造。這種構造僅出現於噴出巖中,如流紋岩所具的構造。
氣孔狀構造:岩漿凝固時,揮發性的氣體未能及時逸出,以致在岩石中留下許多圓形、橢圓形或長管形的孔洞。氣孔狀構造常為玄武岩等噴出巖所具有。
杏仁狀構造:岩石中的氣孔,為後期礦物(如方解石、石英等)充填所形成的一種形似杏仁的構造。如某些玄武岩和安山岩的構造。氣孔狀構造和杏仁狀構造,多分佈於熔岩的表層。
(三)常見的岩漿岩
(1)岩漿岩的分類及其鑑定方法
岩漿岩的分類:
根據岩漿岩的形成條件、產狀、礦物成分和結構、構造等方面,將岩漿岩分為三大類:即深成岩、淺成巖、噴出巖,每類中又根據成分的不同又可分出具體的各類,見表1-3。
岩漿岩的肉眼鑑定方法:
確定岩漿岩的產狀:對岩石標本鑑定之前,首先了解它的野外產狀。
觀察岩石的結構、構造,如等粒塊狀為深成的花崗岩。
確定礦物成分:根據礦物的顏色、晶形、解理等特徵,初步確定幾種主要的造岩礦物,判斷出哪些是主要礦物,哪些是次要礦物,大致目估各種礦物的顆粒大小及百分含量。在觀察礦物成分時首先觀察與鑑定淺色礦物,如有石英,當數量較多時,則該岩石為酸性巖,再看長石存在的情況,如不含長石,即為無長石的巖應屬超基性岩類。此時,若暗色礦物以橄欖石為主的為橄欖岩,若以輝石為主的則為輝巖。如果岩石含長石,必須定出是正長石還是斜長石,確定主次,以區分酸性、中性或基性巖。
按次序說,觀察岩石整體的顏色要優先於岩石的結構構造、礦物成分及其他特徵。
鑑定岩漿岩時,必須注意岩石的風化面的顏色,往往風化面的顏色不代表岩石的本色,風化嚴重的岩石必須開啟新鮮面進行觀察,這樣才能確定其真正的本色。
在現場對岩石鑑定時,只是初步的鑑定,要準確地定出岩石名稱,必須結合室內儀器鑑定,只有經室內外綜合研究,最後才能作出正確的分類定名。
(2)常見的岩漿岩
1、 酸性巖類
花崗岩:是深成侵入岩。多呈肉紅色、灰色或灰白色。礦物成分主要的為石英和正長石,其次有黑雲母、角閃石和其他礦物。全晶質等粒結構(也有不等粒或似斑狀結構),塊狀構造。根據所含深色礦物的不同,可進一步分為黑雲母花崗岩、角閃石花崗岩等。花崗岩分佈廣泛,性質均勻堅固,是良好的建築石料。
花崗斑岩:是淺成侵入岩。成分與花崗岩相似,所不同的是具斑狀結構,斑晶為長石或石英,石基多由細小的長石、石英及其他礦物組成。
流紋岩:是噴出巖,呈巖流產出。常呈灰白、紫灰或淺黃褐色。具典型的流紋構造,斑狀結構,細小的斑晶常由石英或長石組成。在流紋岩中很少出現黑雲母和角閃石等深色礦物。
2、中性巖類
正長巖:是深成侵入岩。肉紅色、淺灰或淺黃色。全晶質等粒結構,塊狀構造。主要礦物成分為正長石,其次為黑雲母和角閃石,一般石英含量極少。其物理力學性質與花崗岩相似,但不如花崗岩堅硬,且易風化。
正長斑岩:是淺成侵入岩,與正長巖所不同的是具斑狀結構,斑晶主要是正長石,石基比較緻密。一般呈棕灰色或淺紅褐色。
粗面岩:是噴出巖。常呈淺灰、淺褐黃或淡紅色。斑狀結構,斑晶為正長石,石基多為隱晶質,具細小孔隙,表面粗糙。
閃長巖:是深成侵入岩。灰白、深灰至黑灰色。主要礦物為斜長石和角閃石,其次有黑雲母和輝石。全晶質等粒結構,塊狀構造。閃長巖結構緻密,強度高,且具有較高的韌性和抗風化能力,是良好的建築石料。
閃長斑岩:是淺成侵入岩。灰色或灰綠色。成分與閃長巖相似,具斑狀結構,斑晶主要為斜長石,有時為角閃石。岩石中常有綠泥石、高嶺石和方解石等次生礦物。
安山岩:是噴出巖。灰色、紫色或灰紫色。斑狀結構,斑晶常為斜長石。氣孔狀或杏仁狀構造。
3、基性巖類
輝長岩:是深成侵入岩。灰黑至黑色。全晶質等粒結構,塊狀構造。主要礦物為斜長石和輝石,其次有橄欖石。角閃石和黑雲母。輝長岩強度高,抗風化能力強。
輝綠岩:是淺成侵入岩。灰綠或黑綠色。具特殊的輝綠結構(輝石充填於斜長石晶體格架的空隙中),成分與輝長岩相似,但常含有方解石、綠泥石等次生礦物。強度也高。
玄武岩:是噴出巖。灰黑至黑色。成分與輝長岩相似。呈隱晶質細粒或斑狀結構,氣孔或杏仁狀構造。玄武岩緻密堅硬、性脆,強度很高。
二、沉積岩
概況:沉積岩是在地表和地表下不大深的地方,由鬆散堆積物在溫度不高和壓力不大的條件下形成的。它是地殼表面分佈最廣的一種層狀的岩石。
成巖過程:出露地表的各種岩石------風化破壞------形成岩石碎屑、細粒粘土礦物、溶解物質------被流水等運動介質搬運到河、湖、海洋等低窪的地方沉積下來------長期壓密、膠結、重結晶等複雜的地質過程------形成了沉積岩。
此外如沉積過程中的生物活動和火山噴出物的堆積,在沉積岩的形成中也有重要的意義。
(一)沉積岩的物質組成和分類
1. 沉積岩的物質組成
碎屑物質:
由先成岩石經物理風化作用產生的碎屑物質組成。(原生礦物的碎屑、岩石的碎屑、火山灰等)。
粘土礦物:
是一些由含鋁矽酸鹽類礦物的岩石,經化學風化作用形成的次生礦物。這類礦物的顆粒極細(<0.005mm,具有很大的親水性、可塑性及膨脹性。
化學沉積礦物:
是由純化學作用或生物化學作用,從溶液中沉澱結晶產生的沉積礦物。如方解石、白雲石、石膏、石鹽、鐵和錳的氧化物或氫氧化物等。
有機質及生物殘骸由生物殘骸或有機化學變化而成的物質。如貝殼、泥炭及其它有機質等。
2.沉積岩的分類
碎屑岩類:
主要由碎屑物質組成的岩石。其中由先成岩石風化破壞產生的碎屑物質形成的,稱為沉積碎屑岩,如礫岩、砂岩及粉砂岩等;由火山噴出的碎屑物質形成的,稱為火山碎屑岩,如火山角礫岩、凝灰岩等。
粘土巖類:
主要由粘土礦物及其他礦物的粘土粒組成的岩石,如泥岩、頁岩等。
化學及生物化學巖類:
主要由方解石、白雲石等碳酸鹽類的礦物及部分有機物組成的岩石,如石灰岩、白雲岩等。
(二)沉積岩的結構和構造
1、沉積岩的結構
組成物質、顆粒大小及其形狀等方面的特點。
(1) 碎屑結構:由碎屑物質被膠結物膠結而成。
按碎屑粒徑的大小,可分為:
礫狀結構碎屑粒徑大於2mm。
磨圓程度分:角礫狀結構、礫狀結構。
砂質結構碎屑粒徑介於2~0.05mm之間。
2~0.5mm,為粗粒結構,如粗粒砂岩;
0. 5~0.25mm,為中粒結構,如中粒砂岩;
0.25~0.05mm,為細粒結構,如細粒砂岩。
粉砂質結構碎屑粒徑0.05~0.005mm,如粉砂岩。
按膠結物的成分,可分為:
矽質膠結:由石英及其他二氧化矽膠結而成。 顏色淺,強度高。
鐵質膠結:由鐵的氧化物及氫氧化物膠結而成。 顏色深,呈紅色,強度次於矽質膠結。
鈣質膠結:由方解石等碳酸鈣一類物質膠結而成。 顏色淺,強度比較低,容易遭受侵蝕。
泥質膠結:由細粒粘土礦物膠結而成。 顏色不定,膠結鬆散,強度最低,容易遭受風化破壞。
(2)泥質結構:幾乎全部由小於0.005mm的粘土質點組成。是泥岩、頁岩等粘土巖的主要結構。
(3)結晶結構:由溶液中沉澱或經重結晶所形成的結構。由沉澱生成的晶粒極細,經重結晶作用晶粒變粗,但一般多小於1mm,肉眼不易分辨。結晶結構為石灰岩、白雲岩等化學巖的主要結構。
(4)生物結構:由生物遺體或碎片所組成,如貝殼結構、珊瑚結構等。是生物化學巖所具有的結構。
3、 沉積岩的構造
是指其組成部分的空間分佈及其相互間的排列關係。
沉積岩最主要的構造是層理構造。
層理構造:
是沉積岩成層的性質。由於季節性氣候的變化,沉積環境的改變,使先後沉積的物質在顆粒大小、形狀、顏色和成分上發生相應變化,從而顯示出來的成層現象,稱為層理構造。
層理分為:水平層理(圖1-6a) 、斜層理(圖1-6b) 、交錯層理(圖1-6c)等。
岩層:
層與層之間的介面,稱為層面 。上下兩個層面間成分基本均勻一致的岩石,稱為岩層。它是層理最大的組成單位。一個岩層上下層面之間的垂直距離稱為岩層的厚度。
在短距離內岩層厚度的減小稱為變薄;厚度變薄以至消失稱為尖滅;兩端尖滅就成為透鏡體;大厚度岩層中所夾的薄層,稱為夾層(圖1-7)。
沉積岩內岩層的變薄、尖滅和透鏡體,可使其強度和透水性在不同的方向發生變化;鬆軟夾層,容易引起上覆岩層發生順層滑動。
與岩漿岩的區別:
沉積岩的層理構造、層面特徵和含有化石,是沉積岩在構造上區別於岩漿岩的重要特徵。
在沉積岩的組成物質中,粘土礦物、方解石、白雲石、有機質等,是沉積岩所特有的,是物質組成上區別於岩漿岩的一個重要特徵。
(三)常見的沉積岩
1.常見的沉積岩的分類
常見的沉積分類,見表1-4。
2.常見的沉積岩
(1)碎屑岩類
A:火山碎屑岩
火山碎屑岩是由火山噴發的碎屑物質在地表經短距離搬運,或就地沉積而成。由於它在成因上具有火山噴出與沉積的雙重性,所以是介於噴出巖和沉積岩之間的過渡型別。
1)火山集塊巖
主要由粒徑大於100mm的粗火山碎屑物質組成,膠結物主要為火山灰或熔岩,有時為碳酸鈣、二氧化矽或泥質。
2)火山角礫岩
火山碎屑佔90%以上,粒徑一般為2~100mm,多呈稜角狀,常為火山灰或矽質膠結。顏色常呈暗灰、藍灰或褐灰色。
3)凝灰岩
一般由小於2mm的火山灰及細碎屑組成。碎屑主要是晶屑、玻屑及岩屑。膠結物為火山灰等。凝灰岩孔隙性高,重度小,易風化。
B:沉積碎屑岩
沉積碎屑岩又稱為正常碎屑岩。是由先成岩石風化剝蝕的碎屑物質,經搬運、沉積、膠結而成的岩石。常見的有:
1.礫岩及角礫石
礫狀結構,由50%以上大於2mm的粗大碎屑膠結而成。由渾圓狀礫石膠結而成的稱為礫岩;由稜角狀的角礫膠結而成的稱為角礫岩。角礫岩的巖性成分比較單一,礫岩的巖性成分一般比較複雜,經常由多種岩石的碎屑和礦物顆粒組成。膠結物的成分有鈣質、泥質、鐵質及矽質等。
2.砂岩
砂質結構,由50%以上粒徑介於2~0.05mm的砂粒膠結而成。按砂粒的礦物組成,可分為石英砂岩、長石砂岩和岩屑砂岩等。按砂粒粒徑的大小,可分為粗粒砂岩、中粒砂岩和細粒砂岩。膠結物的成分對砂岩的物理力學性質有重要影響。根據膠結物的成分。又可將砂岩分為矽質砂岩、鐵質砂岩、鈣質砂岩及泥質砂岩幾個亞類。矽質砂岩的顏色淺,強度高,抵抗風化的能力強。泥質砂岩一般呈黃褐色,吸水性大,易軟化,強度和穩定性差。鐵質砂岩常呈紫紅色或棕紅色,鈣質砂岩呈白色或灰白色,強度和穩定性介於矽質與泥質砂岩之間。 砂岩分佈很廣,易於開採加工,是工程上廣泛採用的建築石料。
3.粉砂岩
粉砂質結構,常有清晰的水平層理。礦物成分與砂岩近似,但粘土礦物的含量一般較高,主要由粉砂膠結而成。結構較疏鬆,強度和穩定性不高。
(2)粘土巖類
A:頁岩
是由粘土脫水膠結而成,以粘土礦物為主,大部分有明顯的薄層理,呈頁片狀。可分為矽質頁岩、粘土質頁岩、砂質頁岩、鈣質頁岩及碳質頁岩。除矽質頁岩強度稍高外,其餘巖性軟弱,易風化成碎片,強度低,與水作用易於軟化而喪失穩定性。
B:泥岩:
成分與頁岩相似,常成厚層狀。以高嶺石為主要成分的泥岩,常呈灰白色或黃白色,吸水性強,遇水後易軟化。以微晶高嶺石為主要成分的泥岩,常呈白色、玫瑰色或淺綠色,表面有滑感,可塑性小,吸水性高,吸水後體積急劇膨脹。
粘土巖夾于堅硬岩層之間,形成軟弱夾層,浸水後易於軟化滑動。
(3)化學及生物化學巖類
A:石灰岩
簡稱灰巖。礦物成分以方解石為主,其次含有少量的白雲石和粘土礦物。常呈深灰、淺灰色,純質灰巖呈白色。由純化學作用生成的具有結晶結構,但晶粒極細。經重結晶作用即可形成晶粒比較明顯的結晶灰巖。由生物化學作用生成的灰巖,常含有豐富的有機物殘骸。石灰岩中一般都含有一些白雲石和粘土礦物,當粘土礦物含量達25%~50%時,稱為泥灰岩;白雲石含量達25%~50%時,稱為白雲質灰巖。
石灰岩分佈相當廣泛,巖性均一,易於開採加工,是一種用途很廣的建築石料。
B:白雲岩
主要礦物成分為白雲石,也含有方解石和粘土礦物。結晶結構。純質白雲岩為白色,隨所含雜質的不同,可出現不同的顏色。性質與石灰岩相似,但強度和穩定性比石灰岩為高,是一種良好的建築石料。
白雲岩的外觀特徵與石灰岩近似,在野外難於區別,可用鹽酸起泡程度辨認。
三、變質岩
變質岩:
是由原來的岩石(岩漿岩、沉積岩和變質岩)在地殼中受到高溫、高壓及化學成分加入的影響,在固體狀態下發生礦物成分及結構構造變化後形成的新的岩石。
變質作用:
在變質因素的影響下,促使岩石在固體狀態下改變其成分、結構和構造的作用,稱為變質作用。
變質作用的因素:
高溫:
熱源為:
一是熾熱岩漿帶來的熱量;
二是地殼深處的高溫;
三是構造運動所產生的熱。
高溫變質:
因為溫度升高後,一方面能促使岩石發生重結晶,形成新的結晶結構,如石灰岩發生重結晶作用後晶粒增大,成為大理岩;另一方面還能促進礦物間的化學反應,產生新的變質礦物。
高壓:
一是上覆岩層重量產生的靜壓力;
二是構造運動或岩漿活動所引起的橫向擠壓力。
高壓變質:
在靜壓力長期作用下,岩石的孔隙性減小,使岩石變得更加緻密堅硬; 會使岩石的塑性增強,比重增大,形成石榴子石等比重大的變質礦物; 使岩石和礦物發生變形和破裂,形成各種破碎構造; 有利於片狀、柱狀礦物定向生長; 促進新的礦物組合和發生重結晶作用,而形成變質岩特有的片理構造。
新的化學成分的加入
變質作用:
在溫度和壓力的綜合作用下,這些具有化學活動性的成分, 容易與圍巖發生反應,產生各種新的變質礦物,甚至會使巖 石的化學成分發生深刻的變化。
(一)變質岩的一般特徵
1.礦物成分
變質岩的礦物成分:
原來岩石的礦物,如石英、長石、雲母、角閃石、輝石、方解石、白雲石等外,變質礦物,如石榴子石、滑石、綠泥石、蛇紋石等。(變質岩特有的變質礦物)
2. 結構和構造
變質岩的結構:和岩漿岩類似,幾乎全部是結晶結構。但變質岩的結晶結構主要是經過重結晶作用形成的,所以在描述變質岩的結構時,一般應加"變晶"二字以示區別。如粗粒變晶結構,斑狀變晶結構等。
變質岩的構造:主要的是片理構造和塊狀構造。(片理構造是變質岩所特有的)。比較典型的片理構造有下面幾種:
(1)板狀構造:片理厚,片理面平直,重結晶作用不明顯,顆粒細密,光澤微弱,沿片理面裂開則呈厚度一致的板狀,如板岩。
(2)千枚狀構造:片理薄,片理面較平直,顆粒細密,沿片理面有絹雲母出現,容易裂開呈千枚狀,呈絲絹光澤,如千枚巖。
(3)片狀構造:重結晶作用明顯,片狀、板狀或柱狀礦物沿片理面富集,平行排列,片理很薄,沿片理面很容易剝開呈不規則的薄片,光澤很強,如雲母片岩等。
(4)片麻狀構造:顆粒粗大,片理很不規則,粒狀礦物呈條帶狀分佈,少量片狀、柱狀礦物相間斷續平行排列,沿片理面不易裂開,如片麻岩。
(二)常見的變質岩
1.常見的變質岩分類,見表1.5。
2.常見的變質岩
(1)片理狀巖類
片麻岩:具典型的片麻狀構造,變晶或變餘結構,因發生重結晶,一般晶粒粗大,肉眼可以辨識。片麻岩可以由岩漿岩變質而成,也可由沉積岩變質形成。主要礦物為石英和長石,其次有云母、角閃石、輝石等。此外有時尚含有少許石榴子石等變質礦物。岩石顏色視深色礦物含量而定,石英、長石含量多時色淺,黑雲母、角閃石等深色礦物含量多時色深。片麻岩進一步的分類和命名,主要根據礦物成分,如角閃石片麻岩、斜長石片麻岩等。
片麻岩強度較高,如雲母含量增多,強度相應降低。因具片理構造,故較易風化。
片岩:具片狀構造,變晶結構。礦物成分主要是一些片狀礦物,如雲母、綠泥石、滑石等,此外尚含有少許石榴子石等變質礦物。進一步的分類和命名是根據礦物成分,如雲母片岩、綠泥石片岩、滑石片岩等。
片岩的片理一般比較發育,片狀礦物含量高,強度低,抗風化能力差,極易風化剝落,巖體也易沿片理傾向坍落。
千枚巖:多由粘土巖變質而成。礦物成分主要為石英、絹雲母、綠泥石等。結晶程度比片岩差,晶粒極細,肉眼不能直接辨別,外表常呈黃綠、褐紅、灰黑等色。由於含有較多的絹雲母,片理面常有微弱的絲絹光澤。
千枚巖的質地鬆軟,強度低,抗風化能力差,容易風化剝落,沿片理傾向容易產生塌落。
(2)塊狀巖類
大理岩:由石灰岩或白雲岩經重結晶變質而成,等粒變晶結構,塊狀構造。主要礦物成分為方解石,遇稀鹽酸強烈起泡,可與其他淺色岩石相區別。大理岩常呈白色、淺紅色、淡綠色、深灰色以及其他各種顏色,常因含有其他帶色雜質而呈現出美麗的花紋。
大理岩強度中等,易於開採加工,色澤美麗,是一種很好的建築裝飾石料。
石英岩:結構和構造與大理岩相似。一般由較純的石英砂岩變質而成,常呈白色,因含雜質,可出現灰白色、灰色、黃褐色或淺紫紅色。強度很高,抵抗風化的能力很強,是良好的建築石料,但硬度很高,開採加工相當困難。
四、三大類岩石的肉眼鑑別
鑑別岩石有各種不同的方法,但最基本的是根據岩石的外觀特徵,用肉眼和簡單工具(如小刀、放大鏡等)進行的鑑別方法。
(一)岩漿岩的鑑別方法
根據岩石的外觀特徵對岩漿岩進行鑑定時,首先要注意岩石的顏色,其次是岩石的結構和構造,最後分析岩石的主要礦物成分。
(1)先看岩石整體顏色的深淺。岩漿岩顏色的深淺,是岩石所含深色礦物多少的反映。一般來說,從酸性到基性(超基性岩分佈很少),深色礦物的含量是逐漸增加的,因而岩石的顏色也隨之由淺變深。如果岩石是淺色的,那就可能是花崗岩或正長巖等酸性或偏於酸性的岩石。但不論是酸性巖或基性巖,因產出部位不同,還有深成岩、淺成巖和噴出巖之分,究竟屬於那一種岩石,需要進一步對岩石的結構和構造特徵進行分析。
(2)分析岩石的結構和構造。岩漿岩的結構和構造特徵,是岩石生成環境的反映。如果岩石是全晶質粗粒、中粒或似斑狀結構,說明很可能是深成岩。如果是細粒、微粒或斑狀結構,則可能是淺成巖或噴出巖。如果斑晶細小或為玻璃質結構,則為噴出巖。如果具有氣孔、杏仁或流紋狀構造,則為噴出巖無疑。
(3)分析岩石的主要礦物成分,確定岩石的名稱,這裡可以舉例說明。假定需要鑑別的,是一塊含有大量石英,顏色淺紅,具全晶質中粒結構和塊狀構造的岩石。淺紅色屬淺色,淺色岩石一般是酸性或偏於酸性的,這就排除了基性或偏於基性的不少深色岩石。但酸性的或偏於酸性的岩石中,又有深成的花崗岩和正長巖,淺成的花崗斑岩和正長巖,以及噴出的流紋岩和粗面岩。但它是全晶質中粒結構和塊狀構造,因此可以肯定,是深成岩。這就進一一步排除了淺成巖和噴出巖。但究竟是花崗岩還是正長巖,這就需要對岩石的主要礦物成分作仔細地分析之後,才能得出結論。在花崗岩和正長巖的礦物組成中,都含有正長石,同時也都含有黑雲母和角閃石等深色礦物。但花崗岩屬於酸性巖,酸性巖除含有正長石、黑雲母和角閃石外,一般都含有大量的石英。而正長巖屬於中性巖,除含有大量的正長石和少許的黑雲母與角閃石外,一般不含石英或僅含有少許的石英。礦物成分的這一重要區別,說明被鑑別的這塊岩石是花崗岩。
(二)沉積岩的鑑別方法
鑑別沉積岩時,可以先從觀察岩石的結構開始,結合岩石的其他特徵,先將所屬的大類分開,然後再作進一步分析,確定岩石的名稱。
從沉積岩的結構特徵來看,如果岩石是由碎屑和膠結物兩部分組成,或者碎屑顆粒很細而不易與膠結物分辨,但觸控有明顯含砂感的,、一般是屬於碎屑岩類的岩石。如果岩石顆粒十分細密,用放大鏡也看不清楚,但斷裂面暗淡呈土狀,硬度低,觸控有滑膩感的,一般多是粘土類的岩石,具結晶結構的可能是化學巖類。
1.碎屑岩鑑別碎屑岩時,可先觀察碎屑粒徑的大小,其次分析膠結物的性質和碎屑物質的主要礦物成分。根據碎屑的粒徑,先區分是礫岩、砂岩還是粉砂岩。根據膠結物的性質和碎屑物質的主要礦物成分,判斷所屬的亞類,並確定岩石的名稱。
例如有一塊由碎屑和膠結物質兩部分組成的岩石,碎屑粒徑介子0.5~0.25mm之間,點鹽酸起泡強烈,說明這塊岩石是鈣質膠結的中粒砂岩。進一步分析碎屑的主要礦物成分,發現這塊岩石除含有大量的石英外,還含有約30%左右的長石。最後可以確定,這塊岩石是鈣質中粒長石砂岩。
2.粘土巖常見的粘土巖,主要的有頁岩和泥岩兩種,他們在外觀上都有粘土巖的共同特徵,但頁岩層理清晰,一般沿層理能分成薄片,風化後呈碎片狀,可以與層理不清晰、風化後呈碎塊狀的泥岩相區別。
3.化學巖常見的化學巖,主要的有石灰岩、白雲岩和泥灰岩等。它們的外觀特徵都很類似,所不同的,主要是方解石、白雲石及粘土礦物的含量有差別。所以在鑑別化學巖時,要特別注意對鹽酸試劑的反應。石灰岩遇鹽酸強烈起泡,泥灰岩遇鹽酸也起泡,但由於泥灰岩的粘土礦物含量高,所以泡沫混濁,幹後往往留有泥點。白雲岩遇鹽酸不起泡,或者反應微弱,但當粉碎成粉未之後,則發生顯著泡沸現象,並常伴有噬噬的響聲。
(三)變質岩的鑑別方法
鑑別變質岩時,可以先從觀察岩石的構造開始。根據構造,首先將變質岩區分為片理構造和塊狀構造的兩類。然後可進一步根據片理特徵和主要礦物成分,分析所屬的亞類,確定岩石的名稱。
例如有一塊具片理構造的岩石,其片理特徵既不同於板岩的板狀構造,也不同於雲母片巖的片狀構造,而是一種粒狀的淺色礦物與片狀的深色礦物,斷續相間成條帶狀分佈的片麻構造,因此可以判斷,這塊岩石屬於片麻岩。是什麼片麻岩呢,經分析,淺色的粒狀礦物主要是石英和正長石,片狀的深色礦物是黑雲母,此外還含有少許的角閃石和石榴子石,可以肯定,這塊岩石是花崗片麻岩。
塊狀構造的變質岩,其中常見的主要是大理岩和石英岩。兩者都是具變晶結構的單礦巖,岩石的顏色一般都比較淺。但大理岩主要由方解石組成,硬度低,遇鹽酸起泡;而石英岩幾乎全部由石英顆粒組成,硬度很高。
(四)歸納
三大類岩石的主要區別參見表1-6。
巖 漿 巖
沉 積 巖
變 質 巖
主要
礦物
成分
全部為從岩漿岩中析出的原生礦物,成分複雜,但較穩定。淺色的礦物有石英、長石、白雲母等;深色礦物有黑雲母、角閃石、輝石、橄欖石等
次生礦物佔主要地位,成分單一,一般多不固定。常見的有石英、長石、白雲母、方解石、白雲石、高嶺石等
除具有變質前原來岩石的礦物,如石英、長石、雲母、角閃石、方解石、白雲石、高嶺石等外,尚有經變質作用產生的礦物,如石榴子石、滑石、綠泥石、蛇紋石等
結構
以結晶粒狀、斑狀結構為特徵
以碎屑、泥質及生物碎屑結構為特徵。部分為成分單一的結晶結構,但肉眼不易分辨。
以變晶結構等為特徵
構造
具塊狀、流紋狀、氣孔狀、杏仁狀構造
據層理構造
多具片理構造
成因
直接由高溫熔融的岩漿經岩漿作用而形成岩漿作用而形成
主要由先成岩石的風化產物,經壓密、膠結、重結晶等成岩作用而形成產物,經壓密、膠結、重結晶等成岩作用而形成
由先成的岩漿岩、沉積岩和變質岩,經變質作用而形成巖,經變質作用而形