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白云岩和石灰岩:冷稀盐酸滴下去,一个沸腾一个几乎不动

灰白色的崖壁上,一块石头表面布满细密的锯齿状沟纹,敲下来一块,滴上稀盐酸,气泡只是零零星星冒了几个就停。同一座山上另一种灰岩,酸一沾上去立刻翻起白沫。两者颜色和硬度都接近,小刀都能划动,差别藏在反应速度里。

冷稀盐酸的反应强弱,是最省事的第一条判据

方解石遇稀盐酸立即分解,二氧化碳成串逸出,肉眼看到的是翻滚的泡沫。白云石的溶解动力学慢得多,冷稀盐酸滴上去只在表面起少量细泡,或者干脆没有反应。同一浓度的酸、同一温度,两者并排滴,差别一眼可见。

浓度不必高,10% 上下就够用。白云岩要看到明显起泡,得把岩石研成粉末,或者把酸加热。粉末增大接触面积,反应才跟得上。野外没有条件加热,就用小刀刮下粉末再滴。手标本取 5–10 厘米的块,滴在新鲜断面上,比滴风化面准。

硬度只差半级,小刀帮不上忙但手上有感觉

方解石的莫氏硬度是 3,白云石是 3.5–4,两者都低于小刀的 5.5,所以小刀划哪一块都能留下白痕。用硬度区分是行不通的。能感觉出差别的是刻划的阻力:白云石更涩,粉末更干,刻痕边缘更毛糙。半级的差,只有手感分得出,量不出来。

密度差得更明显。方解石 2.71 克/立方厘米,白云石 2.85 克/立方厘米,同体积的标本掂在手里,白云岩明显压手。这条在标本多的时候好用,条件是两块大小相近、都没有明显孔洞,否则手感会被孔隙度盖过去,孔隙一多就不准。

风化面上的刀砍纹和糖粒状表面,是白云岩的旁证

白云岩抗风化能力强,常在地形上凸出成陡坎。暴露面上,方解石被优先溶掉,白云石留下来,沿解理方向形成一组细密的锯齿状沟纹,远看像被刀砍过。这种现象在细晶白云岩上最典型,粗晶的反而少见,要在新鲜面上找。

新鲜断面也有线索。细晶白云岩敲开后,表面呈砂糖状,一颗颗小米粒大的晶体反光,晶粒多在 0.06–0.25 毫米,颗粒之间结合得紧。石灰岩断面多为致密的瓷状,颗粒感弱;重结晶的粗晶灰岩才会闪,但闪的是方解石的菱面体解理面。

茜素红能把两者在同一切片上染出两种颜色

薄片或光面上滴茜素红 S 溶液,方解石染成红色,白云石不着色。再配钛黄,白云石转为黄色,两种碳酸盐在同一视域里各显其色。这条方法在实验室里是标准流程,野外用便携染剂也能做,只是判读需要一点经验。

染色还能看出过渡。标本上红黄交错、边界渐变,说明白云石化不完全,属于白云质灰岩或灰质白云岩。按通行的划分,白云石超过九成才叫白云岩,五成到九成是灰质白云岩,一成到五成叫白云质灰岩,界线是人为划的。

关键数据

下列数值用于交叉核对。反应强度受酸的浓度、温度、岩石表面积三重影响,比较时三项必须一致,否则读数没有意义。同一块标本上,风化面和新鲜面也要分开测,两者的结果常常差一个等级,读数才有可比性,别混着记。

  • 方解石莫氏硬度 3,白云石 3.5–4。
  • 小刀硬度约 5.5,两者都能划动。
  • 方解石密度 2.71 克/立方厘米,白云石 2.85 克/立方厘米。
  • 稀盐酸浓度 10% 即可显示差别。
  • 白云石超过 90% 定名为白云岩。
  • 白云石 50%–90% 为灰质白云岩。
  • 白云石 10%–50% 为白云质灰岩。

边界:硅质混入和淋滤表面会给出假阴性

硅质灰岩会给出假象。燧石条带和硅质胶结的灰岩,酸滴上去几乎不冒泡,容易被当成白云岩。区别在硬度:燧石的莫氏硬度是 7,小刀划不动;白云岩小刀能划。先试硬度再看反应,能少走一半弯路,两种方法缺一不可。

风化面会让反应变弱。长期淋滤的表面上,方解石流失,剩下白云石和泥质,滴酸反应迟钝,新鲜面却冒得厉害。判断要在断口上做,用锤子敲掉一层皮,取里面 2–3 厘米的料。泥质灰岩同样反应弱,泡少而慢,还会留下泥渣,这是判别线索。

参考文献

  • 路凤香、桑隆康 主编.《岩石学》. 地质出版社, 2002.
  • 曾允孚、夏文杰 主编.《沉积岩石学》. 地质出版社, 1986.
  • 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》.
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文章名称:白云岩和石灰岩:冷稀盐酸滴下去,一个沸腾一个几乎不动
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