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第8章

地质旅行 -作者:夏树芳-第8章

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  ③若干泥质灰岩或泥灰岩层的结核内,也往往包裹着化石。因为含结核的岩层一般形成于浅水动荡的环境中,生物死亡以后,在水波搅动的情况下,使生物遗体周围的泥质凝聚汇集起来,终于胶结成结核,所以在野外遇到此种岩层的结核,可及时打开获得形态比较完整的化石。例如在浙江、江西一带上奥陶统黄泥岗组内的泥灰质结核团块内,常能找到相当美丽的三叶虫化石。
  ④深色的灰岩或页岩中也往往有较多的化石埋藏。因为深色的岩层反映出其成岩的沉积环境富含有机质,各类生物最喜欢来此聚居生活,一旦环境突变,生物无法适应,集群死亡,就成为丰富的化石群落而埋藏于此。
  反过来,根据我们的野外工作经验,在下列几种岩层内很少发现化石,或保存不佳。
  ①红色粗砂岩或砾岩层,岩石多在气候干燥环境里形成,那里缺少生物,化石自然贫乏。即使偶而保存化石,由于岩石粗糙,化石上微细的特征(比如叶脉、壳外纹饰)无法烙印保存下来。所以,往往能见到一些化石的迹象,却很难鉴定其属种名称了。
  ②厚层、致密、岩性均匀的坚硬砂质岩石也缺乏化石。因为这类岩石的形成环境是处于长期缺少有机质的情况,生物也就很少了。
  ③质地匀称、岩性一致的厚度很大的石灰岩层,或很薄的石灰岩层中也缺乏化石保存,这类岩层的成因主要是化学因素,很少是生物因素,也就是说,沉积环境中缺少生物活动,所以化石贫乏了。
  ④发生变质作用的岩层,缺少化石,因为变质作用是在强大的压力和很高的温度下进行的,使原来的岩石发生化学或物理的变化,比如“重结晶作用”,就把原先即使保存下来的化石也投入“熔炉”,自然化石也就见不到了。最明显的例子,如远离侵入体的石灰岩,化石密集,而邻近侵入体的石灰岩变质成为大理岩,化石早就消失了。
  ⑤某些盐类矿物,诸如白云石、硫化物、卤化物高度集中的岩层里,也缺乏化石。因为形成此类矿物的环境具有“毒性污染”作用,不宜生物生长,所以化石也就极少了。
  不管怎样,在野外一旦遇上化石碎片,即应大力搜索,当查明某一含化石的单层时,哪怕厚度极薄,也应认准此层,顺藤摸瓜,及时发掘,扩大成果。经初步研究以后,就要在野外记录本上将化石分布的特征、属种的成分、生态性质以及保存情况等都作简要的记述,作备忘之用。
  在这里,比较困难的是化石属种名称的当场鉴定,一般可以查阅随身携带的《化石手册》之类,对照图版及文字描述作初步的辨认,往往能鉴定到属的名称也就不错了。不过,有意识的地质旅行,在小分队的成员中,最好能吸收古生物工作者参加(特别在沉积岩地区穿行路线时),以便及时处理。
  当然,鉴定化石属种的名称的最主要目的是确定地层的相对地质年代,属什么纪、什么统,能说出组的名称来就更好了。
  当在一系列岩层中的某一两层找到化石,并能确定其所归属的地质年代以后,就可以按层序的上下关系,推测其他地层的地质年代,建立地层层序了。
  (3 )各地层的岩石性质:岩石性质的内容较多,一般最常用的,或者说必须了解的基本内容,应包括下列几项:①颜色:一般取决于岩石中所含的矿物成分,其中最有影响的是铁质和有机质的含量。根据铁的氧化程度,色调颇有不同,如低氧化铁具淡绿色、淡青色;当含氧量增高时,则呈黄色、橙黄色、红色直至紫褐色。
  锰的氧化物也有强烈的染色作用,可将碎屑岩染成黑色、浅蓝紫色。
  有机质可使岩石出现暗色甚至黑色。如无有机质时,岩石几乎是白色的。
  若干黏土岩类、砂岩或石灰岩中含有海绿石或绿泥石时,可使岩石染成绿色、浅蓝绿色。
  钾长石颗粒组成的长石砂岩可使岩石呈现浅棕红色。
  辉石、角闪石颗粒则使岩石呈暗灰色。
  石英、硫酸盐、碳酸盐、盐类矿物混入时则呈白色。
  观察岩石的颜色时,还应注意新鲜的与风化面上的不同颜色。
  ②成分:由于沉积岩是岩石风化后经搬运而沉积的产物,有一部分则属于化学沉淀的产物,故其成分可分为三大类:第一,碎屑岩类,这类岩石的成分是由母岩机械破碎的产物,其中如碎块巨大的角砾岩、砾岩的成分常以所含的岩石名称辨识之;而砂质岩石,则以其中所含的矿物名称表达之。
  第二,黏土岩类,其成分是母岩在风化过程中分解出残余的或新生的黏土物质,它们常是化学风化过程中呈胶体状态的、不活泼的物质,如A1{2}O{3} 、SiO{2}等在适当的条件下就形成的黏土矿物,也有一部分是由机械磨研而成的粉末,其成分的名称也以矿物的名称表达。
  第三,化学岩和生物化学岩,主要成分是由活泼性较大的金属元素,如K 、Ca、Mg等呈离子状态形成真溶液,而A1、Fe、Si等氧化物呈胶体状态,形成胶体溶液,在适当条件下,发生化学作用而沉淀成岩。其成分名称也按矿物名称表达。常见的有如下各类:铝质岩:富含A1{2}O{3} ,与黏土岩类相似,含铝高时,即成铝土矿。
  铁质岩:富含铁质,当其含铁量达30%以上时,即成为铁矿,有赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿等,但黄铁矿主要提炼其硫,不作正常的铁矿开采。
  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

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