雨后的路堑壁上,一层灰黑色的石头被水泡得发软,用手一掰就顺着某个方向裂成薄片。旁边同样是细粒的灰绿色岩块,掰下来却是碎块,没有片。两块都细到看不见颗粒,名字却分属页岩和泥岩,差别只在能不能剥成片。
颗粒细到 0.004 毫米以下,粒径已经分不开这两个名字
泥岩和页岩同属泥质岩,碎屑粒径都小于 0.0039 毫米,也就是 4 微米。这个尺度下,肉眼和 10 倍放大镜都看不出颗粒轮廓,断面呈土状或瓷状。靠粒径区分两者没有出路,粒径只把它们一起送进泥质岩这个大类,名字另找依据。
成分也高度重叠:黏土矿物占一半以上,其余是石英、长石和有机质。伊利石、高岭石、蒙脱石的比例因沉积环境而变,影响颜色和遇水行为,却不构成命名依据。颜色从灰黑到灰绿都有,只反映有机质和铁质的多少。
能不能剥成一厘米以下的薄片,是页岩的硬指标
页理是页岩的立身之本。沿层理方向施加一点力,岩石顺着面剥开,薄片厚度通常小于 1 厘米,边缘平齐。易劈性来自片状黏土的定向排列,压实过程中颗粒被压扁、转成同一朝向,薄弱面就此形成,方向与层理平行。
泥岩没有这套结构。层理可以很薄,但剥不开成片,断口是参差的块状,敲下来是碎块而不是薄片。判断不看层理厚薄,要看施加侧向力后的反应:成片剥落是页岩,碎成块状是泥岩。常见薄片厚度 1–5 毫米,量的时候取三处以上的平均。
遇水是软化还是膨胀,取决于黏土矿物的种类
蒙脱石含量高的泥质岩,吸水后晶层间进水,体积明显增大,干燥后又收缩开裂,反复几次就散成碎屑。伊利石为主的则表现为软化,泡水后强度下降,形状还能维持。野外看到岩壁上层层剥落的碎屑堆,多半是这一类,泡水即散。
硬度可以辅助分级,但不能定名。指甲的莫氏硬度约 2.5,页岩多在 2–3 之间,指甲能刻出浅痕;石英粉砂含量高的泥质岩,小刀划过去会有阻滞感。密度落在 2.4–2.7 克/立方厘米,比砂岩略低,掂在手里偏轻,与砂岩的差别其实不大。
板岩也劈得开,敲击声和光泽把它分出去
板岩是页岩变质后的产物,同样能劈成薄片,容易混。区别在声音:页岩敲击声沉闷,像敲一块干土;板岩经过重结晶,敲击声清脆,有金属感。再看片理面,板岩平整如板,页岩的层面常带微细的砂粒感和云母碎屑,摸得出方向。
更细的一层区别在光泽。板岩的劈开面是哑的,千枚岩的劈开面泛丝绢光。三者构成一条变质程度递增的序列:页岩、板岩、千枚岩,颗粒由不可辨到肉眼可辨,光泽由无到有。把三块标本并排,这条序列几分钟就能记住。
关键数据
下列数值用于交叉核对。泥质岩的判别不靠单一指标,粒径、页理、遇水反应三条要一起看。取样避开风化面和滑塌面,那里的页理多被破坏。薄片厚度要量三处以上,取中位数,单次测量靠不住。厚层与薄层要分开记。
- 泥质岩碎屑粒径小于 0.0039 毫米。
- 页理薄片厚度通常小于 1 厘米,常见 1–5 毫米。
- 黏土矿物含量超过 50%。
- 石英和长石等粉砂占 20%–30%。
- 指甲莫氏硬度约 2.5,页岩多在 2–3。
- 泥质岩密度 2.4–2.7 克/立方厘米。
- 页岩敲击声闷,板岩敲击声脆,这是最省事的分别。
边界:风化面和构造劈理会把页理抹成假象
风化会把页理抹掉。暴露在外的泥质岩吸水崩解,层面变得粗糙,薄片一碰就碎,剥不出完整的片。判断要用坑底或岩芯里的新鲜面,实在取不到,就把标本阴干后重新试剥,湿态下几乎都会误判成泥岩,一掰就碎。
过渡类型不该被硬切开。页理只在一部分层段发育的,整层按发育程度命名,记录里写清比例;受构造剪切形成的劈理面,看着像页理,方向却与层理斜交。看到两组面斜交,就该怀疑是劈理,而不是原生的页理,别写进记录。
参考文献
- 曾允孚、夏文杰 主编.《沉积岩石学》. 地质出版社, 1986.
- 路凤香、桑隆康 主编.《岩石学》. 地质出版社, 2002.
- GB/T 17412.2-1998《岩石分类和命名方案 沉积岩岩石分类和命名方案》.