砂岩的肉眼观察与描述
七台河职业学院杨丽
摘要：在大陆的沉积地层中，砂岩是常见的陆源碎屑岩，也是研究得最多的沉积岩类之一。从砂岩的组成，肉眼鉴定与描述内容和方法，典型砂岩及特征等方面阐述了地质勘查中常见的砂岩。
关键词：砂岩、碎屑、基质
砂岩是重要的油气储蓄岩类，也是地下淡水的巨大存储库，纯净的石英砂还是廉价的玻璃工业原料。主要沉积在河流、沙漠、湖泊等大陆环境、河海过渡环境、浅海至深海环境。
一、砂岩的组成
砂岩主要是由粒度为2~0.05mm的含量在50%以上的碎屑和基质组成，由胶结物胶结起来的岩石，又称中碎屑岩。碎屑的主要成分为石英和长石，其次还有白云母、重矿物、岩屑等。基质成分主要指与碎屑同时沉积的颗粒，为更细的粉砂物质或黏土。胶结物主要是硅质和碳酸盐质的胶结成分。
二、肉眼观察与描述内容和方法
（一）测量碎屑粒度
首先估量砂岩中相应粒级的含量。砂岩按碎屑颗粒的粒度主要分为粗砂岩（2～0.5mm）、中砂岩（0.5～0.25mm）、细砂岩（0.25～0.05mm）三种类型。以上砂岩，相应粒级含量都在50%以上。主要粒级在砂级，即可在露头上目估，也可在显微镜下测量或目估。目估常常更能反映沉积物的整体粒度，尤其是野外或手标本目估，观察面积大，代表性更强。然后依据碎屑颗粒的大小，确定砂岩类型。
（二）观察整体颜色
对砂岩的描述要分清新鲜面和风化后的变化情况，然后观察岩石的整体颜色。如果岩石的成分复杂，颜色多而杂时，可把标本放远一点看，描述主要的颜色。有时可把次要的颜色放在前面来形容主要颜色，如黄绿色，即以绿色为主，略带黄色。对颜色的描述还要分清新鲜面和风化面的颜色。
（三）鉴别碎屑成分
砂岩的沉积组分主要是砂级陆源碎屑和沉积基质。砂级陆源碎屑主要由单晶碎屑和岩屑组成。单晶碎屑主要是石英和长石，及少量云母和重矿物。岩屑主要有燧石岩、酸性喷出岩、细粒片岩、片麻岩等。基质主要以粘土为主。鉴别并估算他们的百分含量，含量多的写在前面，少的写在后面。
（四）确定胶结物
1、胶结物的成分
最常见的胶结物是氧化硅（蛋白石、玉髓、石英）、碳酸盐（方解石、白云石、菱铁矿）；此外还有重晶石、石膏、硬石膏、黄铁矿等。胶结物对研究碎屑岩的成岩后生变化，推断其沉积环境都有重要意义。
2、胶结类型
砂岩的主要胶结类型分为基底式胶结、孔隙式胶结、接触式胶结和镶嵌式胶结四种。基底式胶结：碎屑颗粒彼此不相接触呈漂浮状分散在填隙物内。这种胶结方式通常是高密度流，如浊流、泥石流等快速堆积的产物。孔隙式胶结：大部分碎颗粒相互接触，形成颗粒支撑和孔隙，成岩期析出的化学沉淀胶结物常分布在其孔隙之中。接触式胶结：胶结物很少，仅分布于碎屑颗粒彼此接触处。在干
旱地区砂层中孔隙水溶液沿毛细管上升，在碎屑颗粒的接触点沉淀析出，常形成接触式胶结。镶嵌式胶结：颗粒之间因压溶而成面接触。胶结物很少，其成分与颗粒成分一致。
（五）描述构造特征
描述层理的类型、大小及其他构造特征。砂岩的沉积环境主要是沙漠、湖泊等大陆环境、海河过渡三角洲环境、浅海至深海环境。形成的常见沉积构造有物理成因的层理构造、波痕构造、泥裂、雨痕、雹痕、冲刷构造和泄水构造；生物成因的生痕构造、生物扰动构造、植物根痕构造和叠层构造；化学成因的有晶痕和假晶、鸟眼构造、结核构造和缝合线构造。砂岩主要的构造是层理构造，层理构造主要分为水平层理、波状层理、斜层理和交错层理、递变层理、块状层理。
（六）研究接触关系
砂岩与粗碎屑岩、粉砂岩、泥质岩（页岩）、碳酸盐岩等共同构成各种各样的垂向序列。依据以上序列来确定砂岩与上下岩层的接触关系。
（七）生物化石
若发现有化石，就需要进一步阐述化石的种类、保存的完整程度、产出和排列情况。化石在基质或胶结物中常见，
（八）风化情况、次生变化、地貌上的特点
一般情况下，砂岩岩体的风化程度呈现出由表及里逐渐减弱的规律。按照岩石分化程度不同可分为：未风化：岩质新鲜偶见风化痕迹。微风化：结构基本未变，仅节理面有渲染或略有变色，有少量风化裂隙。中风化：结构部分破坏，沿节理面有次生矿物，有风化裂隙发育，岩体被切割成岩块。用镐难挖，干钻不易钻进。强风化：结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙发育，岩体破碎，用镐可挖，干钻不易钻进。全风化：结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，可用镐挖，干钻可钻进。
对具有斑状结构的岩石要描述斑晶成分、基质的成分及结晶程度。
因砂岩的矿物成分、硬度和胶结程度的不同，发育的地貌也不相同。石英砂岩或由硅质胶结的砂岩，抗风化和侵蚀作用强，常形成相对高起的山岭；胶结不坚实的粗砂岩、长石砂岩则常成丘陵或盆地。
（九）成因特征
砂岩多以稳定的层状产出，砂体外形可呈席状、丘垄状、水道充填状和扇状等。沉积构造多为各种层理、波痕构造。
（十）岩石命名
颜色+胶结物+粒度+岩石名称，如灰黄色粘土质粗粒石英砂岩。
三、典型砂岩及特征
（一）石英砂岩
碎屑颗粒中单晶石英颗粒占95%以上，含少量长石和岩屑，重矿物（锆石、电气石、金红石）和粘土含量极低；胶结物多为石英，其次为蛋白石、玉髓和钙质；石英容易发生压溶作用，因此，石英砂岩中硅质胶结物发育。主要有硅质石英砂岩：胶结物为蛋白石和玉髓；沉积石英岩：石英颗粒的自生加大边极为发育，肉眼很难辨别颗粒和胶结物的界限。
成因：石英砂岩多分布于海滩，石英砂岩是海水反复冲刷的结果，与风的沉积作用有关。
（二）长石砂岩
石英颗粒含量< 75%，长石颗粒含量>25%，岩屑含量<25%。长石多为正长
石、斜长石和条纹长石；胶结物主要为钙质和铁质；重矿物和粘土的含量比石英砂岩高；由于长石化学上不稳定，砂岩中蚀变和交代现象丰富。主要母岩是富长石的花岗岩和花岗片麻岩等；长石砂岩广泛分布于冲积扇、河流、三角洲环境。由于长石硬度较大，抗机械压实能力强；压溶作用不明显，抗化学压实能力也较强；同时，由于化学性质不稳定，易发生溶解、交代等化学反应，有利于次生孔隙的发育。总之，长石含量较高的长石砂岩，在埋藏成岩过程中，有利于其孔隙的保存。
成因：在利的构造与气候条件下，近源快速堆积。
（三）岩屑砂岩
石英颗粒含量< 75%，岩屑颗粒含量>25%，长石含量<25%。岩屑主要有火山岩的熔岩岩屑；低级变质岩的板岩、千枚岩及云母片岩岩屑；积岩的页岩、粉砂岩、燧石、碳酸盐岩岩屑。胶结物主要为钙质和硅质；重矿物和粘土的含量较高，发育假基质；分选、磨圆差，色调较深，呈灰色、灰绿色及灰黑色。
成因：近源快速堆积。分布：长石砂岩广泛分布于冲积扇、扇三角洲、河流环境：由于岩屑硬度较大，抗机械压实能力弱，在埋藏过程中，容易发生假杂基化，岩屑砂岩的孔隙不易保存，一般储集性能不好。
研究陆源碎屑岩中常见的砂岩，要了解砂岩复杂的成分组成，掌握其肉眼鉴定描述的内容和方法，识别常见的砂岩类型。对砂岩进行综合分析和概括，用简练流畅的文字表达出来，以此来鉴定和描述砂岩，训练学生的地质思维。
参考文献
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[２]岩石学.路凤香,桑隆康.地质出版社,2006,02
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