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ST-019 · 手标本 · 变质岩

石英岩

Quartzite

石英岩是纯净石英砂岩被埋得足够深、颗粒重结晶并彼此焊合后的产物。胶结物消失了,颗粒边界愈合,岩石变成一块连续咬合的石英整体——比你随身携带的钢还硬,行为方式也与它来自的砂岩完全不同。

ST-019 石英岩 的生成插图:按晶系投影的线框,线宽随莫氏硬度 7 (quartz hardness throughout) 变化
生成插图 — 线框由晶系、晶形、硬度、解理方向与双晶参数生成,不是照片。

标本性质

编号ST-019
化学式SiO₂, recrystallised from a quartz sandstone protolith
分类位置Metamorphic · non-foliated siliceous变质岩 · 无叶理硅质
莫氏硬度7 (quartz hardness throughout)
条痕White白色
光泽Vitreous to sugary; a fresh surface sparkles in sunlight玻璃至砂糖状光泽;新鲜面在阳光下闪亮
解理None. The rock is a fused mosaic of quartz grains with no plane of weakness无解理。岩石是石英颗粒熔结成的一体镶嵌体,没有薄弱面
断口Conchoidal to uneven, breaking through grains rather than around them贝壳状至不平坦,穿过颗粒断开而非绕过颗粒
颜色White, grey, pink, red, purple or brown depending on iron oxide content白、灰、粉、红、紫或褐色,取决于氧化铁含量
晶系hexagonal
晶形/组构granoblastic-fused · 6-fold · 0 cleavage dir.
本页发布日期2026-10-22
署名

相关化学式

SiO₂ · Fe₂O₃ (as colouring)

野外测试(按顺序做)

01
用钢刀尝试划刻
划不出刻槽,只留金属痕——石英比工具更硬
02
滴加稀盐酸
无反应;一秒之内即可与大理岩区分开
03
敲断并观察断口
断口穿过颗粒,留下闪亮的砂糖状表面,而非颗粒感表面
04
用锤子敲击
声音清脆高亢;石英岩是最「响」的常见岩石之一

焊接过程

砂岩靠颗粒之间的胶结物结合;石英岩没有胶结物。在约 300 摄氏度以上并伴随压力时,硅在颗粒接触点溶解,并在孔隙中重新沉淀,原始颗粒因此熔结成连续的镶嵌体。这一区别不只是学术上的。砂岩中裂纹沿颗粒间的胶结物扩展,因此岩石绕颗粒断开,断口上能看到单个砂粒;石英岩中颗粒之间没有薄弱通道,裂纹直接穿过颗粒。这一处行为差异——穿过还是绕过——就是最可靠的野外测试,也是石英岩在锤下手感与声音都不同的原因。

野外区分石英岩与砂岩

两者可以在同一层序中相邻出现,因此这条界线值得能够找到。

测试砂岩石英岩
断口面颗粒感;可见颗粒与胶结物砂糖状闪光;看不到胶结物
敲断一块绕颗粒断开,散落砂粒穿过颗粒断开,边缘干净
锤击声沉闷,硅质胶结时声音较弱清脆高亢
风化表现松散易碎,常带软壳浑圆光滑、抗蚀;形成山脊
交错层理通常可见保存但常被压扁,较难判读

它告诉你地貌的什么

由于石英岩抗化学风化与物理磨蚀的能力几乎超过所有其他岩石,它在产出地区往往主宰着山脊线。苏石英岩在南达科他、明尼苏达与艾奥瓦三州构成一道山脊;桌山群石英岩既构成开普敦标志性山峰的平坦山顶,也构成周边的崖壁。石英岩砾石同样会远行:它们在河流搬运中比周围岩石存活得更久,因此在很远的下游堆积成抗蚀卵石,并在山顶形成残余砾石盖层——那里较软的一切都已被剥离殆尽。在阿巴拉契亚,山顶的石英岩却在上游找不到任何源岩,正是这一现象的经典例子。

用途与一个重要提醒

石英岩被开采用作骨料、铁路道砟与饰面石材,在这三项上都是真正的好材料,因为它坚硬、惰性且抗蚀。品位更高的石英岩还是硅铁与金属硅的原料,一些极纯的石英岩则作为玻璃的硅源。需要提醒的是商业问题:建材市场上大量标为「石英岩」的台面,实际上是富石英砂岩或硅质胶结的变质沉积岩,因此会相应地被染色和腐蚀。地质上的测试就是断口行为——真正的石英岩在断面上看不到颗粒。

采集与记录

一块至少 8 厘米的干净断块,就足以展示你需要观察的全部性质。记录颜色、是否可见交错层理、锤击声音,以及附近层序中是否存在尚未变质的砂岩。若你找到了两者之间的过渡带,它的信息量比任何单独一块都大:它告诉你变质前锋的位置,以及热量渗透了多远。

Sources/参考资料

本页引用的硬度、条痕、解理与比重数据,均对照以下参考资料核过。

  • Geology.com Rocks — rock-type reference — descriptions and photographs of igneous, sedimentary and metamorphic rocks
  • Minerals.net — mineral property database — hardness, specific gravity, cleavage and streak per mineral
  • British Geological Survey — UK national geological survey — the three rock types, the rock cycle and mineral definitions

代表性产地

南达科他苏石英岩43.60°, -96.70°元古代石英岩,横跨三州构成显著山脊
开普敦桌山-33.96°, 18.40°奥陶纪桌山群石英岩,构成平坦山顶
河南老君山33.75°, 111.60°中元古代石英砂岩与石英岩崖壁

易混与区分

砂岩

未变质的版本:砂岩绕颗粒断开,且可见胶结物

大理岩

两者都色浅、看似坚硬且无叶理;大理岩遇酸起泡,石英岩不起泡

采集与保存

石英岩是最坚韧的常见岩石之一,会很快磨钝地质锤;大锤加凿子更好用。由于它同时抗化学风化与磨蚀,石英岩砾石在河流系统中搬运极远,最终远离源区,因此河床卵石对判断当地地质几乎没有价值。若产地信息重要,请从露头上采集。

要点

  • 石英岩是无胶结物的重结晶石英砂岩,颗粒熔结成一体。
  • 它穿过颗粒断开,而砂岩绕颗粒断开——这是最可靠的野外测试。
  • 它遇酸不起泡(不同于大理岩),也不被刀划动(不同于石灰岩)。
  • 其抗蚀性使它成为造脊岩石,并作为河卵石被搬运很远。
  • 商业上大量「石英岩」石材并非石英岩;请测试断口行为。