砂岩是一种 沉积岩 主要由沙子大小的矿物颗粒或岩石碎片组成。 它是一种常见的岩石类型,在世界各地都有发现,通常形成于有大量沙子堆积的地区,例如沙漠、河床或沿海地区。

砂岩的矿物成分差异很大,但常见 矿物质 包括 石英, 长石, 黏土矿物。 根据矿物成分和杂质的不同,砂岩的颜色也有很大差异,从白色或浅灰色到红色、棕色甚至绿色。

砂岩通常是一种胶结良好的岩石,这意味着沙粒通过某种类型的矿物水泥结合在一起,例如二氧化硅、碳酸钙或 氧化物。 胶结程度可能会有所不同,这会影响岩石的强度和耐久性。 砂岩可以是多孔的,使其能够容纳和传输流体,例如水或油,这种特性使其成为重要的储层岩石。 石油 的应用案例。

石英-含砂岩可改为 石英岩 通过变质作用,通常与造山带内的构造挤压有关。

质地: 碎屑(仅用显微镜才能观察到)。

晶粒大小:0.06 – 2mm; 肉眼可见的碎屑,通常可识别。

硬度: 可变,从软到硬,取决于碎屑和水泥成分。

颜色:灰色、黄色、红色到白色的变化反映了矿物质含量和水泥的变化。

碎屑:主要是石英和长石( 正长石,斜长石)与岩屑和不同数量的其他矿物。

其他功能: 摸上去有砂砾感(像砂纸一样)。

矿物质: 石英 or 长石 (均为硅酸盐)

砂岩成分

砂岩的化学成分通常石英骨架颗粒是碎屑中的主要矿物 沉积岩。 因为它们具有优异的物理特性,例如硬度和化学稳定性。这些石英颗粒的物理特性能够经受住多次回收事件的考验,并且还允许颗粒表现出一定程度的圆形。 石英颗粒由长英质的深成岩演化而来,也由已回收的较古老的砂岩演化而来。 第二丰富的矿物是长石骨架颗粒。

长石 可以分为两个细分。 它们是碱长石和斜长石。 长石矿物可在岩相显微镜下区分。

碱长石是一组矿物,其中矿物的化学成分范围从 KAlSi3O8 到 NaAlSi3O8,这代表完全固溶体。

斜长石 是一组复杂的固溶体矿物,其成分范围从 NaAlSi3O8 到 CaAl2Si2O8。

火山沙粒的显微照片; 上图为平面偏振光,下图为交叉偏振光,左中心刻度框为0.25毫米。 这种类型的颗粒将是岩屑砂岩的主要成分。

岩屑骨架颗粒是古老烃源岩的碎片,尚未风化成单个矿物颗粒,称为岩屑碎片或碎屑。 岩屑碎片可以是任何细粒或粗粒火成岩、变质岩或沉积岩,尽管最常见的岩屑碎片是在沉积岩中发现的。 岩石 是火山岩的碎屑。

副矿物只占砂岩中颗粒的一小部分。常见的副矿物包括云母(白云母黑云母), 黄绿, 辉石刚玉。 许多这些辅助颗粒的密度比岩石中的硅酸盐矿物更高。 这些重矿物质更耐用 风化 并可通过ZTR指数作为砂岩成熟度的指标。

常见的重矿物质包括 锆石, 电气石, 金红石 (因此 ZTR), 石榴石, 磁铁矿,或其他来自源岩的致密、耐腐蚀的矿物。

矩阵

基质存在于骨架颗粒之间的断裂孔隙空间内。 该孔隙空间可分为两类。 他们是阿雷尼特人和瓦克斯人。 砂岩是质地干净的砂岩,不含或含有很少的基质。 瓦克是质地肮脏的砂岩,具有大量基质。

水泥

水泥将硅质碎屑骨架颗粒粘合在一起。 胶结物是砂岩埋藏后的次生沉积矿物。这些胶结材料可以是硅酸盐矿物,也可以是非硅酸盐矿物,例如 方解石。 硅水泥可以由石英或 蛋白石 矿物质。 方解石水泥是最常见的碳酸盐水泥。 方解石水泥是一种较小的方解石晶体。 其他充当水泥的矿物包括: 赤铁矿, 褐铁矿, 长石, 硬石膏, 石膏, 重晶石、粘土矿物,以及 沸石 矿物质。

砂岩的类型

砂岩是一种沉积岩,由沙子大小的矿物、岩石或有机材料颗粒组成。 砂岩的成分、质地和颜色差异很大,因此根据这些特征对不同类型的砂岩进行分类。 以下是一些常见的砂岩类型:

  1. 石英砂岩: 这种类型的砂岩主要由石英颗粒组成。 由于石英占主导地位,它通常呈白色、灰色或浅色。
  2. 阿尔科斯: 长石砂岩是一种砂岩,除石英和其他矿物外,还含有大量长石。 长石的存在使长石呈现粉红色或微红色。
  3. 砂岩: 杂砂岩是一种砂岩,含有石英、长石和岩石碎片的混合物。 它通常呈深灰色或绿色。
  4. 长石砂岩: 顾名思义,这种砂岩含有高比例的长石,赋予其独特的外观。 颜色范围从浅到深,具体取决于矿物成分。
  5. 磷灰石: 砂岩是一个术语,用于描述石英颗粒含量较高的砂岩。 它通常分选良好,这意味着颗粒尺寸相当均匀。
  6. 瓦克: 瓦克砂岩是一种砂岩,含有石英、长石和粘土矿物的混合物。 它通常分选得很差,具有不同的粒度。
  7. 交错层状砂岩: 交错层理是沉积物层与水平层理面倾斜的沉积构造。 交错层状砂岩通常形成于有流水的环境中,例如河流或沙丘。
  8. 油砂岩: 一些砂岩是石油和天然气的重要储集岩。 它们具有碳氢化合物储存和流动所需的孔隙度和渗透率。
  9. 红砂岩: 由于氧化铁(铁锈)的存在,砂岩会呈现微红色调。 颜色范围可以从浅粉色到深红色。
  10. 可可尼诺砂岩: 这是在美国发现的一种著名的砂岩类型,特别是在 大峡谷。 它通常以交错层理为特征,被认为是在古代沙丘环境中形成的。

这些类型的砂岩的硬度、孔隙率和其他物理特性各不相同,使其适合不同的应用,包括建筑、建筑和艺术。

砂岩形成的沉积环境和沉积物来源

砂岩可以在各种沉积环境中形成,具体取决于沉积物来源和所涉及的运输机制。 砂岩沉积的一些常见环境包括:

  1. 河流相砂岩:沉积在河流或溪流中的砂岩称为河流相砂岩。 这些岩石通常具有分选良好的纹理,并含有石英作为主要矿物。 沙粒通常是圆形或近圆形,沉积物还可能含有淤泥和粘土。 根据沉积物颗粒的大小和形状,以及分选和磨圆的程度,可以对河流砂岩进行进一步分类。
  2. 风积砂岩:由风吹沉积物形成的砂岩称为风积砂岩。 这些岩石通常分选良好,具有圆形或有角的石英和其他矿物颗粒。 沉积物通常是交错层状的,反映了风输送的方向。 风积砂岩也可能含有一些淤泥和粘土,但通常少于河流砂岩。
  3. 海相:在海洋环境中沉积的砂岩称为海相砂岩。 这些岩石可以在各种环境中形成,包括海滩、浅海环境和深海环境。 海洋砂岩通常分选良好,由石英和其他矿物组成,包括长石和岩屑。 沉积物中还可能含有贝壳和其他海洋生物 化石,并且可能表现出交错层理和其他沉积结构。
  4. 三角洲:在三角洲环境中形成的砂岩称为三角洲砂岩。 这些岩石通常具有分类不良的纹理,并且含有各种沉积物颗粒尺寸的混合物,包括沙子、淤泥和粘土。 沙粒可以是圆形的或有角的,并且可能含有多种矿物,包括石英、长石和岩屑。 三角洲砂岩也可能表现出交错层理和其他沉积结构。
  5. 其他环境:砂岩也可以在其他环境中形成,例如冲积扇、沙漠和冰川环境。 这些岩石可能具有独特的特征,具体取决于沉积物来源和所涉及的运输机制。

砂岩地层

砂岩的形成是胶结颗粒,可能是预先存在的岩石的碎片,也可能是单一矿物晶体。 将这些颗粒粘合在一起的水泥通常是方解石、粘土和二氧化硅。 沙子的颗粒尺寸(在地质学中)定义在 0.0625 毫米至 2 毫米(0.0025-0.08 英寸)的范围内。 肉眼不可见的较小粒度的粘土和沉积物,包括粉砂岩和页岩,通常被称为泥质沉积物; 颗粒尺寸较大的岩石,包括角砾岩和砾岩,被称为红质沉积物。 最常见的胶结材料是二氧化硅和碳酸钙,它们通常来自溶解或来自 改造 埋藏后的沙子。 颜色通常为棕褐色或黄色(由透明石英与深色石英混合而成) 琥珀 砂的长石含量)。 沉积环境对于决定所形成的砂岩的特性至关重要,更详细地讲,包括其粒度、排序和成分,更一般地讲,包括岩石几何形状和沉积结构。 主要沉积环境可分为陆地和海洋,如以下广泛的分组所示:

陆地环境

  • 河流(堤坝、点坝、河道沙)
  • 冲积扇
  • 冰川冲刷
  • 湖泊
  • 沙漠(沙丘和尔格)

海洋环境

  • 三角洲
  • 海滩和岸边的沙子
  • 滩涂
  • 近海酒吧和沙浪
  • 风暴 存款 (暴风雨)
  • 浊积岩(海底通道和扇)

砂岩岩相分析技术

岩相分析技术用于研究 矿物学砂岩样品的、纹理和结构。 砂岩岩相分析的一些常用技术包括:

  1. 薄片分析:这涉及切割砂岩样品的薄片并将其放置在载玻片上进行显微镜检查。 薄片分析可以提供有关粒度、排序、形状、矿物学和沉积结构的信息。
  2. X 射线衍射 (XRD):XRD 是一种用于识别砂岩样品矿物成分的技术。 该方法涉及用 X 射线轰击样品,然后样品中存在的矿物质会衍射 X 射线。 衍射图样可用于识别样品中存在的矿物质。
  3. 扫描电子显微镜 (SEM):SEM 是一种用于获取砂岩样品表面高分辨率图像的技术。 该方法涉及用电子束扫描样品,电子束与样品表面相互作用并产生图像。 SEM 可用于检查砂岩样品的表面纹理以及单个颗粒的形状和大小。
  4. 阴极发光 (CL):CL 是一种用于研究砂岩样品中矿物的发光特性的技术。 该方法涉及用电子轰击样品,激发样品中存在的矿物质并导致它们发光。 化学发光可用于鉴定砂岩样品的矿物学并研究岩石的成岩历史。
  5. 粒度分析:这涉及将砂岩样品筛分为不同尺寸的部分并测量每个部分的百分比。 粒度分析可以提供有关砂岩样品的结构和分选的信息。
  6. 化学分析:砂岩样品的化学分析可以提供有关岩石元素组成的信息。 X 射线荧光 (XRF) 是用于砂岩样品化学分析的常用技术。

这些岩相分析技术对于了解砂岩样品的沉积历史和沉积环境以及确定其在石油工业中作为储集岩的潜在用途非常重要。

用途和应用

砂岩因其耐用性、强度和美观性而被用于建筑和建筑已有数千年的历史。 砂岩的一些常见用途包括:

  1. 建筑外墙和覆层:砂岩因其自然美和耐用性而经常用于建筑外墙和覆层。 它通常用于政府建筑、博物馆和其他重要结构。
  2. 铺路和地板:砂岩因其强度和防滑特性也可用于铺路和地板。 它通常用于人行道、庭院和泳池周围。
  3. 纪念碑和雕塑:许多历史纪念碑和雕塑都是用砂岩制成的,因为它能够被雕刻和塑造成复杂的设计。
  4. 砾石和骨料:碎砂石经常在道路建设和混凝土生产等建筑工程中用作砾石和骨料。
  5. 油气勘探:砂岩是油气勘探的重要储集岩,其孔隙度和渗透率特性对于油气开采至关重要。

总体而言,砂岩在建筑、建筑和工业领域有着广泛的应用,其耐用性和自然美感使其成为备受追捧的建筑材料。

常见砂岩的地质构造和地点

砂岩遍布世界各地,因为它是一种常见的沉积岩,由沙粒堆积和胶结而成。 砂岩沉积物可以在各种环境中发现,包括河流和溪床、海滩、沙漠,甚至水下。 一些著名的砂岩地层包括美国西南部的纳瓦霍砂岩、澳大利亚的红岩峡谷地层和约旦佩特拉的砂岩悬崖。 此外,许多建筑和纪念碑石头都是由砂岩制成的,它是建筑和景观美化项目的流行材料。

砂岩存在于世界各地的各种地质​​构造和地点,包括:

  1. 美国西南部的科罗拉多高原,形成了大峡谷和锡安国家公园等壮观的岩层。
  2. 美国东部的阿巴拉契亚山脉有几种不同的地层。
  3. 非洲的撒哈拉沙漠,在那里形成了巨大的沙丘和其他地貌。
  4. 内华达州的红岩峡谷, 美国,在那里形成了令人惊叹的红砂岩悬崖和岩层。
  5. 苏格兰高地,形成崎岖不平的地形 风景。
  6. 澳大利亚的大澳大利亚湾,形成海崖和沿海地层。
  7. 南非的卡鲁盆地,在那里形成厚厚的沉积层序。
  8. 亚洲的戈壁沙漠,在那里形成了巨大的沙丘和其他地貌。
  9. 英格兰南部的侏罗纪海岸,形成了引人注目的海岸构造和悬崖。
  10. 意大利北部的多洛米蒂山脉,形成了美丽的山地景观和岩层。

这些只是几个例子,因为砂岩也可以在世界各地的许多其他地方找到。

砂岩在建筑、建筑和其他行业的用途和应用

砂岩用于建筑和建筑已有数千年的历史。 其耐用性、可用性和吸引人的外观使其成为各种应用的热门选择。 砂岩的一些常见用途和应用包括:

  1. 建筑材料:砂岩因其强度、耐用性和耐风化性而被用作建筑材料几个世纪了。 它用于建造墙壁、地板、楼梯、柱子和其他结构元件。
  2. 景观美化:砂岩通常用于道路、露台、挡土墙和其他户外设施的景观美化。 其自然的色彩和纹理使其成为花园设计的热门选择。
  3. 雕塑和艺术:砂岩因其可加工性和美学品质而成为雕塑和艺术的流行材料。 许多古代和现代雕塑都是用砂岩制成的。
  4. 工业用途:砂岩用于生产玻璃、陶瓷和其他工业产品。 它也用作生产水泥和混凝土的原材料。
  5. 历史保护:砂岩因其可用性和与传统建筑材料的兼容性而经常用于历史建筑和古迹的修复。

总体而言,砂岩的多功能性、耐用性和美观品质使其成为建筑、建筑和其他行业广泛应用的宝贵材料。

总结要点

以下是有关砂岩的一些要点:

  • 砂岩是一种主要由沙粒大小的矿物颗粒或岩石碎片组成的沉积岩。
  • 砂岩可根据成分(例如石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩)和结构(例如分选良好、分选不良、砾岩)进行分类。
  • 砂岩通常形成于多种沉积环境中,包括河流、风成、海洋和三角洲。
  • 岩相分析技术可用于确定砂岩的矿物成分和结构。
  • 砂岩具有广泛的用途和应用,包括建筑、建筑和石油工业。
  • 发现砂岩的一些常见地质构造包括科罗拉多高原、阿巴拉契亚山脉和北美的西部内陆航道,以及亚洲的戈壁沙漠和澳大利亚的辛普森沙漠。

参考资料