沉積石英巖與變質(zhì)石英巖的一般特征及鑒別

杜龍葉

（成都理工大學(xué)，四川 成都610000）

沉積石英巖指石英顆粒來源于巖漿巖且膠結(jié)物幾乎全為次生加大石英的石英砂巖，又稱正石英巖；石英顆粒來源于沉積巖的石英巖，則被稱為副石英巖。沉積石英巖中石英以及硅質(zhì)的含量一般在95%以上，不含或含有極少的粘土雜基和其它礦物。石英顆粒多為次圓到滾圓狀，分選良好，石英砂很純凈，膠結(jié)物主要為次生加大石英，幾乎沒有粘土雜基。屬于沉積作用形成的石英砂巖中比較特殊的一類，典型的例子有美國中西部中奧陶世圣彼得堡砂巖。

石英巖是一種變質(zhì)成因的主要由石英組成的巖石。石英含量在90%以上，多見長石、云母，也有少量的如電氣石、鋯石等礦物。原巖一般是沉積巖，包括石英凈砂巖、硅質(zhì)膠結(jié)的石英砂巖以及生物化學(xué)成因的硅質(zhì)巖，可經(jīng)熱接觸變質(zhì)作用、動(dòng)力變質(zhì)作用、區(qū)域變質(zhì)作用形成石英巖。石英顆粒形狀多樣，有次圓狀、他形粒狀、拉長條狀等，反映了原巖特征及變質(zhì)過程中的應(yīng)力條件。根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造的不同，石英巖又有石英巖和片狀石英巖之分；主要區(qū)別在于二者構(gòu)造和顆粒形狀上，石英巖為塊狀構(gòu)造，石英呈粒狀；而片狀石英巖則具有定向拉長的片狀構(gòu)造，石英為拉長條狀。

沉積石英巖一詞由orthoquartzite 翻譯而來，與副石英巖paraquartzite 以及變質(zhì)石英巖metaquartzite 相區(qū)別，沉積石英巖和變質(zhì)石英巖二者成分相當(dāng)，在手標(biāo)本上幾乎不可辨別，但沉積石英巖與變質(zhì)石英巖在成因上有本質(zhì)的區(qū)別，沉積石英巖標(biāo)志著一個(gè)獨(dú)特的沉積過程，變質(zhì)石英巖則常常與磁鐵礦、赤鐵礦共生或與某個(gè)構(gòu)造活動(dòng)密切相關(guān)而具有重要研究意義，故研究二者的不同之處，已達(dá)到鑒別二者的目的，具有獨(dú)到的研究價(jià)值。但由于沉積石英巖非常少見，且許多人將沉積石英巖簡單的理解為沉積而成的石英砂巖或是硅質(zhì)巖，故在國內(nèi)沉積石英巖的研究較為少見，國外的研究案例相對較多，但整體而言相較于變質(zhì)石英巖研究程度則較低，相對的，變質(zhì)而成的石英巖在自然界中常見，研究相對普遍而豐富。沉積石英巖與石英巖外觀上十分相近（圖1，圖2），一般呈致密塊狀，二者肉眼上不易區(qū)分。故要區(qū)分沉積石英巖與石英巖只能從鏡下特征入手。本文將分析和總結(jié)沉積石英巖與石英巖在物質(zhì)來源、礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造上的特征及區(qū)別，最后得到二者的鏡下鑒別特征。

1 物質(zhì)來源

沉積石英巖的母巖一般為中酸性巖漿巖；不同產(chǎn)狀的巖漿巖中的石英，特點(diǎn)有所不同，如花崗巖中，石英常含有細(xì)小的氣液包裹體或含巖漿副礦物包裹體，如鋯石、獨(dú)居石、電氣石、磷灰石等礦物；而淺成侵入或噴出巖中，石英多為單晶體，具有石英晶體外形，表面干凈，不含氣液或礦物包裹體，無波狀消光現(xiàn)象，部分顆粒具有破裂紋，偶見港灣狀熔蝕邊。

圖1 沉積石英巖手標(biāo)本照片

圖2 石英巖手標(biāo)本照片

石英巖的原巖多為沉積巖，同種成因，不同巖石類型中石英特征有所差別。而沉積巖的石英顆粒，可來源于巖漿巖、變質(zhì)巖或是沉積巖，若經(jīng)過長距離搬運(yùn)后形成，由于河流流域可經(jīng)過多個(gè)源區(qū)，則巖石中同種礦物可有多種來源，其特征就很復(fù)雜。不同成因巖石中的石英特點(diǎn)差別較大。其中巖漿巖來源的石英顆粒特征與上述沉積石英巖中的顆粒特征相似；變質(zhì)巖來源的石英顆粒，表面多見裂紋，氣液包裹體不甚常見，可見礦物包裹體，但成分為矽線石、電氣石、藍(lán)晶石等變質(zhì)礦物，大多數(shù)石英具有波狀消光，部分也可具有帶狀消光。若石英顆粒具有次生加大邊或呈渾圓狀，則來源于沉積巖，又被稱為再旋回石英。沉積而成的硅質(zhì)巖，化學(xué)成分幾乎只有SiO2。主要由生物化學(xué)作用以及某些火山作用所形成。主要礦物成分為石英、蛋白石、玉髓。經(jīng)變質(zhì)作用形成的石英巖中，可能會(huì)出現(xiàn)脫?；⒅亟Y(jié)晶現(xiàn)象，可保留某些生物骨架的外型，若完全重結(jié)晶，則變成粒徑極細(xì)的純凈石英巖。

2 礦物組成

沉積石英巖石英顆粒多來源于巖漿巖，則石英顆粒多含氣、液包裹體。膠結(jié)物為次生加大石英，圍繞碎屑石英呈次生加大邊，次生加大石英與原石英碎屑顆粒光性一致。石英及硅質(zhì)含量在95%以上，不含或含有極少的粘土雜基或其它礦物，有時(shí)可見極少量其他膠結(jié)物和填隙物。

變質(zhì)石英巖原巖較為多樣，其中的石英顆粒的來源復(fù)雜，且原巖形成的過程及變質(zhì)過程也可比較復(fù)雜，故石英巖中石英顆粒的特征相對于沉積石英巖來說復(fù)雜的多。石英含量大于90%，長石、云母及其他礦物含量則小于10%，可見一些特征的變質(zhì)礦物。

3 結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征

3.1 構(gòu)造特征。沉積石英巖與石英巖外觀上十分相近，呈致密塊狀，二者肉眼上不易區(qū)分。但二者成因上有根本的不同，沉積石英巖是沉積作用形成的一類特殊的石英砂巖，結(jié)構(gòu)構(gòu)造上具有碎屑巖特征，常見層面構(gòu)造和層理構(gòu)造，主要受沉積環(huán)境的控制，如濱外淺灘或廣海海岸環(huán)境形成的沉積石英巖，可見斜層理或交錯(cuò)層理，也可見到波痕。石英巖由于變質(zhì)作用的溫壓條件、受到的構(gòu)造應(yīng)力及原巖構(gòu)造的不同，構(gòu)造具有多種類型。若原巖為塊狀構(gòu)造，變質(zhì)時(shí)未受構(gòu)造應(yīng)力影響，則保留塊狀構(gòu)造特征，若受構(gòu)造應(yīng)力影響，則具有定向拉長構(gòu)造。同理，若原巖中有層理構(gòu)造，構(gòu)造應(yīng)力不足以完全改變原巖構(gòu)造，則可見到變余層理構(gòu)造，可判斷出原巖的層理構(gòu)造類型，如斜層理，交錯(cuò)層理，粒序?qū)永淼取?/p>

3.2 結(jié)構(gòu)特征。沉積石英巖具有一般的石英砂巖具有的砂狀結(jié)構(gòu)，石英顆粒具次生加大邊，加大邊呈近直線狀，具少量膠結(jié)物和填隙物，部分可見孔隙等特征沉積結(jié)構(gòu)。次生加大的石英與石英碎屑顆粒同時(shí)消光，但碎屑石英外表面常有不潔凈的外膜，其成分可能是粘土礦物、氧化鐵或其他物質(zhì)，形成了分辨原生石英顆粒與次生加大石英的界線。

3.3 石英巖結(jié)構(gòu)特征。石英巖中的石英顆粒多呈他形粒狀，受構(gòu)造應(yīng)力影響，常具有波狀消光或帶狀消光。石英巖的結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜多樣：原巖若為石英凈砂巖，且變質(zhì)作用過程中應(yīng)力不強(qiáng)，則多形成等?；蚪攘ｈ偳读钭兙ЫY(jié)構(gòu)，石英之間的邊界呈平直或圓滑接觸，且存在三個(gè)石英顆粒相交的面角近120°的三邊鑲嵌平衡結(jié)構(gòu)，即“三結(jié)合點(diǎn)”；若受到應(yīng)力擠壓，導(dǎo)致石英顆粒邊界呈鋸齒狀接觸，則為齒狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)；原巖若為硅質(zhì)膠結(jié)的石英砂巖，變質(zhì)作用微弱時(shí)，則形成變質(zhì)石英砂巖，其特征為：原硅質(zhì)膠結(jié)的石英砂粒中間分布由硅質(zhì)膠結(jié)物重結(jié)晶形成小顆粒石英，為變余砂狀結(jié)構(gòu)特征。在中高級變質(zhì)作用后，則成為石英巖。隨著變質(zhì)程度的增加，硅質(zhì)膠結(jié)物發(fā)生完全重結(jié)晶，砂狀結(jié)構(gòu)消失，大多數(shù)石英砂粒形成粒狀多邊形或圓滑狀石英，此時(shí)巖石為鑲嵌粒狀變晶結(jié)構(gòu)，石英砂粒之間呈平直或圓滑接觸；完全變質(zhì)的硅質(zhì)巖，燧石，玉髓等發(fā)生重結(jié)晶形成石英小顆粒，粒徑十分細(xì)小，細(xì)小石英粒之間緊密鑲嵌，為顯微粒狀變晶結(jié)構(gòu)。部分可保留硅質(zhì)巖中的鮞粒結(jié)構(gòu)、碎屑結(jié)構(gòu)、生物結(jié)構(gòu)、隱藻結(jié)構(gòu)以及交代結(jié)構(gòu)等。

4 結(jié)論

4.1 礦物成分上的鑒別特征。沉積石英巖的石英含量（95%以上）一般比變質(zhì)石英巖（90%以上）高，沉積石英巖除石英外主幾乎不含有云母長石，而變質(zhì)石英巖中可出現(xiàn)云母長石作為次要礦物。沉積石英巖中一般只可見巖漿巖來源的石英，成分和顆粒特征均較為單一：即若石英顆粒來源于淺成侵入巖或火山巖，則顯微鏡下幾乎所有石英顆粒表面干凈，可見發(fā)育裂紋；若來自于中酸性深成侵入巖，則石英顆粒大多可見氣液包裹體，可存在波狀消光。變質(zhì)石英巖中的石英來源會(huì)較為復(fù)雜，則石英的特征也比較復(fù)雜。

4.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)造上的鑒別特征。沉積石英巖可發(fā)育沉積成因的層理構(gòu)造或?qū)用鏄?gòu)造；變質(zhì)石英巖多發(fā)育塊狀構(gòu)造、定向拉長構(gòu)造，存在變余構(gòu)造。

沉積石英巖具砂狀結(jié)構(gòu)，部分可見孔隙等特征沉積結(jié)構(gòu)，鏡下可見特征的平直的次生加大邊，次生加大石英與碎屑石英同時(shí)消光；石英巖多發(fā)育粒狀變晶結(jié)構(gòu)，石英顆粒間可呈平直、鋸齒狀接觸等，顯微鏡下可見由三個(gè)顆粒組成的“三結(jié)合點(diǎn)”特征，代表石英同時(shí)生長，達(dá)到平衡。

圖3 石英的次生加大邊

圖4 石英巖和石英片巖中的“三結(jié)合點(diǎn)”