在划分岩浆岩类型时,岩化学成分中的酸度和碱度是主要考虑因素之一。岩的酸度,是指岩中含有SiO2的重量百分数。通常,SiO2含量高时,酸度也高;SiO2含量低时,酸度也低。而岩酸度低时,说明它的基性程度比较高。
SiO2是岩浆岩中最主要的一种氧化物,因此,它的含量有规律的变化是岩浆岩分类的主要基础。根据酸度,也就是SiO2含量,可以把岩浆岩分成四个大类:超基性岩(SiO2 <45%)、基性岩(SiO2 45-53%)、中性岩(SiO2 53-66%)和酸性岩(SiO2 >66%)。
岩的碱度即指岩中碱的饱和程度,岩的碱度与碱含量多少有一定关系。通常把Na2O K2O的重量百分比之和,称为全碱含量。Na2O K2O含量越高,岩的碱度越大。A.Rittmann 1957年考虑SiO2和Na2O K2O之间的关系,提出了确定岩碱度比较常用的组合指数(σ)。σ值越大,岩的碱性程度越强。每一大类岩都可以根据碱度大小划分出钙碱性、碱性和过碱性岩三种类型。σ< 3.3时,为钙碱性岩;σ= 3.3-9.0时,为碱性岩;σ> 9时,为过碱性岩。
除了岩化学成分之外,矿物成分也是岩浆岩分类的依据之一。在岩浆岩中常见的一些矿物,它们的成分和含量由于岩类型不同而随之发生有规律的变化。如英、长呈白色或肉色,被称为浅色矿物;橄榄、辉、角闪和云母呈暗绿色、暗褐色,被称为暗色矿物。通常,超基性岩中没有英,长也很少,主要由暗色矿物组成;而酸性岩中暗色矿物很少,主要由浅色矿物组成;基性岩和中性岩的矿物组成位于两者之间,浅色矿物和暗色矿物各占有一定的比例。
根据产状,也就是根据岩侵入到地下还是喷出到地表,岩浆岩又可以分为侵入岩和喷出岩。侵入岩根据形成深度的不同,又细分为深成岩和浅成岩。每个大类的侵入岩和喷出岩在化学成分上是一致的,也就是说岩浆成分是相似的,但是由于形成环境不同,造成它们的结构和构造有明显的差别。深成岩位于地下深处,岩浆冷凝速度慢,岩多为全晶质、矿物结晶颗粒也比较大,常常形成大的斑晶;浅成岩靠近地表,常具细粒结构和斑状结构;而喷出岩由于冷凝速度快,矿物来不及结晶,常形成隐晶质和玻璃质的岩。
根据上述原则,首先把岩浆岩按酸度分成四大类,然后再按碱度把每大类岩分出几个岩类,它们就是构成岩浆岩大家族的主要成员。比如超基性岩大类:钙碱性系列的岩是橄榄岩—苦橄岩类;偏碱性的岩是含金刚的金伯利岩;过碱性岩为霓霞岩—霞岩类和碳酸岩类。基性岩大类:钙碱性系列的岩是辉长岩—玄武岩类;相应的碱性岩类是碱性辉长岩和碱性玄武岩。中性岩大类:钙碱性系列为闪长岩—安山岩类;碱性系列为正长岩—粗面岩类;过碱性岩为霞正长岩—响岩类。酸性岩类:主要为钙碱性系列的花岗岩—流纹岩类。
几种典型的沉积环境
这里,我们选择几种典型的沉积环境并且把在这些环境中形成的沉积岩做一个简要的描述。假如你看到一块标本,可以根据它的特征首先判断它是不是沉积岩,再根据岩的组成和结构、构造特点,推测这块岩可能形成在什么样的沉积环境中。
河流环境
地质学家根据河流发育特点将河流分成平直河、蛇曲河、辫状河、网状河四种类型。其中,蛇曲河不论在现代还是在古代都是最常见和最重要的河流类型。我们仅以此种河流为例,来了解河流的沉积特征。
大家都知道,河床是河谷里流水的地,在横断面上呈槽形。在河床最底部常形成河床滞留沉积,主要沉积砾等粗碎屑物质,砂和粉砂极少,往往局部集中堆积,形成断续分布的透镜体;在河岸上,凹岸侵蚀形成的沉积物携带到凸岸沉积,这种侧向沉积作用称为边滩沉积,岩性以砂岩为主。边滩沉积是曲流河很主要的一种沉积类型。
在洪水期,因水位升高,河水携带的细砂、粉砂沿着河床两岸堆积,形成与河床平行的堤岸,称为天然堤沉积。天然堤由细砂岩、粉砂岩和泥岩组成,并且常见到砂岩和泥岩的互层。
河漫滩位于河床外侧河谷底部地势平坦低洼的地,在洪水泛滥时期漫出河床淹没谷底,形成河漫滩沉积。河漫滩沉积物比较简单,以粉砂岩、黏土岩为主,在平面上离河床越远粒度越细。
冰川环境
在漫长的地质历史上曾经有几次全球性的冰川活动时期。那个时候,气温高寒,降雨量很大,蒸发力又非常弱。因此,形成了多有冰块的雪场。巨大的冰块在重力作用下流动形成了冰川。冰川沉积,也叫冰碛沉积,是冰川活动时期在地层中留下的见证。
冰川的搬运能力很强,它象一辆大型推土机,在前进的过程中,可以挖掘走大量的基底岩,形成较大的碎块,地质学中把大小不等的岩碎块统称为岩屑。同时,冰川底部与地表在不断地进行切削、磨锉、劈裂、研磨和溶蚀过程中,又可以产生比较细粒的沉积物。因此,典型的冰川沉积物,基本没有经过搬运,或者搬运距离比较短,大多直接沉积在底部。岩屑没有任分选,粒度变化很大,可以从巨大的漂砾到粉沙和黏土杂乱地堆积在一起,没有沉积层理,这是在冰川直接作用形成的非层状沉积物;另一种类型是冰川消融沉积物,它是在有冰融水的情况下形成的。与冰碛沉积相比,消融沉积物成层状,具有一定的分选性。我国南震旦系地层中有典型而广泛的冰碛层存在。
沙漠环境
大家都知道,沙漠是“没有水、没有草,连鸟儿也不飞”的地。那里蒸发量大,风沙大,降雨量很少。地球上,除了北极地区是寒漠之外,绝大部分沙漠是气候炎热的热沙漠。广阔的沙漠沉积主要受风的作用控制,因此,风成沉积物在沙漠环境中占绝对优势。风成沙丘是沙漠地区常见的景观。沙漠中尽管降雨量很少,但是仍然有短时的暴雨天气,所以局部地区可以见到水流沉积物和风成沉积物共存。如果在野外见到一套有水平层理、斜层理或交错层理的地层,主要由分选好、粒度变化不大、磨圆度很高的砂粒组成,我们就可以初步认为它们是风成沉积物。
沉积岩的分类
沉积岩的分类是沉积学家首先研究的课题之一,其核心问题是分类的依据要搞清楚。经过几十年的探索和修改,沉积岩的分类日趋一致。实际上,岩分类是否合理和准确与沉积岩研究的水平和认识程度有着非常直接的关系。
我们这里介绍以物质来源为主要考虑因素的分类案。按照这个案沉积岩被分成三类,即由母岩风化物质、火山碎屑物质和生物遗体形成的不同沉积岩。
母岩分化产物形成的沉积岩是最主要的沉积岩类型,包括碎屑岩和化学岩两类。碎屑岩根据粒度细分为砾岩、砂岩、粉砂岩和黏土岩;化学岩根据成分,主要分出碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化物岩、硅岩和其他一些化学岩。
火山碎屑岩主要由火山碎屑物质组成,是介于火山岩与沉积岩之间的岩类型,有向熔岩过渡的火山碎屑熔岩类和向沉积岩过渡的火山碎屑沉积岩类。火山碎屑占90%以上的岩,被称为火山碎屑岩类。
生物遗体可组成可燃性(如煤及油页岩)和非可燃性两种生物岩。
在这里,我们只能选择每个类型中常见的沉积岩简单加以介绍:
砾岩是粗碎屑含量大于30%的岩。绝大部分砾岩由粒度相差悬殊的岩屑组成,砾或角砾大者可达1米以上,填隙物颗粒也相对比较粗。具有大型斜层理和递变层理构造。
砂岩在沉积岩中分布仅次于黏土岩。它是由粒度在2~0.1毫米围的碎屑物质组成的岩。在砂岩中,砂含量通常大于50%,其余是基质和胶结物。碎屑成分以英、长为主,其次为各种岩屑以及云母、绿泥等矿物碎屑。
粉砂岩中,0.1~0.01mm粒级的碎屑颗粒超过50%,以英为主,常含较多的白云母,钾长和酸性斜长含量较少,岩屑极少见到。黏土基质含量较高。
黏土岩是沉积岩中分布最广的一类岩。其中,黏土矿物的含量通常大于50%,粒度在0.005~0.0039mm围以下。主要由高岭族、多水高岭族、蒙脱族、水云母族和绿泥族矿物组成。
碳酸盐岩常见的岩类型是灰岩和白云岩,是由解和白云等碳酸盐矿物组成的。碳酸盐中也有颗粒,陆源碎屑称为外颗粒;在沉积环境以形成并具有碳酸盐成分的碎屑称为碎屑。
在我国北寒武系和奥系的灰岩中广泛分布着一种竹叶状的砾屑,这些竹叶状灰岩反映了浅水海洋动荡的沉积环境,是由未固结的碳酸盐经强大的水流、潮汐或风暴作用,破碎、磨蚀、搬运和堆积而成的。
在鲕状灰岩中常见到具有核心或同心层结构的球状颗粒,很象鱼子,得名“鲕粒”。鲕粒的核心可以是外颗粒,也可以是颗粒,还可以是化。同心层主要由泥级(<0.005mm)解晶体组成。
火山碎屑岩类是火山碎屑物质的含量占90%以上的岩,火山碎屑物质主要有岩屑、晶屑和玻屑,因为火山碎屑没有经过长距离搬运,基本上是就地堆积,因此,颗粒分选和磨圆度都很差。
按照粒度大小,常见的火山碎屑岩类有集块岩、火山角砾岩和凝灰岩。集块岩中,大于100mm的火山集块,如火山弹、熔岩碎块的含量要超过50%,常混入些围岩碎屑,由细粒级的碎屑和火山灰充填、压实成岩;火山角砾岩主要由大小不同的熔岩角砾组成,火山角砾含量大于75%,火山灰充填空隙压实成岩;凝灰岩主要由小于2mm的火山灰组成,火山灰含量大于75%,常含有一定数量的晶屑、玻屑和岩屑。
*免责声明:本视频号所载内容仅供参考,读者不应单纯接受视频号信息而取代自身独立判断,应自主做出决策并自行承担风险。本视频号不对任何因使用本号所载内容所引致的损失承担任何责任。