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锰质岩:如其含锰量达到20%以上时,即可列为锰矿开采,有菱锰矿、硬锰矿、软锰矿之分。
硅质岩:含SiO{2}很高的岩类。其中有生物成因的硅藻土、海绵岩、放射虫岩;也有非生物成因的碧玉岩、燧石岩。尤以燧石岩最为常见。
磷质岩:当P{2}O{5}的含量达到12%以上时,即可成为磷矿,主要以胶磷矿、磷灰石等矿物出现。
碳酸盐岩:由碳酸盐类矿物组成,以石灰岩和白云岩两类最为常见。此类岩石分布较广,约占沉积岩总量的20%,比黏土岩类、碎屑岩类少些。在我国范围内,碳酸盐岩的数量颇大,可达沉积岩分布面积的55%。此类岩石除其本身有经济价值外,还跟许多金属、非金属的成矿有关。与水文地质、工程地质的关系也极为密切,即岩溶水文地质与工程地质问题,目前则是环境地质研究的重要课题之一。
盐岩:这是纯化学作用的产物,因水体的蒸发而沉淀形成的岩类。主要是由钾、钠、钙、镁的卤化物及硫酸盐矿物组成,矿物种类有100 多种。卤化物有食盐、钾盐;硫酸盐有芒硝、石膏等,均具有重要的经济价值。
可燃性有机岩:主要由含碳、氢、氧、氮的有机化合物组成,如煤、油页岩、沥青质岩类等,具有很重要的经济价值。
沉积岩的命名除所含的基本矿物外,还可考虑某种有显著含量的次要矿物附加到名称中去,如长石砂岩、海绿石砂岩、白云质灰岩、铁质铝土岩等等。因此,在观察各种岩石成分时,必须注意其主要成分和次要成分。
观察碎屑岩类的成分时,还应注意其胶结物的成分,如硅质、泥质、钙质等。
③构造:沉积岩的构造,主要是指沉积岩形态特征,其中最基本的便是层理,这是由于沉积岩的成分、颜色和结构的差异而形成的一种层状构造。通过层理特征的研究,不仅可以了解沉积介质的性质和能量的状况,而且还可以判断沉积环境,有些层理还可以确定当时的水流方向。
层理的基本形态,常见者有三种:水平层理、波状层理和斜交层理。
水平层理是沉积物质在缓慢运动的水中,以悬浮状态沉积而成的。由许多直线状彼此平行(平行于层面)的细层所组成。这类层理多见于河漫滩、牛轭湖、湖泊、深水海湾、潟湖、沼泽等地形成的岩石中。如果在泥岩中的水平层理,仅以颜色的深浅不同而表现出层纹现象,则此层理的成因是由于季节性气候的差异所致。如:夏季时沉积物中的有机质含量丰富,形成深色;冬季时沉积物中的有机质含量较少,于是形成浅色。
波状层理是由于水波浪的振荡运动而造成的。往往见于浅水的湖泊、海湾中形成的岩层,也可于河漫滩上因微弱的单向水流运动而造成,不过此种波状层理多为不对称的。
斜交层理,是在水体流动中沉积而成的。多见于砂岩类岩层中,主要形成于河流环境,湖滨、海滨及三角洲沉积物中也有所见,不过,后两者常表现为楔形交错层(图4。10)。
此外,尚有形成于潮汐带的层理,如透镜状层理,以砂质的、具交错层理的不连续透镜体夹于泥质沉积物中。脉状层理以砂质交错层系(图4。11)为主,夹在深色泥质的细薄层中。
碳酸盐类岩层的构造,除与上述有共同者外,尚有生物成因的构造,如生物礁构造、虫迹构造、虫孔构造、藻类生长的层状构造(叠层石)等。还有化学成因的构造,如缝合线、结核构造等。
④结构:岩石的结构,一般是指组成岩石的碎屑颗粒大小、形态及其外表特征。
颗粒大小称为粒度,粒度是以颗粒的直径来度量。粒度与沉积岩命名的关系十分密切,例如碎屑岩类中,假如颗粒的直径有半数是1 毫米以上的,称为砾,属于粗碎屑岩类;半数以上的颗粒直径为1 ~0。1 毫米的称为砂,属于砂质岩类;如主要是由0。1 ~0。01毫米的颗粒组成的,称为粉砂,属粉砂岩类;50%以上(按重量计算)
属于0。01毫米以下的颗粒组成的岩石,称为泥,属于黏土岩类。
如果某种质点(颗粒)不达50%时,则应分其主次,命名时以其次要的成分形容其主要成分,如砂质页岩,表示此类岩石的主要成分是黏土,次要成分是砂;其余如粉砂质泥岩、泥质砂岩……可类推。
碳酸盐类似乎见不到颗粒,若仔细观察,仍能见到颗粒结构,分为5 种类型:①内碎屑结构,物质沉积后呈弱固结时,被浪涛、岸流、潮汐冲击破碎而再沉积的碎屑。
②生物碎屑结构,由生物的硬体破碎而成。
③鲕粒结构,以矿物小颗粒为核心包裹凝结而成,如鲕状灰岩。
④球粒结构,又称团粒结构,呈卵圆形,大小约在0。03~0。2 毫米之间,系由微细的骨屑、藻类、泥晶碳酸盐矿物发生凝聚作用而成。
⑤团块结构,即不规则的复合团块,外形多变,常由藻类粘结而成。
在研究碎屑岩类的结构时,还应注意其圆度,即指碎屑颗粒的棱和角被磨蚀圆化的程度,一般分为4 级;①棱角状。颗粒具有尖锐的棱角,原始形态尚未改变,表示颗粒未经搬运。
②次棱角状。颗粒的棱角稍有磨蚀,尖角不很突出,表示颗粒已经短距离的搬运,受到一定的磨蚀。
③次圆形。棱角有显著磨损,已看不出原始的形态,表示颗粒已经较长时间和较长距离的搬运。
④圆形。棱角全部消失,颗粒滚圆,表示经过相当长的距离和相当长时间的搬运。
除考虑圆度外,还要注意球度,即颗粒接近球体的程度。当三轴相等长时,表示球度最高。球度不同于圆度,比如柱状体和片状体,棱角消失,圆度可称良好,但球度不佳;另外如球形晶体,尚带棱角,圆度不佳,而球度却是好的。对同种岩石或矿物而言,球度高者,表示搬运距离长,时间久。
结构的最后一项指标是表面特征,包括磨光度和微刻蚀痕两方面。由此可以判断搬运和沉积的介质,如风力搬运者,颗粒表面毛糙;冰川搬运者,颗粒表面有擦痕;浊流搬运者表面有微刻痕。不过,一般的表面特征,肉眼不易察看,将颗粒置于显微镜下才能清晰可见。
在研究沉积岩的结构时,还应注意岩石孔隙度,碎屑岩类砂粒之间的孔隙,最高者可达15%~30%,碳酸盐类岩石的孔隙最高者可达5 %~15%,后者还应注意后生的溶解作用,能使孔隙度增高。岩石孔隙度的大小,与矿床的成矿关系颇为密切;与石油、天然气、地下水的运移和储存也有重大关系;对水文工程地质的影响也很大。
此外,在研究沉积岩时还应注意其成分、颗粒和孔隙大小的关系,一般而言,成分愈纯,分选愈好,颗粒愈多,胶结物愈少者,孔隙度愈低。
三、各类沉积岩的研究要点
(1 )角砾岩:凡棱角和次棱角状的砾石含量大于50%以上的称角砾岩。在野外,必须判别角砾岩的成因类型,也就是属于什么性质的角砾岩。通常有以下几种类型:①沉积角砾岩。计有同生角砾岩(沉积过程中破碎的,如竹叶状灰岩)、礁翼角砾岩(礁体边坡崩坍堆积而成)、冰川角砾岩。
②重力角砾岩。由重力作用而形成的,如山崩滑坡角砾岩、岩堆角砾岩、近岸角砾岩。它们均见于地形陡峻的崖坡之下。
③断层角砾岩。见于断层的破碎带上,与地层的分布无关。
④火山角砾岩。见于火山口附近,是因火山喷发形成的。
⑤冲击角砾岩。由于陨石降落,被冲击岩层破碎而成,分布比较局部,有陨击坑及陨石碎块等佐证。
⑥溶洞角砾岩。石灰岩或其他易溶岩石,在其洞壁、洞顶发生崩坍而形成的角砾岩,分布局部,常呈窝囊状。
⑦成岩后生角砾岩。常见于山麓地带。
(2 )砾岩:在地层中常见的砾岩有两种,必须分辨清楚。一是底砾岩,位于某个地层组合底部的侵蚀面上,代表长期沉积间断以后,一个新的沉积时期开始的产物,故在不整合面或假整合面上时有所见。
在野外如何识别底砾岩?可以根据以下的特点予以判断:①位于侵蚀面上,其砾石成分具有其下伏各岩层所成的砾石。②砾石的成分比较简单,常见的以石英质的砾石最多。③砾石的磨圆度良好,分选也好。④分布的范围不大,但分布的层位相当稳定。⑤同一底砾岩层中的砾石及砂粒,自下而上变细,磨圆度变好。