認識岩石 – 鮞粒岩 Oolite

前言

近日從友人處獲得一件由球狀、橢圓狀大小不一，顆粒顏色灰色、白色所組成的岩石；圍岩具有紅黃相間的礦物穿插於球粒之間。初時大夥皆認為是化石密集帶 ── 有孔蟲類紡錘蟲化石所構成的岩石，但我們心存懷疑，仔細觀看每顆球粒並無生物化石殘存殼體，例如內殼室隔壁等構造痕跡；球粒跟球粒之間的圍岩多為石英、長石等陸源碎屑沉積物 (terrigenous clastic sediment)，且部分球粒中心亦為石英、長石等陸源碎屑礦物。故推測此岩石應為鮞（注音：ㄦˊ）粒岩 (oolite)，藉此機會來跟讀者介紹鮞粒岩這一特殊岩石。

概述

鮞粒岩泛指沉積岩中，一種由圓形顆粒膠結而成的沉積岩。這種岩石裡的顆粒直徑通常在 0.25 到 2 毫米之間，圓滾滾的像魚卵一樣聚集在一起，亦有「魚卵石」之稱。英文名 oolite 源自法語和拉丁語，字面意思就是「蛋石」，因為長得像聚集的魚卵而得名。如果顆粒直徑超過 2 毫米，就不叫 oolite 而叫 pisolite（豆粒岩），顆粒較大像豆子一般。鮞粒是呈球狀 – 橢球狀的顆粒，由一圈或多圈規則的同心紋圍繞著一個核心組成。核心通常是一個碳酸鹽顆粒或者陸源碎屑。

鮞粒型態描述

將岩石標本製成岩石薄片，經由岩石薄片觀察岩石基本組成結構及鮞粒層圈結構，鮞粒岩標本中鮞粒類型主要包括同心鮞、放射鮞、多晶鮞等。分述如下：

1. 同心鮞：是一種呈同心狀外部紋層的鮞粒，主要為包圍核心發育的泥晶方解石顆粒。
2. 放射鮞：主要是原始的文石或方解石圍繞核心呈放射狀生長形成，一般代表相對低能穩定的沉積環境。
3. 多晶鮞：是一種經重結晶作用 (recrystallization) 和淡水淋濾作用 (leaching) 等後生改造作用而形成的以多個較大的方解石晶體組成的顆粒。

鮞粒的直徑一般多在 0.2-0.5 毫米內，形成於碳酸鈣過飽和狀態的海、湖波浪活動帶或潮汐通道水流活動帶，由於潮汐及風暴水流和波浪作用，它們經常呈沙浪、沙丘及沙紋搬運，礦體多呈層狀或似層狀。部分鮞粒核心及鮞粒間皆為陸源沉積物（石英、斜長石）。

鮞粒岩化學元素分布

本研究採用高性能微型 X 射線螢光光譜儀分析技術，進行 20 微米小光斑和多層化學分析，提供成分和元素分布圖。對鮞粒岩進行區域的化學元素分布與微觀結構的深入研究。

鮞粒型態影像展示了 X 射線螢光光譜儀成像結果，並揭示鮞粒石影像及樣品中的主要元素分布。影像採用 300 微米的步長進行，光斑尺寸為 100 微米。每個元素影像的顏色強度與其光譜訊號的強度相對應。顏色強度越高，表示該特定元素的訊號強度越高，與周圍區域相比，訊號越強。這使得我們能夠根據元素的存在、豐度以及與其他元素的比較，建立不同元素之間的相關性。透過觀察元素的共存或缺失及其相對濃度，這些相關性有助於進一步的礦物學解釋。

鮞粒岩形成模式

鮞粒岩形成模式可分為沉積期與成岩期兩階段。

1. 沉積期：

早期水體環境較為穩定，作為鮞粒核心的顆粒可以是在該環境中形成的泥晶方解石球粒，也可以是從外部環境中被帶入的少量粒徑較小且磨圓較好的陸源碎屑顆粒。當海水過飽和後，水體能量與礦物的結晶程度均較低，圍繞鮞粒核心形成暗層。鮞粒的圈層生長，是由建設性微生物分泌細胞胞外聚合物 (extracellular polymeric substance, EPS) 提高局部鹼度，進而引導非晶質碳酸鈣 (amorphous calcium carbonate, ACC) 沉澱礦化的過程；相對地，破壞性鑽孔微生物則在生長間歇期進行穿孔，導致原始結構發生泥晶化。當顆粒重至無法懸浮時，便會沉降落於海底，與陸源碎屑共同堆積。鮞粒最終的粒徑大小，則是核心供給速率、水體碳酸鈣飽和度與鹼度，以及水動力強弱等因素共同影響。

2. 成岩期：

成岩早期階段處於淡水或海洋成岩環境下，此時粒間孔隙水水流通暢，沉澱方解石球粒發生膠結作用，並且將陸源碎屑顆粒與鮞粒膠結。隨著埋深增加，鮞粒受到強壓實、壓溶作用形成變形鮞，部分碎屑顆粒由於稜角尖銳，壓溶嵌入鮞粒，破壞鮞粒原生結構。經淡水淋濾作用與重結晶作用會形成多晶型鮞粒。埋深增加亦會使氧氣含量減少，逐漸變為低能還原環境，鮞粒經歷白雲石化作用 (Dolomitization) 形成由白雲石晶體組成的多晶鮞。經歷了各種埋藏成岩作用後，最終固結形成鮞粒岩。

結語

由上所述，此岩石形成環境推測為在波浪攪動的淺海環境中形成，碳酸鈣在核心顆粒上一層層沉澱，就像滾雪球一樣變大。此件鮞粒岩標本鮞粒類型豐富，主要包括同心鮞、放射鮞、多晶鮞等，鮞粒間陸源沉積物顆粒廣泛分布，暗示鮞粒在沉積過程中受到了陸源碎屑物質持續輸入的影響，微生物參與了放射鮞、同心 – 放射鮞等碳酸鈣的沉澱以及鋁土礦的成礦過程。