野外地质工作方法与创新思维3(马志红)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,野外地质工作与创新思维,马志红,2010年6月,献给未来的地球科学家！,（三）,（五）主要地质体（岩石）的野外观察,二、火山岩野外观察与研究,火山岩形成的特殊性：,条件特殊岩浆喷出地表；,作用复杂溢流、喷发；,产物多样熔岩、火山碎屑岩及其过渡类型。,岩浆在地表冷凝结晶熔岩；,火山喷出碎屑（集块、角砾、凝灰）火山碎屑岩；,火山口再次被充填次火山岩；,火山碎屑物落入沉积盆地火山沉积岩；,火,山作用是一种重要的地质作用：火山活动带及其强度与地壳活动带有紧密的联系，同时火山作用又是一种重要的成矿作用。所以火山岩区的地质调查要比沉积岩区、侵入岩区复杂和困难得多。,1，火山岩分类命名,火山岩分为火山熔岩和火山碎屑岩两大类：,（1）火山熔岩的分类：,采用定量矿物分类法即以暗色矿物含量和副长石的含量分三大类：,暗色矿物含量大于90%为超基性岩类，如苦橄岩，黄,长 岩等；,岩石中出现副长石者为碱性岩类，如碱玄岩，响岩；,常见的熔岩其暗色矿物含量小于90%，又不出现副长,石，可根据石英含量，长石种属及含量分为9类；,（2）火山熔岩命名,由于熔岩结构的特点（细晶、隐晶玻璃和斑状），熔岩的命名：颜色、斑晶成分为命名的基础，有时颜色成为主要命名的条件：,色率高，为黑色、紫黑、紫色，斑晶为斜长石、辉 石、橄榄石（常伊丁石化），常具气孔杏仁构造，柱状节理常见玄武岩；,色率中高，灰黑色、紫灰、紫色、灰色，斑晶常为斜长石，暗化角闪石安山岩；,色率低，灰白、灰黄，斑晶为石英钾长石，常见流纹构造，有时具球粒、岩泡流纹岩；,不具斑状结构或当斑晶矿物不清时，色率很高可暂叫暗色熔岩或中基性熔岩；,玻璃岩：全由火山玻璃组成，按光泽和颜色分为：,松脂岩：松脂光泽，黄-黄绿色；,珍珠岩：珍珠光泽，一般为黑色；,黑曜岩：玻璃光泽，黑色；,浮岩：气孔特别发育，呈白、浅灰、浅黄、,黑等颜色；浅色为酸性浮岩，深色为中,基性浮岩。,色率中等，灰肉红色，碱性长石（透长石）为斑晶，具有明显的流动构造（大鱼领着小鱼跑）粗面岩；,细碧角斑岩系：海底火山喷发的产物，由基性到酸性形成一套组合岩石，矿物为钠长石，绿泥石，绿帘石为主，具各种岩浆结构，独具特色的枕状构造。,在这类岩石发育区，又有先后侵入的基性、超基性岩体及其脉岩构成一套喷发侵入杂岩，称奥菲奥杂岩或蛇绿岩套。,（3）火山碎屑岩命名,火山碎屑岩是指火山作用形成的各种碎屑物组成的岩石，同时也包括混入了一定量熔岩物质和正常沉积物组成的岩石。,1，火山碎屑物的形态和种类,由火山作用产生的各种碎屑，其物质来源主要是岩浆喷出后的凝固（晶屑、玻屑）或半凝固（火山弹和塑性岩屑）等。另外还包括火山通道的围岩及早先凝固的熔岩壳（同源物）及地壳深部的岩石碎块（异源物）。,岩屑：一般分为三种,刚性岩屑：主要是火山通道的围岩、早先结晶的熔岩及深部的岩石碎块，成分复杂，形态不同的棱角状，粒度大小不一。大则可达数米，是组成集块岩和角砾岩的主要成分。,塑性岩屑：又称塑性玻璃质岩屑或浆屑。火山作用中半凝固状态的物质，迅速堆积的产物，形态为扁豆状，透镜状，焰舌状等，是组成熔结集块岩、熔结角砾岩、熔结凝灰岩的主要成分。,火山弹及火山砾：它是由火山喷发将半凝固状态的熔岩团块喷至空中旋转而形成。呈纺锤状、梨状、麻花状，边缘有一层玻璃质淬火边，由于氧化，常呈红色、红褐色。,玻屑,刚性玻屑快速冷凝形成火山玻璃再破碎成为各种形态的碎屑，如鸡骨状、弓状、楔状、撕裂状等，为组成凝灰岩、凝灰质沉积岩的主要成分；,塑性玻屑半凝固的玻璃质，变形、压扁、拉长、呈蚯蚓状、焰舌状、饼状等是组成熔结凝灰岩的组要成分；,晶屑,早形成的矿物碎屑，多呈棱角状，是凝灰熔岩、凝灰岩的常见成分之一。,2，火山碎屑岩的分类及命名原则,目前对分类命名认识不统一。,首先按碎屑物含量分大类，其次按成岩作用方式分亚类，进一步按碎屑物粒级及含量划分属种。,分类依据：,火山碎屑物的含量，由于火山碎屑岩介于熔岩和沉积岩之间，向两端存在一系列过渡变种，根据火山岩碎屑物的含量及沉积物或熔岩物质的相对含量，将该类岩石分为六大类：,火山物质90%才叫火山碎屑岩；,火山物质9050%为过渡型火山碎屑岩为基本名称；,火山物质50%熔岩、沉积岩为基本名称，火山碎屑为 定语。,成岩作用方式：也带有过渡类型的特点，向熔岩过渡的火山碎屑岩，其碎屑物被岩浆胶结，向沉积岩过渡的火上碎屑岩被粘土质、化学沉积或火山灰（包括火山灰分解产物，蒙脱石、绿泥石、沸石等）胶结；正常火山碎屑岩的成岩作用方式比较复杂，根据火山碎屑物降落时处于炽热状态还是冷却状态分为熔结和压紧，水化学胶结成岩两种（一般不具胶结物）。,火山碎屑物粒度和相应粒级的含量,火山碎屑物一般分选很差，大小混杂，但粒度大小本身也能反映成因特点，粒度大搬运近分布于火山口周围，粒度小，搬运远。所以按碎屑物粒度分类具有一定的实际意义。粒度大于64mm的火山碎屑物大于1/2以上者，呈集块级；在2-64mm之间的火山碎屑占1/2以上者，为角砾级；小于2mm的火山碎屑占以上者为凝灰级。,命名原则：,向熔岩过渡的火山碎屑岩，每一种岩石均以火山碎屑物质相应粒级含量大于1/2时命名。在岩石名称之前加上胶结物成分，如安山质熔岩角砾岩。,正常火山碎屑岩：,A、压紧和水化学胶结的火山碎屑岩，一般所称集块岩，火山角砾岩，系指岩石中集块级、角砾级大于1/2，命名时可将岩石成分加入岩石名称之前，如流纹质集块岩，流纹质角砾岩。,如果碎屑物中含有地壳深部或火山岩区以外的物质时，岩石名称之前应加上“异源”二字。,凝灰岩的命名：除反映岩石命名外，某一形态的火山碎屑物达一定含量时亦应加上岩石名称中，如安山质晶屑岩屑凝灰岩。,当凝灰岩中含有少量角砾（1/2 ）及火山角砾岩中含少量集块（1/2），加上岩石成分命名，如流纹质熔结集块岩。,熔结凝灰岩，塑性玻屑（含量1/2 ）如有刚性玻屑1/2时参加命名：有两种以上，少前多后的原则，如流纹质晶屑，岩屑熔结凝灰岩。,此外根据熔结程度在岩石之前加：强熔结、熔结、弱熔结字样。,向沉积岩过渡的火山碎屑岩。,岩石名称均以某一粒度碎屑物含量大于1/2命名，碎屑物为50-90%（沉积火山碎屑岩类）时，岩石名称前加“沉”字，说明含有一定量的沉积物；当正常沉积物达50-90%（火山碎屑沉积岩类）时，岩性按沉积岩岩石命名与沉积岩相同，但名称前加“凝灰质”三个字。以说明含有一定量的火山碎屑物，,其中碎屑物粒度按正常沉积岩粒度划分：2mm为凝灰质砾岩；2-0.1mm为砂；凝灰质粉砂岩。,（3）次火山岩的命名,次火山岩在外貌上与火山岩相识，多具斑状结构，但在产状上又与侵入岩相同，与围岩呈侵入接触，岩性特征介于火山岩与浅成侵入岩之间，所以次火山岩的命名一般仍采用浅成侵入岩的名称。,3，火山岩的野外观察：,野外工作期间，对于岩石的观察（鉴定）主要是从颜色、矿物成分及结构构造方面入手。,（1）颜色,火山岩由于矿物成分，次生变化及结晶程度，常表现为不同颜色。从化学成分上看，由基性酸性，颜色一般由深浅，如果岩石遭受蚀变，基性岩浅绿，酸性岩灰白-白色。结晶程度不同，颜色有所差异，较致密的岩石比结晶好的岩石颜色要深。,（2）矿物成分,火山岩由于形成于地表条件的影响，岩石多呈斑状结构或碎屑结构，基质及细小火山灰成分往往不易辨认，因此斑晶和基质成分有助于岩石鉴定与定名。,橄榄石：黄绿色，粒状，解理不发育，常被棕红色伊丁石取,代，产于超基性基性岩中。,辉石：呈绿色黑色，短柱状，产于基性超基性岩中。,角闪石：褐色或绿色暗绿，呈粒状，边缘常出现褐色氧化,铁暗边，常见于中性岩。,斜长石：除超基性岩外，各类火山岩中均可见到。在没有暗,色矿物的情况下，野外岩石定名主要是按照斜长石,的晶形、颜色、次生变化等特征。,基性斜长石：,多为针状，晶体长宽比大于 4：1，常被黝帘石取,代呈浅绿色。,中性斜长石：,为柱状，晶体长宽比2.5-4：1之间，环带构造发,育为主要特征，常被绢云母或绿帘石，绿泥石交,代，显弱丝绢光泽；,酸性斜长石：,为宽板状晶体，晶体长宽比：1，常被粘,土矿物或绢云母交代，使矿物呈瓷质光泽。,而钠长石，即使在古老变质的火山岩中，亦多为浅红或无色透明。,钾长石：,多出现于酸性或碱性岩中，卡式双晶常见，风化 后,沿解理或裂隙被铁质充填，正长石肉红色，透长石为无,色透明。,白榴石：,高温低压矿物，完好的四角三八面体（等轴晶系），,常被钾长石，霞石等交代成假白榴石，产于SiO,2,不饱和,的碱性岩中。,（3）结构构造,1，主要结构：肉眼可见结构,辉绿（粗玄及拉玄）结构：基性岩特有的结构；斜长石微晶构成格架：,中间是辉石辉绿结构；,中间几粒辉石及磁铁矿粗玄结构；,中间玻璃质拉玄结构。,交织结构：中性岩常见，微晶定向排列；,粗面结构：碱长石定向（粗面岩）；,球粒结构：酸性熔岩常见，长英质矿物呈纤维围绕中心放射状生长；,斑状结构；,熔结凝灰质结构：熔结凝灰质结构由塑性玻屑、岩屑组成，变形后呈蚯蚓状，火焰状，滴状。,2，火山岩的构造,层状构造火山岩的最大特点之一；,气孔和杏仁构造；,熔渣构造；,枕状构造；,石泡构造；,珍珠构造；,流纹、流线、流面构造；,斑杂构造熔结火山碎屑岩常见。,3，火山作用的综合观察,（1）火山岩相的划分与研究：火山岩可划分四个岩相;,火山颈相,火山颈一般是指火山喷发的通道，它的上部即为火山口。凡是充填于火山通道中的各种岩石都可以归纳为火山颈相。是可以是结晶程度不同的各种熔岩，熔岩角砾岩或爆发成因的火山角砾岩，集块岩等。有熔浆一次充填形成的称为第一岩颈；多次充填的为复合岩颈。,在平面上一般面积不大，通常呈圆形或椭圆形，裂隙式喷发为长条形。由熔岩充填的火山颈相一般与围岩呈侵入接触，由爆发成因的角砾岩，集块岩充填的火山颈相，一般称角砾岩筒。,次火山相,次火山相是指熔融岩浆侵入到接近地表，与火山岩具有同源同时（或稍晚），空间分布有一定联系的岩墙。,喷发相,喷发相的岩石主要为各种熔岩和正常火山碎屑岩（包括熔结火山碎屑岩），其产状与沉积成因的岩石有某些相似。,由于岩浆成分的变化，喷发性质和喷发强度的不同，其形成的岩石不同，可划分为两个亚相：,A、爆发亚相,爆发亚相的形成是由于岩浆中含有大量的气体（主要是水蒸气），造成对围岩巨大的压力（100-300个大气压），因而产生岩浆爆炸，形成各种粒级不同的火山碎屑物质的堆积。,爆发成因的火山物质按照粒度不同，常有规律的分布在距火山口不同距离的地段上。在火山口附近多为粒级较大的火山岩块堆积，距离火山口越远粒度变细。有些火山灰可飞扬降落在几千公里以外的地区。,爆发亚相的岩石主要为各种粒级不同的正常火山碎屑岩，其中包括熔结凝灰岩。火山弹是最常见的产物。,B、喷溢亚相,形成喷溢亚相的岩石主要为各种熔岩、熔岩角砾岩及凝灰熔岩。,喷发沉积相,划分喷发沉积相的主要标志是以沉积岩和火山碎屑沉积岩为主，其中夹有少量的火山碎屑岩甚至薄层熔岩。,一般喷发沉积沉积相距火山口较远，代表火山作用宁静期。喷发沉积相，岩层沿走向伸展较远，岩性厚度也较稳定。因此在一定范围内，往往可作为地层对比的标志。,（2）火山岩层的划分：,“层”是火山岩中最常见的单位；,根据岩石成分分层,岩石成分的不同和变化，在某种程度上取决于岩浆分异程度。根据各层岩石成分的不同分层，对于研究岩浆演化规律具有重要意义。,根据结构构造不同分层,A、中酸性岩的顶底有时形成厚度不等的玻璃外壳（冷凝边），顶面较厚，底面较薄，玻璃质外壳的颜色较其内部较暗。在安山岩，英安岩中呈绿色，流纹岩中呈灰紫褐色，偶尔出现黑曜岩、松脂岩的边。,B、基性熔岩常常在表层形成蜂巢状或熔渣状的玻璃隐晶质的粗糙表面（熔渣状外壳）。在酸性熔岩的顶部则常常形成厚达数十厘米的石泡构造带。,C、由于迅速冷却收缩，顶面及边缘常形成张裂 隙，裂隙宽度由外向内变小至尖灭。其中有的可以充填上覆熔岩物质或充填有硅质，碳酸盐沉积物等。底部则往往含有下伏岩石的没蚀变的包体或形成熔岩角砾岩。,D、在中基性熔岩中，气孔及杏仁体的形态及分布往往有一定规律，层顶气孔及杏仁体较层底大而多，扁平的气孔通常与顶、底面接近平行，而管状气孔一般是向下分支。因此气孔的形态和分布特征可以判断顶、底面的关系。,E、柱状节理的出现总是代表一次喷溢的岩流，可作为分层的标志。,F、岩浆喷溢地表后，由于流动形成各种表层构造，一般能指示岩流的顶面，如绳状、凹凸表面、挤压脊、球茎状或条状小瘤等等。,根据层面构造和接触关系分层,A、岩浆喷发至地表后，其表面与空气氧化大量低价铁（FeO）氧化呈三价铁（Fe,2,O,3,）,因此出现红色的氧化壳顶面（红顶）基性岩分层的重要依据。,B、两次喷发时间间隔较长，早期形成的熔岩已冷凝，后来的熔岩对下伏岩石往往有烘烤和轻微变质。,C、如果熔岩流喷出地表后经过很长时间的风化侵蚀，往往形成凹凸不平或波状侵蚀面，据此可将相同成分的熔岩分开。,（3）利用火山岩构造确定产状,A、熔岩的某些原生节理，一般指示其产状,柱状节理：五边或六边柱体，总是垂直熔岩层面。,B、流纹构造以及气孔等定向排列,平直的流纹、扁平呈条形的气孔和杏仁体、捕掳体、,斑晶等定向排列，如果呈流面状，一般指示层面。,C、熔结凝灰岩中的塑性玻璃质岩屑（火焰石）一般具,有饼状定向或似流动构造，据此可确定其产状。,D、不同熔岩层的差异性风化，造成特殊地形，宏观上,可判断其产状。,4，火山岩体的综合研究,A、喷发韵律的划分；,B、喷发旋回的划分；,C、火山机构的研究及火山类型的确定；,D、火山作用形成的矿产（火山作用与矿产）。,三、沉积岩的野外观察与研究,沉积岩野外研究往往是和地层研究同时进行。充分收集岩石的物质成分、结构、构造、化石、各种包体和纵相上的韵律形式，接触关系，水平方向上的变化和过渡关系等资料，保证满足沉积岩石学研究的需要。,沉积岩的野外观察与研究，重要的问题是：沉积岩的构造与碎屑岩。,1，沉积岩的构造研究,沉积岩的构造是指由于成分、结构、颜色的不均一性引起的宏观特征，必须在野外观察。,常见的构造见下表：,沉积岩的构造是重要的成因标志。尤其是原生构造及其纵横序列，是沉积相分析的重要资料。,（1）层理：,层理是最常见的一种沉积构造，它通过成分、,结构和颜色在垂向上的突变和渐变，使岩石显,示层状特征。,层或岩层是沉积岩系或沉积地层的基本组成单位，它具有均一的成分、结构、颜色和内部构造，上下以层面与相邻层分开，空间上有一定稳定性。是在较大区域内沉积环境基本一致条件下形成的岩石地质体。,层间界限有时是突变的，有时是渐变的。前者代表沉积上的不连续性，而后者代表沉积作用方式的逐渐变化。,A、层的厚度：是重要的观察内容，也是沉积过程稳定程度的间接指标。,块状层：2m;,厚层：2-0.5m;,中厚层：0.5-0.1m;,薄层：；,微薄层： 1000；,似层状的：延伸长度/厚度 100050；,透镜状的：延伸长度/厚度 50-5；,C、层理的内部构造,层理是沉积环境的反映，它的内部构造为：,细层：,是层理的最基本单位，在岩性上是均匀的，厚度小，是在一定的条件下同时沉积的。,层系：,是由许多成分、结构、厚度与产状上相似的同种类型的细层组成的，形成于相同的沉积环境，各层系间有明显的分界面。如斜层理是由若干倾向相同的细层组成的层系。,层系组：,几个成因相同的层系，可合并为层系组，各层系组之间有明显的分层界面。如交错层中不同方向倾斜的层系可以构成一个层系组。,层理的形态能反映沉积介质运动的性质；,层系或细层的厚度则反映沉积介质运动的强度；,D、层理的基本类型,水平层理,特点是细层呈直线状互相平行且都与层面一致。,表现形式多样，有颜色（冰川）；有矿物成分不同；有的粒度不同，也有片状矿物定向排列所至。,水平层理在泥质岩与细、粉砂岩中极为常见：是静水或微弱水流中缓慢沉积作用的标志。,砂质沉积中也可见到水平层理，这种水平层理在岩石序列占一定位置，与斜层理、叠瓦式波状层理共生，其成因是在较大水流速和较快的沉积速度下形成的。因此研究水平层理的成因时，必须将各种特征及其在沉积序列中的位置具体分析。,波状层理：,特点是细层呈波状起伏，但总方向平行层面。,层系界面往往呈波状。一般为波浪振动的产物，也可以是在单向前进运动的沉积介质中形成，在海滨或湖滨浅水带及河漫滩等环境中形成。,斜层理：,是由一系列斜交层系的细层组成。细层多互相重叠，交错，切割，它是在流动介质作用下形成的，细层倾斜方向，反映介质运动方向。,递变层理：,递变层理是由下而上粒度由粗变细逐渐递变的层理类型。它们在剖面上经常重复出现，形成很大的厚度，使地层呈现韵律性的粒度变化，因而也称韵律层理。,有两种类型：一种是所有岩石组分都显示粒度递变，岩石下部不含细粒基质；另一种仅碎屑组分显示粒度递变，岩石自上而下均含未分异的细粒基质。前者是水流强度逐渐减弱的产物，后者的分选系数自下而上逐渐增高，是混浊水流的沉积物。,递变层理常常具有清晰的底界面，由粗粒砂递变为泥质沉积。,递变层理在岩屑杂砂岩中最常见，是复理石沉积的特征之一。,递变层理的成因：,属于停滞水体中砂泥依次沉积的产物，属深水沉积。,地震扰乱了斜坡上的不稳定的砂和泥，使之运动到较,深的静水中是递变层理形成的基本原理。,这种浊流发生于大陆斜坡（因重力或地震），由于大,量悬浮物密度较高而有强大的搬运力，它携带着大量,粗细混杂的沉积物，运动到深海地区，在静水中按级,序下沉，即形成以递变层理为特征的巨厚沉积岩。,（2）层面构造：,包括波痕、泥裂、雨痕、雹痕、晶痕、流痕及印模等。,（3）变形构造,A、包卷层理，是变形层理的一种，原生层理经变形后呈复杂的褶皱状，一般连续，无断裂或角砾化现象，厚度稳定，上下层面均平整。是浊积岩中最常见，但在潮坪带及河漫滩和点沙坝中也有发育。,B、滑坡构造，是斜坡上未固结的沉积物超越安定角时，在重力作用下发生运动而形成的变形构造。常局限在一定的层位中，表现为原生层理的强烈揉皱、变形、断错、角砾化乃至不同岩性的混杂。常见浊积岩及三角洲、生物礁及海底峡谷的前缘沉积。,C、碎屑岩脉：饱含水和松散的砂或粉砂，有时含砾，在差异压力作用下能变得活跃，像沸腾一样，可称为活动砂，因而发生运动，能注入到附近沉积层的裂隙中，形成碎屑岩脉或碎屑岩墙、岩床等。,在野外不常见：一般较小，在5cm以内！,（4）化学成因的构造,大部分是成岩或后生阶段形成的，形成方式是凝集作用的产物。如结核和晶簇，有的是溶解作用的产物，如缝合线和溶孔溶洞，有的是溶解-凝集作用的产物：如叠锥和龟背石。,A、结核：,是一种成分、结构和颜色与围岩迥然不同的矿物集合,体。按成分因可分为同生结核与原生结核。,它可见零星出现，也可以呈串珠状出现。富含有用元素的结,核大量集中时，可形成矿床。,研究结核对阐明沉积、成岩、或后生阶段的物质运动有意义。,除结核本身观察外（成分、大小、形态、排列）还要注意从,纵向上、横向上的定量研究结核的成分、形态、数量及成因,类型。,B、缝合线,C、叠锥与龟背石,（5）生物成因的构造,A、叠层构造,B、虫迹与虫孔,2，沉积物的颜色,颜色是一种重要的直观标志。在岩相分析和岩,石地层学工作中也有很大的现实意义：,颜色是成分的反映，也反映气候介质等特征。,沉积岩的颜色，按沉因可分为原生色和次生色二种，原生色又可分为继承色和自生色。,A、继承色，决定于碎屑矿物的颜色，长石砂岩肉红色；纯石英砂岩白色,B、自生色：取决于自生矿物或原生混入矿物的颜色。如泥岩含Fe,2+,呈灰绿色，含Fe,3+,呈红色或褐色。泥质岩、化学岩及部分碎屑岩中常见自生色；,C、次生色，是后生作用阶段或风化过程中，原生组分发生次生变化而造成的颜色，如含Fe,2+,的泥岩氧化后变红色或褐色。,研究沉积物颜色时，首先要区分：原生色、次生色。原生色在一定层位和相当大的变化范围内是稳定的；而次生色呈斑点状延续不远或沿裂隙分布，有时明显受岩石物性控制，经常切穿层理。,大部分自生色和次生色都是有染色物质和色素造成的。,常见色素物质有铁质和有机质，一般说，含有机质显黑色，含FeO显绿色，含Fe,2,O,3,显红色。,岩石的颜色与有机质含量呈正相关。,沉积岩的颜色是良好的环境标志。,灰色或黑色是岩石含有机质等，有时还含有分散的硫化物（如菱铁矿，白铁矿）反映还原的环境；,红色、红紫色、黄棕色的岩石，含有高价铁的氧化物或氢氧化物反映氧化或强氧化环境。,黄色常见于炎热干燥的陆相沉积物中；而红色常见于颜色潮湿的陆相或海相沉积物中；绿色一般与含Fe,2+,和含Fe,2+,的硅酸盐（如海绿石，鲕绿泥石）或与Fe,2+,/,Fe,3+,比有关代表弱氧化，弱还原条件。,描述岩石颜色时，要注意色调的深浅、浓淡、明暗！,3，砾岩（含粗碎屑岩）的观察与研究,碎屑的成分、大小、圆度、球度、排列方式、胶结类型。d2mm称为砾，砾含量50%称为粗碎屑岩，包括砾岩和角砾岩。,A、成分特征：,粗碎屑岩一般有砾（或角砾2mm）、充填物（2mm）、化学或胶体沉积的胶结物三部分组成，后二者统称为基质。,碎屑成分（砾石成分），粗碎屑成分通常是岩石碎屑：是研究重点，确定砾石成分、统计各种成分的含量，是研究成分成熟度及物源的重要条件，也是砾岩分类的基础。,B、结构特征：,粗碎屑岩粒度分布一般都具双峰，砾石与充填物各自形成一个峰。多基底胶结。砾石常有定向排列，根据砾石排列可推测古水流方向。,C、构造特点：,常成块状构造，内部层理不发育，空间上稳定成层者少见，,往往成透镜状尖灭。有时总向上由粗变细的粒度韵律。,D、粗碎屑岩的分类：,单成分砾岩：,砾石成分单一，主要为抗风化能力强的脉石英、石英岩或燧石，成分成熟度高，呈底砾岩或层间砾岩。,复成分砾岩：,砾石成分复杂，常含侵入岩、喷出岩、沉积岩、变质岩。复成分砾岩一般厚度大，产于特殊环境，地质意义大。如花岗质砾岩是长石砂岩的粗屑代表，它们经常共生，都代表结晶基底的迅速侵蚀。而灰岩砾岩则代表高差很大，迅速侵蚀和堆积的环境。,复成分砾岩的砾石，大小悬殊，大则可达数米，一般以1020cm者居多。空间上最粗的部分往往是厚度最大的地方，沿下游的方向粒度很快减小，分选差，圆度变化大。,复成分砾岩以河成砾岩多，也见于湖、海沉积中，其形成的深度变化也很大，有的浊积砾岩可以形成于深海、半深海中。,冰碛岩：,一种特殊的基底型胶结的砾岩，基质含量高，按严格的岩石学定义，许多属于砾质泥岩或含砾泥岩的范畴。如浮冰砾岩，基质具纹理，砾石为“落石”。,同生砾岩：,是有沉积同时或准同时破碎的砾石经再沉积形成的砾岩。同生砾岩最大的特点是砾石成分与下伏岩层或基质成分一致，有时具有柔性变形（说明破碎作用发生在沉积物固结成岩之前），砾石成分单一。纵向上由下而上可见砾石由大变小，圆度增加。,角砾岩：,属于未经搬运的原地堆积或稍经搬运近源堆积。成因复杂，有崩积角砾岩、滨岸角砾岩、溶岩角砾岩、成岩角砾岩和构造角砾岩。分不少，但对解决某些地质问题都极为重要，因注意在野外研究。,E、粗碎屑岩的地质意义：,粗碎屑岩虽然在沉积岩中所占比例不大，但分布广泛，从前寒武纪至今各地质时代都有分布。,粗碎屑岩形成需要高差较大的地形条件，因而大量的粗碎屑岩都形成于大规模构造运动之后，产于构造活动较大的地区。如磨拉石建造中砾岩就占相当大的比例。,砾岩的出现有时还标志着沉积间断或区域不整合的存在，对认识区域地质发展史极为重要。,砾岩中砾石的大小、分选、圆度、球度、排列、基质成分及其含量、砾岩体的几何形态等都是重要的成因标志，因注意观察与分析。瓦克尔(waIker,1975)将砾岩成因标志，分为几组，并认为这些成因标志的组合对于确定砾岩的成因类型和环境分析均具有重要的现实意义。,F、粗碎屑岩的研究方法：,砾石成分的观察与测量：从露头上统计100-150个砾石的岩石成分，计算出砾石成分的比例，根据测得的成分，,将砾岩分为：单成分砾岩，复成分砾岩；,可推断古剥蚀区的位置和碎屑物质运移的大致方向，判断,剥蚀区的风化强度等古地理情况；,当砾石中有大量的含矿砾石存在，要注意确定砾石的搬运,方向；,砾石中存在某些特定的岩石成分是可作为地层对比的依据。,研究砾岩的填充物和胶结物成分；,砾岩的填充物一般是砂、粉砂和粘土。要查明填充物的粒度、矿物成分、结构确定砾与填充物的比例。胶结物有钙质、铁质和硅质。要查明其成分、数量及其沿走向和倾向的稳定程度。,测定砾石圆度：,圆度是指碎屑颗粒被磨蚀、圆化的程度。碎屑颗粒圆度分四级：,棱角状：碎屑颗粒没被滚圆，其棱和角均显著；,次棱角状：轻微滚圆，但尚能见到直线性和角的轮廓；,次圆状：滚圆较好，只保存原始轮廓的痕迹；,圆状：棱角均被磨圆，并已失去原始碎屑的轮廓；,碎屑在搬运过程中被磨圆的程度，决定于碎屑的成分，原始形态和粒度以及搬运介质的性质、搬运距离和所磨蚀作用等外部条件。,研究碎屑圆度的意义:,可以判定沉积物搬运的距离。磨蚀时间久，搬运距离越长圆度越大；,多次再沉积的沉积物，海、湖、滨岸沉积物和风成沉积物的圆度好。冰川、河流、坡积、泥石流、浊流等沉积物圆度差。,碎屑颗粒分选性与圆度有密切关系：分选性好者圆度高；,碎屑岩圆度还受母岩岩性控制；,碎屑颗粒的圆度海取决于原来破碎时的粒度与形态，碎屑越小圆度越差，原始破碎时形态近等轴的颗粒易于磨圆；,在野外露头上进行圆度研究时，要注意采集粒径近似和同样岩性的砾石，这样可以在对比不同地点的砾石圆度变化时，得到准确的效果，并可能判断其来源的方向和搬运距离。,测定砾石的球度：,球度是指碎屑颗粒三度空间的形态。球度大小取决于与a,b,c三轴的比例，确定球度的方向是测定砾石的长轴a、短轴b和最大扁平面c，然后计算砾石的等轴性指数(a+c)/c和砾石扁平度指数(a+b)/c。砾石球度分为四种类型：,球状：三轴相等；,长柱状：a轴特长，b、c近于相等；,叶片状：三轴不等,圆碟状：a、b近于相等，c轴特短；,测量砾石的粒度：,直接测量粒径，将砾石分成若干粒级，了解各粒度的分布情况，即分选程度。,砾石的分选程度能说明搬运介质的速度和稳定性，滨海砾岩分选极佳，河成砾岩分选差，洪积砾岩最差。,观察砾石表面特征：,表面特征是指砾石表面由于外力作用而产生的一些痕迹、表面光滑程度即特殊外形。根据表面特征可分析砾岩形成环境。如风成砾岩风棱石，表面有风蚀形成的花纹（脑纹）；冰川砾石有冰川擦痕；沙漠中的砾石，表面上有一层黑而发亮的薄膜，称沙漠漆。,测量砾石的排列方式：,许多情况下，砾石排列具有一定的方向性，即砾石的长轴即扁平面的倾斜与流水和波浪作用之间具有一定的关系。,观察砾石层的接触关系：,对于砾岩层与其相邻的岩石关系进行研究，特别是对接触面的研究，可提供解释成因的重要线索。但要注意区分底砾岩和层间砾岩。,观察砾岩层的产状和平面分布；,如冲积砾岩常呈线状、透镜状分布。,沉积岩研究还需考虑的问题：,A,、古生物化石的寻找与研究；,B,、沉积韵律的观察与研究；,C,、沉积相与建造的研究；,D,、沉积岩时代的确定与地层层序的建立；,、沉积盆地古地理的恢复；,、物源区的研究；,、沉积作用与矿产。,年月1日,