沉积石英岩与变质石英岩的一般特征及鉴别

杜龙叶

（成都理工大学，四川 成都610000）

沉积石英岩指石英颗粒来源于岩浆岩且胶结物几乎全为次生加大石英的石英砂岩，又称正石英岩；石英颗粒来源于沉积岩的石英岩，则被称为副石英岩。沉积石英岩中石英以及硅质的含量一般在95%以上，不含或含有极少的粘土杂基和其它矿物。石英颗粒多为次圆到滚圆状，分选良好，石英砂很纯净，胶结物主要为次生加大石英，几乎没有粘土杂基。属于沉积作用形成的石英砂岩中比较特殊的一类，典型的例子有美国中西部中奥陶世圣彼得堡砂岩。

石英岩是一种变质成因的主要由石英组成的岩石。石英含量在90%以上，多见长石、云母，也有少量的如电气石、锆石等矿物。原岩一般是沉积岩，包括石英净砂岩、硅质胶结的石英砂岩以及生物化学成因的硅质岩，可经热接触变质作用、动力变质作用、区域变质作用形成石英岩。石英颗粒形状多样，有次圆状、他形粒状、拉长条状等，反映了原岩特征及变质过程中的应力条件。根据结构构造的不同，石英岩又有石英岩和片状石英岩之分；主要区别在于二者构造和颗粒形状上，石英岩为块状构造，石英呈粒状；而片状石英岩则具有定向拉长的片状构造，石英为拉长条状。

沉积石英岩一词由orthoquartzite 翻译而来，与副石英岩paraquartzite 以及变质石英岩metaquartzite 相区别，沉积石英岩和变质石英岩二者成分相当，在手标本上几乎不可辨别，但沉积石英岩与变质石英岩在成因上有本质的区别，沉积石英岩标志着一个独特的沉积过程，变质石英岩则常常与磁铁矿、赤铁矿共生或与某个构造活动密切相关而具有重要研究意义，故研究二者的不同之处，已达到鉴别二者的目的，具有独到的研究价值。但由于沉积石英岩非常少见，且许多人将沉积石英岩简单的理解为沉积而成的石英砂岩或是硅质岩，故在国内沉积石英岩的研究较为少见，国外的研究案例相对较多，但整体而言相较于变质石英岩研究程度则较低，相对的，变质而成的石英岩在自然界中常见，研究相对普遍而丰富。沉积石英岩与石英岩外观上十分相近（图1，图2），一般呈致密块状，二者肉眼上不易区分。故要区分沉积石英岩与石英岩只能从镜下特征入手。本文将分析和总结沉积石英岩与石英岩在物质来源、矿物组成、结构构造上的特征及区别，最后得到二者的镜下鉴别特征。

1 物质来源

沉积石英岩的母岩一般为中酸性岩浆岩；不同产状的岩浆岩中的石英，特点有所不同，如花岗岩中，石英常含有细小的气液包裹体或含岩浆副矿物包裹体，如锆石、独居石、电气石、磷灰石等矿物；而浅成侵入或喷出岩中，石英多为单晶体，具有石英晶体外形，表面干净，不含气液或矿物包裹体，无波状消光现象，部分颗粒具有破裂纹，偶见港湾状熔蚀边。

图1 沉积石英岩手标本照片

图2 石英岩手标本照片

石英岩的原岩多为沉积岩，同种成因，不同岩石类型中石英特征有所差别。而沉积岩的石英颗粒，可来源于岩浆岩、变质岩或是沉积岩，若经过长距离搬运后形成，由于河流流域可经过多个源区，则岩石中同种矿物可有多种来源，其特征就很复杂。不同成因岩石中的石英特点差别较大。其中岩浆岩来源的石英颗粒特征与上述沉积石英岩中的颗粒特征相似；变质岩来源的石英颗粒，表面多见裂纹，气液包裹体不甚常见，可见矿物包裹体，但成分为矽线石、电气石、蓝晶石等变质矿物，大多数石英具有波状消光，部分也可具有带状消光。若石英颗粒具有次生加大边或呈浑圆状，则来源于沉积岩，又被称为再旋回石英。沉积而成的硅质岩，化学成分几乎只有SiO2。主要由生物化学作用以及某些火山作用所形成。主要矿物成分为石英、蛋白石、玉髓。经变质作用形成的石英岩中，可能会出现脱玻化、重结晶现象，可保留某些生物骨架的外型，若完全重结晶，则变成粒径极细的纯净石英岩。

2 矿物组成

沉积石英岩石英颗粒多来源于岩浆岩，则石英颗粒多含气、液包裹体。胶结物为次生加大石英，围绕碎屑石英呈次生加大边，次生加大石英与原石英碎屑颗粒光性一致。石英及硅质含量在95%以上，不含或含有极少的粘土杂基或其它矿物，有时可见极少量其他胶结物和填隙物。

变质石英岩原岩较为多样，其中的石英颗粒的来源复杂，且原岩形成的过程及变质过程也可比较复杂，故石英岩中石英颗粒的特征相对于沉积石英岩来说复杂的多。石英含量大于90%，长石、云母及其他矿物含量则小于10%，可见一些特征的变质矿物。

3 结构构造特征

3.1 构造特征。沉积石英岩与石英岩外观上十分相近，呈致密块状，二者肉眼上不易区分。但二者成因上有根本的不同，沉积石英岩是沉积作用形成的一类特殊的石英砂岩，结构构造上具有碎屑岩特征，常见层面构造和层理构造，主要受沉积环境的控制，如滨外浅滩或广海海岸环境形成的沉积石英岩，可见斜层理或交错层理，也可见到波痕。石英岩由于变质作用的温压条件、受到的构造应力及原岩构造的不同，构造具有多种类型。若原岩为块状构造，变质时未受构造应力影响，则保留块状构造特征，若受构造应力影响，则具有定向拉长构造。同理，若原岩中有层理构造，构造应力不足以完全改变原岩构造，则可见到变余层理构造，可判断出原岩的层理构造类型，如斜层理，交错层理，粒序层理等。

3.2 结构特征。沉积石英岩具有一般的石英砂岩具有的砂状结构，石英颗粒具次生加大边，加大边呈近直线状，具少量胶结物和填隙物，部分可见孔隙等特征沉积结构。次生加大的石英与石英碎屑颗粒同时消光，但碎屑石英外表面常有不洁净的外膜，其成分可能是粘土矿物、氧化铁或其他物质，形成了分辨原生石英颗粒与次生加大石英的界线。

3.3 石英岩结构特征。石英岩中的石英颗粒多呈他形粒状，受构造应力影响，常具有波状消光或带状消光。石英岩的结构也较为复杂多样：原岩若为石英净砂岩，且变质作用过程中应力不强，则多形成等粒或近等粒镶嵌粒状变晶结构，石英之间的边界呈平直或圆滑接触，且存在三个石英颗粒相交的面角近120°的三边镶嵌平衡结构，即“三结合点”；若受到应力挤压，导致石英颗粒边界呈锯齿状接触，则为齿状粒状变晶结构；原岩若为硅质胶结的石英砂岩，变质作用微弱时，则形成变质石英砂岩，其特征为：原硅质胶结的石英砂粒中间分布由硅质胶结物重结晶形成小颗粒石英，为变余砂状结构特征。在中高级变质作用后，则成为石英岩。随着变质程度的增加，硅质胶结物发生完全重结晶，砂状结构消失，大多数石英砂粒形成粒状多边形或圆滑状石英，此时岩石为镶嵌粒状变晶结构，石英砂粒之间呈平直或圆滑接触；完全变质的硅质岩，燧石，玉髓等发生重结晶形成石英小颗粒，粒径十分细小，细小石英粒之间紧密镶嵌，为显微粒状变晶结构。部分可保留硅质岩中的鲕粒结构、碎屑结构、生物结构、隐藻结构以及交代结构等。

4 结论

4.1 矿物成分上的鉴别特征。沉积石英岩的石英含量（95%以上）一般比变质石英岩（90%以上）高，沉积石英岩除石英外主几乎不含有云母长石，而变质石英岩中可出现云母长石作为次要矿物。沉积石英岩中一般只可见岩浆岩来源的石英，成分和颗粒特征均较为单一：即若石英颗粒来源于浅成侵入岩或火山岩，则显微镜下几乎所有石英颗粒表面干净，可见发育裂纹；若来自于中酸性深成侵入岩，则石英颗粒大多可见气液包裹体，可存在波状消光。变质石英岩中的石英来源会较为复杂，则石英的特征也比较复杂。

4.2 结构构造上的鉴别特征。沉积石英岩可发育沉积成因的层理构造或层面构造；变质石英岩多发育块状构造、定向拉长构造，存在变余构造。

沉积石英岩具砂状结构，部分可见孔隙等特征沉积结构，镜下可见特征的平直的次生加大边，次生加大石英与碎屑石英同时消光；石英岩多发育粒状变晶结构，石英颗粒间可呈平直、锯齿状接触等，显微镜下可见由三个颗粒组成的“三结合点”特征，代表石英同时生长，达到平衡。

图3 石英的次生加大边

图4 石英岩和石英片岩中的“三结合点”