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组会:常见矿物和沉积岩的显微镜下观察——董琳慧

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常见矿物和沉积岩的显微镜下观察——董琳慧

刘粲,April 24, 2023

      肉眼鉴定矿物是根据矿物的形状、解理、颜色、硬度等方面来判断的。对于透明矿物来说,光学方面的性质是鉴别矿物的重要依据。偏光显微镜是研究晶体光学性质的重要仪器,主要部件有反光镜、上偏光镜、下偏光镜、反光镜、物镜、目镜、载物台等。单偏光镜下研究矿物,是指只用下偏光镜对矿物的光学性质(如,矿物的形态和解理,颜色和多色性等)进行观察和测定。而正交偏光镜就是在使用下偏光镜的基础上,再将上偏光镜推入镜筒,使上、下偏光镜的偏光振动方向相互垂直。在正交偏光条件下,如果载物台上不放薄片,视域是黑暗的,可以利用视域是否黑暗来检查正交偏光镜的振动方向是否正交。在正交偏光镜下观察和测定矿物的主要光性包括干涉色级序、双折射率、消光类型及双晶等。

      虽然自然界中的矿物有几千种,但是平时常见的造岩矿物种类只有约十几种。例如橄榄石、辉石、斜长石、角闪石、黑云母、石英、正长石、方解石、白云石、石榴子石、十字石等。

      石英的鉴定特征是薄片中无色透明,无解理,低正突起,平行消光,一级灰白干涉色。

      长石在薄片中无色透明,常成板状自形晶,具有两组完全解理(折射率接近树胶),易发生蚀变(高岭土化,绢云母化),一级灰白干涉色,常见双晶:卡斯巴双晶、聚片双晶、卡钠复合双晶。

      方解石和白云石镜下特征相似,在薄片中多无色,具有三组完全解理,平面上只能看到两组(菱形),显著闪突起,对称消光,高级白干涉色。区分方解石和白云石的简单方法是茜素红染色,方解石被染成红色,而白云石不被染色。

      橄榄石在薄片中无色透明,集合体成不规则粒状,解理不发育,常见不规则裂纹,高正突起,最高干涉色可达三级。辉石在薄片中颜色随成分变化,含铁多者颜色较深,淡绿、淡紫或淡黄色调,短柱状,具有两组解理,夹角约87°,是高正突起,最高干涉色可达二级中下部。

      角闪石在薄片中角闪石颜色随成分变化,无铁角闪石为无色或浅色,含铁者多为绿色或褐色,碱性种属带蓝紫色调,呈长柱状,具有两组完全解理,夹角约56°,中正突起,最高干涉色可达二级中部,但常被本身颜色所掩盖。

      黑云母在薄片多为褐色或绿色,菱形板状、片状,具有一组极完全解理,中正突起,平行消光,干涉色比较高,常为二至三级。

      石榴子石在薄片中颜色为淡红、褐色等,切面八边形、六边形或近球形,无多色性,具有筛状结构,无解理,极高正突起,是均质体,呈现全消光。与石榴子石镜下鉴定特征相似的是十字石,薄片中颜色为黄色等,短柱状或粒状,多色性明显,筛状结构,中等解理,极高正突起,与石榴子石的区别是正交光下为一级灰白干涉色。

      沉积岩是组成岩石圈的三大类岩石(岩浆岩、变质岩、沉积岩)之一。它是在地壳表层的条件下,由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等沉积岩的原始物质成分,经搬运作用、沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。主要的类型有碎屑岩、化学岩、火山碎屑岩、生物岩等。

      碎屑岩是主要由母岩风化作用所形成的碎屑物质经过机械搬运、沉积作用及沉积后作用形成的一类岩石,按照颗粒的粒度可以细分为砾岩:>2 mm,砂岩:2~0.1 mm,粉砂岩:0.1~0.005 mm,泥岩:<0.005 mm。碎屑岩中最重要的是砂岩,砂岩的组成为①碎屑颗粒:以石英为主,其次为长石和各种岩屑。有时含云母、绿泥石等,重矿物含量少;②杂基: 细粒的机械组分,粒度<0.03mm,为粘土、碳酸盐泥、细粉砂等,含量多少反映岩石 分选好坏,是流体性质(密度和粘度)的一种标志;③胶结物:化学沉淀物,硅质、钙质、铁质多见,结构较复杂。砂岩的分类和命名按照两个步骤:第①步: 按杂基含量(15%)划分,砂岩的杂基含量<15%,杂砂岩的杂基含量>15%;第②步:石英(Q)、长石(F)、岩屑(R)三端元,长石>25%、岩屑<25%,为长石(杂)砂岩类;岩屑>25%、长石<25%,为岩屑(杂)砂岩类;长石、岩屑含量均>25%,为长石岩屑/岩屑长石(杂)砂岩类;长石和岩屑含量都<25%(石英含量>75%),为石英(杂)砂岩类;长石或岩屑含量为10-25%,为长石质/岩屑质石英砂岩;颗粒含量<10%的组分不参加定名。

      化学岩包含碳酸盐岩、膏岩、碱性矿物等,其中碳酸盐岩受到了最广泛的关注和研究。碳酸盐岩指由方解石和白云石等碳酸盐矿物构成的沉积岩。它的基本组分包括颗粒(外碎屑、内碎屑、生物碎屑、鲕粒,球粒等)、基质(灰泥、泥晶)、胶结物(亮晶)、晶粒以及生物格架。碳酸盐岩的分类和命名的主要方案是福克分类(Folk, 1962)和邓哈姆分类( Dunham, 1962)。福克分类基于四种主要的颗粒类型以及颗粒(异化颗粒 )、基质和胶结物或孔隙的相对丰度。邓哈姆分类基于沉积结构的碳酸盐岩分类,根据颗粒和泥的相对百分含量可分成四大类——泥灰岩、粒泥灰岩、泥粒灰岩和颗粒灰岩。另外还分出两类特殊的岩石类型:有机岩化地层(如生物礁和叠层石)和重结晶碳酸盐岩。

      碳酸盐岩沉积后通常会经历成岩作用的改造,主要的成岩作用有碳酸钙矿物的转化作用、胶结作用、溶解作用、交代作用、压实作用、压溶作用以及重结晶作用等。在对古代碳酸盐岩沉积物进行分析之前,需要评估成岩作用对碳酸盐岩的元素组成是否有影响。

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