第3章 碎屑岩的物质成分1(Chapter 3 Composition of clastic rocks)

1、第三章第三章 碎屑岩的成分碎屑岩的成分 Composition of clastic rocks第三章第三章 碎屑岩的成分碎屑岩的成分 Composition of clastic rocks复习思考题复习思考题 1、试述碎屑岩的碎屑物质、非碎屑物质的、试述碎屑岩的碎屑物质、非碎屑物质的主要类型和特征及研究意义。主要类型和特征及研究意义。 2、试比较碎屑颗粒、杂基、胶结物及孔隙、试比较碎屑颗粒、杂基、胶结物及孔隙四种组分的区别（从含义、在碎屑岩中的分布四种组分的区别（从含义、在碎屑岩中的分布状况及所起的作用、搬运方式、沉积方式及控状况及所起的作用、搬运方式、沉积方式及控制因素、水动力条件、形成

2、阶段等方面）。制因素、水动力条件、形成阶段等方面）。第一节第一节 概述概述 (Introduction) 按照成因，碎屑岩的组成部分包括按照成因，碎屑岩的组成部分包括: 陆源碎屑陆源碎屑物质、化学沉淀物质。物质、化学沉淀物质。 碎屑岩碎屑岩陆源碎屑物质陆源碎屑物质化学沉淀物质化学沉淀物质碎屑颗粒碎屑颗粒杂杂 基基胶结物胶结物矿物碎屑矿物碎屑岩岩 屑屑 按照按产出形式，碎屑岩的基本组成部分包括：按照按产出形式，碎屑岩的基本组成部分包括：碎屑颗粒（矿物碎屑和岩石碎屑）、填隙物（杂基和碎屑颗粒（矿物碎屑和岩石碎屑）、填隙物（杂基和胶结物）、孔隙。胶结物）、孔隙。 碎屑岩的碎屑岩的基本组成基本组成碎屑

3、颗粒碎屑颗粒填隙物填隙物杂杂 基基胶结物胶结物矿物碎屑矿物碎屑岩岩 屑屑孔孔 隙隙 按照按产出形式，碎屑岩的基本组成部分包括：按照按产出形式，碎屑岩的基本组成部分包括：碎屑颗粒（矿物碎屑和岩石碎屑）、填隙物（杂基和碎屑颗粒（矿物碎屑和岩石碎屑）、填隙物（杂基和胶结物）、孔隙。胶结物）、孔隙。 碎屑岩的碎屑岩的基本组成基本组成碎屑颗粒碎屑颗粒填隙物填隙物杂杂 基基胶结物胶结物矿物碎屑矿物碎屑岩岩 屑屑孔孔 隙隙碎屑岩中的矿物碎屑岩中的矿物 碎屑岩中碎屑岩中的的 矿矿 物物陆源碎屑陆源碎屑矿物矿物 自生矿物自生矿物 在后生阶段生成在后生阶段生成的矿物的矿物 他生矿物，亦称他生矿物，亦称继承矿物继承

4、矿物 在沉积、成岩阶在沉积、成岩阶段生成的矿物段生成的矿物 后生矿物后生矿物 第二节第二节 碎屑成分碎屑成分碎屑包括：矿物碎屑、岩石碎屑（岩屑）碎屑包括：矿物碎屑、岩石碎屑（岩屑）(Clastic constituents) 一、矿物碎屑一、矿物碎屑(Mineral clastics) 沉积岩中已发现的碎屑矿物约有沉积岩中已发现的碎屑矿物约有160种，最种，最常见的约有常见的约有20种。在一种碎屑岩石中，其主要种。在一种碎屑岩石中，其主要的碎屑矿物通常不过的碎屑矿物通常不过35种。种。 按照相对密度，碎屑矿物可分为：按照相对密度，碎屑矿物可分为： 轻矿物轻矿物：2.86，榍石、锆石等，榍石、锆

5、石等 1、石英、石英(Quartz) 石英抗风化能力强，既抗磨又难分解，同石英抗风化能力强，既抗磨又难分解，同时在大部分岩浆岩和变质岩中石英含量又高。时在大部分岩浆岩和变质岩中石英含量又高。所以石英是碎屑岩中分布最广的一种碎屑矿物。所以石英是碎屑岩中分布最广的一种碎屑矿物。 石英主要出现在砂岩及粉砂岩中（石英主要出现在砂岩及粉砂岩中（平均含平均含量量66.8%），在砾岩中含量较少，在粘土岩中），在砾岩中含量较少，在粘土岩中则更少。则更少。 2、长石、长石(Feldspar) 在碎屑岩中在碎屑岩中, 长石的含量少于石英。砂岩长石的含量少于石英。砂岩中长石的中长石的平均含量为平均含量为1015%，

6、长石主要分，长石主要分布于巨、粗砂岩中布于巨、粗砂岩中, 有时见于中粒砂岩中有时见于中粒砂岩中, 在在砾岩和粉砂岩中长石矿物碎屑含量较少。砾岩和粉砂岩中长石矿物碎屑含量较少。 长石主要来源于长石主要来源于花岗岩花岗岩和和花岗片麻岩花岗片麻岩。地。地壳运动比较剧烈壳运动比较剧烈, 地形高差大地形高差大, 气候干燥气候干燥, 物理物理风化作用为主风化作用为主, 搬运距离近以及堆积迅速等条搬运距离近以及堆积迅速等条件件, 是长石大量出现的有利因素。是长石大量出现的有利因素。 在碎屑岩中在碎屑岩中, 钾长石钾长石(正长石正长石微斜长石微斜长石)斜长石斜长石(钠长石钠长石钙长石钙长石)。 在长石中，最新

7、鲜的是在长石中，最新鲜的是微斜长石微斜长石，其颗粒，其颗粒表面极光洁，网格双晶清晰可见，常呈圆粒状。表面极光洁，网格双晶清晰可见，常呈圆粒状。正长石常见高岭石化，使表面呈云雾状，颗粒正长石常见高岭石化，使表面呈云雾状，颗粒轮廓模糊不清。轮廓模糊不清。酸性斜长石酸性斜长石常具有清晰的钠长常具有清晰的钠长石双晶。斜长石常被绢云母或碳酸盐矿物所交石双晶。斜长石常被绢云母或碳酸盐矿物所交代，表面呈云雾状，轮廓模糊。代，表面呈云雾状，轮廓模糊。 再旋回长石的特征是微斜长石、正长石或再旋回长石的特征是微斜长石、正长石或斜长石具有自生加大边。斜长石具有自生加大边。 3、云母、云母(Mica) 在碎屑岩中，白

8、云母在碎屑岩中，白云母黑云母。黑云母。4、重矿物、重矿物(Heavy mineral) 在碎屑岩中含量极少，一般不超过在碎屑岩中含量极少，一般不超过1%，在粒级，在粒级为为0.250.05mm的范围重矿物含量最高。的范围重矿物含量最高。 按重矿物的风化稳定性可分为按重矿物的风化稳定性可分为: 稳定的重矿物和不稳定的重矿物和不稳定的重矿物。稳定的重矿物。 不同类型的母岩其矿物组分不同不同类型的母岩其矿物组分不同, 经风化破坏后会经风化破坏后会产生不同的重矿物组合产生不同的重矿物组合, 因此因此, 利用重矿物解释母岩是利用重矿物解释母岩是非常有用的。非常有用的。 二、岩屑二、岩屑(Rock fra

9、gments) 岩屑岩屑是母岩岩石的碎块是母岩岩石的碎块, 是保持着母岩结构是保持着母岩结构的矿物集合体。的矿物集合体。 岩屑的含量决定于粒度、母岩成分及成熟岩屑的含量决定于粒度、母岩成分及成熟度等因素。度等因素。 所以所以, 岩屑是提供沉积物来源区的岩石类岩屑是提供沉积物来源区的岩石类型的直接标志。型的直接标志。 在砂岩的碎屑中，在砂岩的碎屑中，岩屑的平均含量为岩屑的平均含量为1015%，常见的岩屑类型有，常见的岩屑类型有: 花岗岩岩屑花岗岩岩屑: 花岗岩是地壳上分布最广的花岗岩是地壳上分布最广的一类岩浆岩一类岩浆岩, 沉积碎屑岩的主要母岩。沉积碎屑岩的主要母岩。 喷出岩岩屑喷出岩岩屑: 在

10、砂岩中较丰富在砂岩中较丰富酸性酸性中性中性基性基性碱性碱性片麻岩、片岩岩屑片麻岩、片岩岩屑: 易形成大量多晶石英易形成大量多晶石英 脉石英岩屑脉石英岩屑 石英砂岩岩屑石英砂岩岩屑: 较少或很少较少或很少 燧石燧石: 稳定稳定, 抗风化能力较强抗风化能力较强 粘土岩岩屑粘土岩岩屑 在碎屑岩中，碎屑成分与粒度分布具有在碎屑岩中，碎屑成分与粒度分布具有一定关系。一定关系。第三节第三节 填隙物成分填隙物成分碎屑碎屑颗粒间的填隙物包括碎屑碎屑颗粒间的填隙物包括: 杂基杂基和和胶结物胶结物(Interstitial minerals) 一、杂基一、杂基(Matrix) 1、杂基杂基是碎屑岩中的细小的机械成

11、因组分是碎屑岩中的细小的机械成因组分, 其粒级以泥级为主其粒级以泥级为主, 可包括一些细粉砂。可包括一些细粉砂。 3、不同碎屑岩中不同碎屑岩中, 杂基含量不同。杂基含杂基含量不同。杂基含量高是不成熟砂岩的特征。量高是不成熟砂岩的特征。 2、杂基成分杂基成分: 高岭石、水云母、蒙脱石等高岭石、水云母、蒙脱石等粘土矿物粘土矿物, 亦见灰泥、云泥以及一些细粉砂级亦见灰泥、云泥以及一些细粉砂级碎屑碎屑: 绢云母、绿泥石、石英、长石等。绢云母、绿泥石、石英、长石等。 二、胶结物二、胶结物(Cement) 1、胶结物胶结物是碎屑岩中以化学沉淀方式形成是碎屑岩中以化学沉淀方式形成于粒间孔隙中的自生矿物。于粒

12、间孔隙中的自生矿物。 2、胶结物成分主要有胶结物成分主要有: 硅质硅质(石英、玉髓、蛋白石石英、玉髓、蛋白石) 碳酸盐碳酸盐(方解石、白云石方解石、白云石) 铁质铁质(赤铁矿、褐铁矿等赤铁矿、褐铁矿等) 硬石膏、石膏、黄铁矿硬石膏、石膏、黄铁矿 粘土矿物粘土矿物1、硅质胶结物、硅质胶结物（Siliceous cement） 包括非晶质的蛋白石、隐晶质的玉髓和结包括非晶质的蛋白石、隐晶质的玉髓和结晶质的石英。晶质的石英。 重结晶转变重结晶转变: 蛋白石蛋白石玉髓玉髓石英石英 硅质胶结物硅质胶结物是由砂岩的过饱和孔隙水中沉是由砂岩的过饱和孔隙水中沉淀出来的，孔隙水中溶解的淀出来的，孔隙水中溶解的S

13、iO2可以有不同的可以有不同的来源来源: 海相沉积物孔隙水中的海相沉积物孔隙水中的, 大量是由硅藻、大量是由硅藻、放射虫、硅质海绵以及其它非晶质氧化硅骨骼放射虫、硅质海绵以及其它非晶质氧化硅骨骼的溶解提供的。的溶解提供的。 在强大压力下在强大压力下, 石英颗石英颗 粒的局部溶解。粒的局部溶解。 长石、粘土矿物等硅酸盐矿物以及火山长石、粘土矿物等硅酸盐矿物以及火山玻璃等物质的分解。玻璃等物质的分解。2、碳酸盐胶结物、碳酸盐胶结物(Carbonate cement) 在砂岩中最常见的碳酸盐胶结物是方解石在砂岩中最常见的碳酸盐胶结物是方解石由方解石胶结的砂岩常形成嵌晶结构由方解石胶结的砂岩常形成嵌晶

14、结构 3、其它类型的胶结物、其它类型的胶结物 氧化铁：赤铁矿、纤铁矿、针铁矿氧化铁：赤铁矿、纤铁矿、针铁矿 石膏及硬石膏石膏及硬石膏 磷灰石、沸石、海绿石等磷灰石、沸石、海绿石等 重晶石、天青石、高岭石、水云母、蒙重晶石、天青石、高岭石、水云母、蒙脱石、萤石、岩盐、钾盐、黄铁矿、绿泥石等脱石、萤石、岩盐、钾盐、黄铁矿、绿泥石等 第四节第四节 化学成分化学成分 碎屑岩的成分可以用所含矿物成分表示碎屑岩的成分可以用所含矿物成分表示, 也也可以用化学成分表示。可以用化学成分表示。 (Chemical composition) 化学成分对岩浆岩、变质岩的研究十分重要。化学成分对岩浆岩、变质岩的研究十分

15、重要。当前化学分析方法在研究碎屑岩中的应用还是日当前化学分析方法在研究碎屑岩中的应用还是日趋广泛。趋广泛。 在砂岩中在砂岩中, 不同碎屑组分的砂岩不同碎屑组分的砂岩, 其化学成其化学成分特点亦不相同。分特点亦不相同。 主要砂岩类型的平均化学组分主要砂岩类型的平均化学组分 化学成分与粒度之间存在明显关系化学成分与粒度之间存在明显关系 按按成分成熟度成分成熟度来划分来划分, 砂岩可以分为成熟砂岩可以分为成熟的砂岩和未成熟的砂岩。的砂岩和未成熟的砂岩。 成熟度成熟度指碎屑物质在风化、搬运过程指碎屑物质在风化、搬运过程中中, 被改造趋向于最终产物的程度。被改造趋向于最终产物的程度。 成分成熟度成分成熟度指碎屑物质成成分上被改指碎屑物质成成分上被改造趋向于最终产物的程度造趋向于最终产物的程度, 亦称亦称“化学成熟度化学成熟度”或或“矿物成熟度矿物成熟度”。 成熟度指数成熟度指数判别砂岩或其它碎屑岩在判别砂岩或其它碎屑岩在化学上及在矿物学上