地質筆記-Usyd ENGG1501 認石頭考試

這是一個工程地質大一基礎課程的複習筆記。

一項考試的主要內容是：認石頭，給5塊特徵較為明顯的石頭，給一個x10目鏡，給一個刮板，一張成分表，判斷其成分並對石頭進行描述。5塊石頭可能是純礦物，可能是火成岩，沉積岩，變質岩的任何一種。

火成岩的形成，晶體結構與礦物成分

人說百鍊成鋼。在鍊鋼的時候，須把鐵水燒融，按需要添加適合的碳成分在裡面。碳原子很小，可以像支撐的小補丁一樣，完善鐵在晶體構成中軟弱的部分，增加鐵的強度。

把主角換成岩石也是一樣。岩石是礦物組成的。首先給岩石加高溫，破壞原本礦物晶體中的鍵，使原本的晶體變為液態，就像冰融化成水。

在適合的溫度下，岩漿緩慢冷卻，就像一個適合的培養基。由液體變為固態的過程叫相變：晶體首先會因為高濃度，互相碰撞而成核。更多的原子慢慢的附著在上面，晶體慢慢的長大，形成一個個礦物小晶體。

火成岩的形態決定可以用兩個軸來表示：一是長英質（felsic）與鐵鎂質（mafic）的百分比，二是岩石冷卻的速度。

越快冷卻的岩石，能讓晶體生長的時間越少，在形成一個穩定結構之前就迅速定型了，原子的排列就比較雜亂。最極端的結果是噴出岩中的玻璃——玻璃不是晶體，是沒有結晶結構的，所以也不存在晶體脆弱部位會呈現的解理。

縱軸從上到下含有鐵鎂質的濃度依次增加，橫軸是從左到右冷卻的速度依次減慢。

辨識鐵鎂質的含量，主要看顏色。鐵鎂質是黑色的，顏色越黑的火成岩裡面含鐵鎂質越多。反之，長英質富含硅，是淺色的。淺色的Rhyolite流紋岩， granite花崗岩，dacite英安岩, granadorite花崗閃長岩，都屬於此類。

通常，最左列與最右列的特徵最為明顯，而中間列則顯示過渡的特性。可以看到每一橫列里的石頭色澤近似，但越右邊的石頭晶體越大。

火成岩的通常成分百分比與顏色對照表

花崗岩/流紋岩：含有Orthoclase約25-50%，quartz 25-50%, Plagioclase 10-20%, micas(biotite為主，muscovite也可能）10%以下，amphibole 10%左右。

安山岩/ 閃長岩（diorite）：orthoclease<5% quartz <10% Plagioclease 50%, micas 10%, amphibole 20%左右

玄武岩/輝長岩（gabbro）：pyroxene>50%, plagioclase 20%

橄欖岩（peridotite）：以橄欖石Olivine為主。

顏色並不一定是評判成分的關鍵。石頭庫里有一個黑色的為主的流紋岩rhyolite， 有許多黑色的玻璃成分蓋住了岩石的色澤。 玄武岩basalt上也可能有許多白色的礦物析出成分附著在孔隙處，是水流里的礦物質析出產生的。

沉積岩的命名，描述與成分判斷

首先判斷是不是沉積岩。多為earthy光澤，沒有可見的閃亮晶體。

沉積岩命名與描述的三個重點：

1 顆粒大小 (平均顆粒大小)

平均可見顆粒>256mm，grade為Boulder

可見顆粒在2mm-256mm之間，grade為gravel

如果顆粒稜角分明(angular)，岩石須稱為breccia。

如果顆粒比較圓潤（rounded），稱為conglomerate。conglomerate形態通常像混凝土一樣，大岩石塊的作用像骨料，由細小的肉眼不可見的沉積成分相連。如石頭間距很小，大顆粒（clast）互相支撐(support)擠壓，稱為orthoconglomerate ; 如果石頭間距大，互相不接觸，主要靠cement部分連接，稱為paraconglomerate。

平均可見顆粒1/16mm-2mm之間，肉眼可見，稱為sandstone

平均顆粒肉眼不可見，稱為siltstone/mudstone.

顆粒更粗糙的是siltstone，最細膩的是mudstone.

2 根據顏色推測富含的元素

多用於描述mudstone： 顏色偏紅，富含鐵。偏黑，富含碳。偏淺色，富含硅。

3 根據顆粒大小推測形成沉積的環境

水流的搬運作用為主。顆粒大的conglomerate, sandstone,在高能量的環境沉積。原因是因為水流速快的話就會沖走細小的沉積岩顆粒，比如海邊，河流；顆粒小的mudstone在低能量的環境中沉積，比如寧靜的湖泊。

沉積岩的通常成分：

quartz & feldspar( silica-rich, light in color)

Biotite, muscovite (Dark in color, slightly glitter)

clay, lithic fragments (in conglomerates)