家裡有塊石頭,上面有奇怪的痕迹,請問有知道的嗎?


一、是什麼?

恭喜你,這是名副其實的地質珍品!

叫做球狀岩。

圖1 各種類型的球狀岩

球狀岩十分稀少,具有球狀構造。因其獨特的觀賞性 、形態 、形成機理及稀有性而備受關注 。目前世界上約有一百多處已發現的球狀岩。

中國公認的球狀岩僅有2處 :浙江石角超鎂鐵質球狀岩及河北灤平球狀閃長岩(湖北黃陵地區也有發現,目前還在研究當中)。

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二、球狀岩的基本概念

球狀岩發育在火成岩和變質岩地區。由具有反差結構(constrasted texture)的同心殼層和中心核組成了球狀體的主體結構 , 某些礦物多為暗色礦物顯示徑向和或切向定向排布的征。

球狀體岩分為: 球狀體、基質和圍岩。

1.球狀體:球狀體由中心核和外部的一層或數層同心殼層所組成。 多為圓球狀 、 橢圓狀或團塊狀,直徑約3-30cm。

球狀體的核心可以是岩漿質的,也可以由捕虜體、同源包體 、 殘留體等組成 。↓圖12 圖13 圖14

淺色礦物(斜長石為主)和暗色礦物(角閃石為主)相間排列構成了球狀體的殼層 。

可分單殼層 、多殼層和無明顯殼層 。

圖2 從左到右:1單殼層球狀體、2多殼層球狀體、3無明顯殼層球狀體、4以異源俘虜體為核心形成的球狀體

圖3 無明顯殼層球狀結構

殼層間及其與核心和基質之間的界線或是明顯的, 或是漸變的。

2.基質:基質指充填於球狀體之間的物質。基質多數是比球狀體和圍岩更細或更粗的花崗質岩石 , 它與圍岩的界線可以是明顯的, 或是逐漸過渡的。↓↓↓圖4

3.圍岩:圍岩是指不含球狀體的部分或球狀體稀疏處球外的主要岩石。圍岩的岩性複雜, 幾乎包括了所有的火成岩和變質岩。↓↓↓圖4

圖4,a-斑狀花崗閃長岩 b-石英花崗閃長岩;I-球狀體,II-基質,III-圍岩

接下去專業辭彙有點多,對球狀岩做個一般了解的話,到這裡就可以了。

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三、岩相學特徵

目前就球狀岩,地質學家們還沒有總結出一種通用的模式和統一的意見。

題主所給的圖片接近河北灤平球狀閃長岩和湖北黃陵球狀花崗閃長岩的特徵,所以我可以講一講別人已經研究過的東西,大家就做一個參考吧。(以湖北黃陵為例)

1.圍岩

其圍岩主要為花崗閃長岩 ↓↓↓(圖5),主要由斜長石 (為主)、鉀長石 (次之)和少量的石英 、黑雲母 、角閃石組成 ,中粗粒花崗結構 、似斑狀結構 。斑晶以鉀長石為主 ,局部可見鉀長石與斜長石的共熔結構 ,鉀長石呈他形粒狀 ,嵌晶狀分布在半自形板狀的斜長石中。角閃石呈半自形柱粒狀 ,分布於長英質礦物間 ,部分退變為綠泥石 ,並伴有鐵質析出。

圖5 圍岩示意圖(湖北黃陵)

圖6 圍岩和球狀體示意圖

2.包體

球狀花崗閃長岩中,常見斜長黑雲母片岩 、陽起黑雲片岩 、斜長角閃岩 和角閃石岩 4種暗色包體 ↓↓圖7、8,包體形態各異,小者1~2cm,大者約15cm。包體與圍岩和球狀體接觸界線清楚而平直 ,無明顯的交代關係。

圖7 紅箭頭處為包體,IV為異源俘虜體為球核的球狀岩(湖北黃陵)

圖8 暗色包體(紅字)

3.單殼層球狀體:

題主所給的圖片中單殼層球狀岩佔了總球狀岩的1/2以上。

圖9 單殼層球狀體

圖10 單殼層球狀岩

球核為岩漿質組分,粗粒板柱狀結構礦物結晶粗大,岩性為粗粒淺色閃長岩。礦物成分以斜長石為主(An=36),角閃石次之。局部有碳酸鹽化和綠泥石化現象(綠泥石為角閃石蝕變產物)。方解石含量約1%,伴隨綠泥石分布,二者共同交代角閃石。此外,有少量的他形粒狀磁鐵礦。

球殼具有放射狀構造,細粒板柱狀結構,以斜長石和角閃石為主。(球核和球殼中可見鈉長石肖鈉棋盤狀雙晶 ↓圖11)

圖11 斜長石棋盤狀雙晶

4.多殼層以岩漿質組分為核球狀岩

圖12 以岩漿質為核心的多殼層球狀體

圖13 多殼層球狀岩;左圖以岩漿質為核心,右圖以異源俘虜體為核心

圖14 多殼層球狀岩;以岩漿質為核心

以岩漿質為核的球狀體球核部分主要為斜長石(70%,牌號An32-40,呈梳狀結構);角閃石(15%);鉀長石(5%)、石英(5%);另外含有少量黑雲母,磁鐵礦,綠簾石,方解石,赤鐵礦等。

圖15 斜長石梳狀結構

球殼部分表現為基本不含角閃石的淺色層和含有大量角閃石的暗色層,二者交替發育形成多個黑白相間的環帶。

暗色環帶以角閃石為主,呈徑向排列,形成梳狀結構,垂直於球狀體的環帶狀面。其次是斜長石,石英和少量的鉀長石,黑雲母,磁鐵礦,綠泥石等。

圖16 角閃石徑向排列垂直於球狀體的環帶狀面

圖17 角閃石

圖18 角閃石梳狀結構, HB為角閃石,PI為斜長石

淺色帶主要由斜長石為主(可見肖鈉棋盤狀雙晶,↑圖11),加上少量的角閃石,石英,黑雲母,綠泥石等。

暗色礦物由外到內不斷減少

圖19 暗色礦物由外到內逐漸減少

這是一個多層殼球狀岩剖面示意圖↓

圖27 從左到右分別為:球核-斑狀斜長石(深色層)-細粒斜長石(淺色層)-斑狀斜長石(深色層)-細粒斜長石(淺色層)

斑狀斜長石和細粒斜長石間的界限往往不太清晰,相互交錯。斑狀斜長石發育鈉長石律和肖鈉長石律形成棋盤狀雙晶。

韻律I-1為粗斑狀斜長石粒徑粗大,棋盤狀和頁片狀雙晶,雙晶紋較為模糊。顆粒中含粗粒角閃石。(深色層)

韻律II-1中為窄斑狀斜長石,半自形,具有明顯伸長,呈徑向排列,梳狀結構,粒徑稍小,主要是箭頭雙晶。含粗粒角閃石,角閃石也呈徑向排列,梳狀結構。(深色層)

韻律I-2和II-2中主要是細粒斜長石,半自形,發育聚片雙晶。其間含有細粒角閃石。(淺色層)

5.為以異源俘虜體為核形成的多殼層球狀體,球核由早期圍岩俘虜體(角閃岩或者斜長岩)組成(題主所給圖片中未發現此類球狀體)。↓↓↓下圖

圖20 俘虜體為核心的球狀岩(湖北黃陵)

唯一區別是核部為斜長角閃岩 、黑雲斜長片麻岩或角閃石岩捕虜體 ,捕虜體大小、形狀不一,周圍常被岩漿質斜長石淺色層包圍。

6.無明顯殼層的球狀體

圖21 無明顯層殼,紅箭頭指向處

該類球狀體無明顯殼層 ,僅由岩漿質組分形成。暗色礦物角閃石沿球狀體的直徑方向生長 ,暗色礦物的邊界顯示出球狀體的輪廓 。主要由斜長石 (70%)、角閃石(約 20%)、石英等組成 。

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四、岩相學特徵的實際案例及成因推測

前面一大部分只是羅列數據,略顯枯燥,可跳過。「成因討論」部分建議放慢速度。

圖22 湖北黃陵岩漿質核心多殼層球狀花崗閃長岩

上圖顯示了具13層同心殼層結構 。

球核 (14)礦物組成 :斜長石 ,含量約佔球核 的70%,粒徑 0.2~0.5mm,An=26,垂直球狀體邊緣呈梳狀生長 , 晶體結晶粗大 ,可達 3~5mm,寬僅 0.2~0.5mm,其間有少量角閃石的不規則柱狀體 ,粒徑 1~2mm;石英約 10%,粒徑 0.1~0.2mm,多分布於斜長石邊部 ;角閃石占 10%,粒 徑 0.1~ 0.3mm;黑雲母佔3%,綠泥石占 1%,綠簾石含量小於 1% ,方解石 占 1;磁鐵礦含量小於 1%。

圖23 斜長石梳狀生長

球核中原生石英中見氣液包裹體 ,以單相氣液包裹體 、兩相氣液包裹體為主,三相氣液包裹體較少。 ↓↓↓下圖

圖24 兩相氣液包裹體,VH2O-氣相水包裹體,LH2O-液相水包裹體

圖25 三相氣液包裹體, VCO2-氣相二氧化碳包裹體,LCO2-液相二氧化碳包裹體

上圖多殼層球狀體由外向內可分為13個帶 ,特徵如下:

1帶 :厚約 4.3mm,呈明暗相間的斑雜色 ,淺色礦物以斜長石為主 ,占該層的50%-55%,粒徑 0.25~ 1.5mm,斜長石牌號An=30~45,聚片雙晶密集 ,雙晶帶較寬 ,偶見斜長石的箭頭狀雙晶 ,箭頭方向指向球狀體內。

圖26 箭頭雙晶

暗色礦物主要為角閃石 (35%~40%), 角閃石垂直環帶呈梳狀生長 (圖18 ↑),與斜長石之間呈齒狀鑲嵌 ,粒徑以1~2mm為主 ,部分可達3mm;其次為石英(3%)黑雲母 (約 4%),另有少量綠簾石 、綠泥石。

2帶 :厚 2.4mm,呈白色 ,主要礦物:細粒斜長石 (粒 徑 0.1~0.3mm,含量 90%),An=26~37 ,多具聚片雙晶,其間見有磷灰石包體 ;石英約5%,粒徑 0.06~0.1mm,在岩石中含量不均一 ,常鑲嵌於長石的邊部 ;角閃石(5%),粒徑 0.1mm;另有少量黑雲母 、磁鐵礦。

3帶 :厚 1.26-2.07mm,呈暗灰色 ,與1帶類似 ,但暗色礦物含量更高 ,礦物粒徑略小於1帶。角閃石(55%),粒徑 0.07~0.52mm;斜長石 (40%),粒徑0.24-0.75mm,牌號 An=38~52 ;石英3%±;另有少量黑雲母 、綠簾石。

4帶 、8帶 、10帶 :呈白色 ,厚度分別為 0.2~ 0.49mm、0.8mm、0.65mm,岩石組合及特徵相似 ,主要礦物為斜長石(85%-90%),粒徑 0.17~0.57mm,牌號 An=28~32 ;石英約 5%,粒徑 0.1~ 0.57mm;角閃石 (5-10%),粒徑 0.06~0.69mm,另 含少量黑雲母 、磁鐵礦 。

5帶 、9帶 、11帶 :厚度分別為0.32~0.75mm、 1.58-2.44mm、1.06~2.30mm,與 3帶礦物成分及含量相似 ,呈暗灰色 ,主要礦物為斜長石50%,粒徑 0.24- 0.52mm,牌號An=21~30 ;石英約 5%, 角閃石 40%,另有少量黑雲母 、磁鐵礦。見有斜長石 箭頭狀雙晶,雙晶箭頭方向指向球內

6帶 、12帶 :厚約 1.50mm,呈白色 ,主要礦物為斜長石 (85%),粒 徑 0.6-1.2mm,An=26~32 ;石英 (約 5%),粒徑 0.05-0.1mm;角閃石 (5% -10%),粒徑 0.14~0.26mm,另有少量黑雲母 、 磁鐵礦 。

7帶 :厚 8.46mm,灰黑色 ,因礦物含量變化顯示數個若隱若現 的圈層 ,各圈層內部礦物成分及結構極為相近 ,故合併為一個帶 。主要礦物為角閃石45%,粒徑 0.53~1.48mm;斜長石 50%,粒徑 0.8~ 1.8mm,An=38-47 ;石英 4% ;另有少量黑雲母 (1%)、綠簾石 、綠泥石 ,其間見磁鐵礦成環帶狀分布。

13帶 :厚 2.16mm,礦物組成為角閃石 (25%),斜長石 (70%),斜長石粒徑 0.8~1.8mm,An=35~40,局部可見箭頭狀雙晶,雙晶短小且指向球狀體外側。 另外 ,球狀體中可見少量磁鐵礦和黃鐵礦。磁鐵礦呈他形不規則狀粒狀 ,主要見於暗色殼層中 , 圍繞著球狀體邊緣呈圈層狀分布 ,少數分布於斜長石之 間。黃鐵礦呈他形 、半 自形粒狀 ,僅分布於球狀體邊緣 ,粒徑 0.2~0.5mm,被赤鐵礦交代 ,有的僅核心部位保留黃鐵礦殘餘 。

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成因討論:

對於黃陵球狀花崗閃長岩而言 ,單殼層球狀體及無明顯殼層的球狀體生長模式和成因可能相對簡單 :

單殼層球狀體由內向外依次為球狀體核心(球核)一球殼一基質 ,對應岩性為淺色閃長岩一石英閃長岩一花崗閃長岩 ,斜長石含量逐漸降低 ,牌號An依次為 36、32、26,呈下降趨勢 ,石英 、鉀長石 、黑雲母含量逐漸增高 ,反映由中心到基質 ,酸性程度不斷增加。球狀體內部礦物呈放射狀生長 ,反映球狀體核心部位先於其他部位生長 ,表明球狀體的形成與岩漿結晶作用有關。

多殼層球狀體的成因極其複雜 。本次發現的球狀體,球殼具有明顯的礦物成分與礦物結構韻律特徵 ,球殼中從暗色層到淺色層 ,礦物粒度明顯變細 ,斜長石牌號An變低 ,暗色層為中長石一拉長石 ,淺色層為奧長石一中長石 。球狀體核心部分存在少量方解石 ,且球狀體石英顆粒內存在L h2o、L co2、V co2包裹體 ,反映當時富含氣液 ,來源於深部岩漿

從礦物組合分析 ,內核部分以富鹼性的輕元素為 主 ,含 Na、Si、Al,其活性也大 ,因而使礦物 晶體能有適宜的環境,得到較好的結晶,從而粒度較大;而球狀體邊部球殼部分則含鐵 、鎂較多 ,其熔體 或溶液的活性顯然比內部差 ,故礦物結晶程度差 ,粒度較小。

球核中長石普遍發育棋盤雙晶應是交代作用形成的。

球狀體內核中見後生黑雲母 、綠泥石、綠簾石及方解石脈體 ,另外可見晚期 的黝簾石脈切割早期 的綠簾石脈,反映後期交代作用的存在

PI斜長石,EP綠簾石,ZO黝簾石

球狀岩中 ,外部圈層中(1-11層 )常見斜長石箭頭狀雙晶 ,呈長柱狀 ,箭頭均指向球核 ,而離球狀體最近的13層環帶中,偶見斜長石箭頭狀雙晶 ,相對短小 ,指向球外 ,斜長石箭頭狀雙晶箭頭是岩漿結晶的產物,這種結構可能是富含氣水熱液的岩漿在動蕩環境下結晶的產物 。斜長石箭頭狀雙晶箭頭指向可能代表斜長石的生長方向。

多殼層球狀體的結晶順序是由外及內,外部殼層結晶形成殼後,內部可能出現短時快速的向外生長現象 ,體現在第 13層中出現雙晶短小 ,指向球外斜長石箭頭狀雙晶 ,核部的結晶時間最長 ,形成最晚,結晶顆粒大

這些認識還有待進一步研究證實 。

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球狀岩石的形成極其複雜 。對該類岩石的成因解釋尚存不同觀點:一種認為是由兩岩體接觸帶上特定的「構造陷井」結晶形成 ,它獨特的球狀構造可能由耗散結構理論的自組織機理所造成 ;另一種認為是岩漿同化捕虜體和岩漿結晶綜合作用形成。

大家都可以在以下論文中找到這些觀點:

1] 馬芳,穆治國,劉玉琳.河北灤平球狀閃長岩岩相學特徵和球狀構造成因探討.岩石學報,2004

2] 周新民,朱雲鶴,陳建國.超鎂鐵球狀岩的發現及其成因研究.

3] 楊忠芳,徐景奎,陳建國.地質珍品-球狀岩.

4] 魏運許,趙小明,楊金香等.湖北黃陵球狀花 崗閃長岩的發現及其岩相學特徵 .地質通報,2015


這應該是珊瑚化石吧。
微博問下博物君
趕腳不是疊層石呀,那個一圈一圈的古生物會不會是珊瑚化石?好像看到了隔壁啊,但是有這麼大的單體珊瑚化石嗎?

19.09.04

我錯了……

————以下為原答案————謝邀。珊瑚化石的截面,並非樓上回答的層疊石。
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