实验六 碳酸盐岩、硅质岩观察与描述
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发布时间：2022-11-23 19:35
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时间：2023-10-17 20:07
一、目的要求
(1)学会用肉眼观察和描述碳酸盐岩的各种结构组分。
(2)掌握碳酸盐岩的分类和命名原则。
(3)掌握石灰岩、白云岩和泥灰岩的区分方法。
(4)掌握硅质岩矿物成分特征，及其观察和描述方法。
二、碳酸盐岩观察与描述
(一)碳酸盐岩手标本观察和描述的内容和方法
1.颜色
总体上，碳酸盐岩颜色以灰色居多。有时呈白色、灰白色、浅灰色、深灰色、灰黑色、黑色、红色、紫红色、红褐色等。
2.碳酸盐岩的矿物成分
碳酸盐岩中最常见的矿物成分是方解石和白云石，常混入少量粘土、石英和长石等陆源物质。在野外或手标本观察时，首先用浓度为5%的稀盐酸检验方解石和白云石的相对含量，在岩石表面滴上稀盐酸，根据起泡程度不同，通常可以分出四个等级:
(1)强烈起泡。起泡迅速而剧烈，并伴有小水珠飞溅和嘶嘶声，应属石灰岩类，估计方解石的含量大于75%。
(2)中等起泡。起泡迅速，但无小水珠飞溅和嘶嘶声，应属白云质石灰岩类，估计方解石含量75%～50%，白云石含量25%～50%。
(3)弱起泡。气泡出现较慢较少，有的气泡可滞留在岩面上不动，应属灰质白云岩，估计白云石含量75%～50%，方解石含量25%～50%。
(4)不起泡。长时间都无气泡出现，或仅在放大镜下可见微弱的起泡现象，但粉末有中等强度的起泡，应为白云岩类，估计白云石含量大于75%，方解石含量小于25%。
用稀盐酸检验矿物成分时，应在岩面的不同部位进行，以便确定成分分布是否均匀。滴稀盐酸反应起泡后，岩石表面上会残留下泥质，可以大致估计泥质含量。
3.结构组分及结构类型
碳酸盐岩的结构组分有五种类型，即颗粒、灰泥、亮晶胶结物、晶粒和生物格架。根据结构组分，可以确定岩石的结构类型。在手标本观察中，通常描述下列内容:
(1)颗粒结构。由颗粒和填隙物组成。要分别描述颗粒、填隙物的成分、结构以及颗粒与填隙物间的关系(胶结类型和支撑方式)，并估计颗粒和填隙物的百分含量以及每种颗粒占全部颗粒的百分含量。
颗粒要观察和描述颗粒类型、大小、形状、分选性、磨蚀性、定向性及内部结构，如砾屑的内部结构和氧化圈(有无、厚薄)，鲕粒、核形石的核部及同心层的圈数等。
填隙物主要是区分灰泥和亮晶胶结物。一般说来，灰泥致密、常含杂质，暗淡无光泽;亮晶胶结物晶粒粗，杂质很少，常呈白色或浅灰色，比较透明，有时可以看到晶体解理面。两者不易区分时，可将它们统称为填隙物。应描述岩石的胶结类型、支撑方式。
(2)泥晶结构。主要由灰泥组成，如同碎屑岩中的泥岩。细腻致密，无光泽，断口平滑。
(3)生物格架结构。由群体造礁生物格架组成，格架间孔洞内充填有较小的生物碎屑、砂屑颗粒、或泥晶、亮晶方解石。描述时需指出造礁生物类型、格架间的充填物类型。
(4)晶粒结构。岩石由彼此镶嵌的晶粒所组成，可将晶粒进一步划分为粗晶(＞0.5mm)、中晶(0.5～0.25mm)、细晶(0.25～0.05mm)和微晶(＜0.05mm)等结构。
4.沉积构造
碳酸盐岩中出现的沉积构造类型多样，除了在陆源碎屑岩中常见的类型外，还有一些特殊的构造，如叠层石构造、鸟眼构造、示顶底构造、缝合线构造等。
5.孔、洞、缝
碳酸盐岩的孔、洞、缝是油气水的储集空间和运移通道，孔隙和洞穴根据孔径大小区分，通常孔隙的孔径小于1mm，洞穴大于1mm。裂缝包括构造裂缝、溶解缝、层间缝和缝合线等。应描述孔、洞、缝的规模、延伸方向、形态、连通情况、发育程度、充填物。
6.手标本的定名
(1)先按矿物成分定名。作为岩石的成分名称(如石灰岩、白云质石灰岩、灰质白云岩、白云岩)，用50%，25%，10%三个界限便可。
(2)结构命名。包括结构组分和结构类型。依结构组分的类型及其相对含量进行命名。
(3)颜色、构造等作为岩石的附加名称，也要参加岩石命名。
命名原则:颜色+构造+结构+矿物成分。
如灰白色块状亮晶鲕粒灰岩、暗灰色水平层理泥晶球粒白云质灰岩、灰褐色鸟眼构造泥晶灰质白云岩、淡*块状粗晶白云岩、浅灰色珊瑚格架灰岩等。
(二)碳酸盐岩镜下鉴定的内容和方法
碳酸盐岩薄片在显微镜下的观察内容大体包括如下六个方面:矿物成分、结构组分和结构类型、沉积构造、沉积后作用、岩石定名、成因分析。
(三)碳酸盐岩观察、鉴定描述的举例
1.手标本观察描述
岩石(产地:辽宁本溪;层位:寒武系)呈暗紫红色，滴少量稀盐酸强烈起泡，矿物成分为方解石，质纯。有少量铁质浸染，使鲕粒呈暗紫红色。
(1)颗粒。含量为70%左右，几乎全为鲕粒。鲕粒大多为球形，直径1～2mm，有的鲕粒可见白色的生物碎屑作为核部，同心层厚，且以正常鲕为主。鲕粒分布较均匀。
(2)填隙物。约占岩石总含量的30%，包括亮晶方解石和泥晶，以亮晶胶结物为主。亮晶胶结物呈白色，透明状，泥晶呈暗色，无光泽。
(3)胶结类型。岩石总体上为孔隙—接触式胶结，具鲕粒支撑结构。岩石致密坚硬，块状构造。有时可见长形颗粒半定向排列。
(4)定名:暗紫红色鲕粒灰岩。
2.薄片鉴定描述
(1)矿物成分
方解石占岩石总含量的90%以上，含少量铁质，浸染后使鲕粒颜色变红。
(2)结构组分及结构类型
该岩石的结构组分有颗粒、亮晶胶结物、泥晶，分别占岩石的70%，20%，10%。
1)颗粒:颗粒类型以鲕粒为主，约占颗粒的90%以上，含有少量生物碎屑和其他颗粒(砂屑、藻粒、球粒等)。分别描述如下:
鲕粒主要为正常鲕，少量为偏心鲕、表鲕和变形鲕，还有少量藻鲕。
正常鲕:多而大，直径1～2mm。同心层数多而分布密集，成分为泥晶方解石，可见少量方解石晶体切割同心层。核心成分多样，主要为棘皮类、三叶虫生物碎屑、腕足类、腹足类、砂屑等作为核心。同心层的厚度大于核心直径。
偏心鲕:同心层分布疏密不均，核心偏向一侧。
表鲕:同心层厚度小于核心直径，有的表鲕以棘皮类生物碎屑作为核心，仅有一层同心层环绕。
变形鲕:鲕粒发生破裂或片状剥离，有的变形鲕内部结构保存较好，仍可看出由正常鲕或表鲕发生变形所致。
生物颗粒含量少，主要为长条形的三叶虫碎屑，它们独立存在于岩石中，但大部分生物碎屑作为鲕粒的核心出现，已不能算独立的一种颗粒类型。
砂屑含量较少，成分为泥晶方解石，具有一定的磨圆度。
2)填隙物:包括亮晶胶结物和泥晶，以亮晶为主，约占岩石的20%，泥晶约占10%。
亮晶胶结物矿物成分为方解石，干净透明度好，细晶为主，具两个世代现象:第一世代的亮晶方解石呈栉壳状结构，晶体自形程度较高，围绕鲕粒边缘呈马牙状生长;第二世代的方解石多为他形或半自形粒状结构，分布在孔隙*，晶粒接触界线较平直。
泥晶矿物成分为方解石，表面污浊，透明度差。这些泥晶多经重结晶作用形成粉—细晶，晶粒之间接触界面不规则。泥晶分布不均，局部较富集。
3)胶结类型及支撑方式:接触—孔隙式胶结为主，局部为基底式;鲕粒支撑为主，局部为泥晶支撑。
(3)显微构造
1)藻钻孔:垂直鲕粒分布，现多以被泥晶或有机质充填，呈暗色。
2)缝合线构造:破碎的鲕粒边缘见有压溶作用形成的缝合线构造。
3)微裂缝:岩石中局部发育构造微裂缝，切穿鲕粒，现已被方解石充填。
(4)成岩变化
1)胶结作用:主要表现为亮晶方解石胶结作用。第一世代的亮晶方解石胶结作用有可能发生在同生—准同生期，形成于海底环境;第二世代的亮晶方解石胶结作用主要形成在埋藏成岩环境。
2)矿物的转化作用及重结晶作用:主要表现为胶结物和鲕粒同心层中的文石转化为低镁方解石，这种转化作用发生在成岩早期。重结晶作用表现为泥晶填隙物重结晶为细晶、粉晶，这种作用可能发生在成岩晚期。
3)压实及压溶作用:压实作用主要表现在鲕粒定向排列、鲕粒同心层的片状剥离、鲕粒的破碎等;压溶作用主要发生在成岩晚期，鲕粒呈缝合接触，形成缝合线构造。
(5)孔隙和裂隙
鲕粒内藻钻孔多被泥晶方解石充填，鲕粒间孔隙绝大部分被亮晶胶结物和泥晶充填，仅局部见有鲕粒内部溶蚀孔。岩石中的缝合线附近泥质、铁质相对富集，构造成因的微裂隙，也已被方解石充填。
(6)成因分析
根据鲕粒的类型、粒径及内部结构特点，反映鲕粒形成于高能环境，可能为鲕粒滩或潮汐沙坝。但根据填隙物的成分，泥晶、亮晶共生，且以亮晶为主的特点，说明岩石形成于能量中等偏高的开阔台地相边缘。说明了鲕粒的形成和沉积并非是同一环境。
(7)岩石综合命名:暗紫红色泥晶－亮晶鲕粒石灰岩。
三、硅质岩观察与描述
硅质岩的矿物成分主要由沉积生成的SiO2矿物组成，有非晶质的蛋白石、隐晶质的玉髓和显晶质的自生石英(多是重结晶的)，以上矿物含量要大于50%。其余还有混入物粘土、碳酸盐和氧化铁矿物，少量海绿石、沸石、黄铁矿和有机质，但混入物和少量矿物总和要小于50%。观察硅质岩时应注意以下几点:
(1)岩石颜色:一般是灰白、灰、灰黑色，有时呈红色、紫色、灰绿色等。
(2)岩石由硅质矿物组成，一般比较致密、坚硬(大于小刀)，断口平滑或是贝壳状。棱角锋利，强烈敲击可生火花，因此又称火石，常见燧石岩、碧玉岩，但硅藻土和硅华则疏松、多孔。镜下应详细鉴定硅质矿物种类和混入物成分。
(3)岩石结构:观察内碎屑结构、鲕状结构(注意区分是原生的还是交代的);构成生物结构的生物种属;交代和残余结构特征。
(4)岩石构造:常见层理和结核。应注意观察结核与层理关系，确定结核的形成阶段。
(5)岩石的定名主要根据成分和结构，如鲕粒硅岩。
四、实验报告及作业
观察和描述以下岩石标本:竹叶状灰岩、砂屑灰岩、鲕状灰岩、介壳灰岩、泥灰岩、白云岩;硅藻土、燧石岩、碧玉岩。
五、思考题
1.竹叶状灰岩中的砾屑“竹叶”是怎么形成的?
2.碳酸盐岩中的“灰泥”与“亮晶胶结物”有什么异同?各代表什么沉积环境?
3.在石灰岩和白云岩的表面滴上稀盐酸，起泡程度相同吗?为什么?
4.硅质岩主要由哪几种硅质矿物组成?
