沉积岩分类及碎屑岩

1、本教程分类本教程分类依据分类原则，依据分类原则，据物源据物源将沉积岩分为三大类：将沉积岩分为三大类：火山碎屑岩火山碎屑岩火山碎屑机械搬运沉积形成。火山碎屑机械搬运沉积形成。据粒度分为集块岩、火山角砾岩、凝灰岩。据粒度分为集块岩、火山角砾岩、凝灰岩。陆源沉积岩陆源沉积岩机械搬运陆源物质形成机械搬运陆源物质形成（）碎屑岩）碎屑岩陆源碎屑组成陆源碎屑组成按结构按结构砾岩与角砾岩、砂岩、粉砂岩砾岩与角砾岩、砂岩、粉砂岩（）泥质岩）泥质岩粘土物质组成粘土物质组成内源沉积岩内源沉积岩沉积物是在盆地通过生物与化学沉积形成沉积物是在盆地通过生物与化学沉积形成（）蒸发岩）蒸发岩（）非蒸发岩）非蒸发岩（）可燃性有

2、机岩）可燃性有机岩 碎屑岩的一般特征碎屑岩的一般特征 砾岩和角砾岩砾岩和角砾岩 砂岩砂岩 粉砂岩粉砂岩2.22.2陆陆 源源 碎碎 屑屑 岩岩概概 念念 陆源碎屑岩是母岩机械破碎产生的陆源碎屑岩是母岩机械破碎产生的碎屑物质经搬运、沉积、压实、胶结形碎屑物质经搬运、沉积、压实、胶结形成的岩石成的岩石，简称碎屑岩简称碎屑岩。 2.2.12.2.1碎屑岩的一般特征碎屑岩的一般特征 碎屑岩的物质组成，按其主要成因碎屑岩的物质组成，按其主要成因可归为两类：可归为两类：一类是陆源碎屑和填隙一类是陆源碎屑和填隙物物中的杂基，它们是母岩的风化产物中的杂基，它们是母岩的风化产物借助于介质机械搬运方式在适当的地借

3、助于介质机械搬运方式在适当的地点沉积而成点沉积而成. .另一类是胶结物，另一类是胶结物，它们是在沉积期后它们是在沉积期后以溶液方式沉淀而成的。上述物质可以溶液方式沉淀而成的。上述物质可以不同程度、不同角度地反映碎屑岩以不同程度、不同角度地反映碎屑岩整个形成过程中的主要特征。整个形成过程中的主要特征。 一、碎屑岩的物质成分一、碎屑岩的物质成分1. 1.碎屑物质碎屑物质 碎屑物质主要来自陆源区母岩机械破碎的产碎屑物质主要来自陆源区母岩机械破碎的产物，又称陆源碎屑。物，又称陆源碎屑。 陆源碎屑有矿物碎屑和岩石碎屑两种。矿陆源碎屑有矿物碎屑和岩石碎屑两种。矿物碎屑为一个磨蚀颗粒内只有一个（种）矿物。物

4、碎屑为一个磨蚀颗粒内只有一个（种）矿物。若一个磨蚀颗粒内由两种以上的矿物颗粒构成，若一个磨蚀颗粒内由两种以上的矿物颗粒构成，则称为岩屑。矿物碎屑中比重则称为岩屑。矿物碎屑中比重2.862.86的称为的称为重重矿物矿物，2.862.86的称为的称为轻矿物轻矿物。（1 1）矿物碎屑）矿物碎屑 常见的矿物碎屑有常见的矿物碎屑有石英、长石、云母和重矿物石英、长石、云母和重矿物石英碎屑石英碎屑 陆源碎屑矿物中以石英最常见，几乎每一种陆源陆源碎屑矿物中以石英最常见，几乎每一种陆源碎屑岩中都含有石英。碎屑岩中都含有石英。 碎屑岩中石英比值往往超过其母岩中石英的比值。例碎屑岩中石英比值往往超过其母岩中石英的比

5、值。例如酸性火成岩中石英的含量一般为如酸性火成岩中石英的含量一般为303040%40%，而陆源碎屑，而陆源碎屑岩中石英的比值往往超过岩中石英的比值往往超过50%50%，石英砂岩中石英的含量甚，石英砂岩中石英的含量甚至高达至高达757590%90%以上。以上。 这种现象与石英在地表条件下稳定性较高有关。在沉这种现象与石英在地表条件下稳定性较高有关。在沉积物生成带中它既能抵抗化学风化，又不易被磨损而消失，积物生成带中它既能抵抗化学风化，又不易被磨损而消失，因此从陆源区到沉积区的总方向上，当稳定性较差的矿物因此从陆源区到沉积区的总方向上，当稳定性较差的矿物不断遭受物理化学风化而逐渐消失时，石英碎屑的

6、数量在不断遭受物理化学风化而逐渐消失时，石英碎屑的数量在保持不变或损失很少的情况下，其相对含量却会增加。保持不变或损失很少的情况下，其相对含量却会增加。 长石长石 在碎屑岩中长石的含量少于石英。据统计，砂岩中长石的平均含量为1015%，远比石英含量为少，而在岩浆岩中长石的平均含量则为石英的几倍。长石的含量为什么低于石英？长石中又以钾长石、酸性斜长石常见？长石大量出现所反映的问题云母云母 云母常见于某些砂岩、粉砂岩中，但从来不是主云母常见于某些砂岩、粉砂岩中，但从来不是主要成分。碎屑岩中云母类矿物以白云母为多，其抗风要成分。碎屑岩中云母类矿物以白云母为多，其抗风化能力强，但机械稳定性差，易破碎成

7、片，常富集于化能力强，但机械稳定性差，易破碎成片，常富集于细砂岩和粉砂岩的层面上。细砂岩和粉砂岩的层面上。 黑云母化学稳定性差，易分解成绿泥石和磁铁矿，黑云母化学稳定性差，易分解成绿泥石和磁铁矿，一般在碎屑岩中含量较少，在近源复成分砂岩中可保一般在碎屑岩中含量较少，在近源复成分砂岩中可保存较多的黑云母。存较多的黑云母。重矿物重矿物 碎屑岩中相对密度大于2.86的矿物称重矿物。它们在岩石中含量很少，一般不超过1%。其分布的粒度受重矿物的晶形大小、相对密度及硬度的控制。 (2)(2)岩石碎屑（岩屑）岩石碎屑（岩屑） 岩屑是母岩岩石的碎块，是保持着母岩结构的矿物集合体。因此，岩屑是提供沉积物来源区的

8、岩石类型的直接标志。 碎屑岩中岩屑的含量决定于粒度、母岩性质及成熟粒度、母岩性质及成熟度度等因素。 首先，岩屑含量明显地取决于粒级，即岩屑的含量随粒级的增大而增加。 各类岩屑的丰度还取决于母岩的性质。 岩屑的含量还是碎屑成熟度的函数。结构上成熟的砂或砂岩，其碎屑的圆度和分选都较好，岩屑含量一般较低；而岩屑砂岩则常表现出很差的结构成熟度。 在砂岩的碎屑中，岩屑的平均含量为1015%。常见的岩屑类型有各类侵入岩岩屑、变质岩岩屑、喷出岩岩屑以及硅质岩、粘土岩和碳酸盐岩的岩屑。2.杂基 杂基是充填于碎屑颗粒之间，与碎屑物质基本同时沉积下来的细小的机械成因物质。它们一般是悬移载荷的产物。 杂基和陆源碎屑

9、颗粒一样，都属陆源物质，但其粒度比碎屑岩中主要碎屑颗粒小(0.03mm或5)，在碎屑岩中作为填隙物出现。 杂基从粒级上看杂基从粒级上看：是一个相对的概念，在砂岩中以泥为主，其次为细粉砂，而对于砾岩杂基的粒度可以粗一些。 杂基从成分上看杂基从成分上看：以粘土矿物为主，也可以是碳酸盐灰泥、云泥及细小的矿物碎屑和岩石碎屑。但成分不是鉴别杂基的主要标志，主要标志是结构。结构。 碎屑岩中杂基含量变化很大，杂基含量的多少可以反映搬运沉积介质的性质和水动力强弱。3.3.胶结物胶结物 胶结物是沉积期后以化学沉淀方式充填在碎屑颗粒孔隙之中的物质（自生矿物）。常见结晶或非晶质的自生矿物，在碎屑岩中含量50%，对颗

10、粒起胶结作用，使之成为坚硬的岩石。 胶结物有的形成于沉积-同生期，但多数是成岩-后生期的沉淀产物。碎屑岩中主要胶结物是硅质(石英、玉髓和蛋白石)、碳酸盐(方解石、白云石)及一部分铁质(赤铁矿、褐铁矿)。此外，硬石膏、石膏、黄铁矿以及高岭石、水云母、蒙脱石、海绿石、绿泥石等粘土矿物都可以作碎屑岩的胶结物。二、碎屑岩的结构二、碎屑岩的结构1.1.碎屑本身的结构碎屑本身的结构（1）粒度）粒度碎屑颗粒的大小称为粒度。粒度以颗粒直径来度量的。碎屑颗粒的大小称为粒度。粒度以颗粒直径来度量的。砾：大于砾：大于2mm砂：砂：20.0625mm粉砂：粉砂：0.06250.0039mm泥：小于泥：小于0.0039

11、mm1934年克鲁宾年克鲁宾(Krumbein)将伍登将伍登-温特沃思的温特沃思的粒级划分转化为粒级划分转化为值，即将值，即将2的几何级数制标的几何级数制标度转化为度转化为值标度。其转换公式为值标度。其转换公式为:=-log2D，式中式中D为颗粒的毫米为颗粒的毫米(mm)直径。直径。因为因为D=2n，log2D=n，所以所以=-n。下表说明了下表说明了“D”与与“”的换算关系。的换算关系。 一般情况下，碎屑岩很少是由一种粒级颗粒组成，一般情况下，碎屑岩很少是由一种粒级颗粒组成，颗粒大颗粒大小的均匀程度以分选性或分选程度表示小的均匀程度以分选性或分选程度表示。分选性粗略地分为好、。分选性粗略地分

12、为好、中、差三级。中、差三级。主要粒度颗粒含量大于主要粒度颗粒含量大于75%，颗粒大小较均匀者，颗粒大小较均匀者，称为分选性好；主要粒度颗粒含量在称为分选性好；主要粒度颗粒含量在50-75%时，为分选中等；时，为分选中等；如果没有一种粒度含量超过如果没有一种粒度含量超过50%，大小混杂，则是分选差。，大小混杂，则是分选差。 碎屑颗粒的分选性是在搬运过程中形成的，与搬运距离和碎屑颗粒的分选性是在搬运过程中形成的，与搬运距离和介质能量强弱有关。一般来说，随着搬运距离的增加，介质强介质能量强弱有关。一般来说，随着搬运距离的增加，介质强烈的扰动和反复簸洗，有利于分选变好。所以烈的扰动和反复簸洗，有利于

13、分选变好。所以风成砂的分选胜风成砂的分选胜于河流砂，冰川沉积物分选最差，滨海沉积物一般比湖泊和河于河流砂，冰川沉积物分选最差，滨海沉积物一般比湖泊和河流沉积物的分选要好。流沉积物的分选要好。 （2）磨圆度）磨圆度（3）球度）球度颗粒接近球体的程度称为球度。三轴相等者球颗粒接近球体的程度称为球度。三轴相等者球度最高，片状及柱状颗粒球度最低。度最高，片状及柱状颗粒球度最低。 在搬运过程中，不同球度的颗粒表现不同，球在搬运过程中，不同球度的颗粒表现不同，球状颗粒不仅比其它形状的颗粒更容易滚动，而且它状颗粒不仅比其它形状的颗粒更容易滚动，而且它的单位体积表面积最小，因此它比其它性质的颗粒的单位体积表面

14、积最小，因此它比其它性质的颗粒沉降的更快。沉降的更快。 需要注意的是：需要注意的是：球度与圆度是两个不同的概念球度与圆度是两个不同的概念，球度高的颗粒圆度不一定高，反之亦然。如晶形极球度高的颗粒圆度不一定高，反之亦然。如晶形极好的石榴石，其球度极高而圆度则很差。好的石榴石，其球度极高而圆度则很差。（4）颗粒表面结构）颗粒表面结构 表面结构是碎屑颗粒表面的形态特征，一般主要观察表面的磨光程度及表面刻蚀痕迹两个方面。研究方法：电子显微镜能够识别的环境有滨海、风成、冰川等环境。由于碎屑颗粒的表面结构在揭示由于碎屑颗粒的表面结构在揭示侵蚀、搬运作用和识别沉积环境方面有着实际意义侵蚀、搬运作用和识别沉积

15、环境方面有着实际意义。 2.填隙物的结构填隙物的结构（1）杂基的结构）杂基的结构（2）胶结物结构）胶结物结构A A非晶质及微晶质结构非晶质及微晶质结构 胶结物为非晶质或微晶质，它们胶结物为非晶质或微晶质，它们在偏光显微镜下为均质体性质，或在偏光显微镜下为均质体性质，或具微弱光性。具微弱光性。B结晶粒状结构结晶粒状结构 主要是碳酸盐和硅酸盐胶结物主要是碳酸盐和硅酸盐胶结物呈近等轴的结晶粒状，晶粒之间呈近等轴的结晶粒状，晶粒之间镶嵌，大小一般都小于碎屑颗粒。镶嵌，大小一般都小于碎屑颗粒。C薄膜状结构薄膜状结构 又 称 带 状 结又 称 带 状 结构 ， 胶 结 物构 ， 胶 结 物围 绕 碎 屑

16、颗围 绕 碎 屑 颗粒 呈 薄 膜 状粒 呈 薄 膜 状(带状带状)分布。分布。常 见 于 绿 泥常 见 于 绿 泥石 、 胶 磷 矿石 、 胶 磷 矿质胶结物中。质胶结物中。胶结物呈纤胶结物呈纤维状晶体，垂维状晶体，垂直碎屑颗粒表直碎屑颗粒表面生长，构成面生长，构成丛生结构丛生结构。当垂直于颗粒当垂直于颗粒表面生长的胶表面生长的胶结物为较粗的结物为较粗的柱状晶体时，柱状晶体时，即为即为栉壳状结栉壳状结构构。碳酸盐和。碳酸盐和硅酸盐矿物常硅酸盐矿物常具此结构。具此结构。D丛生结构及栉壳结构丛生结构及栉壳结构E嵌晶结构嵌晶结构 胶结物晶体粗大，可将多个碎屑颗粒包围其中。胶结物晶体粗大，可将多个碎

17、屑颗粒包围其中。F再生式结构再生式结构(自生加大自生加大)硅质胶结物围绕硅质胶结物围绕石英碎屑颗粒共石英碎屑颗粒共轴生长，形成光轴生长，形成光性一致的性一致的自生加自生加大边，称为再生大边，称为再生式胶结。式胶结。除自生除自生石英外，还有长石英外，还有长石、方解石自生石、方解石自生加大现象。加大现象。 3.胶结类型胶结类型填隙物的分布状况以及填隙物与碎屑颗粒之间的填隙物的分布状况以及填隙物与碎屑颗粒之间的关系称为关系称为胶结类型。胶结类型。胶结类型取决于碎屑颗粒与胶结类型取决于碎屑颗粒与杂基和胶结物的相对含量，以及颗粒之间的相互杂基和胶结物的相对含量，以及颗粒之间的相互关系。关系。碎屑岩的胶结

18、类型和胶结物结构的研究，在沉积岩成因分析中有着重要意义。它们不但能反映沉积物搬运和沉积时水介质条件以及沉积物的堆积速度，也是碎屑岩成岩阶段和作用分析的重要依据。例如，地壳稳定区形成的砂岩，其碎屑成分单纯，分选好，粘土物质几乎全被簸选掉，碎屑颗粒构成颗粒支撑，粒间孔隙充填少量胶结物。相反，在地壳活动地区形成的砂岩，则碎屑成分复杂，分选差，杂基含量较高，常形成基质支撑类型。 4.4.碎屑岩的孔隙结构碎屑岩的孔隙结构Pore textures of clasticrocks 孔隙是碎屑岩（特别是砂岩）的重要结构组孔隙是碎屑岩（特别是砂岩）的重要结构组成部分之一，其间可以充填大量的气体或液成部分之一，

19、其间可以充填大量的气体或液体。体。三、碎屑岩的分类三、碎屑岩的分类根据碎屑颗粒的大小，可以把碎屑岩分为三类：根据碎屑颗粒的大小，可以把碎屑岩分为三类：粗碎屑岩粗碎屑岩砾岩、角砾岩砾岩、角砾岩 碎屑直径在碎屑直径在2mm以上。以上。中碎屑岩中碎屑岩砂岩砂岩 碎屑直径碎屑直径20.0625mm。细碎屑岩细碎屑岩粉砂岩碎屑直径粉砂岩碎屑直径 0.06250.0039mm。 由粒径由粒径2mm的碎屑颗的碎屑颗粒组成的岩石称为砾岩粒组成的岩石称为砾岩(或或角砾岩角砾岩)。 在岩石分类命名中，砾在岩石分类命名中，砾岩的砾石含量岩的砾石含量50%者，者，即可定名为砾岩。即可定名为砾岩。 当砾石占岩石体积当砾石占岩石体积5 550%50%时，可以时，可以“砾质砾质”作为作为前缀命名，如砾质砂前缀命名，如砾质砂( (泥泥) )岩。岩。 2.2.2粗碎屑岩粗碎屑岩砾岩和角砾岩砾岩和角砾岩成分特征：成分特征：碎屑物质以岩屑为主，单矿物碎屑较少；填隙物碎屑物质以岩屑为主，单矿物碎屑较少；填隙物以杂基为主，化学胶结物较少；以杂基为主，化学胶结物较少；结构特征：结构特征：粒度分布范围大，分选差，磨圆一般较好，基底粒度分布范围大，分选差，磨圆一般较好，基底胶结或孔隙胶结或孔隙基底