岩石学-No.12-2(第二节 砂岩)
1第一讲 绪论及岩浆作用
今天，全球岩浆作用主要出现在有限的地质环境 中，每种环境的岩浆作用都有其特定的成分和岩石组 合特征。
新生代全球岩浆作用速率（km3/Yr) 位置 火山岩 侵入岩 3 18 洋脊 0.4-0.6 2.5-8.0 汇聚大陆边缘 0.03-0.1 01-1.5 大陆板内区 0.3-0.4 1.5-2,0 大洋板内区 3.7-4.1 22.1-29.5 全球
YOSHIYUKI TATSUMI AND ROBERT J . STERN，Oceanography Vol. 19, No. 4, Dec. 2006
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四、火成岩与资源环境
1、金属成矿作用 2、火成岩与油气藏 3、非金属矿产和宝玉石 4、火山地质灾害
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（引自周新民）
五、现代火山
指示活动构造 提供新鲜的研究样品 一种地质灾害 环境影响
水热活动等不断，具有潜在喷发危险。
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我国火山监测台网分布图
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第二讲 岩浆与岩浆作用 2.1 岩浆（magma）
岩浆是由已存在的地幔或地壳岩
石经熔融或部分熔融形成的，它可以全
部由液相的熔体组成，也可以含有部分
固态物质和挥发分。
岩浆与熔体
岩浆: 熔体 + 晶体 + 气体. • 熔体: 硅酸盐成分为主，温度 800-1300 оС, 压力 103 -10-1 MPa, 粘度 102 -1012 Pa•s, 密度2.2 g/cm3 （流纹岩）－2.8 g/cm3 （玄武岩）. • 晶体: 大小 10-7-10-1 m, 数量密度可达 1017 m-3,
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学习材料
1、岩石学，马昌前 桑隆康主编，地质出版社，2012 2、岩石学实验指导书，桑隆康等，中国地质大学出版社，2005 3、造岩矿物学 4、晶体光学与光性矿物学 5、D.S.巴尔克著，黄福生等译，1992，火成岩，地质出版社 6、海因德曼著，邱家骧等译，1990，火成岩与变质岩岩石学， 中国地质大学出版社 7、A. R. McBirney, 2007, Igneous Petrology, Third Edition, Jones and Bartlett 8. H. Blatt, R.J. Tracy, B.E. Owens, 2006, Petrology: Igneous, Sedimentary, and Metamorphic, Third edition, W.H.Freeman and Company 9. Hibbard, M.J., 1995, Petrography to Petrogenesis 9、有关岩石学的期刊杂志（JP, CMP, Lithos, CG）
砂岩及粉砂岩
粘土基质含量小于10％的分选良好的纯净砂岩。
然后，再根据稳定和不稳定组分的相对含量划分一定 类型。
Ⅳ裴蒂庄的砂岩分类
1949年就把粘土基质作 为分类依据之一，1954 年再次把粘土基质明确 地由格架碎屑组分中区 分出来，并与之并列， 建立了四组分砂岩分类 体系。
沉积石英岩（正石英岩、 石英砂岩）
胶结物几乎全部为再生石英， 碎屑颗粒与胶结物界限不明 显，有次生加大现象。
Ⅱ.长石质石英砂岩
长石的含量多于岩屑， 一般为5－25%，常见 钾长石和酸性斜长石， 而岩屑<15%。重矿物 除稳定组分外，一般 尚含有稳定性差的组 分，如十字石、蓝晶 石等。
Ⅲ.岩屑质石英砂岩
岩屑可细分为沉积岩屑、火成岩屑及变质岩屑三端元，或燧石、 喷出岩屑及千枚岩＋板岩三端元。
长石可细分为钾长石、钠长石和更长石三端元等。 按照岩屑成分或长石性质可将岩屑砂岩或长石砂岩进一步划分
和命名。
砂岩（杂砂岩）基本类型划分是根据主要的陆源碎屑组 分，没有考虑次要矿物和特殊矿物。当砂岩中含有这些 矿物时，可采用附加定名，如海绿石石英砂岩等。
⑴ 一般特征
①成分特征
碎屑颗粒成分
石英最多，长石、岩屑次之。 重矿物含量少。
杂基
粘土、碳酸盐泥、细粉砂， 含量变化大。
胶结物
多见硅质、钙质、铁质，结 构多样
②结构与构造
结构特征
内容极为丰富。最能体现砂岩成因的结构是 分选和磨圆。
构造特征
各种层理、波痕、生物成因构造
⑵ 砂岩的分类
长石是花岗质母岩的标志；岩屑是火山岩、沉积岩和浅变质 岩母岩的标志。
长石和岩屑的比值（即F/R，来源指数）以反映源区母岩组合 的基本特征。
石灰岩
一、成分分类
1．石灰岩与白云岩过渡类型的划分 2．石灰岩与粘土岩过渡类型的划分
3．石灰岩与砂岩过渡类型的划分
1．石灰岩与白云岩过渡类型的划分
根据碳酸盐岩中方解石和白云石的相对含量，可首先把碳酸盐岩划分为石灰 岩和白云岩两大类；其次，在此两大类中还可划分出一系列的过渡类型，见表12
－1。
表12－1中的岩石类型是以 95％，75％，50％，25％，5％为界限划分的，也 可以用90％，75％，50％，25％，10％为界限划分。表中最后一栏的CaO与MgO 的比值，是与该类岩石的方解石和白云石的相对含量相对应的，所以也可以直接 利用它来判断岩石类型。这种分类方案是以室内的矿物鉴定和化学分析为依据的。 在野外工作阶段，不可能具备这些室内分析的数据，所以不可能划分得这么细。 故在野外工作中，通常把石灰岩—白云岩系列划分为以下四个类型，即： 1）（纯）石灰岩：方解石大于75％； 2）白云质石灰岩：方解石占75％～50％，白云石占25％～50％； 3）灰质白云岩：白云石占75％～50％，方解石占25％～50％； 4)（纯）白云岩：白云石大于75％。 就是说，在野外工作中，用75％，50％，25％三个界限就可以进行岩石划分 了。
2．石灰岩与粘土岩过渡类型的划分
碳酸盐岩常含有一定量的粘土矿物，因此，在碳酸盐岩和粘土岩之 间，也存在着一系列的过渡类型岩石，见表12－2。 同样，白云岩－粘土岩系列的岩石类型也可按表 12－2类推，即纯白 云岩、含泥的白云岩、泥质白云岩、白云质粘土岩、含白云的粘土岩、 纯粘土岩等。 表12－2的岩石类型也是以室内测试资料为依据的。在野外工作阶段， 以75％，50％，25％为界限，划分出（纯）白云岩、粘土质白云岩、白 云质粘土岩、（较纯）粘土岩等四个类型就可以了。
三大类岩石肉眼区分方法要点
第一节侵入岩的肉眼鉴定1.岩类的确定肉眼鉴定侵入岩的岩类，可以根据其矿物成分和颜色来进行。
(1) 主要造岩矿物的肉眼鉴定组成侵入岩的矿物，主要有碱性长石、斜长石、钠长石、似长石(霞石、白榴石、方钠石等)、辉石、角闪石、橄榄石、黑云母、石英等。
1) 石英：岩石中有石英出现，通常表明SiO2过饱和，石英是酸性岩类的主要矿物。
石英在岩石中多呈烟灰色，不规则的粒状，无解理，贝壳状断口，油脂光泽、玻璃光泽。
因此易于灰白色的斜长石区别。
但当长石等矿物的解理不发育时，可用肉眼观察长石的双晶来区别。
鉴定岩石是否含石英时，最好将标本用水湿后观察。
这样，在同其他浅色矿物区别时效果会好一些。
2) 碱性长石：主要为正长石、微长石，在浅成侵入岩中可见透长石。
这些长石，从化学成分上说，统称为钾长石。
钾长石经常是肉红色、褐黄色、灰紫色、灰白色等。
以肉红色的钾长石最为常见。
但钾长石也有灰白色的，斜长石也有浅红色、蔷薇红色或肉红色的。
在鉴定两类长石时，颜色只能作为辅助条件，须考虑其他特征。
产于花岗岩中的正长石、微斜长石，常为他形粒状晶体，呈斑晶时可为自形晶。
正长石的卡式双晶常见(将长石的晶面或解理面迎光转动到一个合适的角度，就可以看见以一条直线或折线为界，两边反光强度不一，即为卡式双晶)。
产于正长岩、霞石正长岩中的正长石，其颜色有时呈肉红色，有时呈灰色。
富钠斜长石在钾长石中呈条纹交生状态，成为条纹长石。
如果是钾长石在斜长石中成条纹交生状态，则成为反条纹长石。
粗大的条纹在手标本上可以观察到，如在钾长石的晶面或解理面上，可以见到一些大致沿一定方向的须根状细脉，其颜色多半比主题要浅，这些细脉就是条纹结构。
3) 斜长石：斜长石广泛产于各种侵入岩中，多呈暗灰色-白色，有时也有肉红色或褐灰色。
玻璃光泽，风华和蚀变后呈土状光泽，两组解理(即(001)与(010)解理)完全。
聚片双晶为重要鉴定特征，其观察方法如下：将标本来回转动，用肉眼或放大镜观察晶面或解理面上的反光情况，当看到互相平行的明暗相间的线段时，就是聚片双晶纹。
09 沉积岩岩石学
（三）陆源碎屑岩描述参数
陆源碎屑岩分布广泛，因 此，如何对陆源碎屑岩进行描 述有着重要的理论和实际意义。 陆源碎屑岩的描述参数有颜色、 结构、构造、物质成分、颗粒 大小。
第三节
内源碎屑沉积岩
组成内源沉积岩的物质主是直接来自 沉积盆地的溶液或沉积场所的溶液之内， 是沉积介质中的溶解物质经化学或生物化 学作用沉淀的，但它们从溶液中沉淀出来 之后，除少部分可在原地固结成岩之外， 大多数都要在盆地内经受波浪、潮汐和水 流、重力等作用，发生短距离的搬运和再 沉积。
承德避暑山庄2000年干旱枯水
Raindrop imprint(雨痕） imprint of salt crystals（食盐假晶）
可用于判定地层面向的原生构造
粒序层理 板状交错层理 槽状交错层理
生物遗迹 泥 裂
枕状熔岩
（二）火山碎屑岩类
火山碎屑岩是指由火山作用所形 成的各种火山碎屑物质经堆积、 胶结、压紧或熔结而形成的岩石。 火山碎屑岩的成分包括两部分， 即火山碎屑物和胶结物，胶结物 可以是部分火山灰分解形成的物 质，也可以是部分熔岩或沉积物。
(4) 泥岩类
1）一般特征
泥质岩亦称粘土岩，它是由小于0.004 mm的陆源
碎屑和粘土矿物组成的岩石。
绝大多数的泥质岩是由母岩化学分解后产生的粘
土矿物经机械沉积而成，只有极少数泥质岩是凝 灰岩在成岩过程中蚀变而成的。
除主要成分粘土矿物外，常有陆源碎屑矿物和自
生矿物，如褐铁矿、石英、方解石、黄铁矿等。
3、次生矿物：沉积岩遭受风化作用而形成的矿物， 如黄铁矿风化相成的褐铁矿、碎屑长石风化而成的高 岭石等
第二节
外源沉积岩类
（一） 陆源碎屑沉积岩
1 、陆源碎屑岩类的物质成分
碎屑岩的识别
碎屑岩的识别室内观察碎屑岩的方法碎屑岩的观察分为手标本(野外露头)和薄片两部分内容，前者具有宏观和空间(三维)性，后者则是微观和断面(二维)的显示，两者相辅相成，不能偏废。
按照认识事物的一般规律，观察总是从总体开始，逐渐深入到各个细节，再从细节回到整体，有时甚至要经过多次反复，才能对岩石的特征获得较全面、较深刻的认识。
在实验过程中，首先详细地观察手标本，对岩石的成分、结构、构造、风化特点有了较全面的了解之后，再有目的、有意识地进行镜下薄片观察，以弥补手标本鉴定中的不足之处。
可以这样说，显微镜下岩石薄片鉴定是沉积岩室内研究的基础，为此要很好地学习掌握。
沉积岩室内鉴定的目的是为了仔细确定沉积岩中各种组分的成分、含量及结构、构造等方面的特征，以便对岩石进行准确的定名、推断岩石形成条件、形成后的变化以及与油气方面的关系。
现将砾岩、砂岩、粉砂岩和粘土岩的观察描述内容说明如下。
一）砾岩1．肉眼观察1）颜色：指出岩石总的颜色，并推断其成因。
2）构造：注意砾石有无定向排列或优选方位及粒序变化等，否则定为块状构造。
3）成分：包括颗粒(砾石)、填隙物的类型、含量和特征。
4）结构：包括砾石大小、砾石的圆度、球度，说明其磨圆的程度，及长、中、短三个轴的情况，砾石的形状及表面特征及支撑性等。
2. 镜下鉴定一般用低、中倍镜，进一步鉴定砾石成分和填隙物的成分、结构及显微构造等。
3.举例细角砾岩手标本描述：灰褐色，块状构造，砾石含量65％，以硅岩(硬度大)为主，次为泥岩；填隙物约30％，为泥质；孔隙约占5％；砾石直径2mm——10mm，，分选差，棱角——次棱角状；孔隙直径达lmm，呈杂基支撑结构。
镜下鉴定：砾石成分有硅质岩、泥岩和页岩，硅质岩单偏光镜下无色，有的被泥质交代，边缘污浊；正交偏光镜下具小米粒状结构，约占砾石总量的2／3。
泥岩和页岩表面污浊，泥质结构，页岩显水平层理，填隙物为粘土矿物，已发生绿泥石化和绢云母化。
定名：灰褐色块状构造单成分细角砾岩。
胶莱盆地南部大盛群、王氏群的划分与对比
通过分析大盛群、王氏群沉积基底、层序位置，
发现二者处于同一构造层，都是在青山期大规模火
山活动之后、盆地进一步沉降形成的河流、湖泊相沉
积，二者的区别在于构造位置不同造成的环境细微
差异「15）。从大盛群的分布区域可知，其主要是发育
在沂沐断裂带的东、西两个地堑中，建造特征反映构
造特征，从大盛群的地层序列可以看出，大盛群是在
m11
岩 姚
Ar 3Ma
泉头 组 孙 湾组 阜
沙
大
=1
海
组
U
U
图2大盛群、王氏群生物群特征及年代地层划分 Fig. 2 BIOTA characteristics and chronostratigraphic division of Dasheng group and Wangshi group
2构造层序
的碟状盆地，古地貌类型较复杂但总体盆地深度才、，
难以形成深湖环境，造成了两者同期、同相又有差异
的特点。
有者 田
之上的
土
组，认为与其下田家楼组为平行不整合接触。从已
完成的区调图幅看，红土崖组在安丘-莒县断陷中是
普遍存在的「18）,下伏层位都是田家楼组。但是有很
多不协调的地方，以1 = 5万东莞幅、枳沟幅为例（图 3）,在枳沟幅东北部田家楼组之上是寺前村组、孟瞳 组，而图幅东南部田家楼组之上是红土崖组并处理
240
中国矿业
第30卷
王氏群和大盛群的年代地层划分对比图如图 2所示。从化石面貌和层序分析，红土崖组对应 松辽盆地的泉头组至四方台组「⑷，但从沉积相分 析红土崖组是一个不完整旋回，与松辽盆地不能
详细对比，松辽盆地从泉头组至明水组发育了一 套巨厚的湖相沉积「14）,为含油层位，而红土崖组 则是以河流相为主，局部发育浅湖相，未形成生 油岩系。
第五章 成岩相
高岭石（%） 2 6 0 0 7.2 3.3 2.7 0 0 4.8 2.3 2.4 3 3.3 4.5 0 0 0 0 1 0 2.6 3.5 0.5 0 1.7 3.3 3 2.5 4 7 1 0
绿泥石（%） 24 31.7 25 20.6 30.6 18.5 22.3 30 30.9 16.5 25 28 15 31.2 23.5 38.3 23.8 0 14.7 0 11.8 7.2 12 0 14 11 8 15 0 13 13 1.7 11.8
碎屑颗粒以及胶结物或填隙物产生溶蚀溶解，其他填隙物含量不限
绿泥石成岩相
粉砂岩中的粘土矿物以含有不等量绿泥石为特征
TCL
连生方解石胶结成岩相
• 岩石学特征 • 纵向变化 • 与沉积相的关系 • 平面分布
连生方解石胶结物，碎屑颗粒似乎漂浮在胶结物中， 金55井，1900.38-1918.00m，青一段——泉四段， 砂岩，（正交偏光，10×10）
0.64
3.59
连生方解石成岩相
古59
2183.31
0.18
5.59
连生方解石成岩相
古59
2240.45
1.24
7.29
伊利石充填成岩相
古531
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2353.85
0.51
3.67
连生方解石成岩相
古95
2345.53
0.29
2.65
连生方解石成岩相
42
古95
2324.41
0.72
5.79
连生方解石成岩相
注：物性为东北石油局中心实验室分析
英251 英252 古95
2093.36；2092.35 2175.24；2178.10；2187.67；2228.15；2248.43 2323.36
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第二节砂岩
•由大于50%(0.063-2mm)碎屑组成的陆源沉积岩岩石称为砂岩。
砂岩
一、一般特征
1、组成
◆砾岩由碎屑、基质和胶结物组成。
◆碎屑颗粒，主要为石英、长石和岩屑，并含有数量不等的片状矿物（白云母和黑云母）和重矿物。
基质主要是各种黏土矿物及粒度<0.03mm的碎屑颗粒，如细小的石英、长石
◆胶结物主要为碳酸岩矿物、次生加大石英和铁质等。
砂岩的结构为典型的
陆源碎屑结构，具有
陆源碎屑结构的一切
特征。
2、结构
层理和层面构造比较发育，其中交错层理等
流水成因的构造相对其他岩类更为发育。
3、构造
•以浅灰色、灰色、米黄色为主，有时出现肉红色（正长石砂岩）。
4、颜色
砂石的粒度碎屑成分
基质含量一般按照:
二、砂岩的分类
（1）按砂石的粒度分类
☐极粗砂岩：粒径>1-2mm。
☐粗粒砂岩：粒径0.5-1mm。
☐中粒砂岩：粒径0.25-0.5mm。
☐细粒砂岩：粒径0.125-0.25mm。
☐极细砂岩：粒径0.063-0.125mm。
碎屑颗粒的QFR 三角图岩屑砂岩长石岩屑砂岩岩屑长石砂岩长石砂岩石英砂岩长石石英砂岩岩屑石英砂岩
Q(石英)R(岩屑)F(长石)
（2）按照碎屑颗粒成分分类
8%15%
长石岩屑石英
77%举例：石英：77%，长石：8%，岩屑：15%
8%长石
岩屑
石英
8%15%
长石岩屑
石英
77%
岩屑为15%，根据含量，作岩屑对边的平行线（红色线）
15%
8%15%岩屑
石英
8%15%
长石岩屑石英
77%15%8%
岩屑石英砂岩
长石为8%，根据含量，作长石对边的平行线（红色线）
1、砂岩（基质含量小于15%）
2、杂砂岩（基质含量大于15%）（3）按照基质含量划分
复合命名方法：
方案一：粒度+碎屑颗粒成分
举例：细粒石英砂岩
方案二：胶结物类型+碎屑颗粒成分举例：钙质（方解石）长石砂岩
方案三：特征自生矿物+碎屑颗粒成分举例：海绿石石英砂岩
1、石英砂岩
一般为浅灰白色、黄白色，当含有铁质胶结物时呈浅褐红色。
石英碎屑含量大于95%。
石英碎屑一般为圆状-次圆状，分选好，以中细粒为主。
胶结物一般为次生加大石英，有时可为方解石、石膏
等。
三、常见的岩石类型
2、长石砂岩
颜色：一般为红色或粉红色，有时因长石风化而呈浅灰色或灰白色。
碎屑颗粒成分：主要为石英和长石。
其中，石英含量低于75%，长石的含量是岩屑的3倍。
在石英中，多晶石英较为常见。
长石主要为钾长石和微斜长石。
胶结物：以方解石最为常见，其次为白云石、次生加大石英、次生加大长石和高岭石。
基质（杂质）：一般含有数量不等的黏土矿物。