引言
碎屑岩中的岩石碎屑(简称岩屑),是指来自蚀源区母岩岩石的碎屑,是保持着母岩结构的矿物集合体。碎屑岩中的岩屑是提供沉积物蚀源区岩石类型的直接标志。因此,在碎屑岩薄片鉴定过程中对岩石碎屑的准确识别是非常重要的,一定要建立在对其所属母岩岩石结构构造特征深入了解的基础之上去认真判识。
并不是所有蚀源区的岩石都能形成岩屑的,比如具晶粒结构的、晶粒较粗粒的岩石,无论是火成的或是变质的岩石,经崩解、搬运之后,在中粒级的砂岩中都不是以岩石碎屑的形式存在的,而是呈矿物颗粒的形式出现。而那些具细粒结构或隐晶结构的岩石以及结构较致密的岩石碎屑,则常以岩石碎屑的形式出现在砂岩中。如蚀源区的花岗
岩母岩,经风化、剥蚀、搬运至沉积盆地之后,则常以长石、石英、云母等矿物碎屑的形式出现,只有文象花岗岩、花岗斑岩的基质部分则可以岩石碎屑的形式出现在砂岩中。
砂岩中各类岩屑的丰度还取决于母岩的性质,细粒的或隐晶结构的岩石,如燧石、中酸性喷出岩等物理及化学性质相对稳定的岩石碎屑则分布很广。而象碳酸盐岩这种物理及化学性质不稳定的岩石碎屑,除非在蚀源区的附近有快速堆积和埋藏条件的情况下可以相对富集,否则很难被保存下来成为岩屑。
能够给碎屑岩沉积提供岩石碎屑母岩类型很多,变化也大。因此,在碎屑岩薄片研究过程中,岩石碎屑的识别远没有像长石、石英那样简单。要想成为一名合格的薄片鉴定人员,必须具备对岩石碎屑准确识别的能力。首先,可以通过岩屑中的主要组成矿物和结构构造对其的母岩大类进行判识,再通过结构、构造的进一步分析,确定岩屑类型。如火成岩屑的主要矿物以长石、石英为主,少量辉石、角闪石、黑云母等暗色矿物,长石常呈自形或半自形晶粒状,石英则以他形为主,不具波状消光,岩石常具全晶质结构、隐晶结构或斑状结构等;砂岩屑常具碎屑结构,可见填隙物及孔隙等;变质岩屑的矿物组合也以长石、石英为主,常伴有绿帘石、矽线石等变质矿物,具片状、鳞片状或粒状变晶结构、交代结构,定向构造等,变质岩屑中的石英常被拉伸,或具波状消光等。
为了方便更多初学者学习,我将分多个系列向大家介绍碎屑岩中常见的岩石碎屑识别方法。博文中对岩石碎屑的解释仅为自己目前的粗浅认识,未必完全正确!希望大家发现问题及时在评论区留言,我们互相交流、学习,共同提高碎屑岩薄片鉴定的能力。
碎屑岩中常岩石碎屑的识别:系列1——侵入岩屑
碎屑岩中常见的火成岩屑包括:侵入岩屑、喷出岩屑、隐晶岩屑及凝灰岩屑。
1、侵入岩屑:具全晶质结构、显微文象结构或似斑状结构等,由于深成侵入岩的矿物晶粒普遍较粗,在砂岩中并不常见;而部分浅成侵入岩的基质部分则可以岩屑的形式出现;在部分粗砂岩及砾岩中,则可能出现侵入岩屑。当部分花岗岩屑中没有长石和云母时,与变质石英岩屑不易区分,此时可将其归入复晶石英栏,岩石命名时计入岩屑端元。
照片1
碎屑岩的组分类型
(1)花岗岩岩屑
在认识花岗岩屑之前,我们先需要了解什么是花岗岩?组成花岗岩的主要矿物以及花岗岩常见的结构构造特征。
花岗岩属于酸性侵入岩大类,由石英、碱性长石、酸性斜长石等浅色矿物为主,花岗岩中的暗色矿物以黑云母为主,在富铝的花岗岩中可见白云母,偶见或不含角闪石、辉石等暗色矿物。
花岗岩类常见的结构构造:最典型的是花岗结构、似斑状结构、文象结构、蠕虫结构;浅成相花岗岩中常见斑状结构,基质具显微晶质结构、隐晶质结构、显微嵌晶结构、显微文象结构、球粒结构等。构造主要为块状构造,有时见斑杂构造、球状构造、晶洞构造和似片麻状构造等。
花岗岩岩屑内通常可以保留由母岩带来花岗结构或显微文象结构,组成矿物以长石、石英为主,有时可见少量黑云母、角闪石,其中长石结晶程度较石英好,矿物颗粒近等轴状,长石易发生蚀变。
花岗岩屑与其他岩屑的区别:依据组成花岗岩屑的组分中没有岩石碎屑,以长石、石英、云母等矿物为主,晶粒略粗、无磨蚀痕迹、彼此呈镶嵌状接触,无填隙物,石英不具波状消光,长石常呈自形或半自形晶粒状,不具定向构造等特征可与砂岩屑和高级变质岩屑加以区分。
照片2
选自《火成岩鉴定手册》照片3-120
二长花岗岩
花岗结构,由斜长石、钾长石和石英组成,三者的自形程度依次降低,石英为他形,在两种长石接触处的斜长石中见蠕虫结构 正交偏光
照片3
选自《火成岩鉴定手册》中照片3-121,花岗闪长岩
花岗结构,主要矿物为较自形的斜长石和他形石英,少量钾长石(Kfs,其中可见斜长石交代残留)和黑云母
左:单偏光
右:正交偏光
大多具典型花岗结构的花岗岩经风化、剥蚀、搬运之后会陆续崩解,多以碎屑矿物的形式出现在砂岩中,只有砾岩或较粗粒的砂岩中才以岩屑的形式出现。但具显微文象结构的花岗岩以及浅成相的花岗岩的基质部分,则常常可以岩石碎屑的形式出现在砂岩中。当在花岗岩屑中看不到斑晶时,与隐晶岩屑或酸性喷出岩屑非常相似,难以分辨。
照片4
选自《火成岩鉴定手册》的照片3-155
文象碱长花岗岩,由条纹长石、石英和少量云母组成,条纹长石和石英常见显微文象交生
正交偏光
照片5
选自《火成岩鉴定手册》照片3-130 黑云花岗闪长岩
,由斜长石、石英、钾长石(Kfs)和少量黑云母组成,交代蠕虫结构
正交偏光
照片6
选自《火成岩鉴定手册》照片3-165
花岗斑岩 ,斑晶石英熔蚀并具斑边文象交生结构,基质由长石、石英微晶构成显微晶质结构
正交偏光
照片7、照片8
选自《火成岩鉴定手册》照片3-135 球粒花岗岩
,岩石主要由长英质放射状纤维构成的球粒组成,其直径0.5~0.8mm,少数1~1.6mm,球粒间由隐晶状填隙
上:单偏光
下:正交偏光
照片9
选自《火成岩鉴定手册》照片3-163
花岗斑岩
,斑晶石英熔蚀呈浑圆状、港湾状,在其边部可见窄的熔蚀反应边,基质由长石、石英构成显微晶质结构
正交偏光
照片10
选自《火成岩鉴定手册》照片3-168 石英斑岩
,斑晶为石英,常见其边部熔蚀且有基质嵌入,基质由石英、长石组成显微嵌晶结构
正交偏光
照片11
花岗岩屑,由自形板状长石和他形石英组成,具花岗结构、块状构造
正交偏光
照片12 花岗岩屑,由长石和石英组成,具花岗结构
,斜长石呈自形板状,石英呈他形 正交偏光
照片13、照片14
花岗岩屑,由自形板状斜长石、半自形钾长石及他形石英组成,具花岗结构,钾长石具不规则状熔蚀边
上:单偏光
下:正交偏光
照片15、照片16
花岗岩屑,由钾长石、斜长石、石英和少量黑云母等组成,具显微晶质结构,可能为浅成侵入岩的基质部分
上:单偏光
下:正交偏光
照片17
选自《火成岩鉴定手册》照片3-124
文象花岗岩
土化呈黄褐色的钾长石与表面较干净的石英组成显微文象结构,少量绢云母化的斜长石分布其中
左:单偏光
右:正交偏光
照片18
花岗岩岩屑,由钾长石和石英组成 ,具显微文象结构
正交偏光
照片19
摘自《碎屑岩岩相学》P74
具有文象斑状结构的花岗岩屑。石英晶体发育较好的发散纤维,与碱性长石共生。与长石相比,石英相对不含包裹体
正交偏光
比例尺=0.22mm
照片20
选自《碎屑岩岩相学》P73
长石/石英共生可能有问题,因为结构可以重叠。在这个碎屑中,许多共生结构被描述为蠕状石(蠕虫到球状)或文象斑状,这些共生可以提供关于颗粒来源的信息。文象斑状结构被认为形成于冷却的岩浆室,包含有挥发物/水或与火球相关。蠕状石被认为是变质的产物(长石质岩石的热液流体蚀变)或在变形过程中形成
正交偏光
比例尺=0.22mm
照片21
照片中央为文象花岗岩屑,由钾长石与石英呈文象交生构成
,左下方为隐晶岩屑
正交偏光
照片22
侵入岩屑,由彼此相连的放射状球粒组成,球粒由朵状、叶片状长石集合体组成,球粒间充填他形石英,可能来自中酸性浅成相侵入岩
正交偏光
照片23
花岗岩屑,由具显微文象结构的长石石英为主组成
正交偏光
照片24、照片25
文象花岗岩岩屑
由呈显微文象状交生的钾长石与石英组成
上:单偏光
下:正交偏光
照片26、照片27
花岗岩屑,由具显微文象结构的钾长石和石英组成
上:单偏光
下:正交偏光
照片28、照片29
花岗岩屑,由呈显微文象交生的钾长石和石英组成
,其中钾长石和石英各自具一致的消光位
上:单偏光 下:正交偏光

照片30
文象花岗岩屑,由具显微文象结构的长英质组成,显微文象结构
正交偏光

照片31 花岗斑岩屑
,具斑状结构,石英斑晶具不规则状熔蚀边缘及反应边,基质具隐晶结构,正交偏光
照片32、照片33
含花岗斑岩屑,石英斑晶不完整,基质由隐晶状或显微晶质结构的长英质组成,其中含大量杂质,石英斑晶具不规则状熔蚀边
上:正交偏光
下:单偏光
(2)其他侵入岩屑:除花岗岩屑外,在砂岩中还可见到少量其他类型的侵入岩屑,因出现在砂岩中的岩屑颗粒细小,从其母岩中携带的矿物组分及结构信息非常有限,仅可大致与其他火成岩屑加以区分。
照片34、照片35
侵入岩屑,具全晶质结构,由自形较高的斜长石、半自形钾长石和他形石英组成,个别斜长石具钾长石环边,可能来自中酸性侵入岩
上:单偏光
下:正交偏光
照片36
选自《火成岩鉴定手册》照片3-129 细晶岩 由细粒的斜长石、钾长石和石英组成等轴粒状结构,石英和长石常呈规则生长,构成显微文象结构 正交偏光
照片37、照片38
侵入岩屑,由强烈蚀变的自形细粒板状斜长石晶体为主组成,斜长石被绿泥石、绢云母等粘土矿物强烈交代,斜长石粒间充填绿泥石;其母岩可能为斜长岩(基性侵入岩) 左:单偏光
右:正交偏光

照片39、照片40
侵入岩屑,具等粒的显微晶质结构,由石英和长石为主组成,可能为花岗斑岩的基质部分
上:单偏光
下:正交偏光


照片4
1、照片42
侵入岩屑,由板条状斜长石微晶、黑云母和他形石英为主组成,具交织结构,母岩可能为中性浅成侵入岩(黑云石英闪长岩) 上:单偏光
下:正交偏光
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