沉积岩石学实验指导书2011

沉积岩石学实验指导书地球科学系前言沉积岩石学是资源勘查及地质专业一门专业基础课，具有很强的理论性和实践性。学好这门课程不仅需要掌握基础理论、基本概念，也要掌握沉积岩的研究方法，沉积岩的研究方法分为野外与室内两种，室内分析是沉积岩研究的最基本的方法（见下表） 。开设沉积岩实验的目的一方面能加强学生对沉积岩基础理论、基本概念的理解和巩固，另一方面能使学生掌握沉积岩研究的基本方法与实验技能，培养学生严肃的科学态度与作风，成为既有扎实的理论基础又有较强动手能力的应用型人才，再者，通过实验使学生能从中发现问题，学会解决问题，成为研究与创造性人才。沉积岩的室内主要研究方法表1.普通薄片法5.矿相显微镜薄片法2.铸体薄片法6.油浸法3.荧光薄片法7.扫描电镜法显 微 镜 法4.阴极发光薄片法8.粒度分析法(机械分析与激光分析)15.红外光谱法9.重矿物分析法16.同位素法10.差热分析法17.包裹体法11.热重分析法18.探针与能谱12.热发光法19.物性分析法13.X 射线衍射法20.地震与测井法物理 方法14.原子吸收光谱法21.有机地化指标分析法22.染色法（碳酸盐染色与长石类染色）23.微量元素分析法化学 方法24.酸蚀法（胶结物酸溶）25.化学分析法（碳酸盐、氯离子）其他方法数理统计、建模等随着沉积岩石学和现代分析技术的不断发展,研究方法也在不断完善与逐渐增多，研究内容也在不断拓展，选用什么方法根据研究目的而定，但时至今日，普通薄片法仍是沉积岩研究的一种最基本的方法。按照资源勘查与地质专业培养目标及教学计划的要求，我们也主要采取普通薄片法，辅之以染色、铸体、阴极发光、电镜、探针或能谱及岩石手标本肉眼观察等方面的教学实验和基本技能训练。本实验讲义是根据沉积岩石学教学大纲编写而成，整个教学环节的安排是：课程总学时：72 学时，实验学时：24 学时。 为了达到每次实验的目的要求，希望同学们在实验之前，认真阅读实验讲义的有关章节，彻底做好实验准备。编 者实验一、碎屑岩、火山碎屑岩、粘土岩手标本的观察与描述（实验一、碎屑岩、火山碎屑岩、粘土岩手标本的观察与描述（2 2 学学时）时）一、目的要求一、目的要求: :1、观察、熟悉陆源碎屑岩的结构类型(粒度、形状、胶结物及胶结类型)，火山碎屑岩、粘土岩的结构特征。2、初步掌握肉眼观察和描述常见陆源碎屑岩、火山碎屑岩、粘土岩的方法。3、掌握各类碎屑岩的分类和命名原则。二、实验准备工作：二、实验准备工作：1、复习教材第三章至第十章，掌握各类碎屑岩的观察要点和描述内容。2、实验内容：（1） 岩石手标本（见实验内容） ；（2） 放大镜、小刀、盐酸等。三、实验内容：三、实验内容：（一）（一） 肉眼观察以下岩石标本：肉眼观察以下岩石标本：1、碎屑岩：（1） 、粗砾岩（Ps1） （2） 、细砾岩（Ps2）（3） 、粗砂岩（Ps300） （4） 、中砂岩（Ps208）（5） 、细砂岩(Ps019 ) （6） 、粉砂岩(Ps206)（7） 、石英砂岩(Ps019)2、火山碎屑岩：（8） 、沉凝凝灰岩(Ps201) （9） 、细砾质沉凝灰岩(Ps202)（10） 、凝灰质角砾岩(Ps 204) （11） 、凝灰质（含砾）砂岩(Ps221)3、粘土岩：（12） 、泥岩(Ps213) (13) 、高岭石粘土岩(Ps215)(14)、碳质页岩(Ps218) (15) 、油页岩(Ps220)( (二二) ) 描述注有描述注有“”“”的岩石标本。的岩石标本。四、实验方法与步骤：四、实验方法与步骤：（一）碎屑岩的观察描述内容：（一）碎屑岩的观察描述内容：1、颜色：指出岩石总的颜色，注意区分自生色、继承色。2、碎屑成分及其百分含量估计：碎屑成分主要为石英，长石和岩屑，借助放大镜、小刀等来鉴定岩石中碎屑矿物成分并估计相对含量。（1）碎屑石英颗粒的识别：粒状，无色透明（或乳白半透明） ，无解理，断口油脂光泽，若为铁质或泥质胶结时，石英颗粒表面常有铁质、泥质浸染膜（表面呈微铁锈色） 。（2）碎屑长石颗粒的识别：长石类矿物在地表条件下较稳定而常见的是正长石（钾长石）和偏酸性的斜长石，但它们在含的溶液中正长石会风化成高岭土，斜长石风化成绢云母，所以，在砂岩成分观察时，先要看看砂岩风化面上是否含有白色的粉末状小点，这些白色粉末，多数就是原来的正长石风化成的高岭土。我们可以根据白色粉末小点的多少来估计风化前该砂岩中钾长石含量的百分比。这些白色小点，用笔尖轻轻挑拨，就会松散下来。如果是未风化的长石，则呈长方形（或扁长形） ，灰白色（斜长石）或肉红色（正长石），可见 12 个平整的解理面，解理面上为玻璃光泽（风化面上呈土状光泽） ，要尽量区分开斜长石和正长石。（3）岩屑：在粗碎屑岩（砾岩）的砾石成分中几乎可看到各种成分的岩屑，其中常见的有石英岩、石英砂岩、燧石、泥岩、中、酸性喷出岩、千枚岩的岩石碎屑，又是也可见到花岗岩、石灰岩等砾石。在砂岩中，由于岩屑颗粒小，一般肉眼难以鉴定成分。判断砾岩中历史成分一般在新鲜面上进行，视其矿物成分、结构、构造特点而定。如砾石成分为石英岩，只有白色石英集合体所组成，分辨不出胶结物，燧石呈黑色或黑白条带相间，硬度大，油脂光泽。中性喷出岩可见基质的玻基交织结构，酸性喷出言可见玻璃质结构或霏细结构及流纹构造等。千枚岩片理发育，具有丝绢光泽。（4）碎屑云母：在细粒砂岩或粉砂岩的层理面、层面上常可明显地见到密集的细小云母碎片，这些云母多数是白云母碎片（因黑云母比白云母容易风化） ，很容易识别。在捻碎后的砂岩颗粒中，白色（或无色）透明，闪亮，具珍珠光泽的细片，用小刀或针尖挑拨它时，具一定弹性，这些就是白云母片。（5）碎屑中的黑、绿色碎屑颗粒，通常笼统称呼为黑绿色矿物（或暗色矿物、杂色矿物） 。其中有的可能是单矿物，如绿帘石、海绿石等，有的则是岩屑、碳屑或铁质矿小块。肉眼观察时，可大致进行辨别。如黑色，刀尖不易刻碎的可能是铁质矿物（如铁锈色明显的可能是赤铁矿或褐铁矿） ；黄白色黄金色的晶粒是黄铁矿；如黑色易碎，挑出来在白纸上一捻成黑色粉末染在纸上者，则可能是煤屑、碳屑。当肉眼加放大镜不能细加观察鉴别时，将它们的百分含量作为“暗色矿物”笼统计之。碎屑成分含量的百分含量估计，首先要指出碎屑占岩石的百分含量，再分别指出不同的碎屑成分（如石英、长石、岩屑）占全部碎屑的百分含量。3、基质（杂基）成分及百分含量：主要是指粘土物质，对碎屑也起胶结作用，再粗碎屑岩中其粒度上限有所提高通常作为填隙物质存在。它是充填于碎屑颗粒之间的机械混入物，是与碎屑同时沉积的细小碎屑。杂基含量高，一般反映沉积介质为高密度和高粘度。粘土基质含量多，通常岩石带土黄色、褐色、较松散。4、胶结物成分及百分含量：胶结物是指溶液中沉淀出来的化学物质，常见的有铁质、钙质、硅质、泥质等。（1）硅质胶结物：一般为石英、玉髓（隐晶质）和非晶质的蛋白石。硬度大于小刀，岩石色浅、浅灰或灰白色，致密坚硬，手指不能捻碎，滴 HCI 不起泡。颗粒与胶结物界限不明显。（2）钙质胶结物：具有这种胶结物的砂岩一般为灰色或灰白色，也比较坚硬，但滴稀冷盐酸起泡，籍此可与硅质胶结的砂岩相区别。（3）铁质胶结物：一般含有铁质（赤铁矿或褐铁矿）胶结物时，岩石风化后呈铁锈色、褐色等。（4）泥质胶结物：成分主要是高岭石，蒙脱石、水云母等粘土矿物。一般泥质胶结的砂岩较疏松，风化后呈松散状，加水捻搓，有泥浆水，用放大镜观察，砂粒表面有泥质浸染膜。5、结构特点：指颗粒大小，分选程度、圆度、球度及颗粒表面特征。6、胶结类型：有基底式、孔隙式、接触式或杂乱式。7、其他特征：指砾石有无定向排列，有无次生脉穿插，缝洞发育及含有情况，含化石的种属和数量。( (二二) )火山碎屑岩的肉眼观察与描述：火山碎屑岩的肉眼观察与描述：1、颜色：特殊的颜色是火山碎屑岩的鉴定特征。火山碎屑岩色彩鲜艳，多呈白、浅黄、浅绿等色，风化的凝灰岩表面呈不均匀的彩色。2、成分：在手标本上注意沉积角砾和火山角砾。一般情况下，火山角砾多为火山岩岩屑，棱角状，颜色常为紫红色、灰绿色等，在火山岩屑中常可见矿物晶体组成的斑晶。凝灰岩除注意岩屑外，还要注意鉴定晶屑成分。火山灰尘实际上对岩石起胶结作用，要估计出百分含量。3、结构：要鉴定火山碎屑的粒度、圆度、分选等方面特征。4、构造：通常为块状，无层理。但向熔岩过渡的凝灰岩有流动、气孔、杏仁构造，向正常沉积岩过渡的凝灰岩层理清楚。5、次生变化：不同成因类型的火山碎屑岩次生变化特点不同，酸性凝灰岩发生去玻化，基性凝灰岩易发生绿泥石化和沸石化。6、其他：（三）（三） 粘土岩的肉眼观察与描述：粘土岩的肉眼观察与描述：1、粘土矿物非常细小，故要在肉眼中鉴定其成分是非常困难的，因而对粘土岩的颜色和各种物理性质的研究、观察则是非常重要的。2、要特别注意粘土岩的断口和以手触摸时的感觉据此来判断其结构类型。3、 利用颜色、刻划痕以及加酸是否起泡等来区别各种不同类型的页岩。 颜色：首先要区分是原生色还是次生色。原生色可反映粘土岩成分及形成条件。 成分：由于粘土矿物颗粒十分细小，肉眼鉴定困难，肉眼主要估计其所含的机械混入物（砂、粉沙及钙质、铁质及有机质） 。纯的可塑性粘土岩断口呈脂肪光泽或丝绢光泽；纯的无可塑性粘土岩则具平坦状断口或贝壳状断口；含有少量的砂和粉沙的粘土岩用牙咬即可发现，如含量多时断后呈粗糙状。 结构：纯的粘土岩具粘土结构，除此还有含砂（粉砂）粘土结构，粉砂（砂）质粘土结构，鲕粒结构、植物（动物）粘土结构。 构造：主要是观察页理发育程度及层面特征。（四）（四） 描述实例：描述实例：1、砾岩：褐灰色、块状，砾石约占 60，胶结物占 40。砾石大小不一，520mm 不等，一般为 10mm（占 70%）,砾石呈圆至次圆状，断面多呈椭圆形，砾石成分为燧石、硅质岩。胶结物呈褐灰色，胶结紧密；胶结类型属基底式。2、流纹质晶屑玻屑凝灰岩：灰褐灰色，块状，凝灰结构。主要成分为细小的火山灰，其分布有约占 15的石英及长石晶屑，岩石具粗糙感。3、高岭石粘土岩：白色，集合体为致密状，高岭石含量达 90以上，性脆，具贝壳状断口，表面有滑感，无膨胀性，干燥时有粘舌现象。五、实验报告：五、实验报告：1、提交下列岩石标本的描述报告：（粗）砾岩（Ps1） 细纱岩（Ps209）沉凝凝灰岩（Ps201） 油页岩（Ps220）2、如何区别碳质页岩、黑色页岩、油页岩？实验二实验二 碎屑岩的镜下鉴定（碎屑岩的镜下鉴定（8 8 学时）学时）一、目的要求：一、目的要求：1、镜下观察，识别碎屑岩的成分、结构类型（粒度、形状、胶结物及胶结类型） 。2、掌握碎屑岩镜下鉴定方法及其代表岩石的鉴定特征，能正确进行分类和命名。二、实验准备工作二、实验准备工作: :1、复习教材第六章、第七章，掌握碎屑岩镜下观察要点和内容。2、需要物品：（1）岩石薄片 （2）偏光显微镜三、实验内容：三、实验内容：（一）独立鉴定石英砂岩薄片（Ps108 或 Ps101） 。 （2 学时）（二）长石砂岩薄片（Ps300 或 Ps关口 4） 。 （2 学时）（三）独立鉴定岩屑砂岩薄片（Ps293 或 294） ；（四）独立鉴定粉砂岩薄片（Ps1 或鹿小） 。 （2 学时）四、实验步骤与方法：四、实验步骤与方法：（一）步骤：1、测量碎屑颗粒的粒径（最大、最小和一般的，要求尽量准确，观测面不少于 3 个视域） 。2、利用矿物学知识认真鉴定碎屑成分并估计其（面积）百分含量（观察 5 个视域，取平均值） ，描述碎屑颗粒特征。3、观察、描述颗粒的圆度及分选性。4、区分胶结物成分并估计其含量，描述其特征。5、观察与描述颗粒间接触关系及接触类型。6、观察、描述成岩后生变化特点。7、命名并绘出视域图。（二）方法：1、鉴定碎屑颗粒成分（1）石英：无色，透明，粒状，无解理，有时有裂纹。折光率略高于树