南京大学地球科学与工程学院岩矿教研室的岩石教学薄片是在一线科研工作者研究过的海量岩石样本中筛选出来的,这些教学薄片在岩石成分、结构等方面具有典型特征,在各类岩石中极具代表性。例如,1980s制作的花岗岩类的教学薄片就是由华南花岗岩综合研究课题
[4]的几万个岩石薄片鉴定资料中筛选出来的代表性样品制成的。2000年以前早期的教学薄片是南京大学岩矿教研室的老师们亲自磨制出来的,确保每个薄片都满足0.03 mm标准薄片厚度;21世纪以来新补充的教学薄片则是送到专业岩石薄片公司制作的。
为了更好地全方位展示这些教学薄片,在选择代表性视域后于0°位置时分别拍摄岩石薄片透射单偏光照片和透射正交偏光照片,然后在透射正交偏光下,每旋转15°拍摄一张照片,若遇到方解石等高级白干涉色的矿物则薄片在90°位置插入λ波程长度的石膏试板并拍摄1张显微照片。每个教学薄片共拍摄1张透射单偏光照片和7或8张透射正交偏光照片(图1)。其他的拍照原则统一采用《岩石显微图像专题》的拍照要求
[5],然后将沉积岩、火成岩、变质岩等3大类岩石教学薄片各随机选3盒进行统一的拍照。显微照片命名方式按“薄片所在位置”+“岩石定名”+“薄片盒序号”+“-摄像视域的数字序号”,如“沉8长石石英砂岩2-5”代表沉积岩第8号教学薄片长石石英砂岩样品2第5张显微照片。
图1
火15粗面岩1样品不同旋转角度下单偏光(-)和正交偏光(+)显微照片 每个薄片的信息采集方法统一按《岩石显微图像专题》的标准执行,在表格中系统描述了岩石薄片的成分、结构、构造等,并同时获取了薄片有关的地理等信息。其中,沉积岩薄片的描述与定名参照《岩石显微图像专题》制定的标准
[5],碳酸盐岩、蒸发岩、沉积矿产等内源沉积岩均参考灰岩的表头进行填写,火山碎屑岩和陆源碎屑岩参考碎屑岩表头进行填写。
鉴于变质岩和火成岩薄片的图像信息尚无标准的信息表头,本研究参考《岩石显微图像专题》制定的碎屑岩和灰岩图像信息的标准表头及其设计原则
[5],分别设计了表1和表2。
序号 | 薄片原始编号 | 所属岩类 | 岩石定名 | 照片编号 | 造岩显晶或斑晶矿物及含量估计 | 副矿物 | 基质类型及含量估计 | | 火成岩结构 | 火成岩构造类型 | 岩浆作用类型 | 补充描述 |
矿物粒径大小(mm)与粒级 | 颗粒相对大小 | 结晶程度 | 自形程度 | 颗粒形态 | 颗粒间相互关系 |
1 | 火1二辉橄榄岩1 | 超基性(超镁铁质)岩 | 二辉橄榄岩 | 火1二辉橄榄岩1-1 火1二辉橄榄岩1-2 火1二辉橄榄岩1-3 火1二辉橄榄岩1-4 火1二辉橄榄岩1-5 火1二辉橄榄岩1-6 火1二辉橄榄岩1-7 火1二辉橄榄岩1-8 | 橄榄石65%,普通辉石20%,紫苏辉石14% | 尖晶石1% | | 0.5–3 mm中粒结构 | 等粒结构 | 全晶质 | 自形–半自形 | 粒状、短柱状 | | | 侵入作用 | |
火成岩中的“岩类”划分(表1)依据全岩SiO
2含量和碱饱和程度等标准划分为超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩、碱性岩等,火成岩中还有少量直接由碳酸岩浆冷凝结晶的碳酸岩等碱性岩相关的岩石
[6](图2)。在进一步准确定名火成岩时,需要遵循以下规则
[6]:(1)通过统计或化学成分计算得到的矿物含量进行QAPF分类(即按石英、碱性长石、斜长石、似长石4种矿物相对含量分类)图解获得火成岩的基本名。(2)进一步命名是通过含量≥5%次要矿物的名称作为前缀构成,如有多种次要矿物要参与命名,则含量越多者越靠近岩石的基本名称。(3)对于浅成侵入岩,如具微晶或细粒结构,则在相应成分的浅成侵入岩名称前加“微晶”作为前缀,如微晶闪长岩;如具斑状结构,则在对应的浅成侵入岩之后加“斑岩”作词尾,如花岗斑岩、二长斑岩等。(4)对外貌特征上与喷出岩相同的超浅成侵入岩,因它们大都具斑状结构,故可用“斑岩”冠以熔岩名称来命名,如安山斑岩等,如果这种超浅成岩属于次火山岩相,则在该名称前加“次”字作前缀,如次流纹斑岩等。(5)对具斑状结构的深成岩或喷出岩,一般不将结构放入命名中,以防与斑状的浅成岩混淆。
火成岩显微薄片中可以观察到造岩矿物类型及含量,偶尔能看到含量<1%的副矿物(例如锆石、尖晶石、磷灰石等)。本数据集表1中“造岩显晶或斑晶矿物的含量”是指在代表视域下显微照片中各类矿物的目估面积百分含量。火成岩的结构指组成岩石物质(矿物)的结晶程度、颗粒大小、形态以及它们之间的相互关系
[6]。薄片信息这部分描述主要包括对矿物颗粒绝对大小、颗粒相对大小、颗粒形态、结晶程度、自形程度、颗粒间相互关系等6类(图3)进行描述。火成岩的构造是指组成岩石的各部分之间的相互排列、配置与充填方式关系
[6],这些构造主要是宏观可见;而显微镜下的薄片通常也能看到部分构造,例如流纹构造、斑杂构造、珍珠构造、气孔构造、杏仁构造等(图3)。
火成岩的岩浆作用主要通过岩相学特征将其分为侵入作用和火山作用两类;此外更深入的研究则需基于火成岩组成、结构、构造等资料进一步综合判断属于结晶分异作用、同化混染作用、岩浆混合作用、还是岩浆液态不混熔作用
[6]。
变质岩的岩类划分主要依据变质岩的组构和矿物组成,变质岩的基本类型包括板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、混合岩、糜棱岩、角岩、变粒岩、斜长角闪岩、麻粒岩、榴辉岩、大理岩、石英岩、矽卡岩、碎裂岩、云英岩、蛇纹岩等近20种常见类型
[7](图4)。
变质岩准确定名时遵循以下规则
[7]:(1)特征变质矿物+普通变质矿物+基本名称,如矽线石二云母片岩。(2)多种矿物参与命名时,同类矿物含量少的排序在前,多的排在后面。(3)普通矿物≥5%时参加命名,特征变质矿物无论含量多少都参加命名。(4)多种矿物参加命名时,通常取前两字简化矿物名词,如十字石榴黑云片岩。(5)片麻岩命名时,在基本名称前加长石类型,如角闪斜长片麻岩,石榴矽线钾长片麻岩。(6)一些特征构造加在名称最前,如条带状混合岩,斑点角岩。(7)若为轻微变质岩石,则以“变质+原岩名称”对其命名,如变质辉绿岩、变质粉砂岩等。(8)若为叠加变质岩或热液蚀变岩石,则以“XXX化+原岩名称”对其命名,例如糜棱岩化斜长角闪岩、绿泥石化二云母片岩、角岩化粉砂岩。
变质岩中矿物包括普通矿物和变质矿物两类(表2),需分别在表2中系统描述矿物类型以及估算显微照片中面积百分含量。变质岩中普通矿物是指在沉积岩和火成岩中也常见的矿物类型,例如石英、白云母、黑云母、斜长石、钾长石(或者碱性长石)、方解石、白云石、角闪石等。变质矿物则包括不同变质条件下的绢云母、蛇纹石、石榴子石、夕线石、蓝晶石、硬玉等数十种矿物(表3)。
序号 | 薄片原始编号 | 所属岩类 | 岩石定名 | 照片编号 | 普通矿物及含量 | 变质矿物 | 基质类型及含量 | 变余结构 | 变晶结构 | 交代结构 | 碎裂与变形结构 | 变质构造 | 变质作用类型 | 补充描述 |
变晶颗粒大小(mm)与粒级 | 变晶颗粒相对大小 | 变晶颗粒间相互关系 | 变晶颗粒形态 |
1 | 变1糜棱岩1 | 糜棱岩 | 糜棱岩 | 变1糜棱岩1-1 变1糜棱岩1-2 变1糜棱岩1-3 变1糜棱岩1-4 变1糜棱岩1-5 变1糜棱岩1-6 变1糜棱岩1-7 变1糜棱岩1-8 | 石英30%,斜长石55%,钾长石5%,黑云母10% | 未见 | 无 | 无 | 碎斑(0.5-1.5mm)中细粒变晶结构,碎基(<0.1mm)显微变晶结构 | 不等粒变晶 | | 粒状 | | 波状消光、亚颗粒、绢带结构、糜棱结构、膝折带 | 片麻状构造或眼球状构造 | 动力变质作用 | |
表3
不同成分、不同环境下的变质矿物表(据[7]修改) | 泥质岩(富铝)系列 | 长英质系列 | 硅质(富硅)系列 | 碳酸盐系列 | 基性(铁镁质)系列 | 超铁镁质系列 |
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普通 | 石英,白云母,黑云母,斜长石 | 石英,斜长石,钾长石,黑云母 | 石英,云母 | 方解石,白云石,石英 | 斜长石,角闪石,绿泥石 | |
低级 | 绢云母,绿泥石,叶腊石,硬绿泥石,电气石,富锰石榴子石 | 绢云母,白云母 | 绢云母,白云母,磁铁矿 | 蛇纹石,滑石,斜黝帘石–绿帘石 | 绿泥石,绿帘石,阳起石,酸性斜长石,沸石,葡萄石,黑云母,绿纤石 | 蛇纹石,滑石,绿泥石 |
中级 | 红柱石,铁铝榴石,十字石,蓝晶石 | 红柱石,铁铝榴石,蓝晶石 | 红柱石,铁铝榴石,蓝晶石,闪石 | 透闪石,符山石,钙铁榴石,钙铝榴石 | 普通角闪石,中性斜长石,直闪石,镁铁闪石 | 直闪石,透闪石,金云母 |
高级 | 矽线石,堇青石,假蓝宝石,刚玉 | 矽线石,正长石 | 矽线石,紫苏辉石 | 硅灰石,透辉石,方镁石,方柱石,硅镁石,镁橄榄石 | 单斜辉石,斜方辉石,铁铝—镁铝榴石,条纹长石,尖晶石 | 单斜辉石,斜方辉石,橄榄石,铬尖晶石 |
高压 | 多硅白云母,钠云母,滑石+蓝晶石,黝帘石+蓝晶石 | 多硅白云母,钠云母,硬柱石,硬玉 | 多硅白云母,硬玉,黄玉 | 霰石 | 蓝闪石,硬柱石,硬玉,绿辉石,镁铝榴石,黑硬绿泥石 | 镁铝榴石,滑石 |
变质岩的结构主要通过光学薄片在显微镜下观察,主要包括变晶结构、变余结构、交代结构、碎裂与变形结构等4类(表2),薄片下常见的结构40余种(图5)。宏观肉眼可见的变质岩构造虽大多是非渗透性的,但板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造、混合构造、条带状构造、眼球状构造等(图5)也可以在光学薄片中观察到。
变质岩的变质作用类型同样需要综合薄片中成分、结构、构造等,以及温压条件、地质背景等其他信息进行综合判断,主要包括区域变质作用、动力变质作用、接触变质作用、气液变质作用、埋深变质作用、洋底变质作用、混合岩化作用等
[7]。