砂岩以及粉砂岩描述要点

实验五 砂岩和粉砂岩的描述(2学时)

一、实验目的与要求

1. 学习砂岩和粉砂岩标本的观察及描述方法。

2.掌握砂岩及粉砂岩的粒度分类及成分分类，学会正确命名，初步分析其形成条件。

二、实验内容

观察和描述各种砂岩及粉砂岩标本。

三、实验指导

(一)砂岩和粉砂岩观察及描述的一般程序

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

(二)砂岩和粉砂岩手标本的观察描述内容及方法

1. 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。

2.岩石的结构

(1)观察碎屑颗粒的结构，如粒度、形状、表面特征。

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

杂基多为细粉砂和粘土，尤其是粉砂岩中粘土含量就更多些，标本上可见比较疏松而碎

屑颗粒突出。如果粘土重结晶则较硬，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。

3.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，当因颗粒小于能分辨岩屑种类时，即目估岩屑总含量，待磨薄片后详细鉴定。

② 主要碎屑矿物的特征及含量

对主要碎屑矿物应描述肉眼鉴定特征并目估百分含量，为正确定名提供矿物量的依据。

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，有时可见卡氏双晶或聚片双晶，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。

目估百分含量时，把碎屑看成百分之百，然后目估每种碎屑所占百分含量。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，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，星散分布或成层分布。

黄铁矿：亮黄色，金属光泽，粒状或立方体晶形，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5-1)及推测所鉴定岩石的形成环境。

表5-1 碎屑矿物组合与母岩类型关系(裴蒂庄，1975)

再造沉积物：

重晶石、海绿石、石英(尤其具磨蚀的再生长加大边者)燧石、石英岩岩屑(沉积石

英砂岩屑)、白钛石，金红石，圆电气石，圆金红石

低级变质岩：

板岩和千枚岩屑，黑云母和白云母，常缺少长石，白钛石，石英和石英岩屑(变质

岩型)，电气石(小、浅棕色、自形、具炭质包裹体)

高级变质岩：

石榴石、角闪石(蓝、绿变种)、蓝晶石、矽线石、红柱石、十字石、石英(变质岩

型)、白云母和黑云母、长石(酸性斜长石)、绿帘石、黝帘石、磁铁矿。

酸性火成岩：

磷灰石、黑云母、角闪石、独居石、白云母、榍石、锆石(自形)、石英(火成岩型)、

微斜长石、磁铁矿、电气石(小、粉红色、自形)

基性火成岩：

板钛矿、辉石、铗钛矿、紫苏辉石、钛铁矿和磁铁矿、络铁矿、白钛矿、橄榄石、

金红石、中性斜长石、蛇纹石。

伟晶岩：

萤石，兰电气石，柘榴石，独居石，白云母，黄玉，钠长石，微斜长石

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5-1)。

图5-1 砂岩的成分分类

(说明：按基质含量15%为界分别命名砂岩和杂砂岩

)

(2)观察和描述杂基及胶结物的成分及含量

杂基主要为粘土及细粉砂，胶结物可有硅质、钙质、铁质、磷质等，其鉴别方法参见实

验四中相关内容。

4.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，层面或其它沉积构造特征。

5.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。

6.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

(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

7.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

1.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次棱角状，

个别为圆状。观察是否有二次被搬运的颗粒，如是否具有再生残余边的石英或长石颗粒。

2.碎屑颗粒成分的详细观察和描述

①岩屑，主要分布在砾岩中、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确定岩屑名称，如花岗岩屑、混合花岗岩屑、花岗片麻

岩屑其矿物组合相似，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

为等粒中粗粒结构，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，而且后二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。

硅质岩屑为细晶和隐晶的集合体，干涉色为一级灰，单偏光下无色但较脏。

石英岩具有拉长的石英嵌晶结构。

石英砂岩岩屑为具有硅质再生胶结的石英砂状结构。

石英脉岩屑具有粗粒石英组成的齿状嵌晶结构。

粉砂岩屑由粉砂和粘土矿物组成。

泥岩屑由极细粘土矿物组成的。常见其中水云母小片具一级干涉色。

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

数具褐色根据长石号数、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。

千枚岩和片岩可根据绢云母、绿泥石、绿帘石、黑云母等变质矿物和千枚构造、片理构

造鉴定变质岩屑。

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，干涉色一级灰白，最高一级黄。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。

具有均匀的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二类：

a.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。

包裹矿物为电气石、硅线石、蓝晶石等，而且晶形多呈针状，且这类包裹体的石英多来源于

变质岩。

b.具气态或液态包裹体的石英

气态和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。具气态和液态的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2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。

石英碎屑可来自岩浆岩、变质岩和沉积岩。不同母岩来源区的石英碎屑特征不同。

岩浆岩来源的石英特征：

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。

来自石英脉的石英为单晶或具粗粒的多晶，多晶石英中颗粒之间为鸡冠状镶嵌，并具块

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、硅线石、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，也

有正长石和微斜长石，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，具二组解理，低突起，正长石和钠长石低于树胶为负低突起，

表面比较脏。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特征。

正长石：具卡氏双晶或无双晶，有时可见条纹结构。

微斜长石：具有明显的格子双晶。

酸性斜长石：具有明显的聚片双晶，可测定消光角确定长石号码，一般酸性斜长石聚片

双晶比较窄。

长石主要来自花岗岩、花岗片麻岩和混合花岗岩。

长石易风化成高岭土，可以根据风化程度，确定来源区风化程度或搬运距离的远近，如

果有明显的二种风化程度的长石，说明是有两个来源区。

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。

白云母在片中为无色，具闪突起，片状，一组极完全解理，最高干涉色达二级末，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，干涉色为二级。由于水化常降低双折射率。

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(见表1—1)。常见重矿

物及鉴定特征如下：

电气石：绿色、黄褐色、蓝褐色、灰黄色，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，—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

涉色为二至三级蓝、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—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，干涉色为二级到四级，在一个颗粒

上可见干涉色很鲜艳而且不均匀。

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。它们具有指示环境意义。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，最高干涉色可达二级，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。

3. 胶结物成分、结构观察描述

常见胶结物成分、结构特征如下：

硅质：无色透明，低突起，干涉色一级灰。结构特征有隐晶质，显晶粒状，丛生和再生

结构等。含量。

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。含量。

铁质：不透明，呈暗红色。含量。

磷质：无色或呈浅黄色，突起中等，多为胶体非晶质，不显光性，有的重结晶具一级灰

干涉色。结构为非晶质、隐晶质、薄膜结构等。含量。

4.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呈大颗粒，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。

5.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。

6.构造特征观察

观察细微构造，如纹层理和复合层理特征等.

7.成岩后生变化观察

观察交代溶蚀现象、重结晶、细脉穿插等现象。

8.定名

原则同手标本(只无颜色一项)。

三、思考题

1. 石英砂岩的特征及形成条件。

2. 长石砂岩和长石杂砂岩的特征及形成条件。

3. 岩屑砂岩和岩屑杂砂岩的特征和形成条件。

4. 举例说明成分成熟度和结构成熟度的关系。