实验十二 砂岩和粉砂岩的观察描述

预习内容

常见砂岩及粉砂岩的类型、特征及其形成环境。

实验目的及要求

1 学习砂岩和粉砂岩手标本及薄片的观察描述方法。

2 掌握砂岩及粉砂岩的粒度分类与成分分类，学会正确命名，初步分析其形成环境。

实验内容

观察和描述以下各种砂岩及粉砂岩标本及薄片: 铁质石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩、含海绿石石英砂岩、石英砂岩及铁质粉砂岩等。

实验指导

一、砂岩和粉砂岩观察及描述的一般程序

砂岩和粉砂岩观察及描述的一般程序为: ① 岩石的颜色; ② 岩石的结构; ③ 岩石的成分; ④岩石的沉积构造特征; ⑤成岩后生变化; ⑥命名; ⑦岩石成因分析。

二、砂岩和粉砂岩手标本的观察描述内容及方法

( 一) 岩石的颜色

砂岩和粉砂岩的颜色反映其组成成分和形成环境，必须认真描述新鲜面的原生色，有意义的次生色也应描述。岩石的颜色往往不是单一的颜色，描述时主要颜色放后，次要色放前，如紫红色、灰白色、黄灰色等。

( 二) 岩石的结构

1 观察碎屑颗粒的结构，如粒度、分选性、形状、表面特征等

( 1) 目估各粒级占碎屑总量的百分含量 ( 即将碎屑颗粒总含量视为 100%) ，按粒度结构分类命名原则给予结构命名并确定分选性。

( 2) 观察碎屑颗粒的磨圆程度，分主次描述，如主要为次棱角状的，个别为圆状。如果介于二者之间的，则描述为次圆状-次棱角状。

另外球度、形态及表面特征明显的、有意义的也应描述。

2 观察和描述填隙物的结构

杂基多为细粉砂和黏土，尤其在粉砂岩中黏土含量就更多些，手标本表面上较疏松，因而碎屑颗粒较突出，如果黏土发生重结晶则较硬。对砂岩而言，尤其要认真估计含量，因杂基含量 <15%者为净砂岩， >15%者为杂砂岩。胶结物的结构用肉眼则不易识别，需在显微镜下观察。

3 观察和描述胶结类型

( 三) 岩石成分

1 观察和描述碎屑颗粒成分

( 1) 岩屑的种类及其含量。对于砂岩，当因颗粒小而不能分辨岩屑种类时，目估岩屑总含量，岩屑种类待磨薄片后详细鉴定。

( 2) 主要碎屑矿物的特征及含量。对主要碎屑矿物应肉眼鉴定描述特征并目估百分含量，为岩石正确定名提供矿物含量的依据。常见碎屑矿物主要有石英、长石、云母等，其特征如下:

石英碎屑 无色、透明、粒状、无解理，具油脂光泽，硬度 7，大于小刀。

长石碎屑 肉红色或灰白色，粒状或长板状，但均有磨蚀，解理发育，解理面为玻璃光泽，有时可见卡式双晶或聚片双晶，硬度 6，大于小刀。

云母碎屑 常见有白云母和黑云母，常沿层理面分布，闪闪发亮。

白云母碎屑 白色，小片状，具丝绢光泽。

黑云母碎屑 黑色或褐色，小片状具丝绢光泽。

目估每种碎屑百分含量时，把碎屑总量看成百分之百，然后目估每种碎屑所占百分含量。注意要选择成分分布均匀的部位或有代表性的部位进行目估。

( 3) 重矿物种类和含量。重矿物一般含量小，颗粒小，只有大者肉眼可见，若能清楚观察到应尽量鉴定。常见的重矿物有绿帘石、电气石、锆石、磷灰石、辉石、角闪石等，可根据颜色和晶形鉴定。

( 4) 沉积特征矿物及含量。

常见特征的沉积矿物有海绿石、黄铁矿等。

海绿石 绿色、橄榄绿色、黄绿色，粒状，在岩石中呈星散分布或成层分布。

黄铁矿 亮**，金属光泽，粒状或立方体晶形，岩石中呈星散分布或成层分布。

对碎屑成分的鉴定，主要是鉴定岩屑、石英碎屑、长石碎屑的特征及含量，以便对砂岩进行分类命名，并帮助恢复母岩类型 ( 表 12-1) 及推测所鉴定岩石的形成环境。

表 12-1 碎屑矿物组合与母岩类型关系

( 据裴蒂庄，1975)

砂岩根据石英碎屑、长石碎屑、岩石碎屑 ( 岩屑) 的含量，按砂岩三角形分类图进行分类 ( 图 12-1) 。

图 12-1 砂岩三端元分类法

2 观察和描述杂基及胶结物的成分与含量

( 1) 化学胶结物: 应定出成分及含量。常见的胶结物有:

碳酸盐 加稀盐酸起泡者为方解石，加稀盐酸不起泡，但加浓盐酸起泡者为白云石。

硅质 浅色、断口致密，岩石坚硬。

铁质 氧化铁显暗红色，断口致密。

磷质 暗褐色，断口致密，加浓硝酸，再加钼酸铵出现**沉淀。

( 2) 杂基: 主要是黏土物质，浅色，比较疏松，无一定形态。充填于碎屑颗粒之间的孔隙内。

( 四) 岩石的沉积构造特征

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。

( 五) 岩石成岩后生变化

观察和描述岩石是否有交代溶蚀现象，重结晶程度，细脉成分及穿切关系以及是否有新生矿物形成等。

( 六) 命名

在以上观察和描述基础上综合定名，原则如下:

1 砂岩: 颜色 + 粒度 + ( 特征矿物) + 成分 + 砂岩

例如，灰白色含细砾中粗粒长石石英砂岩、灰绿色细粒海绿石石英砂岩等。

2 粉砂岩: 颜色 + 粒度 + 粉砂岩

例如，紫红色泥质粉砂岩、灰色细砂质粉砂岩等。

( 七) 岩石成因初步分析

根据上述观察描述，初步分析砂岩及粉砂岩的形成环境。

三、薄片观察和描述要求

( 一) 碎屑颗粒结构的详细观察和描述

( 1) 在显微镜下用目镜微尺测量颗粒大小和各粒级百分含量，进一步补充或纠正手标本鉴定的误差。

( 2) 观察颗粒磨圆程度，按圆度四级分类，分主次描述。例如多数颗粒为次圆状或次棱角状，个别为圆状。观察是否有二次被搬运的颗粒，是否具有再生残余边的石英或长石颗粒。

( 二) 碎屑颗粒成分的详细观察和描述

1 岩屑

主要分布在砾岩、岩屑砂岩中。在薄片中要正确鉴定岩屑类型，主要根据其中的矿物组合和结构，鉴定出岩屑名称，确定各种岩屑的含量，并要指出不同岩屑含量的主次，为分析物源区提供依据。

岩屑要尽量根据矿物组合和结构特征来确定岩屑名称，如花岗岩屑、混合花岗岩屑、花岗片麻岩屑的矿物组合非常相似，均由钾长石和石英、少量斜长石及少量黑云母组成。其区别为花岗岩具等粒中粗粒结构，混合花岗岩具有明显交代现象，如穿孔、蠕虫等，花岗片麻岩具有片麻构造，矿物有拉长定向特点，而且后两者的石英具明显波状消光现象，但有时在较老花岗岩中也可具波状消光现象，所以需要结合地质情况加以综合鉴定之。

( 1) 硅质岩屑为细晶和隐晶的集合体，干涉色为Ⅰ级灰，单偏光下无色但较脏。

( 2) 石英岩具有拉长的石英嵌晶结构。

( 3) 石英砂岩岩屑为具有硅质再生胶结的石英砂状结构。

( 4) 石英脉岩屑具有粗粒石英组成的齿状嵌晶结构。

( 5) 粉砂岩屑由粉砂和黏土矿物组成。

( 6) 泥岩屑由极细黏土矿物组成。其中常见水云母小片，具Ⅰ级干涉色。

( 7) 火山岩屑可根据其具斑状结构，基质为隐晶质或细晶质来确定。薄片中少数为无色，多数具褐色。根据长石牌号、石英有无及黑云母和辉石、角闪石的出现，可确定火山岩屑类型。

( 8) 千枚岩和片岩岩屑可根据绢云母、绿泥石、绿帘石、黑云母等变质矿物和千枚状构造、片理构造等鉴定变质岩屑。

2 石英碎屑

主要分布在砂岩和粉砂岩中。石英碎屑在薄片中为无色，透明，不具解理，正低突起，干涉色Ⅰ级灰白，最高Ⅰ级黄，一轴晶，正光性。除以上鉴定特征外，特别要注意观察石英的消光特征和包裹体特征。

具有均匀四次消光的石英碎屑主要来自岩浆岩，而具有波状消光的石英主要来自变质岩和部分岩浆岩，具裂纹状消光的石英来自受压力的母岩。

石英中的包裹体有矿物晶体和气态或液态包裹体，据其包裹体类型可分为两类:

⊙具矿物包裹体的石英: 包裹矿物为粒状或长柱状晶体，如锆石、磷灰石、电气石、黑云母、独居石、金红石等，包裹体无一定方向，具这类包裹体的石英主要来源于中酸性岩浆岩。若包裹矿物为电气石、矽线石、蓝晶石等，而且晶形多呈针状，含有这类包裹体的石英多来源于变质岩。

⊙具气态或液态包裹体的石英: 气态或液态包裹体要在高倍显微镜下才能看到，为无色透明，低突起呈圆状或椭圆状小球，这些包裹体常排列成环带，平行颗粒边界，有时排列成平行或不平的条带，似解理或裂纹。具气态或液态包裹体的石英来自于中酸性岩浆岩。石英碎屑除单晶外，还有由两个以上石英晶体组成的多晶石英碎屑。多晶石英可来自中酸性深成岩和脉岩，也可来自片岩、片麻岩、混合岩等。

石英碎屑可来自岩浆岩、变质岩和沉积岩。来源于不同母岩来源区的石英碎屑特征亦不同。

⊙岩浆岩来源的石英: 来自中酸性岩浆岩的石英常含有锆石、磷灰石、电气石、黑云母、独居石、金红石包裹体，有的含有气态和液态包裹体。少数具弱的波状消光现象。

⊙来自火山岩的石英: 常为单晶，具有裂纹和熔蚀现象，无波状消光和包裹体。

⊙来自石英脉的石英: 单晶或具粗粒的多晶，多晶石英中颗粒之间为鸡冠状镶嵌，并具波状消光，具有较多的气态和液态包裹体。

⊙变质岩来源的石英: 来自片岩和片麻岩及混合岩中的石英，常为多晶和单晶的石英，它们具有明显的波状消光，常含有电气石、矽线石、蓝晶石等变质矿物包裹体，但无气态和液态包裹体，多晶石英中的石英晶体常有拉长和定向排列或有交代现象。

⊙沉积岩来源的石英: 来自沉积岩的石英是经多次搬运磨蚀再沉积的，因此外形圆滑，有时可保存再生边。但要注意与被溶蚀颗粒区别。分别统计不同来源区石英含量及总含量。

3 长石碎屑

主要在粗-中粒砂岩中常见长石类碎屑，出现的长石主要是钾长石 ( 多为正长石和微斜长石) ，其次为酸性斜长石，中、基性斜长石少见。

薄片中长石无色、透明，具两组解理，低突起，正长石和钠长石低于树胶为负低突起，表面较脏。根据以上特点可与石英区别，各种长石之问的区别主要根据双晶类型来区别。

正长石 具卡式双晶或无双晶，有时可见条纹结构。

微斜长石 具有明显的格子状双晶。

酸性斜长石 具有明显的聚片双晶，可测定消光角来确定长石牌号，一般酸性斜长石聚片双晶比较窄且密。

长石易风化，正长石和微斜长石常风化成高岭土，使长石表面呈浅棕**、土状。一般情况下，微斜长石风化程度比正长石差。斜长石风化后易产生绢云母，其光性与白云母相似，只是呈极小的鳞片状。长石风化后透明程度减低。长石风化程度常分级表示，若是长石表面大部分被风化物质掩盖，则风化程度深; 若不及 1/4，则风化浅，两者之间为风化中等。可以根据风化程度来确定物源区风化程度或碎屑搬运距离的远近，如果有明显的两种风化程度的长石，说明是来自两个不同物源区。

长石主要来自于花岗岩、花岗片麻岩和混合花岗岩。

分别统计各长石类型的含量和总含量。

4 云母碎屑

常见白云母和黑云母碎屑。

白云母 在薄片中为无色，具闪突起，片状，一组极完全解理，最高干涉色达Ⅱ级末，近平行消光。

黑云母 在薄片中为深褐色，有时为浅绿褐，具很强的吸收性，解理平行下偏光方向吸收性最强，片状，一组极完全解理，干涉色为Ⅱ级。由于发生水化作用常降低其双折射率。

5 重矿物

重矿物种类很多，不同组合可反应来源区的母岩性质。常见重矿物及鉴定特征如下:

电气石 绿色、黄褐色、蓝褐色、灰**，正中高突起，无解理，有裂纹，具强的多色性及吸收性，当 c 轴即纵切面延长方向垂直下偏光时吸收性最强，颜色最深，平行消光，一轴晶，负光性。

锆石 无色或浅褐色，晶形为短柱状或正方双锥，晶体较小，正高突起，平行消光，干涉色为Ⅱ-Ⅲ蓝、绿、深红色，有时可见环带结构。

磷灰石 无色、透明，晶体为短柱状、粒状，正中突起，干涉色为Ⅰ级灰，平行消光，负延性，一轴晶，负光性。

绿帘石 无色、黄绿色，具弱的多色性，正高突起，干涉色为Ⅱ-Ⅳ级，在一个颗粒上可见干涉色很鲜艳并且不均匀。

应统计各重矿物含量及总含量。

6 特征矿物

常见特征矿物有海绿石、黄铁矿等。它们具有环境指示意义。其光学特征如下:

海绿石 为浅绿、黄绿、橄榄绿色，具明显的多色性，而呈细小鳞片状集合体者多色性不明显。正中低突起，最高干涉色可达Ⅱ级，但由于本身颜色影响，多数仍为绿色。

黄铁矿 不透明的立方体或呈褐色小方块。

( 三) 胶结物成分、结构特征观察描述

常见胶结物成分、结构特征如下:

硅质 无色透明，低突起，干涉色Ⅰ级灰，结构特征有隐晶质，显晶粒状，丛生和再生结构等。

钙质 无色透明，具闪突起，干涉色为高级白，发育菱形解理，聚片双晶，结构特征有显晶粒状、丛生、连生结构。

铁质 不透明，呈暗红色。

磷质 无色或呈浅**，突起中等，多为胶体非晶质，不显光性，有的重结晶具Ⅰ级灰干涉色。结构为非晶质、隐晶质、薄膜结构等。

( 四) 杂基成分、结构、含量描述

观察杂基成分特征，注意观察是否重结晶为大颗粒，并确定是原杂基还是正杂基等。统计含量，含量大于 15%为杂砂岩，反之，为净砂岩。

( 五) 胶结类型及支撑关系

镜下进一步观察鉴定，其内容见碎屑岩的结构观察与描述。

( 六) 构造特征观察

观察细微构造，如纹层理和复合层理、微递变、微冲刷及微细层理等。

( 七) 成岩作用及后生变化观察

砂岩中常见的成岩作用有:

胶结作用和固结作用 应注意胶结物的成分及结晶程度，胶结物的结构或世代关系，以便了解胶结作用的强度及固结历史。

压实及压溶作用 主要根据颗粒的填集程度 ( 是否紧密填集) 、颗粒间的接触强度( 由点接触→线接触→凹凸接触→缝合线状接触) 及胶结物的多少，颗粒变形，如云母弯曲、假杂基等来加以确定。

重结晶作用 砂岩的重结晶作用主要发生在填隙物当中，如方解石胶结物形成连生胶结; 硅质胶结物形成再生石英 ( 次生加大边) ; 黏土杂基转变成正杂基等均为重结晶现象。

交代作用及自生矿物的形成 交代作用的发生与外来物质的加入和介质 Eh、pH 条件的变化有关。通过对于矿物交代共生关系的研究，可以了解砂岩的成岩变化历史。

溶解、溶蚀作用 成岩后生观察交代溶蚀现象、重结晶、细脉穿插等现象。

( 八) 岩石定名

命名原则同手标本 ( 只是无颜色一项) 。

( 九) 砂岩成因分析

通过砂岩手标本和薄片的观察研究，应对岩石的特点加以综合分析并作出某些成因推论和提出一些问题。成因分析可从以下几方面着手:

( 1) 从碎屑成分推断陆源区母岩的性质及大地构造状况。

( 2) 从成分成熟度推断风化作用的强弱和搬运距离的远近。

( 3) 从结构成熟度 ( 分选、磨圆及杂基含量) 及沉积构造特征推断搬运沉积介质的性质、搬运方式及对碎屑的改造作用，并推断沉积环境。

( 4) 从化学胶结物的成分、结构、胶结类型、自生矿物、颗粒接触关系等看成岩环境及成岩历史。

( 5) 从岩石及胶结物的颜色、成分推断古气候。

编写实验报告

请在铁质石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩、含海绿石石英砂岩、铁质粉砂岩中任选1 ～ 2 种，进行标本和镜下鉴定，并提交鉴定报告。

（一）岩浆岩标本的描述

岩浆岩标本描述内容分主要的和次要的两方面。主要描述内容包括颜色、结构、构造、矿物成分、性质、含量和岩石名称等，次要描述内容包括次生变化、风化、节理、含矿性等。

1颜色

岩石的颜色一般能够反映其化学成分或矿物成分特点。观察颜色时，要以总的颜色为准（要把标本放远一些，以手臂伸直为宜）。如岩石由黑色矿物和白色矿物组成时，则成灰色；若其中黑色矿物占优势，则可定为灰黑色，若以白色矿物为主，则可定为灰白色。又如岩石由绿色矿物和白色矿物组成，则呈灰绿色。如果颜色过杂，可以醒目的颜色来定，如红绿杂色、紫绿杂色等。描述时要说明是新鲜面的还是风化面的颜色，一般要求描述新鲜面的颜色。

在描述岩石的颜色时，一般应分出原生色和次生色，并分别加以描述。因为原生色（即新鲜岩石的颜色），能反映岩石的成分和形成环境；而次生色（经过次生变化后的颜色），可以反映岩石经历的过程。在岩石颜色的描述中，有时采用双色法来描述，如用黄绿色、灰白色、黄褐色等。描述时把主要的基本颜色放在后面，次要的颜色名称放在前面，如黄绿色，是以绿色为主，带一点**。

2结构

在手标本上观察结构时，首先要注意结晶程度，对于玻璃质或隐晶质结构，一般不做进一步的描述。对于显晶质结构，着重描述其自形程度和粒度。确定结构类型时，一般用粒度+自形程度的格式，如中粒半自形结构、细粒他形结构等。也可以用特征结构，如粗粒辉长结构、细粒花岗结构等。具斑状结构的，对于斑晶部分和基质部分分别给予描述，如“斑晶为粗粒（具体写粒径则更清楚），基质为隐晶质”；又交代斑状结构，则描述为“斑晶为巨粒（粒径为8～10mm），基质为中粗粒花岗结构”等。

3构造

在手标本上观察构造时，首先要观察矿物成分的分布和颜色是否均匀，均匀的称为块状构造。不均匀的，要注意其特点，如暗色矿物成团块不规则分布于浅色矿物中，可称为斑杂构造；暗色矿物或浅色矿物呈条带状平行排列的可称为条带状构造。

4矿物成分

在矿物成分的描述上，不仅应描述矿物名称、性质，还应估计其含量，分出主要矿物和次要矿物。其次是要描述矿物的次生变化等。

矿物成分能够反映岩石的化学成分特点。不同的岩石类型其矿物组合是不同的。因此，正确鉴别矿物成分对岩石鉴定来说是至关重要的。对组成岩石的每种矿物一定要清楚地描述其颜色、晶形、自形程度和粒度、蚀变特点及其最明显的鉴定特征（如解理、断口、光泽、透明度和双晶等，择其最为特征的两、三个现象进行鉴定），还要估算出它们的含量。

目估矿物的百分含量可用以下几种方法：①直线法，在标本上选几条有代表性的方向，用直尺分别测量同一矿物颗粒粒径的累计长度及其所占百分比，然后对不同线上的同种矿物含量取平均值，即为该矿物的百分含量；②面积法，在标本上选几处有代表性的部分（上下、左右、前后），用十字形细线把它分成相等的四部分，然后分别估测各部分中不同矿物的含量（范围越小，越容易估准），把同种矿物在4个部分中的含量取平均值，再把不同侧面测得的含量平均，就是它在岩石中的百分含量；③目估矿物含量法，可大致估出矿物含量，虽比较粗略，但较为方便，在手标本鉴定中是必不可少的，反复估测，积累经验就“熟能生巧”，其精度也会不断提高（可以做到误差＜5%）。

测定矿物含量时，重点在于主要矿物量和对岩石分类命名有意义的那些矿物含量，还要注意不同矿物之间的相对含量，这对于岩石分类命名是很重要的，一般的副矿物可以不测其含量，除非它的含量较高。

应强调的是，对矿物的观察除其本身的特点以外，还要结合岩石的产状和矿物共生组合特征，才能较准确地确定矿物成分。

5岩石的定名

岩浆岩基本名称的来源有以下几种：

1）直接由矿物名称或矿物成分而来：橄榄岩、辉石岩、正长岩、闪长岩等；

2）以特征结构来命名：辉长岩、花岗岩、粗面岩等；

3）以构造特征来命名：流纹岩；

4）由山名或地名而来：安山岩、玄武岩等。

岩石命名时，首先要根据矿物成分及其组合特征（即有无长石、有无石英、有无橄榄石和似长石类矿物等）来定出大类。斑状结构的岩石，一般根据斑晶成分及其组合特征来定大类。具体命名时，一般采用颜色+粒度+（次要矿物名称）+岩石基本名称的格式，如浅灰色粗粒石英闪长岩、肉红色中粒黑云母花岗岩、灰黑色细粒辉长岩等。具斑状结构的岩石，中、基性的叫“玢岩”，酸性、碱性的叫“斑岩”，命名时采用基本名称+斑岩（玢岩）的格式，如闪长玢岩、正长斑岩；具交代斑状结构的则用斑状+基本名称的格式，如斑状花岗岩等。岩石的命名还要注意每个大类内部的分类命名原则。

（二）镜下鉴定与描述

镜下鉴定内容包括矿物成分、结构构造、蚀变现象和岩石名称，重点在于矿物成分及其种属和结构现象。

首先在低倍镜下，上下、左右移动薄片，观察整个视域，大致定出矿物成分及结构特点，然后用中、高倍镜详细测定每种矿物的粒径和光性特征、结构特征和微细构造等，再测定其矿物含量，最后定出具体岩石名称。

1矿物成分

先描述主要矿物，后描述次要矿物和副矿物，对每种矿物都要按未知矿物的系统鉴定步骤来观察，包括矿物的颜色、晶形、自形程度、粒径、突起、消光、干涉色、双晶、轴性、光性符号、2V角以及蚀变现象等，尽量定出矿物的具体种属，待熟练后，可根据具体矿物的鉴定特征来适当简化观察步骤。在描述时，一定要简明扼要地重点描述其区别于其他矿物的鉴定特征。如石英，主要是根据其他形粒状、无色透明、正低突起、干涉色一级黄白来鉴定，致于那些不具鉴定意义的现象，一般情况下就不必说明。矿物含量的测定一般可以用目估法；要精确测定需用求积仪来进行。

2结构、构造的观察

重点在于整个岩石的总的结晶程度、自形程度、矿物间的相互关系（主要表现为各种特征结构）以及微细构造现象。

观察结构时，要注意其总的粒度和多数矿物的自形程度。如岩石以中粒为主，多为半自形晶，则可定为半自形中粒结构。对于斑状结构，也应把斑晶与基质的成分、结构等特点分别加以说明。对于矿物的排列特点、熔蚀现象、共结现象、交代现象和其他的特征结构以及细微构造都要具体的加以描述。如岩石中个别橄榄石具紫苏辉石反应边，那么，描述时应写成“局部见有橄榄石具紫苏辉石反应边”，而不能笼统地写成“具反应边结构”。

3岩石的命名

同手标本的命名方法一样，但要求更准确、更具体。以下为岩石鉴定描述举例。

（1）侵入岩的描述

手标本鉴定　标本号×××

新鲜面浅灰色，半自形细粒结构，块状构造，主要矿物为斜长石（60%）和角闪石（25%），还有少量石英（10%）和黑云母（5%）。

斜长石灰白色，板状或粒状半自形，可见聚片双晶，粒径约15mm。角闪石为绿色，长柱状半自形，两组斜交解理，粒径约 lmm。石英无色透明，呈他形粒状，粒径约12mm。黑云母为绿色片状，一组极完全解理。

定名：细粒石英闪长岩

镜下鉴定　薄片号×××

半自形细粒结构，主要由中长石（60%）、普通角闪石（25%）、石英（10%）和黑云（5%）组成。还有少量磷灰石和磁铁矿等副矿物。

角闪石为半自形—他形长柱状，粒径约04～1mm，绿色，多色性明显，Ng′—褐绿色，Np′—淡黄绿色，两组解理发育（010）∧（110）=56°，斜消光c∧Ng=24°，为普通角闪石。局部见有绿帘石化。

斜长石为板状或粒状，半自形，粒径约05～15mm，无色透明，无次生变化，可见聚片双晶和复合双晶，⊥a轴切面Np′∧（010）=20°。An36为中长石。

石英呈他形粒状充填在角闪石与斜长石颗粒间，粒径为03～12mm；黑云母为半自形-他形小片状，03～08mm，一组极完全解理，多色性明显，Ng′—暗褐色，Np′—亮**，平行消光。少量黑云母发生绿泥石化。

磷灰石呈六方柱状，正中突起，平行消光，一级灰干涉色。磁铁矿为细粒，黑色。它们多被包在暗色矿物中。

斜长石自形程度比角闪石稍高，呈半自形细粒结构。

定名：浅灰色细粒石英闪长岩

（2）熔岩的描述

手标本鉴定　标本号×××

紫红色，块状构造，斑状结构，基质为隐晶质。

斑晶为红褐色粒状伊丁石化橄榄石（约10%），粒径为05mm，基质中偶见小针状灰白色长石微晶，局部见有气孔构造。

定名：伊丁石化橄榄玄武岩

镜下鉴定　薄片号×××

斑状结构，基质为间粒结构。主要矿物为斜长石（55%）、橄榄石（15%）和辉石（30%），还有磷灰石等副矿物。斑晶由橄榄石（约10%）和辉石（＜1%）组成。

橄榄石斑晶呈自形粒状，粒径03～04mm，无色透明、正高突起、糙面显著，三级蓝绿干涉色，（-）2V=80°～90°，可定为贵橄榄石，普遍发生了伊丁石化。

辉石斑晶为半自形—自形粒状或短柱状，断面为近八边形，粒径约02mm，无色透明，两组近正交解理，干涉色二级黄绿，斜消光，c∧Ng=45°，（+）2V=60°，定为普通辉石，局部有绿泥石化和皂石化。

基质由拉长石、普通辉石和少量橄榄石组成。斜长石为细小条板状自形晶，粒径01～04mm，聚片双晶发育，⊥a轴切面Np∧（010）=33°，An56定为拉长石。

基质中的普通辉石为粒状半自形—他形晶，粒径为005～01mm。橄榄石为半自形粒状，粒径为005～02mm。

磷灰石呈长针状或粒状，一级灰涉色，平行消光。有黑色粒状磁铁矿散布于基质中。

基质中的条板状自形斜长石杂乱分布搭成骨架，其间充填有他形辉石、橄榄石和磁铁矿等而形成间粒结构。

定名：紫红色伊丁石化橄榄玄武岩

（3）火山角砾岩的描述

手标本鉴定　标本号×××

白—灰白色、凝灰结构、块状构造。主要成分为极细小的火山灰，其中分布有含量约7%左右的石英及长石晶屑。岩石具有粗糙感，有粘舌现象。

定名：流纹质晶屑玻屑凝灰岩

薄片鉴定：

主要成分为玻璃碎屑，呈楔状，局部去玻化成石英、长石的微晶集合体。在玻屑中星散分布有酸性斜长石及少量透长石和石英的碎屑。长石和石英碎屑边缘有溶蚀现象。

定名：流纹质晶屑玻屑凝灰岩

小结

与第四章内容相对应，介绍了本书采用岩浆岩分类体系的各岩石侵入岩与喷出岩的鉴别标志，描述方法及定名依据。

复习思考题

1各岩类在矿物成分、颜色上的特点及变化规律怎样？

2某侵入岩主要由石英、钾长石、斜长石和霞石组成，色率为15。这种叙述是否正确？为什么？

3用以下几组数据（体积分数）确定侵入岩的名称：

（1）暗色矿物40%（单斜辉石25%、紫苏辉石10%、黑云母5%），斜长石60%。

（2）暗色矿物30%（角闪石25%、黑云母5%），斜长石55%，钾长石7%，石英8%。

（3）暗色矿物15%（角闪石5%、黑云母10%），斜长石55%，钾长石10%，石英20%。

（4）暗色矿物98%（橄榄石65%、透辉石20%、顽火辉石13%），尖晶石2%。

4超镁铁质岩的研究意义何在？

5什么是蛇绿岩套，它的研究意义何在？

6超镁铁质—镁铁质岩如何分类？常见类型有哪些？

7综述橄榄岩和辉长岩的岩石学特征。

8哪些因素影响了玄武岩的成分变化？

9不同构造背景的玄武岩成因和成分有哪些不同？

10如何区分拉斑玄武岩和碱性玄武岩？

11花岗岩和花岗质岩石在概念上有何区别？

12对比流纹岩类与花岗岩类岩石的成因。

13不同火山碎屑流相的火山碎屑岩有什么特点？

14如何区分安山岩和玄武岩？

15同是酸性岩，为什么花岗岩在自然界出露远多于流纹岩？

16安山岩的矿物成分为什么与化学成分相当的闪长岩不同？

17金伯利岩与其他火成岩最大的区别是什么？

18金伯利岩、钾镁煌斑岩及煌斑岩类的共同特点是什么？

19为什么金伯利岩中粗晶橄榄石含量愈高含金刚石性愈好？

20煌斑岩的肉眼辨别标志是什么？

21各岩类在矿物成分、颜色上的特点及变化规律怎样？

22喷出岩的肉眼鉴定须注意些什么？

23岩石手标本描述的内容及顺序，试以任何一块岩石为例描述之。

聚片双晶

英文名称polysynthetic twin 双晶的一种类型，系由多个晶体的薄片依互相平行的晶面结合而成。也即按同一种双晶律多次重复所构成的双晶。因此，在横切双晶结合面的平面上，可以观察 到由一系列平行的双晶缝合线所组成的双晶纹。斜长石、方解石均是具有这种聚片双晶的典型矿物。聚片双晶既有原生的，也有次生的。后者又称机械双晶。

卡氏双晶

又叫卡斯巴双晶一个很容易鉴别的现象就是在阳光下,晶体明显分为一亮一暗两块这是在宏观现象下看到,钠长石与钾长石的双晶纹区别在于纹的宽度不同,前者粗而后者细

以下按晶系择要介绍矿物晶体中常见的双晶。其中六方晶系因双晶很少见，故从略。

(1)等轴晶系:在m3m晶类中最常见的是尖晶石律(spinel law)双晶，包括以(111)为双晶面和接合面的接触双晶(见图65和彩版Ⅲ-3)和以［111］为双晶轴的贯穿双晶(见图66和彩版Ⅲ-2)。常见于萤石和尖晶石族矿物中。其中的接触双晶通常呈八面体晶形以平行于接合面的板状习性产出，形成于较高的过饱和度下;贯穿双晶则是在过饱和度下降后，因立方体晶面的生长速度相对变慢，从而超覆了八面体致使晶形通常呈立方体，其实它们的双晶律和双晶要素完全一致。在m3晶类中较常见的是黄铁矿以(110)为双晶面的贯穿双晶(图615)，称为铁十字律(iron cross law)。在43m晶类的黝铜矿、方钠石中，可见以(100)为双晶面的贯穿双晶(图616);在闪锌矿中则较常出现以［111］为双晶轴、以(111)为接合面的聚片双晶(图617)。

(2)四方晶系:最常见的是4/mmm晶类中以四方双锥晶面(101)为双晶面和接合面的膝状双晶(knee twin;亦称肘状双晶elbow twin。见图63和彩版Ⅲ-4)，它们还常组成轮式六连晶(见图69)或八连晶(彩版Ⅲ-5)。经常见于金红石族矿物中;锆石亦呈相似的双晶。

图615 黄铁矿的铁十字律贯穿双晶a{100}，e{210}(罗谷风，2008)

图616 黝铜矿中以(100)为双晶面的贯穿双晶o{111}(据Dana等，1949)

图617 闪锌矿中以［111］为双晶轴、(111)为接合面的聚片双晶o{111}， (据Dana，1892，补充)

(3)三方晶系:在 晶类中，方解石的双晶相当常见，除以底面(0001)为双晶面和接合面的方解石律(calcitelaw)双晶(图618和彩版Ⅲ-6)外，还有以菱面体面为双晶面和接合面的双晶，包括 的蝴蝶双晶(butterflytwin)和 的负菱面双晶(negative rhombohedral twin)等接触双晶(图619和彩版Ⅲ-7、Ⅲ-8和Ⅲ-9)。但最常见还是依 的负菱面聚片双晶(图620A)，基本上都属于滑移双晶。后者中相互取向不同的两组单体的厚薄相差往往很悬殊，一组单体厚而另一组单体页片很薄，两者交替嵌生，致使整个聚片双晶看起来好像是取向一致的一个完整单体，但从双晶条纹可证明其双晶的存在并据以确定接合面的取向方位。与方解石的晶形和结构都十分相似的白云石(但属于 晶类)也常具有类似的滑移双晶，不过其双晶面和接合面乃是 的负菱面(图620B和彩版Ⅲ-11)。此外，在刚玉和赤铁矿中则常出现以(0001)或 为双晶面和接合面的聚片双晶(图621)。

图618 方解石的方解石律接触双晶v (据Lévy，1837)

图619 方解石的蝴蝶双晶(A)和负菱面接触双晶(B)二者中两个单体c轴间的交角分别为90°46'和 (A:据Haidinger，1825;B:据Penfield，1900)

图620 方解石和白云石中两种滑移成因之聚片双晶在 解理面上之双晶条纹的示意图

图621 刚玉依 菱面体面的聚片双晶

三方晶系中另一双晶极其普遍的晶体是属于32晶类的α-石英。其中最最常见的是由两个全左或全右的晶体以c轴为双晶轴的道芬律(Dauphine law)贯穿双晶。从外形上看它完全就像是一个单晶体(图622A)，但仔细观察可见其晶面上有不规则弯曲的双晶缝，使六方柱面(m)上的晶面条纹被其截断而不连贯，而在菱面体面(r和z)上可见双晶缝两侧晶面的光泽也不相同;若晶体上存在有三方双锥(s)或三方偏方体(x)晶面时，则绕c轴旋转60°即重复出现，表现为622晶类的假对称(pseudosymmetry)。α-石英的另一种常见双晶为巴西双晶(Braziltwin)。它由一对左形晶和右形晶以 为双晶面贯穿而成，接合面‖ ，局部可成聚片双晶。因两个单体之c轴相互重合，故其外形也犹似一个单晶体(图622B)，与道芬双晶不同的是其双晶缝呈平直的折线;出现s或x晶面时呈左右反映对称分布。此外，在垂直c轴切面上用HF浸蚀产生的人工蚀像(图623)可以有效区分此二双晶，但实际上在大多数α-石英晶体中，巴西双晶往往与道芬双晶并存，仅所占主次有所不同。两者此时还构成了复合双晶的关系。此外，在α-石英中还有一种较为常见的接触双晶，称为日本双晶(Japan twin)。其两个单体之c轴交角为84°34'，且彼此有一对柱面共面(图624)。其双晶要素通常只笼统地表示为以 为双晶面，其实有时它仅是假双晶面。接合面基本上‖ 。双晶整体往往平行于两个c轴共面的平面呈板状。此外，与α-石英同属32晶类的辰砂，其以(0001)为双晶面而呈矛头状的贯穿双晶亦较常见(彩版Ⅲ-10)。

图622 α-石英道芬双晶(A)和巴西双晶(B)的假对称和双晶缝合线现象示意图

图623 α-石英⊥c轴切面的人工蚀像

(4)正交晶系:最有代表性的双晶是mmm晶类中的文石律(aragonitelaw)双晶，即以菱方柱晶面(110)为双晶面和接合面的接触双晶(见图610A)，并且还经常组成假六方的星形或柱状贯穿三连晶(见图69和610B及彩版Ⅲ-12、Ⅲ-13)，这在文石族矿物中都很常见。在其他本晶系矿物中也较常见到相似的双晶或贯穿三连晶，如堇青石中以(110)和(130)、金绿宝石中以(130)、白铁矿中以(011)等为双晶面的双晶。白铁矿中以(101)为双晶面的双晶，则因其单体中(101)与 的夹角为74°55'而可形成接触五连晶。

图624 日本双晶(IL亚型)

(5)单斜晶系:最常见的是2/m晶类中以(100)为双晶面(等价于以c轴为双晶轴)的双晶。其中接触双晶可以石膏的燕尾双晶(swallow-tail twin)为代表(图625和彩版Ⅲ-14)，其接合面亦为(100)。这样的双晶在单斜辉石(图626和彩版Ⅲ-16)和闪石中也常见。而典型的贯穿双晶则以正长石的卡尔斯巴律(Carlsbad law)双晶(简称卡式双晶)(图627A和扉页图及彩版Ⅲ-15)最为常见，其双晶轴为c轴，接合面以(010)为主，(100)偶见。也有以(010)为接合面的接触双晶(图627B和C)，其中图C之两个单体的c{001}晶面与x{101}晶面基本平行相连，但两者的光泽强度不一，在接合处可见双晶缝。此外，正长石中较常见的接触双晶还有以底面(001)为双晶面和接合面的曼尼巴律(Manebach law)双晶(图628)，以及以菱方柱面(021)为双晶面和接合面的巴温诺律(Baveno law)双晶(图629A)。后者因 ，故双晶呈假四方柱形，亦称方柱双晶(squareprism twin)，并可成方柱状轮式四连晶(图629B)。与曼尼巴律同样的底面双晶也见于单斜辉石中，但一般成聚片双晶产出。此外，在因双晶而得名的十字石中贯穿双晶十分普遍。如图630所示，其一为十字双晶(cruciform twin)，双晶面(031)，两个单体c轴交角为91°22';更常见的是X形双晶(X-shaped twin)，双晶面(231)，c轴交角58°58'，并可形成星形贯穿三连晶。

图625 石膏的燕尾双晶(A)及其在(010)面上的投影图(B)

图626 普通辉石以(100)为双晶面和接合面的接触双晶

图627 正长石卡尔斯巴律贯穿双晶(A)和接触双晶

图628 正长石的曼尼巴双晶c{001}，b{010}，m{110}，x{101}灰色区指示双晶面和接合面(001)(据Bggild，1905，有修改)

图629 正长石的巴温诺双晶(A)和四连晶(B)

图630 十字石的十字双晶(A)、X形双晶(B)和星形贯穿三连晶(C)

(6)三斜晶系:重要的双晶基本上全都见之于 晶类的长石中，分布非常普遍。其中最常见的是钠长石律(albite law)聚片双晶(见图67和彩版Ⅲ-17)。它以(010)为双晶面(等价于⊥(010)的双晶轴)和接合面。在晶体的［010］晶带晶面上和{001}解理面上都可见有细密平直的双晶条纹(图631)。另一种常见的是肖钠长石律(pericline law)双晶(图632)，其双晶轴为b轴，接合面则为‖b轴且与(001)成某个交角(此值随晶体成分的变化而异)的所谓菱切面(rhombic section)。在斜长石中，肖钠长石律通常与钠长石律一起以聚片双晶共同出现，两者的接合面近于正交;但在微斜长石和歪长石中，这两者总是以交织成格子花呢状(图633)的格子双晶(cross-hatched twin)存在。此外，在单斜晶系长石中出现的卡尔斯巴律、曼尼巴律、巴温诺律等双晶，在三斜晶系长石中也可存在。但此时因单体本身的对称性下降，故同一双晶律的双晶要素总数会相应减少，如卡尔斯巴律双晶便只剩下一个双晶轴‖c轴和一个双晶面⊥c轴。但在对于诸如巴温诺双晶而言，此时以(021)或是 为双晶面的双晶，两者将互不等价。

图631 斜长石晶面上的钠长石律聚片双晶条纹(内蒙古大青山;罗谷风，1974)

图632 钠长石的肖钠长石律双晶

图633 微斜长石中具格子花呢状之格子双晶的正交偏光显微像(据Nesse，2000)

1矿物单体的结晶习性

在一定的条件下，矿物晶体趋向于按照自己内部结构的特点自发形成某些特定的形态，这种性质称为矿物的结晶习性（也称晶习，crystal habit）。结晶习性具有三层含义：一是同种矿物单体常见的晶形（习性晶）；二是矿物单体在三维空间的延伸比例；三是矿物单体结晶的完好程度。后两者是据以对矿物单体形态进行科学分类或描述的基本准则。

矿物的结晶习性既是矿物成分和结构等内部因素的外在表现，也是矿物形成条件的标志，因此矿物的结晶习性对矿物鉴定和地质体研究有重要意义。例如，磁铁矿常呈八面体｛111｝，萤石常呈立方体｛100｝和八面体｛111｝，黑钨矿常在石英脉中呈板状，辉石常呈短柱状而角闪石常呈长柱状。在不同介质条件下，矿物的结晶习性也会发生变化，如在形成富金矿的成矿流体中，黄铁矿的晶形通常不规则，或呈五角十二面体｛hk0｝、四角三八面体｛hkk｝和以这些单形为主的复杂聚形，黄铁矿的晶形成为指示富金矿段的有效标志。

按照矿物单体在三维空间的发育比例，可将其形态分为如下3种类型：

一向延长型 晶体沿某一个方向特别发育，成为柱状（columnar）、针状（acicular）或纤维状（fibrous）形态。电气石、绿柱石、水晶、角闪石、硅灰石、金红石和辉锑矿等矿物就常呈柱状或针状产出（图11-1）。

图11-1 一向延长型矿物晶体

图11-2 两向延展型矿物晶体

图11-3 三向等长型矿物晶体

a—菱形十二面体粒状石榴子石；b—立方体粒状黄铁矿

二向延展型 晶体沿两个方向上相对更为发育，形成板状（tabular）、片状（schistic）、鳞片状（scaly）、叶片状（foliated）等形态。石墨、辉钼矿、云母、高岭石和绿泥石等矿物常呈片状或鳞片状，长石族矿物常呈板状（图11-2）。

三向等长型 晶体沿三维方向的发育基本相同，呈等轴状（isometric）、粒状（granular）等形态。等轴晶系的矿物如自然金、金刚石、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、石榴子石、石盐和萤石等，其他晶系的矿物如黄铜矿、磁黄铁矿、橄榄石、白榴石、菱镁矿、菱铁矿、白云石等，通常都形成粒状（图11-3）。

此外，一些矿物的形态常介于上述三者之间，属于过渡类型。它们的描述常常采用复合词或修饰词进行，如板柱状、板条状、短柱状、厚板状等。

基于矿物晶面发育的完整程度，将矿物的形态分为下面3种类型：

自形（euhedral）在具备充分空间和挥发性组分或很强的结晶力条件下，矿物晶体能够按照自身的习性生长，发育成近乎完美的几何多面体，矿物外部几乎全部被平坦的晶面所包围，此种形态称自形，相应的矿物晶体称自形晶。早期结晶（空间充裕）的矿物、伟晶岩中（富挥发分）的矿物多形成自形晶（图11-4a）。

图11-4 黄铁矿的自形晶（a）、半自形晶（b）和他形晶（c）

他形（xenomorphic）晶体在结晶过程中受到多种物理化学环境的制约，如空间不足、贫挥发分等，其外表主要由不平坦的断面所包围，此种形态称他形，相应的矿物晶体称他形晶（图11-4c）。花岗岩中较晚晶出的石英便呈他形晶。

半自形（hypautomorphic）矿物表面部分被平坦的晶面所包围而部分被断面所包围时称半自形（图11-4b）。其生长条件介于自形与他形的条件之间。

矿物单晶体的形态是其化学成分、内部结构和生长环境的综合反映。一般来说，化学成分简单，结构对称度高的晶体多呈粒状（如前述等轴晶系矿物）；化学成分复杂，结构对称度低的晶体易发育成片状（如单斜晶系成分较复杂的云母）、厚板状（如单斜或三斜晶系的长石）或柱状（如三方晶系成分复杂的电气石）。矿物结构中强健的分布（即晶体的结构类型）是决定其形态基本类型的主要因素（低温时强键的生长优势尤为突出），具岛状（橄榄石、黄铁矿）和配位型（尖晶石、黄铜矿）结构的矿物通常呈粒状；具链状（金红石、角闪石）结构的矿物通常呈柱状或针状；具层状（石墨、辉钼矿、云母）结构的矿物通常呈片状或板状；环状结构的矿物既可呈板状又可呈柱状，关键取决于其形成温度和杂质元素。

2矿物表面的微形貌

在理想状态下，晶体可生长成面平、棱直、角顶尖锐且符合其固有对称的理想晶，然而在实际的矿物晶体中，其晶形常成歪晶，其晶面常见各种条纹、台阶、突起（生长丘）或凹坑（蚀象）。矿物晶体表面的这些微观形态统称为矿物的微形貌（microtopography）。矿物表面的微形貌是矿物在形成过程中介质条件交替变化而使不同单形交替生长，或由于地应力变化而使之发生位错，或形成后溶解的产物而造成的，其形态和分布既受晶体本身固有的结晶规律所制约，又受不同阶段环境变化的影响。因此，矿物表面的微形貌特征，既是矿物鉴定的标志，也是识别单形或其规则连生和真实对称的标志，还是研究矿物发生史中介质和环境条件变化的标志。

晶面条纹（striation）有聚形纹和双晶纹之分。聚形纹（combination striation）是指不同单形交替生长而使它们的晶面规律性交替出现，进而在晶体的某些晶面上形成的一系列直线状平行条纹。例如，黄铁矿晶面上常见立方体a｛100｝与五角十二面体e｛hk0｝两种单形的晶面交替生长所成的3组相互垂直的条纹（图11-5a）；石英柱面上常见由六方柱与菱面体的晶面交替发育而成的横纹（图11-5b）；电气石柱面上常见由三方柱和六方柱反复相聚而形成的柱面纵纹（图11-5c）。双晶纹（twin striation）是双晶结合面的痕迹，其形态取决于双晶面的形态，斜长石晶体中通常都发育由聚片双晶结合面所形成的双晶纹，是斜长石鉴定的重要标志。聚形纹只见于晶面上（不同单形的内部结构连续一致），双晶纹可见于双晶结合面通过的整个晶体中（不同单体的结构方位不一致）。

图11-5 矿物表面的聚形纹

晶面台阶（step）和螺旋纹（screw striation）分别指晶体按层生长和螺旋生长机制发育时，晶面上保留的一些阶梯状和螺纹状微形貌。两种微形貌都产生阶梯，阶梯的高度和宽窄与生长条件密切相关，可借助光学立体显微镜、扫描电子显微镜或像衬显微镜观察研究（图11-6）。

图11-6 矿物晶面台阶

a—钒铅矿（0001）面（×50，微分干涉）；b—石英（ ）面（×50，微分干涉）（据潘兆橹等，1993）；c—迪开石｛001｝面；d—闪锌矿（111）面（据王文魁等，2001）

生长丘（growth hillock）是指晶体生长过程中在晶面上形成的具一定几何形态的小突起。同一晶面上的生长丘具有相同的规则外形。生长丘系由原子（或离子）沿晶面上局部晶格缺陷堆积生长而成，其坡面也是由晶面台阶组成的（图11-7）。

蚀象（etch figure）指晶体受到溶蚀而在晶面上生成的具一定几何形态的凹坑（亦称蚀坑，etch pit）。由于蚀象受晶面附近质点排列方式的控制和环境条件的影响，不同矿物晶体和同一晶体不同单形晶面上蚀象的形状和取向便不相同，只有同一晶体且同一单形晶面上的蚀象才可能相同。故蚀象常可用来鉴定矿物、判断晶面是否属于同一单形，确定晶体的真实对称，区分晶体的左、右形（图11-8）。

图11-7 石英晶面上的生长丘

（据潘兆橹等，1993）

图11-8 矿物晶面上的蚀象

（据潘兆橹等，1993）

a—a-石英（左形）；b—a-石英（右形）；c—磷灰石菱面体r｛ ｝，z｛ ｝；三方偏方面体X｛ ｝