淺談巖石肉眼鑒別方法

丁辰

摘要：自然界有著各種各樣的巖石，巖石與水、大氣和生物是自然環(huán)境的四大基本要素。作為世界上面積第三大的國家，我國的巖石礦產(chǎn)資源分布非常廣泛，而且其儲量和種類十分豐富，要想合理地利用和研究巖石礦物，首先必須清楚其種類及特征。巖石鑒定的方法有很多種，然而巖石肉眼鑒別是地質(zhì)工作者需要掌握的最基本的技能，對地質(zhì)勘查工作的開展具有重要意義。隨著科技的不斷發(fā)展，巖石礦物的鑒定方法也在不斷地變化，并且經(jīng)歷了從淺顯到深入、從簡單到精細(xì)的發(fā)展過程，本文用通俗易懂的語言從外觀、構(gòu)造以及產(chǎn)狀等方面對巖石礦物的種類與特征進(jìn)行概述，并著重介紹三大類巖石肉眼鑒別標(biāo)準(zhǔn)，對指導(dǎo)巖石學(xué)課程教學(xué)和地質(zhì)學(xué)研究工作具有一定的參考價值。

Abstract： There are all kinds of rocks in nature. Rocks， water， the atmosphere and living things are the four basic elements of the natural environment. As the third largest country in the world， China's rock mineral resources are widely distributed， and its reserves and species are very rich. To use and study rock minerals reasonably， we must first understand its types and characteristics. There are many methods for rock identification. However， the naked eye identification of rocks is the most basic skill that geologists need to master， which is of great significance to the development of geological exploration work. With the continuous development of science and technology， the identification methods of rock minerals are constantly changing， and have undergone a process of development from shallow to deep， simple to fine. This article uses easy-to-understand language to summarize the types and characteristics of rock minerals from appearance， structure and occurrence， and emphasizes the three types of rock's naked eye identification standards， which has certain reference value for guiding petrology course teaching and geological research work.

關(guān)鍵詞：巖石;肉眼鑒別;地質(zhì)學(xué)

Key words： rock;naked eye identification;geology

中圖分類號：P585 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）08-0252-03

0 ?引言

巖石是地質(zhì)科學(xué)中的一個專用術(shù)語，是指天然產(chǎn)出的，由一種或多種礦物組成，構(gòu)成地殼和上地幔的固態(tài)集合體，是地球內(nèi)力和外力共同作用的產(chǎn)物。通常根據(jù)成因，巖石被劃分為巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖三個大類。

眾人皆知，礦產(chǎn)資源是一種必不可少的自然資源，對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會現(xiàn)代化建設(shè)有巨大的影響;自新中國成立以來，我國的煤炭年消費(fèi)量擴(kuò)大了幾十倍，粗鋼年消費(fèi)量激增1240倍，石油年消費(fèi)量增長了2000多倍，天然氣年消費(fèi)量更是增長近2萬倍。毫無疑問，雖然目前中國經(jīng)濟(jì)調(diào)整期，但是礦產(chǎn)資源對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出的巨大的貢獻(xiàn)是不可抹殺的。要想利用好礦產(chǎn)資源，就必須了解巖石礦物的性質(zhì)，這也是地質(zhì)勘探的重要組成。地質(zhì)勘探的目的就是為礦產(chǎn)開發(fā)、項(xiàng)目建設(shè)和地質(zhì)災(zāi)害防治等工作提供原始資料。而巖礦分析鑒別是一切地質(zhì)工作的基石，它對探測地質(zhì)狀況、獲取相關(guān)地質(zhì)參數(shù)具有基礎(chǔ)性和指導(dǎo)性意義。[2]吳群等學(xué)者就巖石礦物鑒別的重要性在其發(fā)表的論文中有非常詳細(xì)的論述。[4]

伴隨著巖石礦物開采量不斷增加，對于巖石礦物鑒定的精確度越來越高，成分劃分的也越來越細(xì)。18世紀(jì)末到19世紀(jì)初期對巖石的研究途徑主要是肉眼鑒定，至1828年顯微鏡的出現(xiàn)和使用，巖石學(xué)和地質(zhì)學(xué)的研究步入的新的階段，巖石礦物鑒定的精確度逐步提高。[1]最明顯的表現(xiàn)是，地質(zhì)學(xué)界對巖石和礦物的種類的劃分比最初更加細(xì)化，針對巖石成分的分析和鑒定過程也變得十分的復(fù)雜，葉鐵凡、陳志清等學(xué)者對巖石礦物幾個基本的鑒定流程做過相關(guān)的討論。[2-3]

科學(xué)技術(shù)水平的提高，現(xiàn)代巖石礦物鑒定的方法也是多種多樣。科研人員為了實(shí)現(xiàn)不同巖礦成分的精確測定，會采用多種科學(xué)方法。目前最常用手段主要有物理、探針、光譜、化學(xué)和。[5]很明顯，現(xiàn)代巖石分析的要求遠(yuǎn)比以前要高，對礦物不僅需要從外觀和產(chǎn)狀上做判斷，還需要從結(jié)構(gòu)和構(gòu)造原理等方面做精細(xì)化的鑒定，一個地質(zhì)工作者想做好巖石礦物的深度研究工作，有一個前提，就是必須對巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖三種巖石的基本特性和外貌特征了如指掌，筆者接觸到的很多地質(zhì)專業(yè)的學(xué)生甚至部分教師都很難;可以說不管時代如何變化，巖石肉眼鑒別方法永遠(yuǎn)是所有地質(zhì)工作者必備的基礎(chǔ)技能。

1 ?三大類巖石

1.1 巖漿巖

巖漿巖：是由地殼或地幔上升的熔融的巖漿沖入地殼或噴出地表冷卻固結(jié)而成的礦物，通俗的來講就是由巖漿冷凝固結(jié)之后形成的巖石，又稱火成巖。巖漿巖通常按成巖的環(huán)境又分為噴出型和侵入型。對未達(dá)到地表的巖漿冷凝而成的巖石叫侵入型巖石（簡稱侵入巖），侵入型巖石在地下不同深度和地質(zhì)環(huán)境下冷凝固結(jié)，通常顆粒較粗，而如果是淺層侵入巖，顆粒往往大小不均，整體偏細(xì)小。噴出型巖石又稱噴出巖或火山巖，是在巖漿以及其他巖屑、晶體等沿著火山通道噴出火山口后冷卻形成的巖石，按其特征又可分為兩類巖石，一種是冷凝固結(jié)而成的熔巖。另一種是由火山爆發(fā)出來的各種沉積物和碎塊等碎屑物質(zhì)堆積而成的，稱為火山碎屑巖。由于熔巖冷卻時間較短，因此礦物都比較細(xì)小，常成玻璃質(zhì)、半晶質(zhì)或隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，具有多樣的構(gòu)造，例如氣孔、流線、流面、條帶狀、流紋、塊狀構(gòu)造等。[1]巖漿巖在地殼中分布很廣，它們在地殼中往往以各種形態(tài)占有一定的位置，構(gòu)成復(fù)雜的礦體巖體，這些又都是一定地質(zhì)歷史時期地質(zhì)、構(gòu)造發(fā)展到一定階段的形成物。因此研究巖石，就要當(dāng)做復(fù)雜的地質(zhì)體來研究。[1，5，7]

1.2 沉積巖

沉積巖：地球巖石圈表面層的松散堆積物，在周圍溫度正常和壓力不大的情況下，經(jīng)過沉淀、風(fēng)化、固結(jié)等作用形成的巖石。它是地球表層分布最廣的巖石，占陸地全球總面積的75%。它也與人類日常生活息息相關(guān)，可以說沒有沉積巖就沒有人類文明的產(chǎn)生和發(fā)展，沉積巖不光是有巖石，還包括了可燃有機(jī)礦產(chǎn)（如：石油、天然氣、油頁巖和煤）、金屬礦產(chǎn)和非金屬礦產(chǎn)（如：錳、鐵、鋁、鋅、鉛、銅、汞、鈾、金剛石等）以及鹽類礦產(chǎn)，沉積巖除了工業(yè)用途之外，還可以作為建筑耐火材料、冶金溶劑、水泥及玻璃的原料等。另外沉積巖還與地下水資源開發(fā)利用、工程建設(shè)規(guī)劃有著密切關(guān)系。[1，7]

沉積巖的主要特征是：層理構(gòu)造相顯著如水平、平行、波狀、板狀交錯還有遞變等;沉積巖結(jié)構(gòu)類型也很豐富，明顯地不同于巖漿巖單一的晶粒結(jié)構(gòu)，例如陸源碎屑巖一般為單一的碎屑結(jié)構(gòu)，而泥質(zhì)巖具有復(fù)雜的泥狀空間結(jié)構(gòu)，化學(xué)及生物化學(xué)巖具有晶粒結(jié)構(gòu)，其他的某些內(nèi)源沉積巖為顆粒結(jié)構(gòu)等;沉積巖經(jīng)石化作用即成古生物化石，并伴隨有古遺跡，是歷史學(xué)家的重點(diǎn)研究對象。目前野外勘查常見的沉積類巖石有：直徑大于3mm的礫和磨圓的卵石及膠結(jié)而成的礫巖，直徑2mm到0.05mm的砂巖，還有顆粒細(xì)小的頁巖（黏土礦物），還有硬度不大的石灰?guī)r等。[1，5，7]

1.3 變質(zhì)巖

變質(zhì)巖：野外原有的巖石礦物（巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖等）所處環(huán)境的改變，在風(fēng)化侵蝕、雨水沖刷等外界作用下，發(fā)生礦物成分和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等方面的改造與轉(zhuǎn)變，進(jìn)而形成的一種新的巖體。這是原巖在新的物理、化學(xué)環(huán)境中為建立新的平衡以達(dá)到相對穩(wěn)定的必然現(xiàn)象。[1]

引起變質(zhì)巖的變質(zhì)作用是由地球內(nèi)力作用引起各種物理化學(xué)條件的改變，是使地殼中已形成的巖石在基本保持固態(tài)的狀態(tài)下，原巖礦物組分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造發(fā)生轉(zhuǎn)變的作用。根據(jù)原有巖石種類的不同，變質(zhì)巖總體可以分成三種：正變質(zhì)巖、副變質(zhì)巖、疊加變質(zhì)巖。[1]

變質(zhì)巖的特殊之處在于，不僅具有自身變異后的特點(diǎn)，而且還留著原有的某些性質(zhì)。關(guān)于變質(zhì)巖的部分特征，變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)和巖漿巖相似，絕大多數(shù)情況下都是晶體的結(jié)構(gòu)。但是變質(zhì)巖的晶體結(jié)構(gòu)基本上是經(jīng)過重結(jié)晶形成的，重結(jié)晶就是在結(jié)晶的基礎(chǔ)上再次結(jié)晶，所以在描述變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)時，一般應(yīng)加“變晶”。例如如粗粒變晶體結(jié)構(gòu)，斑狀變晶體結(jié)構(gòu)等當(dāng)變質(zhì)作用進(jìn)行的不徹底時，在形成的變質(zhì)巖中有時還會殘留變質(zhì)前原巖結(jié)構(gòu)的一部分特征，則稱為變余結(jié)構(gòu)（殘余結(jié)構(gòu)）。[1]

變質(zhì)巖的構(gòu)造主要分為兩種，分別是變余構(gòu)造和變成構(gòu)造，變余構(gòu)造主要有班雜構(gòu)造、氣孔構(gòu)造、層理構(gòu)造等，而變成構(gòu)造主要的是具有定向性的片狀構(gòu)造和不具有定向性的塊狀構(gòu)造，其中片狀構(gòu)造是變質(zhì)巖所特有的。[1，5]

2 ?三大類巖石肉眼鑒別方法

巖石的鑒別標(biāo)準(zhǔn)的主要依據(jù)為樣品的基本特性和外貌特征，需要有一定的地質(zhì)學(xué)和構(gòu)造地質(zhì)學(xué)理論基礎(chǔ)，還需要一些簡單的工具（如小刀、放大鏡等）進(jìn)行輔助。

2.1 肉眼鑒別基本步驟

①確定樣品產(chǎn)狀：對巖石標(biāo)本鑒別之前，首先觀察其產(chǎn)狀。巖體的產(chǎn)狀是指巖體周邊的地質(zhì)條件和巖體在空間上產(chǎn)出的情況，巖體產(chǎn)狀可以表現(xiàn)巖體與圍巖的相互關(guān)系以及特征形態(tài)。

②再結(jié)合產(chǎn)狀，借助放大鏡等工具仔細(xì)觀察巖石有無表面條紋，以及表面的顏色深淺，這是巖石所含深色礦物成分體量的反映。一般來說，從酸性到基性，隨著深色物質(zhì)含的逐漸增加，巖石的顏色也隨之由淺入深。

③觀察巖石的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。巖石的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)，是巖石產(chǎn)生條件的直接體現(xiàn)。例如，研究人員可以根據(jù)解理、面理結(jié)構(gòu)、晶體形狀等特征，就可以初步確定幾種主要的礦物的屬于巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖中的哪一種;進(jìn)一步的，再判斷出哪一些為主要礦物，哪一些是次要礦物。

④再然后，就著重分析樣品的主要礦構(gòu)及成分，運(yùn)用比較、排除確定巖石的具體類型。筆者在這里舉例說明：假定所選擇的樣品，是一塊含有大量SiO2的巖石，其顏色淺紅帶肉色，具塊狀構(gòu)造和全晶質(zhì)中粒結(jié)構(gòu)的巖石。我們就可以進(jìn)行的初步判斷，淺紅色屬淺色，而淺色巖石往往是酸性或偏于酸性的，這就排除了基性或偏于基性的深色巖石。但偏于酸性的巖石中，又有深成的花崗巖、正長巖等礦物，需要進(jìn)一步的判斷。而該樣品擁有全晶質(zhì)中粒結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造，因此可以斷定，是深成巖。這就進(jìn)一步排除了淺成巖和噴出巖。那么究竟是花崗巖還是正長巖呢，這就需要在實(shí)驗(yàn)室里對該巖石的主要礦物成分定量分析，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與野外觀察相結(jié)合才能得出最準(zhǔn)確的結(jié)論。[1，5]

2.2 主要巖漿巖的肉眼鑒別特征

①花崗巖：屬于深層侵入巖的一種，酸性或者偏酸性巖，多成肉紅色，灰色或灰白色，主要礦物成分為石英和正長石，全晶質(zhì)粒結(jié)構(gòu)，一般為塊狀構(gòu)造。

②流紋巖：屬噴出巖，酸性巖，通常為紫灰、灰白、暗灰色，有時候也呈現(xiàn)出淺黃、淺褐色，擁有最典型的斑狀構(gòu)造和流紋結(jié)構(gòu)，細(xì)小的斑晶常由石英或長石組成。成分大體上與花崗巖相同，均富含石英和堿性長石，與花崗巖不同之處在于，玻璃是流紋巖的主要成分之一，常含黑云母。由于熔巖的快速冷凝產(chǎn)生玻璃，具有氣孔和杏仁子。

③安山巖：噴出巖，中性巖，灰色、紫色或灰紫色，斜長石（中長石或奧長石）為其主要成分。對于嵌入基質(zhì)的斑晶體，通常由白色板狀長石晶體、黑云母、角閃石或輝石所組成。對于斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶常為斜長石，氣孔或杏仁狀構(gòu)造。

④玄武巖：噴出巖，基性巖，黑色、黑褐色或綠色等偏暗的顏色，成分與輝長巖等巖石相似，通常為隱晶質(zhì)細(xì)粒或斑狀結(jié)構(gòu)，主要礦物為斜長石和輝石，氣孔或杏仁狀構(gòu)造較普遍。玄武巖致密堅(jiān)硬，節(jié)理多。為所有熔巖中分布最廣數(shù)量最多的一類巖石，磷灰石和磁鐵礦幾乎與之相隨，有時含橄欖石。

⑤輝長巖：深成侵入巖，基性巖，顏色較深，一般為灰黑至黑色，主要礦物成分為基性斜長石和單斜輝石，石英含量極少全晶質(zhì)等粒結(jié)構(gòu)，典型的輝長結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

⑥橄欖巖：深成巖，超基性巖，呈深綠色，主要由橄欖石和輝石組成，特點(diǎn)是深色粗粒且比較重。[1，5]

2.3 主要沉積巖的肉眼鑒別特征

①礫巖：粒徑>2mm。②砂巖：主要由石英顆粒組成，粒徑2～0.05mm，顆粒分選良好，中粒，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)。③粉砂巖：粒徑0.05～0.005mm，細(xì)粒，粉砂結(jié)構(gòu)，粉砂巖一般會有平滑的水平層理，礦物成分方面與砂巖相近，粘土礦物的成分偏高，結(jié)構(gòu)疏松且強(qiáng)度和穩(wěn)定性都不高。粉砂巖顆粒肉眼很難分辯出來，用手指觸碰摩擦有輕微研磨質(zhì)感。④頁巖：由粘土沉積脫水固結(jié)或者膠結(jié)而成，一般以粘土為主體，大部分由明顯的薄層理，呈葉片狀，有一定的滑膩感，常含化石。⑤火山角礫巖：火山碎屑在火山角礫巖中通常占到90%以上，粒徑一般在2～100mm范圍內(nèi)，且多呈棱形，巖石常呈暗灰、藍(lán)灰或褐灰色（跟玄武巖相類似）。⑥石灰?guī)r：礦物成分以方解石為主，常呈深色、淺灰色，碎屑結(jié)構(gòu)和晶粒結(jié)構(gòu)，與稀鹽酸反應(yīng)劇烈。⑦硅質(zhì)巖：主要包括自生石英、玉髓和蛋白石，SiO2含量高達(dá)70～90%，具隱晶質(zhì)體和非晶質(zhì)體的致密塊狀結(jié)構(gòu)，常呈薄層狀及結(jié)核狀構(gòu)造。[1，5]

2.4 主要變質(zhì)巖的肉眼鑒定特征

①板巖：一般為灰色或黑色，大多數(shù)為變余、變余及板狀結(jié)構(gòu)及構(gòu)造。它主要由頁巖、粉砂巖及凝灰?guī)r，經(jīng)過短時間的變質(zhì)作用產(chǎn)生，所以其礦物只有部分會二次結(jié)晶（重結(jié)晶），單個顆粒極其微小，人的肉眼很難直接鑒別。板巖一般有著無損的平面面理，面理主要由云母等片狀礦物、極細(xì)粒綠泥石平行排列，而且?guī)缀鯖]有光澤，與頁巖相比具有明顯的“粗糙”粘膜質(zhì)感。

②千枚巖：屬于區(qū)域變質(zhì)巖的一種，顏色一般黃、藍(lán)或藍(lán)灰色，具有典型的千枚狀構(gòu)造和細(xì)粒鱗片變晶結(jié)構(gòu)，主要礦物為石英、綠泥石、絹云母，相比于板巖，千枚巖中礦物如云母和綠泥石等顆粒粒徑更大，巖體呈灰色或綠色。主要由細(xì)小的絹母、SiO2、鈉長石、黑泥石及綠云母組成。

③片麻巖：區(qū)域變質(zhì)巖，顏色一般為灰或淺灰，是一種長英質(zhì)變質(zhì)巖，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，長石和石英形成淺色層，鐵鎂礦物構(gòu)成的深色層呈片麻狀構(gòu)造，特點(diǎn)是具不連續(xù)的明暗交替層，顆粒比較粗大（一般會大于1mm），長石含量大于或等于25%，含片狀、柱狀的礦體比較少，而且如果有，片狀、柱狀礦物也會定向排列。

④片巖：區(qū)域變質(zhì)巖，黑、灰綠或綠色，主要礦物為云母、綠泥石、角閃石，變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，巖石中片柱狀礦物占比很大，片柱狀礦物定向排成面理和片理。片巖中片狀和柱狀礦物之和往往>15%，而長石含量<25%。而且片巖的粒度比板巖、千枚巖更粗更大，因此單個礦物顆粒能用肉眼鑒定與千枚巖相區(qū)別（千枚巖包含的礦物不能用肉眼直接區(qū)分。

⑤大理巖：區(qū)域變質(zhì)巖，巖石一般沒有顏色（白色），一為變晶粒柱狀結(jié)構(gòu)，有時候也會呈塊狀構(gòu)造，包含方解石、白云石等，往往含量>50%，巖石可以用小刀刻動產(chǎn)生白色粉末;并且大理巖有一個很重要的特性，遇稀鹽酸等化學(xué)物質(zhì)會強(qiáng)烈起泡產(chǎn)生二氧化碳，與石英巖用小刀刻不動及遇稀鹽酸不起泡相區(qū)別。

⑥石英巖：白色或灰白色，典型的粒狀晶變結(jié)構(gòu)，有時也呈塊狀構(gòu)造。是燧石、石英砂多次結(jié)晶的產(chǎn)物，主要由石英即SiO2所組成，石英含量>85%。

⑦構(gòu)造角礫巖：又稱斷層角礫巖，指由脆性破裂形成的碎裂巖，一般為角礫狀的。角礫是指棱角狀、次棱角狀、次圓狀等，其角礫成分來自兩盤巖石。[1，5]

3 ?結(jié)語

近代以來，巖石學(xué)發(fā)展迅速，多種測試儀器及化學(xué)分析方法的產(chǎn)生和應(yīng)用，使巖石的研究向微量、微區(qū)，高速度、高精度的新階段迅猛發(fā)展。但是就巖石學(xué)本身來說，無論哪種測試方法最終得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果必須與自然觀察的特征相互驗(yàn)證，意味著研究巖石必須使野外觀察和室內(nèi)測試相互配合，即宏觀和微觀相結(jié)合，理論和實(shí)踐相結(jié)合。一個合格的地質(zhì)工作者，應(yīng)當(dāng)深刻的了解巖石肉眼鑒別方法。該方法具有很強(qiáng)的實(shí)用性，并且永遠(yuǎn)不會過時。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖淵甫，鄭榮才，鄧江紅.巖石學(xué)簡明教程[M].三版.北京：地質(zhì)出版社，2009.

[2]陳志清.淺論巖石礦物鑒定的分析[J].科技與企業(yè)，2012（11）：154.

[3]葉軼凡.巖石礦物分析鑒定淺析[J].科技資訊，2011（14）：101.

[4]吳群.巖石礦物分析鑒定研究[J].江西化工，2017（02）：231-232.

[5]宋穎.巖石礦物鑒定方法綜述[J].化工管理，2018（23）：237-238.

[6]石振明，孔憲立.工程地質(zhì)學(xué)[M].二版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[7]三大類巖石的基本知識[EB/OL].http：//www.docin.com/p-83990685.html.2010-09-28.