化学岩和生物化学岩的分类和野外鉴别

化学岩和生物化学岩一、概述化学岩和生物化学岩大部分是从胶体溶液或真溶液中以化学方式和生物方式直接或间接作用下沉淀下来的。一般说来本类岩石的成分是比较单纯的，因为在一定的物理化学条件下只有一种物质沉淀，但也不尽如此，时常含有各种各样机械的和化学的混入物。本类岩石特点之一是颗粒一般都很细小，这就给肉眼和薄片研究带来了困难，对他们的研究常需要一些专门的方法。根据溶解度及生物作用的大小，可以把这类岩石归纳为三大亚类。1、铝、铁、锰质岩共同点是溶解度小，生物作用是间接的或消极的，常形成氧化物；2、硅、磷和碳酸盐岩共同的特点是易溶，活动性较大，生物作用是直接的积极的。常形成氧化物，磷酸盐和碳酸盐岩，一般分布较广。3、盐类共同的特点是溶解度极大，生物作用一般不起作用，主要由蒸发作用而形成，常常形成硫酸盐和卤素岩。本类岩石包括石膏，硬石膏，岩盐，光卤石岩等。还有其他一些卤素化合物和硫酸盐矿物组成的岩石。盐类岩石一般质纯净，粘土质和粉砂质混入物很少。石膏：白色，灰色，浅黄色，玫瑰色。可有白云石，岩盐等混入物。硬度小，能为手指甲刻划。具粒状或纤维状结构。与石灰岩区分是硬度小，加酸不起泡。硬石膏：常呈浅青灰色，常为粒状。与石膏区分为硬度较高，不能为手指甲所划动；与石灰岩区分为加酸不起泡。硬石膏水化后形成石膏，反之石膏脱水后可成为硬石膏，有时可见二者并存于一标本中。化学岩和生物化学岩成分一般比较单纯，颗粒大多比较细，肉眼观察应注意颜色好物理性质，以及结构构造，另外还常常借助简单的化学试验来鉴定岩石成分，如用5%浓度的稀盐酸来区分白云岩和石灰岩，用钼酸铵来鉴定磷质岩等。乌当地区主要发育碳酸盐岩、硅质岩等。二、碳酸盐岩碳酸盐岩主要由沉积的碳酸盐矿物（即方解石和白云石）等组成，主要岩石类型为石灰岩和白云岩。碳酸盐岩主要由碳酸盐矿物方解石及白云石组成。（一）碳酸盐岩的结构碳酸盐岩的结构与岩石成因关系密切，因此按其成因分为以下几类：(1)粒屑结构(2)晶粒结构(3)生物骨架结构(4)残余结构1、粒屑结构的观察与波浪和流水作用有关的碳酸盐岩，常常具有粒屑结构。即由颗粒(内碎屑、鲕粒、生物碎屑、球粒、藻粒等)、泥晶基质(或灰泥杂基)、亮晶胶结物、孔隙等四种结构组分构成。(1)颗粒(粒屑)内碎屑：主要是大小不同的碳酸盐岩碎屑，内碎屑的大小反映一定的形成环境。砾屑常形成于高能环境；粉屑、泥屑多出现于低能环境。内碎屑自身多为泥晶结构，但其可随母体沉积物结构而变，有的内碎屑边缘有氧化圈，有的则无。A．砾屑：2mm，呈椭圆形，扁圆形，在平面上呈扁平砾石，在纵截面上可多见呈细长竹叶状。另外也有不规则形状。B.砂屑：2－0.05mm，呈圆状或椭圆状。C.粉屑：0.05－0.005mm，呈圆粒状。D.泥屑：0.005mm，呈圆粒状。鲕粒：是在水体搅动情况下边转动边凝聚而形成的，当其重量大于水的浮力和水体搅动上举力之和时便沉积下来，因此一般大小都近相等。大小在2－0.25mm，常见为1－0.5mm，大于2mm者称为豆粒。生物碎屑(骨屑)：是由生物体破碎而形成的，有的因破碎不严重还具有一定的生物外形和内部构造，因此可根据生物特征鉴定种属，加以定名，有的则破碎强烈，无法鉴定种属。球粒(团粒)：由泥晶碳酸盐矿物组成的颗粒，一般呈卵圆形，内部结构均一，颗粒大小为0.03－0.02mm，根据成因分为藻球粒、真球粒、假球粒、似球粒。团块：由小生物和小球粒聚合的颗粒，外形不规则。(2)亮晶胶结物(淀晶)亮晶胶结物是以化学方式沉淀的碳酸盐矿物，充填于颗粒之间起胶结作用。晶粒常大于0.01mm，常存在于颗粒分选好、数量多的岩石中，而且与颗粒间界限清楚、呈突变接触。亮晶之间界面平直，有时可见世代关系。(3)泥晶基质(灰泥)泥晶基质相当于陆源碎屑岩的杂基，但它不是陆源的，而是在盆地内形成的细小的碳酸盐矿物碎屑，充填于颗粒间。泥晶基质易重结晶似亮晶胶结物，要注意它们彼此的区别。亮晶胶结物与重结晶的泥晶基质的主要区别如下：(A)亮晶胶结物晶体明亮、清洁、不含或少含杂质。重结晶的泥晶晶体浑暗，常可见泥晶残余，晶粒间也常有残余的泥晶。(B)亮晶的胶结物晶体间的接触面多是平直的。而泥晶重结晶的晶体之间的接触面是不规则的，多呈锯齿状。(C)亮晶胶结物晶体可见生成先后的世代关系，常见呈2－3个世代，一般第一世代晶体较小，围绕颗粒呈栉状结构的针状或小柱状晶体；第二世代晶体充填于孔洞中呈较大的晶体。如有孔洞还可生长第三、四世代晶体，而泥晶重结晶的晶体无世代关系。(D)亮晶胶结物与颗粒之间的接触界限明显清晰，多呈突变接触。不破坏颗粒边界。泥晶重结晶后与颗粒的界线不清，可穿切破坏颗粒边界呈复杂的齿状。(E)亮晶胶结物充填于颗粒磨圆好、分选好的颗粒支撑的粒间孔隙中，胶结物少于颗粒含量。重结晶的泥晶含量常多于颗粒。(4)支撑关系与胶结类型支撑关系与陆源碎屑岩相似，分基质支撑和颗粒支撑。胶结类型也可分为基底胶结、孔隙胶结和接触胶结。2、生物骨架结构的观察生物骨架结构是指原地生长的底栖生物和造礁生物所具有的结构，是由生物骨架和生物化学组分组成的。3、晶粒结构的观察化学沉淀方式形成的碳酸盐矿物和上述各种原生结构的石灰岩经过强烈重结晶作用形成的碳酸盐矿物，常具有明显的晶粒结构。晶粒可根据其粒度划分为：砾晶(2mm)、砂晶(2－0.05mm)、粉晶(0.05－0.005mm)泥晶(0.005mm)。砂晶还可细分为极粗晶、粗晶、中晶、细晶及极细晶。粉晶还可细分为粗粉晶和细粉晶。晶粒结构按晶体形状不同可分为：他形晶(无晶面)、半自形晶(具有部分晶面)、自形晶(具有良好晶面)。表4-6碳酸盐岩晶粒结构鉴定表成因晶粒大小(mm)相对大小自形程度粒间界限重砾晶2.0结晶的或交代的砂晶极粗晶2.0-1.0等粒不等粒斑状自形半自形他形平直弧形锯齿形粗晶1.0-0.5中晶0.5-0.25细晶0.25-0.1极细晶0.1-0.05粉晶粗粉晶0.05-0.01原生或准同生的细粉晶0.01-0.005泥晶0.0054、残余结构的观察前述各种结构的灰岩不彻底的白云岩化或重结晶后，保留下原来的结构称残余结构。如残余砂屑结构、残余鲕粒结构、残余生屑结构以及幻影结构等。在对碳酸盐岩结构进行观察和描述时可按以下步骤进行：①首先观察粒屑含量的多少或颗粒与填隙物的支撑关系，确定是粒屑结构还是结晶结构或泥晶结构。②如果是粒屑结构，应观察颗粒的类型及含量；亮晶胶结物成分和含量；泥晶基质特征及含量。③如果是结晶结构，应观察晶粒大小、自形程度、相互关系和形成阶段，并注意是否有残余结构，从而判断是否是重结晶作用或交代作用形成的。④如果是生物结构，则应观察主要和次要生物种属及结合方式和填隙物特征。总之，在正确识别与描述碳酸盐岩结构的基础上，根据上述结构成因分类，确定所观察的结构成因类型，给予正确的结构名称，如亮晶鲕粒结构。（二）碳酸盐岩的分类野外主要根据碳酸盐岩成分进行分类。常见的碳酸盐岩主要由方解石、白云石和泥质组成。碳酸盐岩按矿物成分分类，可以用这三种矿物作顶端点，以三角形法表示。成分命名原则：某矿物含量50%者，为岩石基本名称；某矿物含量25-50%者，为岩石的辅助名称，加入基本名称之前，以“质”字表示；某矿物含量10-25%者，为岩石次要辅助名称，加入辅助名称之前，以“含”字表示；某矿物含量10%者，一般不参加命名，遇有特殊意义，可参与定名，用“微含”字样加在次要辅助名称之前。示例：海绿石6%、泥质8%、方解石30%、白云石56%，定名：微含海绿石灰质白云岩。成分命名原则：（1）当碳酸盐岩中混有陆源碎屑时，陆源碎屑的矿物成分应统计在矿物成分栏中，并按上述原则参加定名。（2）如岩石由方解石、白云石、泥质组成，各矿物含量均小于50%时，则主要考虑方解石+白云石含量之和与泥质之比，始终把碳酸盐矿物作为主要岩石名称，联合名称中始终把碳酸盐矿物放在后面；两个碳酸盐矿物联合时，以含量多者放在后面。表4-7野外碳酸盐岩成分分类表岩类岩石名称方解石含量(%)白云石含量(%)泥质含量(%)灰岩类石灰岩含白云石灰岩白云质灰岩含泥白云质灰岩9090－7575－5075－501010－2525－5025－5010101010－25含白云石泥质灰岩泥质灰岩含泥灰岩75－5075－5090－7510－25101025－5025－5010－25白云岩类白云岩含灰白云岩灰质白云岩含泥灰质白云岩含灰泥质白云岩泥质白云岩含泥白云岩1010－2525－5025－5010－2510109090－7575－5075－5075－5075－5090－7510101010－2525－5025－5010－251、野外肉眼观察鉴定碳酸盐岩的方法在野外不能仔细分出以上各过渡类型的岩石，一般只需要分出灰岩、白云岩、泥灰岩、泥云岩、白云质灰岩等五种即可。具体从以下几方面观察：①颜色灰岩类：包括灰岩，白云质灰岩，它们颜色暗或浅而无淡红色；白云岩：颜色较浅常微带肉红色，泥灰岩：颜色多种多样，取决于混入物的性质（粘土质，有机质；氧化铁等）；②断口可以反映碳酸盐岩的固结程度、结构和构造；如岩石为大小一致的显微粒状方解石组成，而不大致密的话，则呈“土状”断口；显微粒状大小均匀，而致密的话，则呈贝壳状断口；颗粒粗大而大小均匀的灰岩则呈“砂状”断口；大小不均匀或含有生物碎屑的话，则呈不平状断口；如有显微层理则呈“阶状”断口；石灰岩：多为贝壳状断口；白云岩：多为瓷状或砂糖状，质硬；泥灰岩：土状；云灰岩：贝壳状，致密性脆；泥云岩：不平整；灰质白云岩：多为细瓷状，质较硬；③风化面：石灰岩：光滑清洁；白云岩：具刀砍纹；泥灰岩：风化后常成碎块，风化面为常为土黄色；泥云岩及云灰岩：平滑，但表面有泥质。灰质白云岩：风化面上有少量刀砍纹，④滴稀盐酸于岩石新鲜面上石灰岩：加稀盐酸起泡剧烈，可听到吱吱响声；白云岩：加稀盐酸不起泡或起泡微弱；灰云岩：滴酸微微起泡，无响声。云灰岩：加稀盐酸起泡，响声不大；泥灰岩：加稀盐酸起泡，之后在岩石表面留下一小层泥质薄膜；⑤其他特征硬度：一般白云岩比石灰岩硬度高，但若灰岩硅化或含硅质，则硬度相应增加；结构构造：白云岩多具隐节理，石灰岩很少。石灰岩有时候有缝合线构造而白云岩没有。2、碳酸盐岩的肉眼观察及描述内容肉眼观察的内容：（1）颜色（2）硬度（3）固结程度（4）断口（5）层理及层面构造（6）生物碎屑（7）结构(8)滴稀盐酸起泡的程度描述实例：生物碎屑灰岩。淡灰色，具不平状断口，岩石结晶粗大，硬度小于小刀，遇到稀盐酸剧烈起泡，石灰岩中含有大量生物碎片，肉眼观察生物含量可达30%-40%，化石保存不好，多为碎片，具有一定的排列方向，化石有腕足类、海百合茎，棘皮动物的萼板等，岩石中发育交错层理。三、硅质岩类硅质岩是指化学．生物和生物化学作用以及某些火山作用所形成的富含二氧化硅(一般大于70％)的岩石。硅质岩的物成分主要有非晶质的蛋白石（sio2.nH2O），为凝胶体，隐晶质结构的玉髓（又叫石髓，SiO2.2H2O）及结晶质的自生石英（SiO2）。此外，还可以含有一些粘土矿物，碳酸盐矿物及氧化铁等。由以上这些矿物常形成硅藻土、海绵岩、放射虫岩、板状硅藻土、碧玉岩、燧石岩及硅华等。乌当地区主要分布有燧石岩。1、燧石岩的特征燧石岩是常见的硅质岩，主要由玉髓和蛋白石组成，是一种致密坚硬的具贝壳状断口的颜色。颜色多为灰色，黑色也有白色。常呈层状，条带状，透镜状或结核状产出。2、硅质岩的分类燧石岩按产状不同可分为层状燧石岩及结核状燧石岩两类。（1）层状燧石岩：呈薄层状，单层厚度很小，但燧石岩的总厚度可以很大，可达数十至数百米，它常与含磷或含锰的粘土岩共生，多半地台区浅海条件下的胶体化学或生物化学沉淀的产物。乌当地区产于湄潭组上下段之间的分界线上。（2）结核状燧石岩：即一般叫的燧石结核，常产于碳酸盐岩中，也产于粘土岩中，而且往往沿着一定的层位分布，可作为某一层的标准之一。燧石与围岩的接触界线清楚，它可以切穿围岩的层理（后生的），或只切穿部分层理，部分层理绕结核而过（成岩的），或层理环绕结核而