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巖漿巖手標本的觀察與描述

壹、手標本的觀察與描述內容

(壹)顏色

指手標本所呈現的總體顏色,取決於組成巖石的礦物、礦物集合體或火山玻璃物質的顏色特征。巖石顏色的深淺主要決定於巖石中所含暗色礦物(如橄欖石、輝石、角閃石、黑雲母等)和淺色礦物(如石英、長石、白雲母、似長石等)的相對比例。含暗色礦物愈多,其顏色往往愈深。巖漿巖中暗色礦物的體積百分比稱為巖石的色率。色率是巖漿巖鑒定和分類的重要標誌之壹,不同類型巖石其色率往往不同。巖石的色率壹般反映巖石的基性和酸性程度,基性巖通常呈深色而酸性巖常為淺色(其中的特殊變種可以例外,如基性巖類的斜長巖);噴出巖由於礦物結晶顆粒細小或為火山玻璃,其顏色往往比相應的侵入巖顏色深些。在描述巖石的顏色時,必須描述具體的顏色和顏色的深淺,例如暗灰色、淺紅色、灰白色等,也可更形象地應用日常生活用語,如磚紅色、玫瑰紅色、豬肝色等,同時必須區分巖石新鮮面與風化面所呈現的顏色,並進行說明。

(二)結構與構造

1.結構

巖漿巖的結構是指巖石的結晶程度、組成巖石的礦物顆粒的大小、礦物的自形程度及礦物顆粒之間的相互關系所呈現的巖石特征。所以觀察結構須從以上四個基本要素入手。在手標本上,主要根據巖石的結晶程度、礦物顆粒大小、礦物顆粒形狀等進行觀察與描述。

(1)據巖石結晶程度,分為非晶質結構(玻璃質結構)和結晶質結構(包括隱晶質結構、顯晶質結構)。

◎ 玻璃質結構:標本上的特征是,巖石斷面光滑、致密,具貝殼狀斷口,呈現玻璃或松脂光澤。

◎ 隱晶質結構:組成巖石物質極細,肉眼或放大鏡下很難分清礦物顆粒及其界線,斷面較粗糙,但較平整,呈現瓷狀斷口,光澤較暗淡。

◎ 顯晶質結構:巖石全部由礦物晶粒所組成,肉眼可清楚分辨礦物顆粒界線及礦物形態特征。巖石斷面粗糙,斷口參差不平。

(2)對具顯晶質結構的巖石,進壹步根據礦物顆粒的絕對大小和相對大小進行劃分。

1)按礦物絕對大小可分為6類,其中天然巖石中最常見的是後4類結構。

◎ 偉晶結構:礦物晶粒直徑>30mm;

◎ 巨晶結構:礦物晶粒直徑10~30mm;

◎ 粗粒結構:礦物晶粒直徑5~10mm;

◎ 中粒結構:礦物晶粒直徑2~5mm;

◎ 細粒結構:礦物晶粒直徑0.2~2mm;

◎ 微粒結構:礦物晶粒直徑

2)按礦物相對大小可劃分出:

◎ 等粒結構:巖石中主要組成礦物的粒徑大小相近。

◎ 不等粒結構:巖石中主要組成礦物的粒徑大小不同。進壹步可分為連續不等粒結構、斑狀結構或似斑狀結構。

(3)對顯晶質結構還應盡可能地仔細觀察礦物顆粒的形態和自形程度,進而分出自形、半自形或他形晶;按結晶習性不同,礦物的形態常見粒狀、柱狀、板狀、片狀、針狀、纖維狀等;進而分為等軸粒狀結構、柱粒狀結構、半自形粒狀結構、他形粒狀結構等。

(4)對巖石結構通常進行綜合描述,如“半自形中粒等粒粒狀結構”,“斑狀結構,基質具隱晶質結構”,“似斑狀結構,基質具中粗粒等粒粒狀結構”,等等。

(5)針對礦物(組分)間的相互關系,可有呈交生關系的文象結構、蠕蟲結構、條紋結構等;呈反應關系的反應邊結構、暗化邊結構、次變邊結構、環帶結構等;呈包裹關系的包橄結構、嵌晶含長結構等。

對巖石結構進行觀察時,幾種相似結構的正確區分,對準確進行巖石定名和探討巖石成因十分重要。常見的包括隱晶質與玻璃質結構(表1-1),斑狀與似斑狀結構(表1-2)等。

表1-1 隱晶質結構與玻璃質結構的區別

續表

表1-2 斑狀結構與似斑狀結構的區別

2.構造

巖漿巖構造是指巖石中不同礦物集合體之間或礦物集合體與其他組成部分之間的排列方式及充填方式所表現出來的巖石特征。巖漿巖構造主要與巖石的形成條件有關,所以侵入巖與噴出巖通常具有不同的構造類型。

◎ 侵入巖的構造:常見塊狀構造、斑雜構造、條帶狀構造、流動構造、球狀構造等,有的巖石發育晶洞構造和晶腺構造。

◎ 噴出巖的構造:常見塊狀構造、氣孔構造、杏仁構造、流紋構造、枕狀構造、柱狀節理構造等,以及壹些特殊的構造,如珍珠構造、石泡構造、繩狀構造、火山彈構造、熔渣構造等。

上述幾種構造的特征及成因參見《巖石學》巖漿巖部分、《巖漿巖巖石學》、《火成巖巖石學》等教材。

在手標本上要註意杏仁體與熔蝕斑晶礦物不要混淆(表1-3)。

表1-3 杏仁體與熔蝕斑晶的區別

(三)礦物成分及其特征

巖漿巖石中礦物成分、礦物***生組合特征及各種礦物的含量,是巖漿巖分類定名的主要依據;而有些巖漿巖中礦物顆粒較小,鑒定時還需運用已有的礦物學知識,並參照礦物***生組合特征來確定礦物名稱。

根據巖石中礦物含量,按由多到少依次描述各種礦物的主要特征,肉眼下應著重觀察礦物的顏色、光澤、形態、顆粒大小、解理、斷口、硬度及雙晶等方面的特征。顯微鏡下應著重觀察礦物的光性特征及次生變化特點,統計目估礦物含量。

對於噴出巖(火山巖),其基質常為隱晶質或玻璃質,但斑晶常結晶較好,所以對斑晶的觀察與描述以及對斑晶成分、含量的鑒定尤為重要,是區分噴出巖大類的重要依據。

(四)礦物成分的百分含量統計

對標本上各種礦物的百分含量,壹般可采用三種方法進行統計,即直線法、網格法和目估的辦法。

◎ 直線法:在標本上選擇成分較均勻的部位,作幾條直線,分別統計各種礦物占直線總長度的百分數即為各種礦物的百分含量。例如在標本上作了四條直線,總長度為50cm,其中堿性長石為15cm,石英15cm,斜長石12cm,黑雲母6cm,榍石0.5cm,磁鐵礦1.5cm;巖石礦物的百分含量是:鉀鈉長石30%,石英30%,斜長石24%,黑雲母12%,榍石1%,磁鐵礦3%。

◎ 網格法(面積法):在標本上選擇結構成分均勻的部位,布以方格網,統計各種礦物分別占網絡總面積的百分數即為礦物的百分含量。

◎ 目估法:相對粗略(可參照圖0-1),但卻是最簡單也是最常用的辦法,對初學者需要慢慢適應。估計時,選定成分有代表性的部位,首先估計暗色礦物和淺色礦物的含量比,然後再估計暗色礦物或淺色礦物中不同礦物的含量。重復估計兩次,使其盡量接近實際含量。

(五)次生變化、脈體、密度等特征的觀察與描述

巖漿巖的次生變化能夠反映巖漿巖形成後經歷的地質作用。巖漿巖固結後,常受到後來的氣液交代作用、地表風化作用和玻璃質去玻璃化作用等,可使巖漿巖中礦物全部或部分遭受次生變化。如原來具有玻璃光澤的長石可變成土狀的高嶺石、絹雲母等黏土礦物;暗色礦物輝石、角閃石、黑雲母等可變成綠泥石。如果變化很強烈,則會使原來巖石的外貌發生改變。如新鮮的玄武巖常為黑色、黑綠色,而遭受次生變化後,則變成綠色、紫褐色。手標本上中酸性斜長石次生變化成高嶺土時,則斜長石由無色的玻璃光澤變成瓷白色的土狀光澤,若為基性斜長石,則次生變化後往往略帶綠色,是鈉黝簾石化的結果。

巖石形成後,常由於巖漿期後熱液、地下水、其他熔體或溶液的交代、滲入等,可形成與原巖成分不協調的脈狀體,成分常見有石英、碳酸鹽、綠泥石、綠簾石等,也可是後期的巖漿巖脈(如細晶質、輝綠質、偉晶質等)。

巖石的密度與其造巖礦物組合直接相關,暗色礦物為主通常密度較大,淺色礦物為主密度較小。如橄欖巖的密度為3.2~3.5g/cm3,玄武巖為2.8~3.3g/cm3,花崗巖為2.79~3.07g/cm3。

(六)文字報告及巖石初步定名

根據觀察到的以上幾方面的內容,按巖石的顏色、結構、構造、礦物成分(先多後少)、蝕變交代及次生變化等順序綜合整理,編寫成簡明、連貫的文字報告(參見描述實例),最後對巖石手標本進行初步定名。

若標本上有較特殊的現象(如特殊構造、礦脈穿插等)則需附素描圖或照片,以便更加形象地說明問題(素描圖必須有比例尺)。

二、常見造巖礦物的肉眼主要鑒定特征

1.橄欖石(OI)

為SiO2不飽和礦物,多呈橄欖綠色或黃色、黃綠、褐黃等色,在巖石中多呈粒狀或等軸粒狀,硬度大於小刀,玻璃光澤,無解理,斷口不平坦,密度大。橄欖石不穩定,極易發生蝕變,侵入巖中橄欖石常蝕變為蛇紋石,噴出巖中橄欖石特有的蝕變產物為伊丁石,而淺成巖中的橄欖石則多次生變化為包林皂石。

2.輝石(Py)

種屬多,其壹般特征是具黑色、紫褐色、褐黑色等顏色,短柱狀或不規則粒狀,完整晶體的橫斷面為四邊形或八邊形,可見兩組解理,夾角近於直角(87°或93°),玻璃光澤,硬度大於小刀,斷口不平坦。手標本上,輝石極易與普通角閃石混淆,這時壹定要用放大鏡仔細觀察晶形,尋找斷面的形狀,同時註意解理夾角。輝石受到蝕變後,光澤變暗,硬度變小,顏色變淺。常見蝕變礦物為蛇紋石、綠泥石、淺閃石、絹石和方解石等。

3.普通角閃石(Hb)

種屬較多,壹般特征是具綠黑色、黑綠色或棕褐色等色,長柱狀,橫斷面呈六邊形,有兩組完全解理,夾角為56°或124°,玻璃光澤,硬度大於小刀。有時也有呈短柱狀或粒狀的,與輝石不易區分,應在放大鏡下仔細觀察是可以區分的:①角閃石的斷面為菱形;②普通角閃石的黑色總帶有綠的色調;③普通角閃石的兩組完全解理夾角為銳角或鈍角;④普通角閃石解理的完全程度較輝石稍好,因此解理面較輝石要寬平些。普通角閃石蝕變後,易變成綠泥石。

4.黑雲母(Bi)

顏色較深,為深褐色、深棕色或黑色,片狀或鱗片狀,自形晶為六方形,具珍珠光澤,硬度小於小刀,具壹組極完全解理,用小刀刻劃之易剝成薄片狀且有彈性。黑雲母蝕變後也可變成綠泥石,這時光澤變暗,顏色變淺,鱗片的彈性消失。

5.石英(Q)

呈無色或煙灰色,不規則粒狀,無解理,貝殼狀斷口,油脂光澤,高硬度(摩氏硬度為7)。噴出巖中的石英斑晶,晶形較好,常可見柱面不發育的六方雙錐狀,為高溫石英。由於熔蝕作用,斑晶石英有時也為渾圓狀。石英很穩定,不易風化。

6.斜長石(PI)

多為白色、灰白色,少數微帶淡綠、淡藍或淡紅色調,板狀或板柱狀,有的也呈柱狀或粒狀,典型的玻璃光澤,硬度較大,兩組完全解理,夾角近90°。基性斜長石晶形大多為長柱狀,基性淺成侵入巖或噴出巖基質中的基性斜長石常為細小針狀,而中酸性斜長石常為寬板狀,這種晶形在中性噴出巖的斑晶中尤為明顯。除晶形有上述差別之外,壹般在手標本上不易判斷其基性程度,只能根據礦物***生組合關系大致推斷。雙晶十分發育是斜長石的重要特征,在手標本上觀察斜長石聚片雙晶壹定要對著光線在較寬平的解理面上尋找。斜長石經風化、蝕變而成高嶺土、絹雲母、綠簾石和方解石,當變為高嶺土或絹雲母時,其光澤變暗,硬度變小,用小刀很容易刻成白色粉末。

7.堿性長石(Af)

包括正長石、透長石、微斜長石等變種,因為這些變種在標本上區別比較困難,因此壹般統稱為堿性長石,有的教科書中也稱為鉀長石。實際上,除了鉀長石類(透長石、正長石、微斜長石)外,堿性長石還包括鉀鈉質長石類(條紋長石)和富鈉長石類(鈉長石、歪長石)。

堿性長石多為肉紅色,有的也呈灰白色、淡藍色等,板狀、柱狀或不規則粒狀,其光澤、硬度、解理與斜長石相同。正長石常有卡式雙晶。巖石中堿性長石與斜長石***生的情況很多,如果在某壹晶體上觀察到有卡式雙晶或聚片雙晶,則可根據這個晶體的其他特征來推斷看不到雙晶的其他顆粒可能是某種長石,以便較準確估計百分含量。條紋長石的條紋客晶,顏色較長石主晶的顏色更淺,光澤強弱與主晶也有差異。如能在晶面或解理面上見到條紋結構,則肯定是條紋長石,斜長石中壹般沒有這種結構。堿性長石次生變化也易形成高嶺土或絹雲母,這時光澤變暗,硬度降低。

手標本上,長石類與石英的區別如表1-4所示,堿性長石與斜長石的區別參見表1-5。

表1-4 手標本上長石類與石英的區別

8.透長石(San)

主要產於噴出巖中,屬高溫堿性長石。無色或淺灰白色,在巖石中多以自形斑晶產出,透明,強玻璃光澤,似玻璃碎片鑲嵌於巖石中,閃閃發亮,{001}解理發育,其他特征與堿性長石的***性相同。

9.霞石(Ne)

灰白色或淺黃、淺褐、淺紅色調,粒狀或致密塊狀集合體,壹般無解理,有解理也很不完善,斷口發育呈參差狀或貝殼狀,油脂光澤或玻璃光澤。新鮮霞石硬度比小刀稍大,但風化後易變成土狀,硬度顯著降低。霞石為SiO2 不飽和礦物,主要見於侵入巖,可作為堿性或過堿性巖石的特征指示礦物。

表1-5 手標本上堿性長石與斜長石的區別

10.白榴石(Lc)

白榴石是SiO2不飽和礦物,產於堿性或過堿性噴出巖中,為高溫巖漿礦物。作斑晶時晶形較好,熔蝕後呈渾圓狀。顏色為灰色或灰白色、淺黃等色,基本無解理,斷口呈貝殼狀,硬度稍大於小刀,晶面光澤不好,斷口顯弱油脂光澤或玻璃光澤。白榴石變化後可生成多種次生礦物集合體,但仍保留白榴石假象。

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