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碳酸盐岩如何观察与描述?(手标本)

 changyz001 2022-07-21 发布于河南
一、碳酸盐岩的颜色

碳酸盐岩的颜色描述方法同陆源碎屑岩,要分清新鲜面颜色和风化面颜色。描述时可采用复合色,如灰白色、黑灰色等,主要颜色放后,次要颜色放前。

二、碳酸盐岩的矿物成分

组成碳酸盐岩的矿物成分主要有三类,即碳酸盐矿物、陆源碎屑矿物和非碳酸盐的自生矿物。其中,自生矿物如石膏、硬石膏、重晶石、海绿石等,含量较少,肉眼下不易鉴定,而且对岩石分类影响不大,故手标本中可以忽略不计。自生矿物有时可以形成结核,肉眼可以鉴定(图2-23)。陆源碎屑矿物主要是石英和长石,粒度比较小,多为砂或粉砂或黏土矿物,其含量的多少影响岩石定名。石英和长石可用放大镜鉴别,而黏土矿物可以根据岩石致密细腻程度和滴酸后留下泥痕程度判别,一般起泡越弱并留泥痕越明显含泥越多。准确的含量鉴定通常是做不溶解残余测定,即用10%的盐酸溶解样品得到不溶解的黏土后称量,计算百分含量。标本鉴定根据含泥质的多少定岩石名称时参见表2-7。

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图2-23 石灰岩中的石膏结核(太行山奥陶系)

表2-7 几种主要碳酸盐矿物肉眼鉴定特征表

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三、碳酸盐的结构

碳酸盐岩的结构在手标本中,按其特征分为:粒屑结构、生物骨架结构、晶粒结构。

1.粒屑结构

与波浪和流水作用有关的碳酸盐岩,常常具有粒屑结构。即由颗粒(内碎屑、鲕粒、生物碎屑、球粒、藻粒等)、泥晶基质(或灰泥杂基)、亮晶胶结物、孔隙等四种结构组分构成。

(1)内碎屑

内碎屑主要是大小不同的碳酸盐岩碎屑,其大小反映一定的形成环境。砾屑常形成于高能环境;粉屑、泥屑多出现于低能环境。手标本观察时除了按大小区分砾屑、砂屑、粉屑外,应注意观察内碎屑的颜色及分布、磨圆度、排列方式、百分含量及分选性等。大小则采用下列的标准划分:

砾屑:>2mm,呈椭圆形或扁圆形,在平面上呈扁平砾石,在纵截面上多呈长板状。另外也有不规则形状。

砂屑:2~0.05mm,呈圆状或椭圆状。

粉屑:0.05~0.005mm,呈圆粒状。

泥屑:<0.005mm,呈圆粒状。

常见的排列方式(主要对砾屑而言)如图2-24所示。

内碎屑的组成多为泥晶方解石,有的内碎屑边缘有氧化圈,有的呈撕裂状。因此,手标本描述时要注意砾屑颜色、形状、大小、分选性、磨圆度、排列等颗粒本身特征,同时要注意支撑类型和砾屑成分与下部相邻岩层的关系。对砂屑的观察可以在标本上加一些水,在岩石快干时砂屑较明显,可区分大小、形状和分选性等。

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图2-24 砾屑的不同排列类型(太行山寒武系)

(2)鲕粒

鲕粒是在水体搅动情况下边转动边凝聚而形成的,当其重量大于水的浮力和水体搅动上举力之和时便沉积下来,因此一般大小都近相等。鲕粒由核心和包壳组成,大小在2~0.25mm,通常为1~0.5mm,大于2mm者称为豆粒。鲕粒一般肉眼下可以识别,个别情况下,特别是在放大镜下可以看到包壳的同心环包壳(图2-25),有时可看到单晶鲕,表现为一个圆形方解石颗粒,大小相等。因此,手标本观察要注意鲕粒大小、分选性和类型,以及变形特点和被交代情况。

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图2-25 鲕粒结构

(3)生物碎屑(骨屑)

骨屑是由生物体破碎而形成的,有的因破碎不严重还具有一定的生物外形和内部构造,因此可根据生物特征鉴定种属,有的则破碎强烈,无法鉴定种属。碳酸盐岩中常见到无脊椎动物:三叶虫(图2-26)、介形虫、腕足、腹足、头足、双壳、有孔虫、棘皮和珊瑚等化石。由于无脊椎生物骨骼常常被方解石交代,常由亮晶方解石组成,和微晶方解石容易区分,另外生物骨骼外部的胶质层在石灰岩中常为规则的贝壳状印模,所以手标本鉴定比较容易。

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图2-26 生物碎屑(含三叶虫化石)

(4)团块

团块是由几个相同或不同类型的碳酸盐颗粒或小生物、藻屑被泥晶方解石胶结而成的颗粒组成,大小不一,外形不规则。

(5)亮晶胶结物(淀晶)

亮晶胶结物是以化学方式沉淀的碳酸盐矿物,充填于颗粒之间起胶结作用。晶粒常大于0.01mm,常存在于颗粒分选好、数量多的岩石中,而且与颗粒间界限清楚,呈突变接触。手标本鉴定时要观察岩石表面分布在颗粒间的面状分布的白色方解石(图2-27),一般明亮透明,亮白色,玻璃光泽,可见到解理面。由于颗粒呈青灰色,颜色差异较大,易于区分。

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图2-27 亮晶胶结的鲕粒石灰岩

(6)泥晶基质(灰泥)

泥晶基质相当于陆源碎屑岩的杂基,但它不是陆源的,而是在盆地内形成的细小的碳酸盐矿物碎屑,充填于颗粒间。手标本中颗粒和泥晶基质的颜色相同,只能从颗粒形状及颗粒间分布的泥晶区别,一般粒度细小、断口致密、颜色较深或不是白色方解石就是泥晶基质。

(7)支撑关系与胶结类型

支撑关系与陆源碎屑岩相似,分基质支撑和颗粒支撑。胶结类型也可分为基底式胶结、孔隙式胶结和接触式胶结。

2.生物骨架结构

生物骨架结构是指原地生长的底栖生物和造礁生物所具有的结构,是由生物骨架和生物化学组分组成的。应描述造架生物的种属及其结构特征;充填于骨架间的附架生物的种属及组构特征;泥晶基质和亮晶胶结物的组构等特征。

3.晶粒结构

化学沉淀方式形成的碳酸盐矿物和上述各种原生结构的石灰岩经过强烈重结晶作用形成的碳酸盐矿物,常具有明显的晶粒结构。晶粒可根据其粒度初步划分为:巨晶(>2mm)、粗晶(2.0~0.5mm)、中晶(0.5~0.25mm)、细晶(0.25~0.05mm)及粉晶(<0.05mm)。

在观察晶粒结构时,要注意晶粒大小、自形程度等特征。晶粒大小可以用直尺和放大镜直接测量,区分巨晶、粗晶、中晶和细晶,也可根据岩石的断口或风化面区分,中晶、粗晶结构风化面呈糖粒状,断口呈参差状;细晶、粉晶结构断口呈瓷状;微晶结构断口呈贝壳状。岩石中晶粒结构有时不均匀,按晶粒分布可识别斑状晶粒结构、不等粒晶粒结构和等粒晶粒结构。结构命名时可采用,如中细粒不等粒半自形晶粒结构。

总之,在正确识别与描述碳酸盐岩结构的基础上,根据上述结构成因分类,确定所观察的结构成因类型,给予正确的结构名称,如亮晶鲕粒结构。

四、碳酸盐岩的沉积构造

观察和描述标本中所见到的各种层理、层面或其他沉积构造特征。特别是层理、叠层构造、鸟眼构造、示底构造、虫孔构造、缝合线等。由于碳酸盐岩中物质成分较均匀,层理不易辨认,观察时要细心观察,区分不同类型。

五、岩石定名

碳酸盐岩定名时,首先根据矿物成分及含量区分石灰岩和白云岩,如可识别出陆源碎屑,可按岩石中的砂、泥等进一步划分,其命名标准参照表2-8所列。

表2-8 碳酸盐岩成分分类表

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之后按结构特征进一步划分。石灰岩可按颗粒类型划分,一般采用“颜色+填隙物+颗粒类型+石灰岩”进行命名,如青灰色亮晶鲕粒石灰岩。

本文选自《地质工作方法概论》

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