04碎屑岩的结构及粒度分析

1、第四章 碎屑岩的结构及粒度分析 第一节 碎屑颗粒的结构 碎屑颗粒本身的结构特征一般包括粒度及分选性、球度与形状、圆度以及颗粒的表面特征。 一、碎屑颗粒的粒度与分选性1、粒度概念：碎屑颗粒的大小尺寸即称碎屑颗粒的粒度。由于碎屑的大小尺寸不均一，常以其平均值作为其粒度。 粒度是一个简单而复杂且极其重要的概念。复杂性1、有线性直径和体积直径之分；复杂性2，测量方法多样，不同的测量方法获不同结果：直接测量法，用于粗大的松散碎屑，获大(dL)中(di)小(ds)三个直径;筛析法，用于松散碎屑(砾、砂、粉砂)，获得中径；显微镜电镜，用于固结的砂、粉砂和泥，获得视长径；沉降分析法，用于粉砂和泥级碎屑，获体积

2、（有效）直径(dn)复杂性3、粒径记录表示形式有毫米(D值)、2的几何级数和值，其中：= Log2D复杂性4、通常分砾、砂、粉砂四类，具体粒划分方案极其多样复杂重要性一、是陆源碎屑岩分类的基础，据粒度通常分为砾岩、砂岩、粉砂岩和泥岩四类；重要性二、是陆碎屑岩最常用命名的基础。以粒度的“三级命名法”最常用（教材50页） （1）三级命名法： 含量大于或等于50的粒级定岩石的主名，即基本名； 含量介于5025的粒级以形容词“XX质”的形式写在主名之前;含量在 2510的粒级作次要形容词，以“含XX”的形式写在最前面；含量小于l0的粒级一般不反映在岩石的名称中。如粉砂质细砂岩，含砾粗砂岩，含泥粉砂质细

3、砂岩（2）假如碎屑岩的粒度分选较差，所含粒级较多，但没有一个粒级的含量是大于或等于50，而含量在 5025的粒级又不止一个。这时则以含量为 5025的粒级进行复合命名，以“ XX一 XX岩”的形式表示，含量较多的写在后面。其它含量少的粒级仍按第一条原则处理。如：中粗砂岩，粉-细-中砂岩；含砾的粗-细-中砂岩（不等粒砂岩）（3）若碎屑岩的粒度分选更差，不但没有含量大于50的粒级，而且含量为5025的粒级也没有或者只有一个。则应将此岩石的全部粒度组分分别合并为砾、砂和粉砂三大级，然后按前两条原则命名。如：含砾砂岩，含泥砾质砂岩；重要性3、粒度与碎屑岩的储油物性（孔隙度和渗透率）密切相关。重要性4、

4、有重要的环境与成因意义2、分选性碎屑颗粒大小的均匀程度，即称为“分选性”。在肉眼研究时常将分选性分为好、中、差三级：主要粒级成分的含量75%时，碎屑大小近于相等者，称为分选性好；主要粒级成分的含量在75%至50%时，碎屑大小有明显差异者，称为分选性中等；没有一个粒级成分的含量50%时，碎屑大小相悬殊者，称为分选性差等；实际应用中常用目测法与标准模板（或标准砂样管）对比确定对于进行过粒度分析的样品而言，常用标准偏差来恒量分选性的好坏（后述）。注意：粒度的大小、分选性的好坏，均与碎屑类型、介质性质、搬运方式、搬运距离等因素有关。即有重要的成因和环境意义，是重要研究内容之一。 二、碎屑的球度与形态

5、1、球度是指碎屑颗粒磨蚀接近球体的程度。通常是用福克（1958）提出的公式来计算球度系数：A：为颗粒最大扁平面上的最大直径；B：为最大扁平面内垂直A轴的最大直径；C：是垂直最大扁平面的最大直径；A、B、C三轴互相垂直，不一定交于一点；最大球度值l，最小值则趋近于零。球度的高低与碎屑的成分、介质性质、搬运方式、搬运距离等有关。 2、碎屑颗粒形状是由其 A、B、C三个轴的相对大小所显现的特征。常分为四种形状碎屑的形状与碎屑的成分、介质性质、搬运方式、搬运距离等内外有关。此外还可有一些特殊的碎屑形态，如风棱石、熨斗石等。研究碎屑形态有重要的环境和成因意义。三、圆度与表面特征1、圆度是指碎屑颗粒的原始

6、棱角被磨圆的程度，是碎屑最重要结构特征之一。在最大投影面上研究。在实际工作中主要用比较目测法确定颗粒圆度。鲍尔斯制作了六级的圆度模板；福克（1955）提出了圆度标度，称之为；值范围从0（尖棱角状）6（滚圆状）。现行石油行业标准SY/T5368.21995将圆度分为五级。在文献资料中及某些情况下，也可把圆度划分为四级： 棱角状：碎屑的原始棱角无磨蚀痕迹或只受到轻微磨蚀，其原始形状无变化或变化不大； 次棱角状：碎屑的原始棱角已普遍受到磨蚀，但磨蚀程度不大，颗粒原始形状明显可见； 次圆状：碎屑的原始棱角已受到较大的磨损，其原始形状已有了较大的变化，但仍然可以辨认； 圆状：碎屑的棱角已基本或完全磨损，

7、其原始形状已难以辨认，甚至无法辨认，碎屑颗粒大都呈球状、椭球状。 注意：圆度的高低与碎屑的成分、介质性质、搬运方式、搬运距离等内外因素密切相关，是成因分析和环境研究的重要内容。 2、颗粒的表面结构 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。如丁字擦痕，压蚀坑、霜面（毛玻璃表面），沙膜膝等。在电镜较为普及的现今，许多砂粒表面的蚀坑也被发现。 表面特征的形成主要是环境条件改造的果，也与碎屑自身的属性有关，因此，研究表面特征同样有重要的重要的成因和环境意义。第二节填隙物的结构与胶结类型 一、填隙物的结构 1、胶结物的结构 胶结物的结构特征主要表现为胶结物的结

8、晶程度、晶粒的大小、晶粒的排列方式、与碎屑颗粒的关系等的差异，据些可分为以下类型：1)非晶质结构：非晶质,显微镜下全消光的胶结物,如蛋白石、铁质等。2)隐晶质结构：结晶细小显微镜下难辨晶粒，如玉髓、隐晶质磷酸盐、碳酸盐等。3)显晶质结构：胶结物晶粒，晶粒小于碎屑颗粒，常见如碳酸盐等胶结物。粒状(镶嵌)：胶结物粒状，小于碎屑，散布碎屑间 带状（薄膜状）：胶结物晶粒板片状，平行环绕碎屑颗粒呈带状分布称为带状胶结，栉状（丛生）结构：如果胶结物呈纤维状或细柱状垂直碎屑表面生长时，称栉壳状胶结；再生（次生加大）结构：常见自生石英胶结物沿碎屑石英边缘呈加大边，两者光性方位是大体一致的。也常见长石和方解石的

9、自生加大胶物结构。 4)嵌晶（连生）结构：是指胶结物晶体大于 碎屑颗粒，往往将几个碎屑颗粒包含在一个晶体之内。嵌晶结构多是成岩、后生阶段重结晶作用的产物。5)其它：凝块状或斑点状结构，由于胶结物在岩石中分布的不均匀性所造成的。 早期石膏连晶基底式胶结，后期石膏脱水转化为硬石膏，（+）120；下第三系，江汉油田金6井 中粒石英砂岩，硅质胶结，二次石英加大及残余粒间孔丛生的及栉壳丛生的及栉桥的2、杂基的结构杂基的结构较为简单，按成因可分为原杂基和正杂基两种类型: 1）原杂基:原始沉积的未发生重结晶的杂基，主要是粘土质点及或多或少的极细小的石英屑、长石屑和云母屑等混杂物质，在相应层位内分布均均; 2

10、）正杂基:是在成岩阶段有明显重结晶的原杂基。正杂基在含量和分布上继承了原杂基的特点，其差异在于重结晶作用明显，粘土物质多为显微鳞片结构甚而更粗，在偏光显微镜下常可分辨矿物的种类。在文献中还可见到与杂基有关的术语：假杂基；外杂基；淀杂基。前二者又可合称为似杂基。 早期泥晶白云石重结晶成粉晶白云岩，白云石呈基底式胶结，颗粒为悬浮状。（-）120原杂基淀杂基假杂基 二、胶结类型 由碎屑和填隙物的量比、碎屑颗粒间接触关系及填隙物分布规律所显现的特征称为“胶结类型”。 各胶结类型的区别在于：碎屑与填隙物的数量关系；碎屑间的接触关系；填隙物的分布规律。 (1)基底胶结类型:填隙物含量较多，碎屑颗粒在其中互

11、不接触而呈漂浮状; (2)孔隙胶结类型:碎屑颗粒构成支架状，颗粒之间多呈点状接触，胶结物含量少，只充填在碎屑颗粒之间的孔隙中。 (3)接触胶结类型:颗粒之间呈点接触或线接触，胶结物含量很少，分布于碎屑颗粒相互接触的地方。 (4)镶（压）嵌胶结类型:颗粒之间由点接触发展为线接触、凹凸接触，甚至形成缝合状接触。 反映了沉积物的埋藏深度以及压实、压溶等成岩作用的强度和进程。SY/T5368.2-1995三、结构成熟度 在沉积物形成改造过程中，碎屑物质接近于极结构的程度，称碎屑岩的结构成熟度。理论上终极结构的碎屑应是等大球,颗粒支撑化学胶结填隙无杂基。 是一个描述性术语、比较 的术语,主要与杂基数量、

12、圆度及分选性有关。 福克提出的评价标准：第一步：粘土含量(5%，未成熟；0.5次成熟；0.5，据圆度细分第三步：圆度 为次棱角至棱角状,成熟;次圆以上,极成熟.第三节粒度分析一、原理在一定的环境之中有一定的介质性质和水动力条件，常可形成一定粒度组成的碎屑沉积物，研究碎屑物质的粒度分布特点，即可判定沉积时的水动力条件和环境类型。粒度分析方法，依碎屑岩的性质而定。 粒度分析的结果是求得不同粒级碎屑的相对百分含量-粒度分布。二、粒度分析资料数据的处理1、将粒分级，统计各粒级碎屑的相对百分含量和累计百分含量。2、按数理统计的办法绘直方图、频率曲线图、累计频率曲线图3、按一定的公式计算粒度参数 三、粒度

13、分析资料的应用1、应用直方图确定环境2、就用累计频率曲线确定沉积环境3、应用粒度参数判定沉积环境4、应用粒度参数散点图判定沉积环境5、应用判别函数确定沉积6、应用概率图判断沉积环境7、用C-M图判定沉积环境本章小结1、碎屑颗粒的结构特征表现为粒度与分选性、球度与形态、圆度和表面形态等几个方面。2、碎屑颗粒的大小(一般为其平均值)称为粒度。不同碎屑岩，粒度的测量方法各异，结果不完全一致。粒度的划分方案多样,总体分为砾、砂、粉砂和泥四个粒级组。粒度分布与碎屑岩的形成条件密切相关，依据粒度分折结果能有效的判定沉积条件和沉积环境。3、碎屑颗粒的均匀程度称为分选性；碎屑颗粒磨蚀圆化接近于球体的程度称为球度；碎屑颗粒磨蚀圆化在最大投影面上接近于圆的程度称为圆度；粒度、分选性、圆度、球度以及形状和表面特征都碎屑形成、搬运沉积过程中改造程度有关，还与碎屑自身特征有关。4、胶结物的结构表现为其结晶程度、晶