沉积岩石学第七章

1、沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 第七章第七章 砂岩和粉砂岩砂岩和粉砂岩 Sandstones and siltstones 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 沉积岩石学沉积岩石学教材第七章教材第七章 P.99116 Sedimentary Petrology Chapter 5.3 P.8696 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 本章复习思考题本章复习思考题 沉积岩石学实验指导书沉积岩石学实验指导书 P.80，9097题题 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 第一节第一节 砂岩的一般特征砂岩的一般特征 砂岩砂岩主要由砂（主要由砂（20.1mm 的陆源碎屑颗粒）组成的碎的陆源碎屑颗粒）组成的碎

2、屑岩，其中砂的含量屑岩，其中砂的含量50%。 General characteristics of sandstones 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 砂岩的特点砂岩的特点 碎屑成分较为复杂，以轻矿物为主，重碎屑成分较为复杂，以轻矿物为主，重 矿物矿物10%的，分选不好的混杂砂岩的，分选不好的混杂砂岩杂砂岩杂砂岩 （wacke） 粘土基质粘土基质15%的的杂砂岩（杂砂岩（wacke） 基质基质15%的的砂屑岩（砂屑岩（arenite） 首先把反映成因的来源区、矿物成熟度及首先把反映成因的来源区、矿物成熟度及 流动因素（介质的密度和粘度）作为砂岩分类流动因素（介质的密度和粘度）作为砂岩分类

3、的准则。的准则。 然后再以砂岩的主要碎屑组分石英（然后再以砂岩的主要碎屑组分石英（Q）、）、 长石（长石（F）、岩屑（）、岩屑（R）为三个端元，进一步分）为三个端元，进一步分 类和命名。类和命名。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章裴蒂庄裴蒂庄( Pettijohn,1975)的砂岩分类的砂岩分类 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 3主要问题主要问题 （1）粘土基质的处理）粘土基质的处理 （2）端元组分的组合方式）端元组分的组合方式 （3）三角图解的形式及其划分）三角图解的形式及其划分 （4）辅助三角图的采用）辅助三角图的采用 （5）关于硬砂岩）关于硬砂岩 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 二、

4、本教材建议的分类二、本教材建议的分类 Proposed classification of sandstones 1分类的原则和依据分类的原则和依据 理想的分类应当兼顾描述和成因两个方面理想的分类应当兼顾描述和成因两个方面 原则：首先选择在客观上能够鉴定而又最能原则：首先选择在客观上能够鉴定而又最能 联系岩石成因的特征作为分类依据，应适当考虑联系岩石成因的特征作为分类依据，应适当考虑 分类方案既适用于野外工作，又适用于室内研究。分类方案既适用于野外工作，又适用于室内研究。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 砂岩的分类应当反映岩石生成的三个主要砂岩的分类应当反映岩石生成的三个主要 问题，即：问题

5、，即： 来源区母岩性质来源区母岩性质 搬运和磨蚀的历史，即岩石的成熟度搬运和磨蚀的历史，即岩石的成熟度 沉积时介质的物理条件，即流动因素沉积时介质的物理条件，即流动因素 从具体标志来说，可选择砂岩中的石英、从具体标志来说，可选择砂岩中的石英、 长石、岩屑和粘土基质四种组分作为分类依长石、岩屑和粘土基质四种组分作为分类依 据。据。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 不稳定组分可以反映物质来源，不稳定组分可以反映物质来源，F / R(来源来源 指数指数)可以反映出来源区母岩组合的基本特征。可以反映出来源区母岩组合的基本特征。 搬运和磨蚀的历史可以通过稳定组分和搬运和磨蚀的历史可以通过稳定组分和 不

6、稳定组分的相对量比不稳定组分的相对量比 介质的物理条件（密度和粘度）可用碎介质的物理条件（密度和粘度）可用碎 屑与基质比值（屑与基质比值（C / M，流动指数）来表示。，流动指数）来表示。 RF Q （矿物成熟度）来表示（矿物成熟度）来表示 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 2教材中的分类教材中的分类 （1）首先按基质含量将砂岩分为：）首先按基质含量将砂岩分为： 砂岩，基质砂岩，基质15%（90 10 10 2长石质石英砂岩 7590 525 R 3岩屑质石英砂岩 7590 15 525 FR 石英砂岩类 4长石岩屑质石英砂岩 5070 25 25 5长石砂岩 25 25 长石砂岩类 6岩屑质

7、长石砂岩 R 7岩屑砂岩 75 25 岩屑砂岩类 8长石质岩屑砂岩 F 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 （3）对于富长石特别是富岩屑的砂岩，可）对于富长石特别是富岩屑的砂岩，可 采用辅助三角图解，辅助三角图解的三个端元采用辅助三角图解，辅助三角图解的三个端元 组分可根据具体情况灵活选择。组分可根据具体情况灵活选择。 （4）当砂岩中含有次要矿物和特殊矿物时，）当砂岩中含有次要矿物和特殊矿物时， 可采用附加定名，如海绿石石英砂岩。可采用附加定名，如海绿石石英砂岩。 综合定名格式为：综合定名格式为： 颜色颜色+特征矿物特征矿物+胶结物成分胶结物成分+结构（粒级类结构（粒级类 型）型）+岩石基本名称

8、岩石基本名称 如：紫红色铁质胶结中如：紫红色铁质胶结中-细粒石英砂岩细粒石英砂岩 灰绿色含海绿石中粒石英砂岩灰绿色含海绿石中粒石英砂岩 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 ()石英砂岩 长石质 杂砂岩 石英砂岩()杂砂岩 石英(Q) 长 石 砂 岩 杂 砂 岩 （ （ （ （ 岩 屑 质 长 石 杂 砂 岩 岩 屑 砂 岩 杂 砂 岩 ） ） ） ） 杂 砂 岩 砂 岩 () 岩屑质 杂砂岩石英砂岩 某砂岩中：石英某砂岩中：石英90%、脉石英、脉石英2%、粘土岩岩屑、粘土岩岩屑3%、 燧石燧石4%；粘土杂基；粘土杂基1%；胶结物：硅质；胶结物：硅质10%、赤铁矿、赤铁矿 1%。 杂基杂基=1%，

9、胶结物，胶结物=11%，Q+F+R=99% Q R 基本名称：基本名称： 石英砂岩石英砂岩 Q=90/9991%， F=0%， R=9/999% 综合命名：综合命名： 硅质石英砂岩硅质石英砂岩 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 第三节第三节 石英砂岩类石英砂岩类 Quartz sandstones ()石英砂岩 长石质 杂砂岩 石英砂岩()杂砂岩 石英(Q) 长 石 砂 岩 杂 砂 岩 （ （ （ （ 岩 屑 质 长 石 杂 砂 岩 岩 屑 砂 岩 杂 砂 岩 ） ） ） ） 杂 砂 岩 砂 岩 () 岩屑质 杂砂岩石英砂岩 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 一、主要类型（一、主要类型（Mai

10、n types） 1、石英砂岩、石英砂岩(Quartz sandstones) （1）石英碎屑）石英碎屑90%，含少，含少 量长石和燧石等岩屑，重矿物量长石和燧石等岩屑，重矿物 含量极少。含量极少。 （2）石英大都为单晶石英，）石英大都为单晶石英， 磨圆好，分选好，缺少泥质。磨圆好，分选好，缺少泥质。 （3）几乎所有的石英都含有包裹体。）几乎所有的石英都含有包裹体。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 （4）长石主要是微斜长石、正长石和钠长石。）长石主要是微斜长石、正长石和钠长石。 （5）岩屑可能只包含少量磨蚀好的燧石和石）岩屑可能只包含少量磨蚀好的燧石和石 英岩等。英岩等。 （6）胶结物大多为

11、硅质，次为钙质、铁质及）胶结物大多为硅质，次为钙质、铁质及 海绿石等。海绿石等。 石英砂岩石英砂岩 铁质石英砂岩铁质石英砂岩 钙质石英砂岩钙质石英砂岩 硅质石英砂岩硅质石英砂岩 硅质石英砂岩硅质石英砂岩 石英岩状砂岩石英岩状砂岩 沉积石英岩沉积石英岩 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 （7）化学成分：）化学成分：SiO2含量高，可达含量高，可达99%， 甚至更高。甚至更高。 （8）颜色：大多为灰白色，有些略带浅红、）颜色：大多为灰白色，有些略带浅红、 浅黄、浅绿等色调，主要取决于胶结物的颜色。浅黄、浅绿等色调，主要取决于胶结物的颜色。 （9）沉积构造：常见波痕、交错层理等。）沉积构造：常见波痕

12、、交错层理等。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 2、长石质石英砂岩、长石质石英砂岩 石英石英Q = 7590%， 长石长石F = 525%， 岩屑岩屑R R 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 3、岩屑质石英砂岩、岩屑质石英砂岩 石英石英Q = 7590%， 岩屑岩屑R = 525%， 长石长石F F 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 4、长石岩屑质石英砂岩、长石岩屑质石英砂岩 石英石英Q = 5075%， 长石长石F25%， 岩屑岩屑R25%， 成分较复杂成分较复杂 ()石英砂岩 长石质 杂砂岩 石英砂岩()杂砂岩 石英(Q) 长 石 砂 岩 杂 砂 岩 （ （ （ （ 岩 屑 质 长 石

13、杂 砂 岩 岩 屑 砂 岩 杂 砂 岩 ） ） ） ） 杂 砂 岩 砂 岩 () 岩屑质 杂砂岩石英砂岩 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 二、实例（二、实例（Examples） 河北宣化庞家堡中、上河北宣化庞家堡中、上 元古界串岭沟组铁质石英砂元古界串岭沟组铁质石英砂 岩岩 单偏光，单偏光，40 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 北京昌平和河北唐山北京昌平和河北唐山 龙山组的海绿石石英砂岩龙山组的海绿石石英砂岩 单偏光，单偏光，80 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 川中侏罗系长石石英砂岩和长石岩屑质石英砂岩川中侏罗系长石石英砂岩和长石岩屑质石英砂岩 正交光，正交光，80正交光，正交光，80

14、 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 三、成因（三、成因（Origin） 石英砂岩（石英砂岩（Q90%）是高度成熟的砂岩，）是高度成熟的砂岩， 它是风化作用、分选作用和磨蚀作用持续较久它是风化作用、分选作用和磨蚀作用持续较久 和深化的终极产物。和深化的终极产物。 它的产出需要稳定的大地构造条件和砂的它的产出需要稳定的大地构造条件和砂的 多旋回沉积作用。多旋回沉积作用。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 母岩：多数人认为石英砂岩不可能直接来源母岩：多数人认为石英砂岩不可能直接来源 于花岗岩的风化，而是来自于先前存在的砂岩，于花岗岩的风化，而是来自于先前存在的砂岩， 也就是说，它们是长期、多次再沉积

15、的结果。也就是说，它们是长期、多次再沉积的结果。 沉积环境：主要产于海洋环境（滨岸）。沉积环境：主要产于海洋环境（滨岸）。 构造环境：主要发育在稳定的地台区，标志构造环境：主要发育在稳定的地台区，标志 着稳定的大地构造环境。基准面的夷平作用以及着稳定的大地构造环境。基准面的夷平作用以及 长期的风化作用。长期的风化作用。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 第四节第四节 长石砂岩类长石砂岩类 Arkose sandstones ()石英砂岩 长石质 杂砂岩 石英砂岩()杂砂岩 石英(Q) 长 石 砂 岩 杂 砂 岩 （ （ （ （ 岩 屑 质 长 石 杂 砂 岩 岩 屑 砂 岩 杂 砂 岩 ） ）

16、 ） ） 杂 砂 岩 砂 岩 () 岩屑质 杂砂岩石英砂岩 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 一、主要类型（一、主要类型（Main types） 1、长石砂岩、长石砂岩(Arkose sandstones) （1）主要由石英和长石组成，）主要由石英和长石组成， Q25%，R25%，以钾长石和酸性，以钾长石和酸性 斜长石为常见。斜长石为常见。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 （4）含有大量云母碎屑，白云母和黑云母都）含有大量云母碎屑，白云母和黑云母都 常见，含量高达常见，含量高达10%以上。以上。 （5）岩屑在长石砂岩中通常作为附属成分。）岩屑在长石砂岩中通常作为附属成分。 （6）重矿物一般比

17、石英砂岩类含量高，可达）重矿物一般比石英砂岩类含量高，可达 1%，成分较复杂。，成分较复杂。 （7）含有少量粘土杂基。）含有少量粘土杂基。 （8）胶结物常为钙质，有时为铁质，硅质较）胶结物常为钙质，有时为铁质，硅质较 少。少。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 （9）化学成分与其花岗质母岩极其相似，）化学成分与其花岗质母岩极其相似， 富含富含Al2O3和和K2O 。 （10）粒度一般较粗，分选性和磨圆度变化）粒度一般较粗，分选性和磨圆度变化 很大。很大。 （11）颜色一般为肉红色（钾长石），也有）颜色一般为肉红色（钾长石），也有 呈灰色或白色的。呈灰色或白色的。 （12）沉积构造类型多样。）沉

18、积构造类型多样。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 2、岩屑质长石砂岩、岩屑质长石砂岩 石英石英Q R 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 二、实例（二、实例（Examples） 河北唐山中、上元河北唐山中、上元 古界长城系底部的长石古界长城系底部的长石 砂岩砂岩 正交偏光，正交偏光，80 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 渤海湾地区济阳拗陷渤海湾地区济阳拗陷 古近系沙河街组中的古近系沙河街组中的 岩屑质长石砂岩岩屑质长石砂岩 单偏光，单偏光，65 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 三、成因（三、成因（Origin） 长石砂岩的形成在很大程度上取决于母岩长石砂岩的形成在很大程度上取决于母岩 成分

19、，其次是构造条件和气候条件。成分，其次是构造条件和气候条件。 母岩母岩(物质基础物质基础)：要有富含长石的母岩，：要有富含长石的母岩， 如花岗岩、花岗片麻岩等如花岗岩、花岗片麻岩等 。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 有利于母岩崩解条件：构造条件、气候条件有利于母岩崩解条件：构造条件、气候条件 构造条件：在构造条件：在构造活动比较强烈构造活动比较强烈的地区，形的地区，形 成高差较大的地形起伏，花岗质基底隆起，相邻成高差较大的地形起伏，花岗质基底隆起，相邻 地带发生沉陷，从而使母岩遭受到剧烈侵蚀、快地带发生沉陷，从而使母岩遭受到剧烈侵蚀、快 速堆积速堆积 。 气候条件：一般为气候条件：一般为极

20、其干旱或寒冷极其干旱或寒冷的气候条的气候条 件；温湿气候条件也有长石砂岩的堆积。件；温湿气候条件也有长石砂岩的堆积。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 形成环境：多在特定的环境下生成形成环境：多在特定的环境下生成 在地台区少见，多为基底型长石砂岩，分在地台区少见，多为基底型长石砂岩，分 布不广，厚度较小。布不广，厚度较小。 在地槽区有大量长石砂岩堆积，山间坳陷、在地槽区有大量长石砂岩堆积，山间坳陷、 边缘坳陷的河、湖环境中，海成者很少见。边缘坳陷的河、湖环境中，海成者很少见。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 第五节第五节 岩屑砂岩类岩屑砂岩类 Rock fragment sandstones

21、 ()石英砂岩 长石质 杂砂岩 石英砂岩()杂砂岩 石英(Q) 长 石 砂 岩 杂 砂 岩 （ （ （ （ 岩 屑 质 长 石 杂 砂 岩 岩 屑 砂 岩 杂 砂 岩 ） ） ） ） 杂 砂 岩 砂 岩 () 岩屑质 杂砂岩石英砂岩 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 一、主要类型（一、主要类型（Main types） 1、岩屑砂岩、岩屑砂岩(Litharenites) 含丰富的岩屑，含丰富的岩屑，Q25%，F25%。 岩屑成分复杂，有时在一岩屑成分复杂，有时在一 种砂岩之内岩屑可达种砂岩之内岩屑可达20种之多，种之多， 但一般只有几种是主要的但一般只有几种是主要的。 沉积岩石学第七章沉积岩石学

22、第七章 常见的岩屑可分三类：常见的岩屑可分三类： 各种隐晶质的喷出岩岩屑；各种隐晶质的喷出岩岩屑； 板岩、千枚岩及云母片岩等低级变质岩岩屑；板岩、千枚岩及云母片岩等低级变质岩岩屑； 粉砂岩、粘土岩、硅岩及燧石岩屑，以及灰粉砂岩、粘土岩、硅岩及燧石岩屑，以及灰 岩、白云岩等沉积岩岩屑；岩、白云岩等沉积岩岩屑； 石英一般也是岩屑砂岩的主要成分。石英一般也是岩屑砂岩的主要成分。 在含沉积岩岩屑的砂岩中，在含沉积岩岩屑的砂岩中，Q圆度较高。圆度较高。 在含变质岩岩屑的砂岩中，在含变质岩岩屑的砂岩中，Q为多晶，棱角为多晶，棱角 状次棱角状。状次棱角状。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 长石含量一般较少

23、，常见的为斜长石（主长石含量一般较少，常见的为斜长石（主 要为酸性斜长石）、正长石、条纹长石、微斜长要为酸性斜长石）、正长石、条纹长石、微斜长 石。石。 常见的重矿物有锆石、电气石、角闪石、常见的重矿物有锆石、电气石、角闪石、 绿帘石、斜黝帘石、榍石、柘榴石等。绿帘石、斜黝帘石、榍石、柘榴石等。 常见碳酸盐和氧化硅胶结物，一般缺乏基常见碳酸盐和氧化硅胶结物，一般缺乏基 质物质，有时出现假基质。质物质，有时出现假基质。 化学成分差异大，化学成分差异大，Al2O3和和K2O含量较高。含量较高。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 颜色一般呈浅灰色、灰绿色、灰黑色等。颜色一般呈浅灰色、灰绿色、灰黑色等

24、。 分选性及磨圆度均不好，一般为细粒结构。分选性及磨圆度均不好，一般为细粒结构。 当岩屑含量高时，可按岩屑成分分类。当岩屑含量高时，可按岩屑成分分类。 岩屑砂岩岩屑砂岩 变质岩屑砂岩变质岩屑砂岩 燧石岩屑砂岩燧石岩屑砂岩 粉、泥岩屑砂岩粉、泥岩屑砂岩 钙岩屑砂岩（灰屑砂岩）钙岩屑砂岩（灰屑砂岩） 火山岩屑砂岩火山岩屑砂岩 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 2、长石质岩屑砂岩、长石质岩屑砂岩 石英石英Q F 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 二、实例（二、实例（Examples） 渤海湾地区古近系沙河街组中的岩屑砂岩。渤海湾地区古近系沙河街组中的岩屑砂岩。 辽河坳陷西部浊积岩中的火山岩屑砂岩。辽

25、河坳陷西部浊积岩中的火山岩屑砂岩。 黄骅坳陷北靠近埕宁隆起西北侧的钙岩屑黄骅坳陷北靠近埕宁隆起西北侧的钙岩屑 砂岩。砂岩。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 四川某地三叠系长石四川某地三叠系长石 质岩屑砂岩。岩屑有质岩屑砂岩。岩屑有 硅岩、安山岩、泥质硅岩、安山岩、泥质 岩等，钙质胶结。岩等，钙质胶结。 正交偏光，正交偏光，80 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 三、成因（三、成因（Origin） 岩屑砂岩的形成条件与长石砂岩基本类似，岩屑砂岩的形成条件与长石砂岩基本类似， 需要有利于不稳定物质产生和沉积的条件，即：需要有利于不稳定物质产生和沉积的条件，即： 强烈的物理风化和近源快速堆积。强烈

26、的物理风化和近源快速堆积。 燧石岩屑砂岩则相反，它表示构造条件稳定，燧石岩屑砂岩则相反，它表示构造条件稳定， 地形起伏小，长距离搬运及较彻底的风化条件。地形起伏小，长距离搬运及较彻底的风化条件。 泥质岩屑，局部来源区的标志。泥质岩屑，局部来源区的标志。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 第六节第六节 杂砂岩杂砂岩 Graywacke / wacke 杂砂岩（杂砂岩（wacke）一词与砂屑岩（）一词与砂屑岩（arenite） 相对应，由相对应，由Gilbert（1955）首创的。）首创的。 杂砂岩杂砂岩粘土基质粘土基质15%（50%）组成的细粒碎屑岩。）组成的细粒碎屑岩。 沉积岩石学第七章沉积岩

27、石学第七章 一、一般特征一、一般特征 1、碎屑物质中，稳定组分较多，成分较、碎屑物质中，稳定组分较多，成分较 单纯，常以石英为主，长石较少，岩屑极少或单纯，常以石英为主，长石较少，岩屑极少或 不存在。不存在。 2、重矿物含量比砂岩多，可达、重矿物含量比砂岩多，可达23%，多，多 为稳定性高的组分。为稳定性高的组分。 3、颗粒圆度不高，分选一般较好。、颗粒圆度不高，分选一般较好。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 4、粘土基质含量一般相当多、粘土基质含量一般相当多 。 5、碳酸盐胶结物较常见，铁质和硅质较少。、碳酸盐胶结物较常见，铁质和硅质较少。 6、常见薄的水平层理和波状层理，亦见小、常见薄的

28、水平层理和波状层理，亦见小 型交错层理和包卷层理。型交错层理和包卷层理。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 二、分类及主要类型二、分类及主要类型 粉砂岩粉砂岩 粗粉砂岩（粗粉砂岩（0.10.05mm） 细粉砂岩（细粉砂岩（0.050.01mm） 1根据粒度分根据粒度分 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 粉砂岩粉砂岩 单成分粉砂岩单成分粉砂岩石英粉砂岩石英粉砂岩 复成分粉砂岩复成分粉砂岩 2根据碎屑成分分根据碎屑成分分 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 粉砂岩粉砂岩 铁质粉砂岩铁质粉砂岩 钙质粉砂岩钙质粉砂岩 3根据胶结物成分分根据胶结物成分分 4黄土黄土一种半固结的泥质粉砂岩，一种半固结的泥质粉砂岩， 其中粉砂其中粉砂5060%，泥质可达，泥质可达3040%，砂，砂 （ 0.25mm）约）约10%。 沉积岩石学第七章沉积岩石学第七章 三、成因（三、成因（Origin） 粉砂岩是经过较长距离搬运，在稳定的水粉砂岩是经过较长距