赵志丹岩浆岩实习指导书Word下载.docx
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钾长石为主,含似长石
暗色矿物种类和含量
橄榄石,辉石,>
90%
主要为辉石,可有角闪石,黑云母,橄榄石,<
角闪石为主,次为黑云母,辉石,15-40%
黑云母为主,次为角闪石,10-15%
碱性辉石和碱性角闪石,<
40%
色率
90
40-90
15-40
15
深成岩
中粗粒/似斑状结构
橄榄岩辉岩
辉长岩
闪长岩
正长岩
花岗岩
霞石正长岩
浅成岩
细粒/斑状结构
苦橄玢岩
金伯利岩
辉绿岩
闪长玢岩
正长斑岩
花岗斑岩
霞石正长斑岩
喷出岩
班状/玻璃质/隐晶质
苦橄岩科马提岩
玄武岩
安山岩
粗面岩
流纹岩
响岩
图1岩浆岩各大类矿物种类与相对含量变化示意图
二、岩浆岩的结构和构造类型
1.岩浆岩的结构类型
岩浆岩的结构是指岩石的组成部分(矿物和玻璃质)的结晶程度、颗粒大小(绝对大小和相对大小)、自形程度及其相互关系。
具体分为以下5个方面的主要类型(表2)。
表2岩浆岩的结构类型包括的5个方面内容
(1)按结晶程度:
全晶质
半晶质
玻璃质
(2)按矿物绝对大小
显晶质结构:
伟晶结构>
10mm
粗粒结构>
5mm
中粒结构5-2mm
细粒结构2-0.2mm
微粒结构<
0.2mm
隐晶质结构
(3)按矿物相对大小
等粒结构
不等粒结构
斑状——斑晶+隐晶质或玻璃质
似斑状结构——斑晶+显晶质
(4)按矿物自形程度
自形结构
半自形结构
它形结构
(5)按颗粒相互关系
例如:
文象结构
条纹结构,等
2.岩浆岩的构造类型
构造——指岩石中不同矿物集合体之间的排列方式和填充方式。
岩浆岩主要构造类型见表3。
表3岩浆岩的构造类型
侵入岩的构造
喷出岩的构造
手标本常见的构造类型
薄片下常见的构造类型
(1)块状构造
(2)斑杂构造
(3)带状构造
(4)气孔和杏仁构造
(5)流纹构造
(6)珍珠构造
(7)石泡构造
(8)枕状构造
(9)流面构造与流线构造
(10)柱状节理
块状构造
斑杂构造
带状构造
气孔和杏仁构造
流纹构造
珍珠构造
石泡构造
气孔构造
杏仁构造
三、岩浆岩手标本的描述内容与方法
岩石手标本描述内容包括:
颜色、结构、构造、矿物组成、矿物特征和含量、岩石中矿物的次生变化、比重、其他物理性质等特征、岩石定名。
在文字描述的同时,根据需要可以手绘出该岩石手标本的素描图,示意性表示岩石特征。
具体步骤和内容见表4。
四、岩浆岩薄片的镜下观察与鉴定方法
1.镜下鉴定的内容
与手标本描述略有区别,镜下鉴定主要内容是岩石的结构、构造、矿物组成、矿物特征和含量、岩石中矿物的次生变化等特征。
在薄片中不再描述岩石总体的颜色,一般较少描述岩石的构造(除非具有特殊的构造)。
对每种矿物的学习描述是镜下鉴定的重点内容,包括矿物的晶体光学特征,包括粒度、晶形、解理、颜色、干涉色等特征。
2.镜下矿物含量的估计
图2是镜下估计矿物含量的示意图,分别是在矿物含量为5%、10%、12.5%、15%和25%的结果。
从图中可以发现,由于视觉引起的误差,在观察视域中某一种矿物含量的时候,将其他矿物视为背景,由于视觉主要集中于观察该矿物,往往引起矿物含量的过多估计。
例如在15%视域中,有的人可能认为这种矿物含量可能达到了40%,而在25%的视域估计中,可能会把该矿物的含量过高地估计到60%以上。
一个经验是,在初级阶段,可以按照自己估计的含量除以2得到接近准确的含量。
例如你认为是60%,实际可能为30%左右。
估计矿物含量的一般方法是,可以在单偏光或者正交偏光下,选择一个合适的视域进行观察,在该视域中,可以选择由目镜十字丝划分的四个象限中的一个象限进行估计含量。
单偏光下估计,例如花岗岩中的石英,在单偏光下无色,容易估计;
在正交偏光下,例如可以观察呈现聚片双晶的斜长石的含量,或者估计呈现全消光的石榴石的含量。
一般需要按照上述方法,观察多个视域内矿物含量,再获得该矿物总体平均含量。
如果需要进行岩石中矿物含量的精确统计,则需要使用有关的仪器,例如机械台、图像分析仪等设备。
表4岩浆岩手标本描述内容
描述内容
描述具体内容解释
1.颜色
指肉眼观察到标本的颜色,新鲜岩石的颜色是岩石各组成矿物颜色的综合反映。
描述颜色注意观察岩石新鲜面的颜色与风化面的颜色。
【注意】
色率与颜色的区别:
色率指岩石中暗色矿物的体积含量,而颜色仅指肉眼观察到的岩石的颜色,例如深绿色、暗红色、灰白色等。
2.结构
按照上面表1中列出的常见岩浆岩结构类型,先看岩石的结晶程度(是全晶质/半晶质/玻璃质),如果是全晶质,再看矿物是等粒结构还是不等粒结构,若为等粒结构就估计其粒度大小属于粗粒、中粒结构等;
如果岩石为斑晶+显晶质的基质,称为似斑状结构;
如果岩石是斑晶+隐晶质的基质,称为斑状结构。
如果是连续的显晶质矿物,可以称为不等粒结构。
3.构造
对于侵入岩来说,
(1)如果岩石中矿物分布均匀,就称为块状构造;
(2)如果明显具有流动特征,称为流动构造;
(3)如果岩石在颜色、矿物成分等方面不均匀,具有分带性,称为条带状构造;
呈现斑杂状,就是斑杂状构造。
对于喷出岩来说,
(1)具有气孔的,称为气孔构造;
(2)气孔被充填形成杏仁的,称为杏仁构造;
(3)如果岩石全部是黑色、褐色等颜色的玻璃,称为玻璃质构造;
等等。
【注意与提示】
岩石的结构反映其形成条件,推断其产状是深成、浅成还是喷出的。
深成岩结构是全晶质、颗粒粗大,几乎为等粒结构,块状构造;
喷出岩结构特征是斑状结构、隐晶质和玻璃质;
构造类型为气孔构造、杏仁构造、流纹构造;
浅成侵入岩结构和构造特征介于深成岩和喷出岩之间。
4.矿物组成、特征和含量
观察岩石中各种矿物的特征,首先鉴别出有哪些矿物,估计出各种矿物的含量,然后分别观察每种矿物的详细特征,包括颜色、晶形、解理、硬度、双晶等。
对于侵入岩,因其粒度大,容易识别矿物特征。
而对于喷出岩,如果岩石全部为玻璃或者隐晶质结构,则无法继续描述矿物特征;
如果属于斑状结构,则注意观察其斑晶矿物的特征,同时估计出岩石中斑晶占整个岩石的含量(体积百分数)。
5.定名
依据上述的各种描述和鉴定,给出该岩石的名称。
(如果需要,可以选择代表性部分,绘出岩石手标本的素描图)
表5岩浆岩薄片鉴定的内容
内容
1.结构
与手标本描述类似,先在低倍镜下观察岩石的总体特征,先看岩石的结晶程度(是全晶质/半晶质/玻璃质),如果是全晶质,再看矿物是等粒结构还是不等粒结构,若为等粒结构就按照显微镜目镜的标尺,准确估计岩石的粒度大小,确定出是属于粗、中、细、微粒结构等的哪一种粒度;
如果岩石是斑晶+隐晶质或者玻璃质的基质,称为斑状结构。
如果是连续粒度变化的显晶质矿物,岩石可以称为不等粒结构。
【注意与提示】在这里需要熟悉在晶体光学中学习的利用目镜的显微标尺与总体放大倍数来测量矿物颗粒的粒度的方法。
对于矿物的粒度,如果是粒状矿物容易测量粒度大小,如果是板状矿物,测量粒度大小以其长边乘以短边作为粒度大小,例如斜长石的粒度为2mm×
0.5mm,并且按照长边作为估计粒度大小的依据。
2.构造
构造主要在手标本中观察和描述,在显微镜下:
如果岩石中矿物分布均匀,就称为块状构造;
具有气孔的,称为气孔构造;
气孔被充填形成杏仁的,称为杏仁构造,同时需要观察杏仁体的成分,例如是Ca质、Si质等;
岩石也可能显示流纹构造等其他构造,等等。
3.矿物组成、特征和含量
在低倍镜下总体浏览薄片的特征,首先鉴别出薄片中主要矿物、次要矿物和副矿物的种类,写出矿物组合特征,再分别观察鉴定每种矿物的详细特征,包括粒度、晶形、双晶、解理、颜色、干涉色、次生变化等特征。
在详细观察时,再选用合适的高倍镜观察。
对于喷出岩,如果岩石全部为玻璃或者隐晶质结构,则无法继续描述矿物特征;
如果属于斑状结构,首先鉴定斑晶的特征,同时估计出岩石中斑晶占整个岩石的含量(体积百分数),其次要观察基质的结构与矿物成分,例如在玄武岩中,基质可能为间隐结构、间粒结构、间隐-间粒结构等。
矿物的含量估计是一个难点,实际观察时往往过多估计某种矿物的含量,需要多次练习,并且对照矿物含量图,具体方法见详细说明。
4.素描图
素描图是表示岩石显微结构的示意图,类似于在构造地质学野外研究中手绘的构造现象素描图。
这是岩石学镜下鉴定的基本功之一。
见下面详细说明。
依据上述的各种描述和鉴定,给出该岩石的名称。
图2薄片中矿物含量估计示意图
3.矿物特征的观察
对矿物特征的观察与前面《晶体光学与造岩矿物》中学习的内容一致,再系统描述一个矿物的重要光学特征的基础上,主要抓住矿物特殊的鉴定特征,因此在描述的时候,不用面面具到地转抄该矿物的所有特征,仅仅突出它的重要特征即可。
观察鉴定每种矿物的详细特征,包括粒度、晶形、双晶、解理、颜色、干涉色、次生变化等特征。
这里是综合运用晶体光学的单偏光、正交偏关和锥光下矿物的所有光性特征。
对于不同的矿物,需要进一步的描述。
例如对于斜长石来说,不同类型岩浆岩中,斜长石的牌号(An含量)不同,需要利用晶体光学中的有关知识进行测定,确定出An含量的大小,对于辉石和角闪石注重其解理夹角,对于两种辉石,注重其干涉色的不同,等等,在相关实习中再详细说明。
尽管目前在图像分析技术方面已经很发达,人们可以直接利用数码相机获得显微图像并且进行方便的编辑和整理,但是素描图仍然是不可或缺的内容,它可以突出显示所观察到的内容,更加突出重点、说明问题。
以下的内容在绘制素描图可以进行参考:
(1)素描图的要素:
素描图需要显示一定的内容,主要包括矿物组成和典型结构两个方面,例如图3是显示辉长结构与辉绿结构的特征及其过渡关系。
选取代表性的视域后,就可以进行描绘。
完成后,素描图要求标明视域大小(或者放大倍数)、单偏光还是正交偏光等观察条件。
素描图中需要用英文缩写标注矿物的名称。
正交偏光,d=5mm
图3辉长岩和辉绿岩的素描图
a.辉长结构;
b.辉长结构和辉绿结构过渡;
c.具辉绿结构。
(2)用显著特征来表示不同矿物,主要是显示不同矿物的晶形特征、边缘、解理、双晶等特征,使人看到后一目了然就知道是什么矿物,例如,黑云母用细密的解理纹、斜长石用聚片双晶、橄榄石用黑色的边缘和裂纹、辉石用正方形或者八边形加上近于垂直的2组解理、角闪石用菱形或者六边形加上接近56和124度的2组解理,等等。
实习一、基性、超基性岩标本观察
一、目的与要求
(1)认识岩浆岩中超基性和基性岩这两类岩石主要造岩矿物特征(包括橄榄石、辉石、斜长石、角闪石等)。
(2)认识超基性和基性岩的主要深成侵入岩、浅成侵入岩和喷出岩的代表性岩石的结构构造、矿物成分、次生变化等特征。
(3)通过上述观察和认识,掌握岩浆岩手标本观察的主要步骤和方法。
(4)认识几种常见的超基性和基性岩。
二、超基性和基性岩的主要特征概述
熟悉超基性和基性岩在岩浆岩分类表中的位置(表1)。
1.超基性和基性岩中手标本上主要矿物的特征
超基性岩中主要是橄榄石和辉石,基性岩石中主要为辉石和斜长石。
橄榄石:
绿色到深绿色,粒状,透明,玻璃光泽。
在纯橄岩中以中粒和粗粒结构为特征(图4),在玄武岩中可呈斑晶出现。
辉石:
深绿色-黑色,短柱状,有时可见两组解理,玻璃光泽。
斜长石:
灰白色,厚或者宽板状、长条状,可见宽平的解理面和聚片双晶,玻璃光泽,硬度大于小刀,有时表面次生变化则光泽暗淡。
图4纯橄榄岩标本特征,河北汉诺坝地幔岩包体,视域大小越15cm.
2.岩浆岩手标本描述实例:
以基性岩石为例
(1)辉长岩
辉长岩产地:
山东济南
暗灰色,色率约为50,中粒半自形粒状结构,矿物颗粒粒径一般为2-5mm,块状构造。
主要矿物为辉石和斜长石,次要矿物为橄榄石、黑云母。
岩石很新鲜,未见次生变化。
辉石呈粒状或短柱状,深绿色,粒径为3-4mm,可以见到两组解理,呈现玻璃光泽,含量约为40%。
斜长石呈板状,灰白色,粒度与辉石接近,可见宽平的解理面和聚片双晶,玻璃光泽,硬度大于小刀,含量约为40%。
橄榄石呈细小的颗粒,粒径为1mm左右,黄绿色,透明,含量约为5%。
定名:
(2)玄武岩
玄武岩产地:
南京方山
灰黑色,斑状结构,基质为隐晶质结构,气孔构造。
气孔含量约为10-15%,大小为5-10mm,多呈圆形或椭圆形,孔壁一般比较光滑,有时部分被白色的方解石充填,大致呈定向排列。
斑晶主要为土红色的伊丁石,此为白色长条状斜长石及少量黑色短柱状的辉石。
斑晶总量约占10%。
伊丁石呈等轴状,大小在1-3mm,是由橄榄石次生变化而来。
斜长石斑晶为灰白色,大小约为2-4mm,具玻璃光泽,解理清晰可见。
基质断口粗糙,用放大镜观察,可以看到隐晶质的基底上杂乱分布着白色针状斜长石微晶。
伊丁石玄武岩
在完成某个样品描述时,应写清楚样品的编号。
三、本次实习的重点描述标本
选择下面岩石类型,完成实习报告。
1.超基性岩——纯橄岩,金伯利岩;
2.基性岩——辉长岩,辉绿岩,玄武岩或气孔玄武岩。
实习二、超基性岩薄片观察
(1)认识岩浆岩中超基性岩的显微结构特征和薄片中主要造岩矿物特征(包括橄榄石、辉石等)。
(2)认识超基性岩深成侵入岩、浅成侵入岩和喷出岩的代表性岩石的结构构造、矿物成分、次生变化等特征。
(3)通过上述观察和鉴定,掌握岩浆岩薄片观察的主要步骤和方法。
二、超基性岩的分类和矿物、结构特征概述
1.超基性岩的分类和结构构造
超基性岩中铁镁矿物(橄榄石、辉石和角闪石)占绝对优势,不含或很少含长石(<
10%)。
如果铁镁矿物含量>
90%,称为超镁铁岩。
对于超镁铁岩类,如果其中主要矿物为橄榄石和辉石,可以参考图5,依据橄榄石与两种辉石的含量进行进一步的命名。
超基性岩的侵入岩主要类型为:
(1)橄榄岩类——Ol为主(自然界最多)
(2)辉石岩类——Py为主(自然界最多)
(3)角闪石岩类——Am为主(自然界发现的次于辉石岩类)
(4)黑云母岩类——Bi为主(自然界发现的很少)
对于上述的橄榄岩类、辉石岩类和角闪石岩类,可以依据矿物含量,按照表6进一步划分,得到详细的岩石类型。
超基性岩的深成侵入岩主要以中粗粒粒状结构为主。
图5超镁铁岩的种类划分三角图
表6橄榄岩、辉石岩和角闪石岩类的种属划分表
Ol含量(%)
100-90
90-70
70-40
40-5
5-0
岩石种类
纯橄榄岩
辉橄岩
橄榄岩
橄榄辉石岩/
橄榄角闪石岩
辉石岩/
角闪石岩
纯橄榄岩类
橄榄岩类
辉石—角闪石岩类
超基性岩的侵入岩中浅成、超浅成岩主要类型为金伯利岩,常具斑状结构、角粒状构造。
超基性岩类的喷出岩在自然界分布很少,主要有苦橄岩、科马提岩、玻基纯橄岩(麦美奇岩)、玻基辉橄岩等。
主要为斑状结构,其中科马提岩呈现典型的鬣刺结构。
2.超基性岩中主要矿物的特征
超基性岩中主要矿物为橄榄石、斜方辉石和单斜辉石。
这些矿物主要光性特征简要介绍如下:
(1)橄榄石,(Mg,Fe)2[SiO4]
斜方晶系,晶体呈厚板状、粒状或短柱状,解理{010},{100}不完全。
黄绿色-绿色,薄片下无色,正高突起-正极高突起,一般见不到解理,常见不规则的裂纹。
干涉色II级-III级,平行消光。
在薄片中,超基性侵入岩中的橄榄石可能发生蛇纹石化,玄武岩中的橄榄石斑晶可能发生伊丁石化。
(2)单斜辉石
无色透明或带有极浅的色调,多色性一般不显著(钛辉石和碱性辉石除外);
斜消光,消光角Ngc一般>
35;
二级干涉色,横断面上可见OA光轴干涉图,大多数为正光性;
其光性方位特点是AP//(010),有时可见较强觉得光轴角色散,如易变辉石和钙铁辉石,钛辉石的光轴角色散。
常见砂钟构造、席列构造、环带构造。
(3)斜方辉石
双折射率低,干涉色级序为一级。
其2V的变化特点是在Fs=50处最小,且为负值,向Fs、En增加的方向逐渐增大,并分别在Fs=12和88处变为正2V。
单斜辉石和斜方辉石的共同特征:
无色或者略带浅绿色、浅褐色,晶形为短柱状、宽板状或半自形-它形粒状,横切面为八边形或四边形,具有{110},{110},两组完全解理,解理夹角为87-88(92-93)度(被称为辉石式解理,图6),正高突起,糙面显著,有时可见以{110}为结合面的简单双晶。
单斜辉石和斜方辉石的主要光性特征的区别见表7。
图6辉石解理示意图
表7斜方辉石(紫苏辉石)与单斜辉石(普通辉石)的区别
斜方辉石(紫苏辉石)
单斜辉石(普通辉石)
颜色,多色性
淡红色、淡绿色,
弱多色性,淡红色/粉
无色、浅褐、浅黄色
无多色性
消光类型
柱面平行消光
横切面对称消光
柱面斜消光
干涉色
一般为I级橙黄-红
高于一级,一般为二级蓝或绿
垂直光轴切面
常为负光性,2V大
正光性,2V中等
特殊构造
沿着解理面常有定向排列的铁质包裹体(席列构造)
三、本次实习的要求
选择超基性岩的侵入岩和喷出岩1-2个薄片,完成薄片鉴定报告。
实习三、基性岩薄片观察
(1)认识基性岩的显微结构和主要造岩矿物特征(包括辉石、斜长石等)。
(2)认识基性岩的主要深成侵入岩、浅成侵入岩和喷出岩的代表性岩石(辉长岩、辉绿岩和玄武岩)的结构构造、矿物成分、次生变化等特征。
(3)通过上述观察和鉴定,进一步掌握岩浆岩薄片观察的步骤和方法。
二、基性岩的特征概述
1.矿物特征
基性岩中铁镁矿物与浅色矿物各占50%,其中:
主要矿物:
辉石(Py)+基性斜长石(Pl)(1:
1)
次要矿物:
橄榄石(Ol),角闪石(Am),黑云母(Bi)
不含或只含少量石英(Q)、钾长石(Kf)
2.主要岩石类型
(1)辉长岩——基性深成岩代表性岩石
结构以中-粗粒半自形粒状结构为特征,称为辉长结构,指基性斜长石和辉石自形程度相同,都呈半自形或他形颗粒,是从岩浆同时析出的结果。
是基性深成岩相的典型结构
主要矿物为斜长石和辉石,含量接近1:
1。
其中基性斜长石,通常为An>
50的拉长石(50-70号)、培长石(70-90号),多呈厚板状,有清晰的双晶纹;
辉石多呈半自形-他形晶粒,可被绿泥石、角闪石交代。
次要矿物为橄榄石,角闪石,黑云母等;
副矿物为磁铁矿,钛铁矿,铬铁矿等。
辉长岩可依据辉石和斜长石含量进一步划分,见表8。
典型结构见图7和9a。
表8辉长岩的种属划分
种属
铁镁矿物
硅铝矿物
A.暗色辉长岩
65
35
进一步增加过渡为超镁铁岩
B.辉长岩
35-65
65-35
典型辉长岩
Py:
Pl=58:
42
C.浅色辉长岩
10-35
90-65
D.斜长岩
10
(2)辉绿岩——基性浅成岩代表性岩石
矿物成分与辉长岩相似,主要矿物为辉石和斜长石,可呈斑晶,次要矿物为橄榄石、正长石、Q。
具有辉绿结构或者斑状结构。
其中辉绿结构是指基性斜长石和辉石颗粒大小相近,但是自形程度不同,自形程度好的斜长石呈板状,搭成三角形孔隙,其中充填它形的辉石颗粒。
可与辉长结构过渡,称辉长辉绿结构。
岩石若为斑状结构,称为辉绿玢岩,斑晶为斜长石和辉石。
见图7和9b。
图7基性侵入岩的结构类型示意图(引自路凤香和桑隆康,2002)
a.橄榄辉长岩,具辉长结构;
b.辉长岩(富磁铁矿),介于辉长结构和辉绿结构之间;
c.辉绿岩,具辉绿结构。
(3)玄武岩——基性喷出岩代表性岩石
玄武岩的矿物成分与辉长岩一致,主要矿物是Py+Pl,次要矿物为Ol,或Am,或Bi。
玄武岩的结构主要为:
斑状结构,无斑隐晶质结构,玻璃质结构(见图8,9c)。
其中斑状结构中,斑晶与基质的矿物组成为:
斑晶——Pl,Py,Ol(若Ol蚀变,则变为红色的伊丁石)
基质——主要是Pl+Py
其中基质的结构包括:
粗玄(间粒)结构——长板状Pl的三角形孔隙中,充填Py和磁铁矿小颗粒;
间隐结构——密集的Pl中充填玻璃;
间粒-间隐结构(拉斑玄武结构)——过渡类型,Pl三角形孔隙充填Py,磁铁矿和玻璃
玻璃质结构——全是玻璃
在玄武岩薄片中,如果存在,可以观察其气孔构造和杏仁构造,杏仁为硅质、钙质等。
三、基性岩鉴定要点提示
1.注意掌握基性岩中的主要矿物Py和Pl特征。
其中Py分为斜方辉石(Opx)和单斜辉石(Cpx),其主要特征见实习二有关部分(P11-12)。
Pl主要为基性斜长石,需要利用晶体光学中有关内容,测定Pl的成分。
常用方法为(010)晶带最大消光角法和卡钠复合双晶法。
为方便鉴定,这里列出两种方法的简单步骤和需要的成分表。
图8玄武岩的主要结构类型(引自路凤香和桑隆康,2002)
a.间隐结构;
b.间粒结构;
c.玻基斑状结构
图9玄武岩的显微特征举例(引自路凤香和桑隆康,2002)
(a)攀枝花辉长岩,辉长结构,引自罗照华;
(b)辉绿岩,辉绿结构,据KentRatajeski,2000,www.geolab.unc.edu;
(c)粒度较大的矿物是橄榄石斑晶,基质为间粒结构,在板条状的斜长石微晶间,充填着细粒的辉石和磁铁矿(正交偏光),据莫少龙等,2000.
(1)(010)晶带最大消光角法
其具体步骤见图10。
应测3-5个颗粒后,选其中消
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