泥岩里滚出一个圆球,敲开是黄褐色、带圈层的硬块,多数人当成卵石。它与砾石的区别不在形状,而在内部:结核有同心圈层,成分与围岩不同;砾石是外来的碎块,成分与围岩无关。
敲开看内部:同心圈层是结核,团块没有
结核的内部常有同心圈层,由内向外一层层包壳,单层厚 0.5–5 毫米,颜色深浅交替。圈层可以完整,也可以只保留一侧;团块没有圈层,内部均匀或呈斑杂状。圈层数多在 3–10 层之间,颜色由含铁量与有机质决定。
成分是第二条。常见的有钙质、菱铁矿质、黄铁矿质、硅质与重晶石质,硬度普遍高于围岩。钙质结核用小刀能划出白痕,硅质结核划不动,黄铁矿结核敲开有金属光泽。同一种结核常沿某一层位成群出现。
成分与硬度都和围岩不同,敲开就能分
结核的边界截然,与围岩之间有一条清楚的界面,界面两侧粒度、颜色突变。团块的边界模糊,逐渐过渡到围岩。边界截然还是渐变,比形态更能说明成因,也更好量。界面在手上摸得出高低差。
形态上,结核多为球形、椭球形、饼状、姜状,直径 2–50 厘米,常见 5–20 厘米。姜状结核表面有瘤状突起,是黄土里最常见的类型;饼状结核沿层理面扁平发育,厚度只有 3–5 厘米,球状结核的直径与围岩层厚大致相当。
有些结核内部有放射状裂隙,裂隙被方解石充填,形成龟甲石。这类结核直径 10–100 厘米,裂隙自中心向外,晶体垂直缝壁生长,是成岩晚期体积收缩与压裂的结果,裂隙宽 1–10 毫米,向中心收敛。
纹层绕过还是被切断,能定结核的相对年龄
结核的生长时间可以早于压实,也可以晚于成岩。早期结核把周围纹层顶弯,纹层绕过结核;晚期结核切穿纹层,边界平直。纹层绕过还是被切断,能定结核的相对年龄。绕行的间距 2–5 毫米,能看出顶弯的幅度。
最容易混的是砾石与化石。砾石有磨圆、表面有撞痕、成分多样;化石有壳壁结构或内部骨骼。本文判断,圆而硬、成分单一、有圈层、纹层绕行的,按结核处理;化石的壳壁可见层状或纤维状结构,与圈层不同。
团块是局部胶结,没有圈层也没有截然边界
还有一类是团块,形状不规则,成分与围岩接近,只是胶结更硬,风化后凸出。团块多是成岩期局部胶结的产物,没有圈层,也没有截然边界,露头上常成片出现,成层性差,单块直径 5–30 厘米。团块与结核可在同一层里共存,界线靠圈层分,靠硬度分不开。
关键数据
下列数值取自常见的结核观察,成分不同,硬度与颜色差别很大。本文判断:圈层、成分、边界三项里成立两项,就够定为结核,第三项用来定成因。记录时把围岩岩性一并写上,量圈层厚度取三层平均。
- 结核直径 2–50 厘米,常见 5–20 厘米
- 同心圈层单层厚 0.5–5 毫米
- 龟甲石直径 10–100 厘米
- 钙质结核硬度约 3,小刀可划出白痕
- 硅质结核硬度 6–7,小刀划不动
- 黄铁矿结核敲开呈金属光泽
- 姜状结核常见于黄土,直径 1–10 厘米
边界:脱离围岩谈成分,结论往往站不住
结核的成因判读依赖围岩。围岩若是砂岩,钙质结核可能只是局部胶结;围岩若是煤系泥岩,黄铁矿结核多半与有机质分解有关。脱离围岩谈结核成分,结论往往站不住,同一层位里的结核成分通常一致,换层之后成分可能完全改变。
另一处边界是风化改造。结核比围岩硬,风化后凸出表面,圈层被磨蚀,颜色被氧化成褐红,看着像砾石。本文判断,风化面上只能定形态,成分与圈层必须敲开新鲜面确认,新鲜面的圈层最清楚。
参考文献
- 曾允孚, 夏文杰 主编.《沉积岩石学》. 地质出版社, 1986. —— 结核与自生矿物。
- 冯增昭 主编.《沉积岩石学》(第二版). 石油工业出版社, 1993.
- 刘宝珺 主编.《沉积岩石学》. 地质出版社, 1980.
- 里丁 H.G. 编, 周明鉴 等译.《沉积环境和相》. 科学出版社, 1985.