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砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

前面五部分都是搞岩矿必须要了解的显微镜下的基本技能。一开始接触,可能都会觉得很难,但当你看过一段时间的岩石薄片,或者是在学习过程中遇到过不认识的矿物,曾试着想通过查阅《光性矿物学》等工具书自己鉴定过新矿物的人,就会觉得其实并不难!

前面已经介绍了砂岩鉴定报告的主要内容及其有关内容的涵义,下面我们便可以开始试着去鉴定砂岩薄片了。砂岩是陆源碎屑岩的一种,是主要由母岩风化产物经机械搬运、沉积和成岩作用形成的一类沉积岩。因此,在学习砂岩薄片鉴定的时候,首先学会认识碎屑组分,要能够分辨是陆源碎屑还是填隙物。

砂岩中的陆源组分主要包括石英类(包括单晶石英和燧石)、长石类、岩石碎屑(包括火成岩屑、变质岩屑及沉积岩屑)及其他组分(如云母、绿泥石、蚀变碎屑、盆屑、重砂、生物碎屑等等);填隙物主要由陆源杂基和胶结物组成,此外还有一些其他组分,如沥青质等。

从理论上讲,母岩中的全部矿物均可能以碎屑的形式出现在砂岩中,但由于各种矿物抗风化的能力相差悬殊,常在碎屑岩中出现的矿物约20余种。按矿物的比重常将碎屑岩中的矿物碎屑分为轻矿物(比重小于2.86)和重矿物(比重大于2.86),重矿物多是母岩中抗风化能力强的副矿物和暗色矿物,在薄片中含量很少(常小于1%),只有在重砂中才能大量出现。轻矿物中以石英、长石及岩石碎屑为主,另有部分云母、绿泥石等片状矿物。

在学习砂岩薄片鉴定认识陆源碎屑组分时,首先从认识石英、长石开始的;其次开始逐步认识各类岩石碎屑、其他组分(如云母、绿泥石、蚀变碎屑、盆屑、炭屑、化石碎屑、重砂等)、填隙物组分(包括陆源杂基、粘土矿物、碳酸盐类、硫酸盐类、硅质、长石加大、沸石类、铁矿、凝灰质等)、空间类型;然后学会对砂岩结构构造的观察、描述以及对各类成岩现象的观察;学会应用不同的统计方法对这些组分进行准确的定量统计;最终对砂岩进行岩石定名。这样,一块砂岩薄片的鉴定工作就算完成了。

下面,让我们先来认识石英类和长石类的碎屑组分。这部分内容可以参考之前的博文“碎屑岩组分的显微镜下特征系列”。

1、石英类包括石英和燧石

石英:在薄片中无色、透明,表面光滑,常无风化产物,极少数情况下能被钠长石、磁铁矿、黄铁矿等代替,无解理,无双晶,含包裹体多时表面较混浊,常呈他形粒状,低的正突起,最高干涉色为一级黄白,柱状轮廓具平行消光,正延性,受应力作用常出现波状消光,一轴晶正光性,有时可出现光性异常,变为二轴晶,(+)2V=8°-12°。鉴别特征:根据石英低的正突起、不易风化、无解理、无双晶、表面光滑、一级黄白干涉色和一轴晶正光性,不难与长石、霞石区别。在有些情况下钠长石呈糖粒状,无色透明,见不到双晶和解理,很易误认为石英,此时可根据突起和轴性加以区分。

燧石:是隐晶质二氧化硅,是石英的纤维状变体,常呈隐晶质或纤维状、放射状集合体出现,也常呈球粒状、花朵状充填于空穴中。无解理。薄片中一般无色,由于含铁和不定量的水常被氧化铁染而成浅黄或浅褐色,极个别情况可呈淡青色。低的负突起,折射率随水的含量增高而减少,当不含水时,其折射率接近石英,为正低突起。一级灰白干涉色。平行消光,少见的水玉髓为斜消光,消光角20°±。延性可正可负,正延性者称正玉髓。一轴晶正光性,可见异常的二轴晶2V=0°-25°。但由于玉髓多为隐晶质或纤维状,很少能看到干涉图。鉴别特征:以呈纤维状、放射状集合体为其特征。玉髓与纤维状沸石的区别是沸石的折光率较小,此外,如在蛋白石中见到纤维状集合体,往往是玉髓而不是沸石。与正玉髓的区别是,玉髓为负延性。在正交偏光下,加入石膏试板,有时可见玉髓的同方向纤维的干涉色有的变蓝,有的变黄,表明该纤维集合体既有玉髓又有正玉髓。与水玉髓的区别是后者为斜消光,消光角20°±。

2、长石类:长石类矿物属单斜或三斜晶系,晶形呈板状或柱状,具有两组完全解理,常见双晶类型繁多,具有重要鉴定意义。薄片中无色、浅褐或浅灰色;低的负或正突起;干涉色一级灰、白至黄白,二轴晶,除斜长石中的拉长石外,大部分为负光性。

透长石:薄片中呈条状或略呈方形,常见自形晶,具解理和发育的裂纹。无色透明,具低的负突起,干涉色一级灰白,二轴晶负光性,光轴角小至中等,有时干涉图很像一轴晶。卡斯巴双晶较常见,但不见聚片双晶。一般不蚀变,表面干净偶见高岭石化或绢云母化。与石英较相似,可凭透长石的双晶、解理、裂理、低的负突起及二轴晶

常见卡斯巴双晶,干涉色一级灰至灰白;部分切面为斜消光,负延性,大部分为二轴晶负光性,偶见为正光性,常与石英构成文象或蠕虫交生,与钠长石成条纹或反条纹。较少见环带构造,有时含钠长石、石英、赤铁矿、云母等包裹体。

微斜长石:与正长石相似,薄片中无色,低的负突起,干涉色一级灰-灰白,除可具卡斯巴等简单双晶外,通常具纺锤形细密交错、宽窄不一的格子双晶,有时在晶体的局部发育,不同于斜长石的两组聚片双晶呈平直状交叉,每组双晶消光都均匀。微斜长石还经常与钠长石构成微斜条纹长石,有时也可见环带构造。由于常见格子状双晶,不易观察到清楚的干涉图,二轴晶负光性,有时也可见正光性,2V=77°~89°。微斜长石根据其特有的格子双晶,可与其他长石相区别。如果见不到格子双晶,则与正长石相似,但正长石均为平行消光,而微斜长石有时可出现斜消光,而且光轴角较正长石大,当二者无法区分时可笼统称为钾长石。当歪长石和微斜长石均具格子双晶时,其区别是歪长石的双镜片较细密、平直,且在具有格子状双晶的切面上见两组解理,而微斜长石在改面上只见一组解理,格子双晶相交呈纺锤形,不平直。

条纹长石:具有条纹结构的碱性长石称条纹长石或纹长石。属钾钠长石系列,由钾长石和钠质斜长石两部分构成,其中含量多的那部分称主晶,含量少者称客晶。主晶、客晶各自具有不同的消光方位,在正交偏光间,所有主晶或所有客晶各自同时消光。当钾长石为主晶,钠长石为客晶时,称正条纹长石;当钠长石或其他成分的斜长石为主晶,钾长石为客晶时,称反条纹长石;当主晶、客晶含量相等时,则称中条纹长石。

在镜下区别正、反条纹长石的方法是:在单偏光镜下,缩小光圈,下降物台,观察贝壳线移动方向,若下降物台贝壳线向客晶(条纹)移动,表明条纹的折射率大于主晶,即条纹为钠质长石,主晶为钾长石,属正条纹长石;反之,若物台下降,贝壳线向主晶移动,则表明主晶为钠质斜长石,属反条纹长石。

斜长石:薄片中无色,常有风化产物(以绢云母为主),具板状或柱状晶形,发育聚片双晶及卡钠复合双晶,具较发育的解理,钠长石具低的负突起,更长石具低的负突起至低的正突起。常见环带构造,在火山岩、浅成岩中的斜长石,尤其是中性斜长石,环带构造最发育。二轴晶,光性符号可正可负,斜长石的折射率、光轴角、光性方位等随着成分的变化而变化。干涉色一级灰白至黄白,光轴角中等至大,火山型(高温斜长石)和深成型(低温斜长石)的光轴角差异非常明显,火山型(高温斜长石)的光轴角相对较小。斜长石经常绢云母化或变为粘土矿物,表面混浊,多呈土灰色或褐灰色,一般基性斜长石较酸性斜长石更易变化,常见一些具环带构造的斜长石中心蚀变较强,表面混浊,而边部较干净透明。斜长石中的An分子易分解常形成黝帘石、斜黝帘石、绿帘石、钠长石的细粒混合体,被称为钠黝帘石化,常见于基性斜长石中。斜长石遭受热液交代作用往往发生碳酸盐化、方柱石化、白云母化、绿泥石化、绿帘石化等,有的斜长石还见有葡萄石化、沸石化、硬玉化和绿纤石化等。在火山岩中斜长石斑晶经熔蚀,而形成熔蚀港湾和熔蚀斑点。斜长石与钾长石的区别在于两组解理夹角不是90°,斜消光,多数具有聚片双晶,有时具有环带构造,蚀变后变浑浊时,斜长石多为浅灰色,而钾长石多为淡褐红色。中长石以上(更富An)至钙长石,折射率大于1.54,为低的正突起;而钾长石为低的负突起。

在鉴定轻矿物时,应注意其包裹体、熔蚀、自生加大、双晶等“标型特征”的观察,以判断母岩的性质、一般认为:有气、液相包裹体的石英或长石是来自岩浆岩的;无气、液相包裹体或有变质矿物包裹体的石英(长石)是来自变质岩的;有熔蚀边缘或有β石英假象的石英(长石)是来自火山岩的;有自生加大残余的石英(长石)是来自沉积岩的再轮回石英。

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

1 石英和长石均具一级灰-灰白干涉色,但石英没有解理、双晶及次生变化无,干净(正交偏光+云母试板)

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

2 与长石相比,石英的化学性质稳定,在单偏光镜下普遍较干净(单偏光)

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

3 砂岩中的石英常为任意切面,干涉色有一定差异(正交偏光)

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

4 石英常呈他形粒状,而长石则易保留板状晶形,复晶石英一般为石英岩等岩石碎屑(正交偏光)

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

5 石英颗粒除含有部分包裹体外,基本没有次生变化物,而长石则易发生次生变化,而变得较为混浊(正交偏光+云母试板)

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6 石英的干涉色在正交偏光下可由一级灰至一级黄白(正交偏光)

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7 石英呈他形粒状,没有解理、双晶,长石双晶类型较多(正交偏光)

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8 燧石是隐晶质的二氧化硅,在镜下呈小米粒状结构或构成纤维状、放射状集合体,在光性上与霏细结构的火

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9 在部分砂岩中,碎屑石英易发生次生加大,使碎屑颗粒紧密嵌合(正交偏光)

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

10 长石常呈板状或柱状晶形(正交偏光+云母试板)

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11 部分火山石英具熔蚀港湾状碎屑边缘(正交偏光)

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

12 学会在众多碎屑中分辨长石、石英和岩石碎屑和区分碎屑颗粒与填隙物(混层粘土矿物)(单偏光)

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

(正交偏光+云母试板)

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

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偏光+云母试板)

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

15 典型的燧石,由具纤维状、放射状石英所构成(左边为正交偏光,右边为单偏光)

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

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16 燧石,具球粒结构,局部含杂质,在单偏光下显同心纹层,但碎屑整体较光滑(左边为正交偏光,右边为单偏光)

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

18 砂岩中出现的岩石碎屑可能来自岩石的任何部位,因此,并不是对每一颗碎屑均能准确鉴定,像照片中央的石英质岩屑便是如此,我们显然不能简单将其确定为石英岩或燧石,而首先要对其进行仔细观察,再来做出决定。这块碎屑应该是来自某种岩石中的孔洞或缝洞充填物,自生石英沿其母岩中的孔洞或缝洞壁对壁生长,石英晶粒自缝壁向孔洞中央晶体明显增大,呈晶族状、镶嵌状交汇。对这类岩石碎屑的鉴定可根据其残留的原岩来判断:从该照片中残留的少量岩石判断,其母岩可能系隐晶岩,若要考虑恢复母岩类型的话可将其放入隐晶岩屑,若要考虑岩屑矿物组分的话可放入脉石英(正交偏光)

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

19 与照片18有些类似,也来自原岩中的硅质孔洞充填物,由多晶石英颗粒呈梳状、镶嵌状构成,从残留岩石

结构特征判断,原岩可能为燧石,因而这块岩石碎屑也可以定为燧石,也可以放入脉石英(正交偏光)

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

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21 具格子状双晶的微斜长石,双晶的条带细密交错,宽窄不一(正交偏光)

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22 微斜条纹长石,由微斜长石与钠长石构成(正交偏光)

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23 条纹长石,客晶呈基本连续的细条带状,含量尽略少于主晶,属于正常的条纹长石(正交偏光)

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24 微斜长石,具格子状双晶,双晶纹细而密,岩石次生变化物较少(正交偏光)

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25 微斜长石,具格子状双晶,双晶的条带呈纺锤形(正交偏光)

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26 照片中央为条纹长石中的一种(正交偏光)

27 条纹长石,条纹细而密,客晶含量大于主晶,属细的反条纹长石(正交偏光)

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

28 照片中央具熔蚀孔隙的是板条状长石,具解理,与照片右上角的石英相比特征突出(单偏光)

砂岩薄片鉴定技术6——石英、长石

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30 文象长石(正交偏光)

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