沉积岩岩石学实验指导书

沉积岩石学实验指导书 （供地质学地质学、资源勘查工程资源勘查工程及相关专业使用） 刘志武 编 长安大学资源学院 二八年 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 目目 录录 前 言 1 一、沉积岩岩石学实验课的目的与任务2 二、对学生的要求2 三、沉积岩鉴定内容及描述方法2 四、实验安排18 实验一、沉积岩的构造和颜色18 实验二、陆源碎屑岩结构的观察及描述36 实验三、陆源碎屑岩的粒度分析42 实验四、砾岩与角砾岩54 实验五、粒度分析及资料整理57 实验六、粘土岩64 实验七、碳酸盐岩的结构68 实验八、碳酸盐岩的染色法鉴定69 实验九、石灰岩70 实验十、白云岩及碳酸盐岩的生物化石碎屑78 实验十一、硅质岩及其他沉积岩类79 实验十二、综合实验沉积岩结构成因分析81 主要参考书目 81 附录 实验报告的编写82 附录 沉积岩中碎屑组分含量参考图84 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 - 1 - - 前 言 沉积岩是在地壳表层条件下,由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等沉积岩的原始物质成分,经 过搬运作用、沉积作用和沉积后作用而形成的一类岩石。由于沉积岩的形成条件和方式与岩浆岩、变质 岩不同，因此其物质组分、结构、构造等特征也不同于岩浆岩和变质岩。 沉积岩石学作为岩石学的重要组成部分，是一门理论性、实践性、科学性很强的课程。它要求学生 在掌握沉积岩石学基础理论的同时， 还要加强实践教学。 通过学习岩石标本和薄片鉴定及其它鉴定方法， 使学生达到全面掌握岩石学基础理论、基本知识和基本鉴定技能的目的，为后续专业课程学习及实践工 作奠定坚实的基础，更好地培养学生独立从事地球科学研究工作的能力。 为了满足地质专业沉积岩石学实验课教与学的需要， 按地质专业沉积岩石学教学大纲的要求，配合 沉积岩实验教学的标准化和规范化，结合专业特点，编写了这本实验指导书。 研究沉积岩的方法很多，但最基本的是手标本观察和显微镜观察。它要求学生在掌握沉积岩石学基 础理论的同时，还要加强实践教学。通过学习岩石标本和薄片鉴定及其它鉴定方法，使学生达到全面掌 握岩石学基础理论、 基本知识和基本鉴定技能的目的， 为后续专业课程学习及实践工作奠定坚实的基础， 更好地培养学生独立从事地球科学研究工作的能力。 我们的实验课也以对各类沉积岩进行手标本和显微 镜观察为主。适当地安排了碎屑岩的粒度分析和碳酸盐的染色分析方法。 希望同学们通过实验课比较熟练地掌握各类沉积岩的特征及观察描述的方法。 本指导书旨在帮助学生顺利圆满地完成规定的各项实验内容，并在每次实验课前的预习和课后小结 中有所遵循。 由于时间紧，加上编者业务水平有限,书中缺点错误在所难免，敬请读者批评指正。 编 者 2008 年 4 月 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 - 2 - - 一、沉积岩岩石学实验课的目的与任务 沉积岩实验是沉积岩教学的重要环节。通过实验课，可以进一步理解和加深大课的理论教学内容， 培养实验操作技能和岩矿鉴定的能力。 通过沉积岩实验课，学生必须掌握以下几方面的知识和本领； 1.通过对沉积岩标本和薄片的观察，认识岩石的矿物成分、结构和构造。 2.学会对岩石手标本和薄片的全面观察和系统描述方法。 3.学会并能熟练应用各类沉积岩分类命名原则，给岩石以正确的名称。 4.学会从岩石手标本及薄片的观察中提取岩石的成因信息。 5.根据沉积岩物质组分、结构、构造特征与岩相组合，初步掌握沉积环境分析的基本原理和工作方法。 实验所采用的方法主要是借助放大镜、小刀和稀盐酸的帮助，用肉眼进行手标本的观察和用偏光显 微镜对薄片进行系统观察和研究。 同时还可进行一些其它室内研究方法的学习和参观， 如粒度分析方法， 染色法、扫描电子显微镜分析等。 沉积岩的野外研究和野外资料的搜集是极为重要的基础工作。因此在野外工作中，应对沉积岩的物 质组成、结构构造、古流向、古生物等各种实际资料进行系统收集。关于这方面的训练是难于在实验室 进行的，有待于野外实习期间安排一定时间加以训练。 二、对学生的要求 1.课前要复习有关的理论知识，并预习本次实验课内容。 2.上实验课时必须准备好教科书、实验指导书、铅笔、橡皮、报告纸、钢笔等用具。 3.爱护实验室的所有设施，损坏者按价赔偿。 4.仔细观察标本和薄片，认真书写实验报告，服从实验教师的安排。 违反上述各要求者，任课教师有权停止其上实验课。 三、沉积岩鉴定内容及描述方法 （一） 、手标本观察的主要内容 和岩石学其它分支一样， 沉积岩的手标本观察不仅是从事野外地质工作的基础。也是正确进行镜下 研究的必要前题。对于沉积岩的构造、颜色以及粗碎屑组分和结构的识别，手标本观察则更是必不可少 的。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 - 3 - - 下面我们谈谈手标本观察的主要内容。 1、颜色的观察 沉积岩的颜色是沉积岩形成环境或后生变化和记实，因而正确描述它的颜色是比较重要的。在具体 描述中应注意以下几点： （1）应区分是原生色还是次生色； （2）若为原生色时应进一步区分是继承色还是自生色（后者是沉积环境的记实） ；若为次生色应区 分出是风化的还是后生成岩的（后者可说明沉积后环境的变迁） ； （3）应注意样品是干燥的，还是潮湿的，因为湿度条件不同，同一标本，颜色可有差别。 （4）颜色的描述应力求通俗，并照顾传统。在描述颜色时除了要描述颜色的深浅外，还应注意其基 本色调，如灰色、红色、绿色等。如果界于两种颜色之间假复合色名称，如灰绿色、紫红色等。为了更 形象的描述颜色，还可选用日常生活中常见物的一些特征颜色作比喻，如砖红色，肉红色等。 2、沉积构造的观察 在三大岩类中，构造对沉积岩来说意义犹为重大，它是沉积岩生成条件的有力佐证。特别是层理构 造，它是沉积岩区别于大多数变质岩和岩浆岩的显著特征。而且是判断沉积环境的重要依据。观察的内 容如下： 1）层理的观察； 2）层面构造的观察； 3）生物遗迹的观察等等。 3、物质组分的观察 主要是对粗碎屑或粗粒结晶岩石成分的识别，亦可借助于化学反应或染色识别磷块岩、石灰岩、白 云岩等等，但沉积岩物质组分的详细的识别主要是显微镜下的观察内容。但对砾石或中粒砂沉积岩结构 的观察程度以及碎屑表面特征，在手标本上也应进行显微镜的观察内容，但对砾石或中粗砂的大小、形 态、分选程度以及碎屑表面特征。在手标本上也应进行观察描述。 （二） 、薄片鉴定的主要内容 如果说手标本鉴定主要是观察沉积岩的颜色和构造的话，那么薄片鉴定则着重解决沉积岩的的物质 成分和结构。 1、 沉积岩物质成分的鉴定 尽管粗碎屑肉眼即可识别，但薄片下详细区分砾石和粗碎屑级成分仍是必要的；对于各类碎屑的胶 结物的鉴定以及粗碎屑的识别。显微镜的观察更是必不可少的。在观察沉积岩的成分时，还要注意研究 各种组分之间的关系，确定那些成分是成岩及后生变化的产物。当然，确定各种组分的含量是千万不能 忘记的。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 - 4 - - 薄片下对碎屑组分的鉴定是借助于光性矿物学鉴定碎屑的重要光性特征及各碎屑组分的百分含量。 薄片下对碳酸盐矿物的鉴定，需要配合染色法识别。 薄片下一般不能有效的鉴别粘土矿物，粘土矿物的鉴定应借助电子显微镜 、差热分析及 X 射线分析 等。 2、 沉积岩结构观察 如为碎屑结构，则应描述碎屑的大小、分选程度、形态以及胶结物的结构和胶结类型。 如为泥质结构，则应注重混入物的粒级及含量，粘土矿物的结晶程度以及粘土矿物集合体的形态观 察等情况。 如为碳酸盐类岩石，则应注意为粒屑结构、生物骨架结构还是晶粒结构或残余结构。 （具体内容详见 实验十、十一） 硅质岩等其它岩类的结构观察可见有关实验内容。 3、 要注意显微构造的观察。 一般来说，沉积岩的构造主要是野外露头上直接观察，但有些构造只能在镜下才能见到， 它对判断岩石的成因是很有意义的。 （三） 、沉积岩各种组分的鉴定 1、沉积岩矿物成分在薄片下的鉴定 沉积岩中矿物种类繁多，几乎所有的岩浆岩和变质岩矿物都有可能作为碎屑矿物出现。此外，在沉 积岩形成过程中还可以形成新生矿物（即自生矿物） ，如硅质矿物（蛋白石、玉髓、自生石英） 、粘土矿 物、碳酸盐矿物、海绿石、鲕绿泥石、石膏、硬石膏、重晶石等。对这些沉积矿物的研究具有很大的意 义，可以了解岩石当时的形成条件。 碎屑矿物中最常见的是石英、长石和云母，碳酸盐岩中最常见的矿物是方解石和白云石。各种常见 矿物的鉴定特征，可参阅沉积岩石学的矿物成分部分或有关的参考书。 2、沉积岩中生物成分在薄片下的鉴定 生物遗体乃是沉积岩的重要组分之一，特别是某些化学岩和生物化学岩。 沉积岩中对生物类别的鉴定不同于古生物工作者， 并不要求鉴定到种属， 只要把大类鉴定出来即可， 如三叶虫类、棘皮类、腕足类等，事实上也难以鉴定到种属，因为在沉积岩薄片中所见到的生物遗体多 半是不完整的碎屑。生物碎屑除了要鉴定出生物的类别外还要注意生物保存的完整程度，排列情况等。 对生物碎屑类别的鉴定可根据下列四个特点： （1） 、组成生物碎屑的物质成分：大部分生物壳体为石灰质的，这就降低了物质成分对生物类别的 鉴定意义。除此而外，还有的生物贝壳为硅质（放射虫类、海绵类及硅藻类）以及少量磷酸盐质的（脊 椎动物的骨胳和牙齿、某些腕足类） 。但在成岩过程中，生物骨胳的矿物成分可能发生变化，如方解石 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 - 5 - - 可能被二氧化硅所交代，成相反的情况，这也就同样降低了物质成分对不同壳质生物类别的鉴定价值。 （2） 、生物的外形：外形对生物类别的鉴定意义很大，特别是某些微体生物，有时单凭外形就能把 生物类别比较可靠地鉴定出来。例如各种有孔虫（包括纺缍虫）都有特殊的外形，如纺缍形、瓶形、圆 盘形和各种螺旋形等；放射虫呈浑圆形；三叶虫呈弯曲长条形等。 （3） 、生物贝壳的显微结构：这是最主要的一个鉴定特征。生物碎屑的显微结构常具的有下列几种 类型： 显微粒状结构：贝壳由极细小的泥状颗粒组成，因此在单偏光下透明度不高，呈暗灰色，而在正 交偏光下具有聚偏光现象。如大部分有孔虫类和藻类。 单晶结构：一个生物碎屑就是一个大的矿物晶体，转动动物台时可见到四次消光。如棘皮动物。