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岩芯编录、描述与取样（之一）杨子赓2007年10月前言本次讲课分为两个单元：（一）岩芯的地质编录与取样（二）岩芯描述的地质学基础第一讲岩芯的地质编录与取样引言1.岩芯地质编录的目的2.岩心编录、观察、描述和取样流程3.取样4.封存岩芯引言地质观察是基础重申“地质观察是基础”是基于：1.地质科学的性质决定了必须遵循观察，描述，归纳，对比的科学逻辑；2.历史上针对疏于地质观察,原始资料质量下降,地质主管部门多次强调了“地质观察是基础”这一颠扑不破的真理；3.常规海洋地质调查中，唯一可供直接观察的地质现象，只有海底表层样品，柱状样和钻孔岩芯；加上这些海底样品取样施工困难，耗资巨大，仅有的样品是弥足珍贵的，所以必须珍惜，并进行充分的观察、描述和地质编录。一.岩心地质编录的目的：岩心的地质编录，是将岩心所固有的原始数据进行科学的、客观的记录和编排；使用规范化的地质术语描述岩心的观察结果；登记所有的样品编号、采取位置、分析目的。这应该是一份岩心处理过程最完整的原始科学记录和数据，具体要求如下：1.核对钻探施工及现场描述记录；2.确认岩心的扰动程度以评价取样的可靠性。岩芯扰动分为3级：第一级——轻微扰动的，第二级——严重扰动的，第三级——混杂的；3.为岩心描述和取样做好准备；最重要的步骤是修平岩芯；4.按规定格式记录岩芯描述的全过程和观察结果；记录全部样品的位置、数量、分析目的和要求；记录样品的取样现场观察描述。为了规范钻孔岩心的编录与描述设计了两种记录表格：1.岩芯描述卡片;2钻孔岩芯地质综合编录表。钻孔岩芯描述卡片cm03040105020标尺分层编号素描图存状况岩芯保涂片编号孔号孔深岩芯管号AB管回次第管m至m××钻孔岩芯描述卡片年月日岩心描述：①…………………………………………………………………………②…………………………………………………………………………③…………………………………………………………………………及深度注：①②③为分层编号钻孔岩芯地质综合编录表××钻孔岩芯地质综合编录表孔号位置孔深开孔日期终孔日期地层单元孔深m分层深度m分层序号回次编号回次深度m回次采取率分层采取率岩芯管编号岩性柱状图岩芯扰动状态沉积构造岩芯描述（此列宽度按实际需要加宽）（接下表）钻孔岩芯地质综合编录表（续）（接上表）涂片编号揭片编号X透射样品取样记录古地磁样品14C测年样品ESR测年样品其它测年样品沉积物粒度分析碎屑矿物黏土矿物结核和砾石化学分析样品微体古生物孢粉分析样品软体动物化石其它备注※取样位置（××m－××m））我们记录的样品位置是该样品在岩芯管中实际测到的位置,而不是换算后的深度。这样做避免了在取样过程中花时间做换算工作。多种样品在取样现场由不同的取样人员各自换算既耽误时间又容易出错，而在以后统一换算可以减少错误。※取样记录的格式：划一横线，横线上为样品编号横线下为取样位置。式样如下样品编号二.岩芯地质编录、观察、描述和取样流程处理岩芯是最重要的地质观察研究过程，是整个研究工作的基础。它包括剖样、地质编录、取样及封存等几个大步骤。制定一个科学的工作流程，是组织好一个协调的团队的重要步骤，每个项目科学技术负责人必须亲自完成这个步骤。岩芯编录描述和取样流程图取X光透射原状样分配样品描述与素描放入分层标签取样磁化率与灰度扫描古地磁沉积物粒度化学分析微体古生物14C测年结核及砾石碎屑矿物黏土矿物其他测年样品软体动物化石孢粉其他抽真空、封存修平岩芯A修平岩芯B岩芯剖样涂片及现场鉴定制作分层标签抽真空、封存放入分层标签照相揭片××钻孔岩芯分层标签钻孔编号钻孔编号回次编号回次编号分层编号分层编号分层深度m—m分层深度m—m岩性岩性日期：年月日责任人：日期：年月日责任人签字：对流程图关键步骤的说明选择以下步骤分别加以说明：修平岩芯表面涂片及现场鉴定素描及描述照相揭片X光透视照相X光透射分配样品描述素描分层标签取样磁化率与灰度扫描古地磁沉积粒度化学分析微古生物14C测年结核砾石碎屑矿物黏土矿物其他测年软体动物孢粉其他真空封存修平岩芯A修平岩芯B岩芯剖样涂片鉴定制分层标签真空封存分层标签照相揭片修平岩芯表面修平岩心是一项必要的，然而是目前最被忽视的步骤。以自然断面或仅仅是钢丝拉平的表面作为岩心描述和照相的基面，都不足以全面细致地展现沉积构造和沉积物的变化，因此看似简单的修平岩心，却能够提供更加精确细致的沉积学信息，是不可忽略的重要步骤。提供几点我们如何处理曽经遇到过的问题供大家参考：i）保持刀刃的锋利和刀的正、背面清洁光滑，以免带起表面的泥；ii）对于流塑状态的岩芯，应当自然风干至软塑状态时再予修平，iii）遇到贝壳、砾石、结核等大颗粒物质时，必须避开，必要时先将表面大颗粒物取出，待岩芯修平后再置放于原位。iv）修平岩芯应该沿层理方向修整，保持修整面清洁，禁止用粗毛刷清扫表面，不可在表面“抹稀泥”。修平的岩芯，显示沉积层的若干细节修平了的QC2孔岩芯表面，显示了从浪基面以上的浅海沉积渐变为浪基面以下浅海沉积，展现了沉积层细微的沉积构造变化。涂片及现场鉴定是一种可以快速、简单、经济地获得很多地质信息的手段。只需要取微量样品（一小挖耳勺）制成涂片（在载玻片上用蒸馏水化开，摊开，在酒精灯下烤干形成薄膜）。在偏光显微镜下鉴定。玻片上薄膜的厚度以适合在显微镜下鉴定为准，经过多次试验，就可以获得合适的涂片。涂片鉴定可以获得如下信息：i）颗粒与基质组分；ii）颗粒组分的比例关系；iii）颗粒结构参数（可进一步区分不同矿物组分中的矿物结构参数，包括颗粒大小、颗粒形态、颗粒表面特征等）；iv)颗粒的矿物组分及其目估含量。不仅有常见矿物，还应确定常见重矿物；碳酸盐矿物中的自形晶体、碎屑状及泥晶状等；确定自生矿物及有指相意义矿物的种类；v）生物组分。××钻孔岩芯涂片鉴定记录卡片钻孔编号深度涂片编号颗粒与基质组分的比例关系项目①颗粒结构参数矿物组分目估含量常见轻矿物颗粒：常见重矿物颗粒：碳酸盐矿物：自生矿物：有指相意义矿物：岩屑生物组分黏土矿物胶体铁氧化物泥晶碳酸盐颗粒与基质组分基质其它注①项目中前5项应按矿物种类进一步划分。鉴定人：年月日钻孔岩芯涂片鉴定记录卡片为了规范涂片鉴定内容，设计了这个“卡片”。素描与描述描述岩芯并进行素描是对岩芯进行宏观研究的最重要步骤，其质量好坏取决于研究者的地质素养和观察能力。在描述中应正确地使用地质术语。由于素描是一个对岩芯细致观察的过程，建议先素描，后描述。如实地作岩芯素描并与照片对照。素描图首先要求真实可靠，并应反映出观察者对地质体的认识水平。岩芯素描图举例在素描时应避免两种倾向：一种是虽然真实，但缺乏对地质现象的明确认识；另一种倾向是只有对地质现象的主观概念化认识，而缺乏真实的形象。两者都是不可取的。岩芯描述岩芯描述过程是综合应用现代沉积学、海洋地质学、及第四纪地质学知识观察、认识地质体并进行科学判断的过程。描述沉积物岩芯的基本要求是用准确的地质语言记录岩石学的基本属性，根据其属性的不同，划分自然层（“层”bed）。不同观察者对岩芯的描述常常是随意性较大，简繁不一，为了规范描述内容，现在重申对沉积物描述的一般要求。岩芯描述的内容①沉积物的颜色及其分布②沉积物岩性，定名及其变化③碎屑沉积物颗粒组分及其结构参数④沉积构造⑤化石、生物遗迹、有机组分及有机质脉⑥砾石、结核、泥砾、碎屑岩脉⑦间断面⑧层位错动沉积物的颜色及其分布对于沉积物颜色的鉴别：肉眼鉴定—因人因时而异，识别差别很大。土壤色标—配套瓶装，天然色，但携带不便需定期标定更换。印刷岩石色标(美国地质学会制)—近似色，使用方便。(推荐使用)反射光度计测量—精确，但费时费力，不能普遍应用。沉积物的灰度也是沉积物颜色的重要属性，在大洋沉积物中应用是很成功的，在浅海中还处于试验阶段。注意并描述沉积物的颜色变化，在一个层中，沉积物的颜色可以是均一的，陆架区的沉积物大多数颜色是不均一的，如斑杂色、条带状、渐变的等，它常常代表了沉积环境多变；颜色的突变也常代表沉积环境的突变。沉积物岩性，定名及其变化建议采用Fork、Andrews和Lewis(1970)提出的碎屑沉积物分类方案。描述岩芯时采用目测定名，该分类毋需三组分的精确含量，只要泥/砂和粉砂/黏土的比率即可定名，这最适合目测定名，应用十分方便。应用涂片鉴定和粒度分析结果校正。注意描述岩芯中沉积物纵向上的变化。要十分重视对韵律层、互层和夹层的描述，和对于沉积物粒序，层系的接触关系的描述。碎屑沉积物颗粒组分及其结构参数肉眼观察（借助于×10的放大镜）可以大致确定碎屑颗粒的常见矿物组分，及其结构参数，包括颗粒形态、颗粒大小、分选性和颗粒表面特征。至于杂基和胶结物的结构一般情况下肉眼观察比较难于确定。需要借助于涂片及松散沉积物胶结片的显微镜下观察。沉积构造沉积构造包括层理构造、层面构造、变形构造。正确鉴别沉积构造和沉积构造组合，对于认识沉积环境和划分沉积相，至关重要。将在第二讲《岩心描述的基础知识》中讲述。化石、生物遗迹、有机组分及有机质脉化石指肉眼能见的大化石，在可能情况下尽量鉴定出化石种类，必要时送交古生物人员鉴定。生物遗迹，包括生物潜穴和植物根孔及根管。有机组分主要是泥炭、碳化植物碎屑、含碳质沉积物，以及生物潜穴周壁的碳质薄膜等有机质脉是切穿层理的碳质细脉，是沿细小裂隙含碳泥质沉积物挤入，也可能也是生物活动的遗迹。含碳的泥质层呈压扁层理或脉状层理，属于沉积构造，与有机质脉成因不同，不应混同。化石、生物遗迹举例软体动物化石压扁层理生物潜穴有机质脉与压扁层理的比较炭质细脉含炭泥质沉积，呈压扁层理（透镜状层理）砾石、结核、泥砾、碎屑岩脉这是概念完全不同的几种沉积体或沉积构造独立的砾石孤立地存在于细粒沉积物之中，尾部常伴有拖曳的痕迹。它见于潮间带或三角洲前缘高能环境。结核是常见的化学成因的构造，它有同生结核、成岩结核和后生结核之分，但在海洋沉积物中它常成为砾石搬运，特别是多孔的钙质结核，容重较轻，更易于搬运。结核也可构成滞留沉积的组成部分。因此要认真鉴别它的沉积状态是结核还是砾石。泥砾是泥裂的进一步演变的产物，未固结的沉积物露出水面，在烈日暴晒下形成泥裂，泥裂进一步发展，干裂片边缘翘起，呈片状剥离，再经水浸泡，棱角圆化，形成扁平砾石，其表面常见一圈氧化晕，在原地或经过短距离搬运再沉积。常见于海滨、澙湖、湖沼滨岸，这是沉积物露出水面，并遭受短期侵蚀的标志。碎屑岩脉：饱和水的细砂和粉砂具有很大的活动性，在差异压力作用下沿上覆沉积层的裂隙穿刺灌入，形成碎屑岩脉。一般规模为数厘米。它是一种特殊的变形构造。它是下部层位的沉积物，在这个部位取样，不代表该层沉积物，应该避免。QC1孔105m侵蚀面上细砂层中的独立砾石独立砾石侵蚀面细砂粉砂质黏土南黄海8424站位的钙质砂岩砾石由末次冰期的淡水钙质砂岩破碎溶蚀形成柳珊瑚溶蚀孔QC1孔105—105.8m岩芯沼泽沉积中的泥砾层泥裂干燥翘边后圆化形成泥砾，表面风化具氧化边缘；形成新的沉积层后，又处于氧化带，全层锈黄色。破碎的泥块形成角砾状泥砾表面轻微氧化，形成新的沉积层后，处于还原带，全层橄榄灰色。间断面沉积间断面普遍存在于沉积层中，一套“连续”的沉积层中“连续”只是相对的，而不连续（即间断）则是绝对的。在描述岩芯时需要特别关注层序或体系域的缺失；沉积环境改变造成无沉积及相序的中断；或上部强动力条件对下部沉积层的侵蚀切割。这些间断面是区域性的，具有地层学或沉积环境划分意义，常常是层序地层的层序边界、体系域边界或准层序边界；或者是沉积环境在垂向序列上的突变。钻孔中常见的沉积间断面举例：钻孔中常见的沉积间断面有：侵蚀切割；氧化及锈染。沉积相序不连续，需要在一段较长的岩芯中经过系统观察、描述和综合分析才能确定。贝壳碎片、泥砾、结核54.66m侵蚀间断面具平行层理、交错层理和透镜状层理的粉、细砂与黏土质粉砂互层炭质脉具水平层理的粉砂质黏土结核具水平层理粉砂质黏土生物潜穴铁质锈染层槽状侵蚀面风化带，结核富集具平行层理的中粗砂层结核具槽状层理的中粗砂层生物潜穴