岩性
岩性(lithology)是对露头、手边、岩芯样本或低倍显微镜下岩石单元物理特征的描述,岩石的物理特性包括颜色、质地、粒径和成分[1][2][3]。岩性可指所有这些特征的详细描述,或岩石总体物理特征的概括;第二种意义上的岩性包括砂岩、板岩、玄武岩或石灰岩[4]。
岩性是将岩石层序细分为单个岩层单元的基础,以用于地质绘图和区域间对比。在某些实际应用中,例如实地勘查,均使用标准术语(如欧洲岩土工程标准《欧洲规范7》)来描述岩性。
岩石类型
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岩性的命名基于岩石类型,而岩石类型主要有三种,分别为沉积岩、火成岩和变质岩。火成岩直接由岩浆形成,它是熔岩、溶解气体和固体晶体的混合物;沉积岩是由矿物或有机颗粒形成,这些矿物或有机颗粒聚集在地球表面并岩化而成;而变质岩则是现存固体岩石在高温高压条件下重结晶形成[5]。
火成岩又进一步分为三大类:由火山活动(火山喷发碎屑)直接产生的破碎岩屑组成的火成岩被归类为火山碎屑岩。而火山碎屑岩根据平均碎岩(碎屑岩)大小以及是否主要是单个矿物晶体、火山玻璃颗粒或岩石碎片还可进一步细分[6]。进一步的分类也可通过化学成分来进行[7][8]。
具有可见矿物颗粒(显晶岩)的火成岩被归类为侵入岩,而火山玻璃状或极细粒的(隐晶质)火成岩被归类为喷出火成岩。侵入火成岩通常使用按所含石英、碱性长石、斜长石和似长石相对占比的所谓“石长斜似标准”(英文首字母缩写“QAPF分类”)进行分类;对特殊成分的火成岩如超铁镁质岩或碳酸盐岩,则有特殊的分类法。在可能的情况下,喷出火成岩也使用“喷出QAPF分类法”按矿物含量进行分类,但当无法确定矿物成分时,可使用基于二氧化硅和碱金属氧化物总含量及其他化学标准的“全碱硅分类”(TAS分类)对其进行化学分类[9][10][11]。
沉积岩首先依据是硅质碎屑还是碳酸盐作初分,对于硅质碎屑沉积岩,根据其粒度分布和石英、长石和岩屑的相对比例再分为亚类;对于碳酸盐岩沉积岩,则根据所含成分,按邓哈姆(Dunham)或福克(Folk)分类方案进行划分[12]。
变质岩的命名可以依据质地、原岩、变质岩相和/或发现变质岩的位置,基于质地和泥质结构(如页岩、泥岩)原岩的命名可用于定义板岩和千枚岩;基于纹理的名称为片岩和片麻岩,这些纹理,从板岩到片麻岩,定义了不断增加的变质程度[13]。变质相则由形成特定矿物的压力-温度场所定义[14];其他存在的变质岩名称还有绿片岩(变质玄武岩和其他喷出火成岩)或石英岩(变质石英砂)等 [15]。
颗粒/碎屑尺寸
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在火成和变质岩中,粒径是衡量岩石中晶体大小的一种尺度。在火成岩中,这用于测定材料冷却的速率:大晶体通常表示侵入火成岩,而小晶体则代表岩石为喷出岩[16]。主要由单一矿物(如石英岩或大理石组成的岩石变质作用可能会增大粒径(晶粒生长),而剪切岩石变质作用可能会减小粒径(同构造再结晶)[17]。
在碎屑沉积岩中,粒径是构成岩石颗粒和/或碎屑的直径,这些被用来确定使用何种岩石命名系统(如砾岩、砂岩或泥岩)。对于砂岩和砾岩,其粒径范围很广,因此,在岩石名称中添加了一个描述粒径范围的词,如“卵石砾岩”和“细石英砂砾岩”[18]。
矿物学
[编辑]在矿物颗粒大到可用手持放大镜识别的岩石中,可见矿物也是描述的一部分。对可能包含有碳酸盐、方解石胶结岩或可能包含方解石矿脉的岩序,标准做法是使用稀释的盐酸测试方解石(或以其他形式存在的碳酸钙)并查看气泡[19]。
岩石的矿物学成分是其分类的主要依据之一,在可行情况下,火成岩根据其矿物含量,使用QAPF分类或特殊的超镁铁质或碳酸盐岩分类法进行分类[9][10][11]。同样,变质相(metamorphic facies)显示了岩石暴露在热量和压力下程度,因此,对变质岩的分类很重要,可通过观察样本中存在的矿物相来确定[14]。
颜色
[编辑]岩石或其组成部分的颜色是某些岩石的一种独特特征,通常会被记录下来,有时会用于与标准颜色图表作比对,如美国地质学会岩石颜色图表委员会根据孟塞尔颜色系统[20]所制作的颜色图表。
结构
[编辑]岩石的结构描述了构成岩石所有元素的空间和几何结构,在沉积岩中,主要可见结构通常为层(bedding),层的规模和发育程度通常记录为描述的一部分;变质岩(由接触变质作用形成的变质岩除外)具有发育良好的平面和线性结构;由于结晶过程中特定矿物相的流动或沉降,火成岩也可能具有结构,形成堆积。
质地
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岩石的质地描述了构成岩石的单个颗粒或碎屑之间的关系,沉积物的质地包括碎屑的分选、分级程度、形状及圆润度。变质岩的质地包括与变形阶段相关的大型变质矿物生长时间—变形前的“残碎斑晶”和变形后的“斑状变晶”。火成岩质地包括颗粒形状等属性,从具有理想晶体形状(自形)的晶体到不规则晶体(他形),岩石是否显示高度不均匀的晶体尺寸(斑岩),或晶粒是否对齐(称为粗面质地)等[21]。
小型结构
[编辑]岩石通常包含小型结构(比单个露头尺寸更小),在沉积岩中,这可能包括底面痕(sole marking)、波纹痕(ripple mark)、泥裂(mudcrack)和交错层(cross-bedding),这些记录是因为它们通常具有特定沉积环境的特征,并可能提供有关古水流方向的信息 [22];在与断层带更深层次相关的变质岩中,小型构造,如不对称“石香肠”(boudins)[23]和微褶皱被用于确定整个区域的位移检测[24];在火成岩中,小规模结构主要在熔岩中观察到,例如绳状与渣块玄武岩岩浆[25],以及显示在水中或冰下喷发的枕状熔岩[26][27][28]。
表层岩性
[编辑]松散的表层物质也可能具有一定的岩性,这是由粒径和成分定义的,通常依附于对单元形成方式的解释上。地表岩性可分为湖相、海岸、河流作用、风积、冰川物和最近的火山沉积物等。美国地质调查局使用的地表岩性分类示例有“冰碛物”、“壤土”、“盐湖沉积物”和“风成沉积物、质地粗糙的(沙丘)”[29]。
另请查看
[编辑]参考文献
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