沉积学-沉积岩-陆源碎屑岩各论课件

第六章

陆源碎屑岩各论第六章

陆源碎屑岩各论陆源碎屑岩按粒度划分砾岩砂岩粉砂岩粘土岩学习各类碎屑岩的分类、特征和成因

第六章

陆源碎屑岩各论如何描述一类岩石？成分、结构、构造、颜色和其它！（二）构造特征大型斜层理和递变层理块状层理叠瓦状构造叠瓦状构造（三）结构颗粒粗、填隙物粗结构成熟度一般较低（四）颜色——多样，易氧化而呈红色（五）产状巨厚砾岩岩系夹层薄层透镜体局部堆积形式（六）研究意义1.岩石学意义推断陆源区位置和性质划分对比地层推断古岸线、古河床位置根据扁平砾石倾斜方向确定古流向2.实际意义油、气、水的储集岩矿产（包括金、金刚石）、建筑材料

5大分类方案1、根据砾石圆度分类：砾岩角砾岩2、根据砾石的大小分类：巨、粗、中、细砾岩3、根据砾石的成分分类：单成分复成分4、根据砾岩在剖面中的位置分类：底砾岩、层间砾岩、层内砾岩5、成因分类：类型多，不统一（三）根据砾石成分的分类1.单成分（角）砾岩砾石成分单一，同种成分的砾石占75%以上。2.复成分砾岩砾石成分复杂，各种类型的砾石都不超过50%，以河成砾岩和山麓洪积砾岩分布最广（五）按成因分类沉积成因风化残积砾岩洪积砾岩河成砾岩滨岸砾岩深水（湖、海）砾岩冰碛砾岩非沉积成因断层角砾岩、岩溶砾岩三、主要成因类型（二）滨岸砾岩颜色：浅色为主成分：单一，成熟度高。稳定组分硅质砾石多结构：成熟度高构造：层理、向源叠瓦、砾石长轴平行海岸线其它含生物碎片底砾岩层位稳定、分布较广（三）河成砾岩常见于山区河流和平原河流，多分布于河床沉积的底部成分成熟度较低分选较差砾石向源叠瓦，长轴与流向垂直，近岸处与岸线平行透镜状产出，底部具冲刷面

（四）洪积砾岩山区洪流在流出山间峡谷进入平原时，流速骤减，致使携带的碎屑物质快速堆积而成。沿山麓分布，厚度巨大特点砾石粗大分选很差，磨圆度很低填隙物多为红色多呈透镜体和楔状体（五）冰川砾岩和角砾岩（冰碛岩）粉砂和泥级碎屑含量多成分复杂成熟度极差层理不清楚，常呈块状论证冰川期的主要依据五个冰期：元古代早期、前寒武纪晚期、奥陶纪晚期、古生代晚期、新生代晚期。（六）滑塌角砾岩在地形陡峻地区的边界地带，因崩塌或沿斜坡滑动形成分选很差，磨圆度不等厚度变化大，常呈透镜状产出

深水（海、湖）砾岩（七）岩溶角砾岩石灰岩溶洞的坍塌作用砾石棱角状、顶底界明显、厚度变化大、分布不稳定第二节砂岩

一、概述（一）定义主要由砂级（2～0.1mm）（>50%）的陆源碎屑颗粒组成的中碎屑岩。（二）一般特征1.成分复杂

碎屑颗粒石英最多，长石、岩屑次之。重矿物含量少。杂基<0.03mm粘土、碳酸盐泥、细粉砂，含量变化大胶结物多见硅质、钙质、铁质，结构多样沉积岩石学及沉积相的精华之一，就是砂岩研究。砂岩分类、砂岩成因、砂岩沉积环境、砂岩的储油物性——学术水平的衡量标志之一二、砂岩的分类结构分类、成分分类、成因分类、综合分类结构分类按粒度：巨砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩成分分类：Q、F、R、M、C成因分类：河成砂岩、风成砂岩、滨岸砂岩（一）分类方案应解决的问题1.来源区的母岩性质；2.搬运和磨蚀历史，即岩石成熟度；3.沉积时的介质条件，即流动因素。

（二）主要分类评述（自学）（三）教材分类1.分类原则——实用性、科学性（1）反映母岩性质母岩区古气候古大地构造背景/古地形母岩类型（2）反映搬运和磨蚀的历史（时间）（3）反映介质的物理条件流体性质、水体能量、沉积速率2.分类端元选择的依据四组分：Q,F,R,M三端元：Q,F,R3.分类方案（1）按杂基含量将砂岩分为两大类杂基<15%－－净砂岩（简称砂岩）杂基>15%－－杂砂岩（相当于瓦克砂岩、硬砂岩）（2）以含量10％（90％）、25％（75％）、50％为界Q>50%F<25%R<25%石英砂岩类F、R含量均在10～25%间××质石英砂岩F>25%F>R长石砂岩类R>25%R>F岩屑砂岩类

②结构结构成熟度较高，颗粒支撑。③构造大型交错层理、平行层理、波痕和冲刷充填构造等④颜色取决于胶结物的颜色硅质或钙质胶结——黄白色或浅灰白色铁质胶结——红褐色海绿石胶结——浅绿色⑤产状

厚度不大的稳定层状约占砂岩总量的1/3主要分布于前寒武纪和早古生代构造条件相对稳定地区⑥成因长期、多旋回再沉积的产物出现环境滨岸（湖）、滩坝风成沉积2.长石质石英砂岩F=5～25%，R<15%，F>R常见钾长石和酸性斜长石3.岩屑质石英砂岩R=5～25%，F<15%，R>F岩屑多为石英岩、燧石和硅质岩4.长石岩屑质石英砂岩向长石砂岩和岩屑砂岩过渡的类型Q=50～75%，F、R均不超过25%，成分较复杂石英砂岩类（二）长石砂岩类长石砂岩、岩屑质长石砂岩1.长石砂岩①成分Q<75%，F>25%，F>R，少量重矿物和云母成分成熟度较低，填隙物含量较高，杂基为主胶结物：钙质、硅质、铁质、长石次生加大

②结构中粗粒最常见，分选、磨圆度中等——成熟度中等。③构造各种大型交错层理、波痕、生物扰动构造等。④颜色与长石的颜色有关——淡黄色、灰白色或红色⑤成因前提母岩富含长石——花岗岩和花岗片麻岩类物理风化作用为主，强烈的侵蚀、快速堆积埋藏后的蚀变作用很弱构造活动较强烈长石砂岩（二）长石砂岩类2.岩屑质长石砂岩F=25～75%，R=10～50%，F>R

渤海湾地区济阳坳陷下第三系沙河街组常见（三）岩屑砂岩类——岩屑砂岩、长石质岩屑砂岩1.岩屑砂岩①成分R>25%，R>F，Q<75%成分成熟度较低岩屑成分复杂，常见的只有3～5种填隙物含量较多胶结物常为硅质和碳酸盐质②结构成熟度低③构造以各种交错层理为主④颜色灰色、灰绿色、灰黑色等暗色居多⑤成因占全部砂岩的1/5到1/4形成条件与长石砂岩基本类似出现环境河流、湖泊、冲积扇、重力流2.长石质岩屑砂岩F=10～50%，R=25～75%，R>F（四）杂砂岩类1.定义杂砂岩（wacke）粘土杂基大于15%，分选不好，砂泥混杂的砂岩硬砂岩埋深较大的杂砂岩，经强烈的硬化固结作用，含大量极细粒云母和绿泥石等矿物。2.分类原则同（净）砂岩（arenite）3.特征①成分成分成熟度低长石：斜长石★★★，钾长石★岩屑：种类多碎屑云母常见胶结物：方解石、铁白云石等较常见②结构结构成熟度低磨圆度和分选性不好棱角～次棱角状碎屑粒级多、似斑状结构杂基支撑基底式胶结由紧密互生的绿泥石、绢云母以及石英、长石的粉砂级细粒基质粘合起来，而不像其它砂岩由充填孔隙的胶结物胶结在一起。质地坚硬，固结良好3.特征③构造递变层理、块状层理底面印模构造牵引流成因的构造不太发育④颜色——暗灰色、褐色、黑色4.成因形成条件与长石砂岩、岩屑砂岩类似反映的物源区比长石砂岩更丰富出现环境急剧沉降的地槽或裂谷盆地中深水重力流沉积中较常见长石杂砂岩、岩屑杂砂岩较常见，而石英杂砂岩仅见于特殊的沉积环境中。石英杂砂岩：成分成熟度高，结构成熟度低——矛盾！出现环境颗粒形成于高能环境，但沉积于低能环境中。结构退变主要起因于环境恶化第三节粉砂岩一、定义主要由0.1～0.01mm粒级（含量大于50%）的碎屑颗粒组成的细粒碎屑岩。二、一般特征1.成分主要矿物成分：石英、白云母及粘土矿物为主，长石较少，岩屑极少或不存在。多为稳定重矿物，含量可达2～3%。填隙物常为粘土、钙质、铁质等。2.结构分选性较好，磨圆性较差——碎屑颗粒常呈棱角～次棱角状。WHY？3.构造水平层理及波状层理交错层理较少，多为小型水平滑动形成的包卷层理等变形构造搬运距离远，但多为悬浮搬运。三、粉砂岩的分类（一）按颗粒大小1.粗粉砂岩0.1～0.05mm很像砂岩，不仅与砂岩共生，也常发育各种交错层理，而且可作为油气储层。2.细粉砂岩0.05～0.01mm具有粘土岩特性，常与泥质岩或泥晶灰岩共生，可能成为生油层。若粉砂岩中混有较多的砂和粘土，按三级命名法命名。

（二）根据碎屑成分单成分粉砂岩石英为主复成分粉砂岩除石英外，还有较多云母、长石或其它碎屑（三）根据胶结物成分铁质粉砂岩钙质粉砂岩山东莱阳上侏罗统白云质粉砂岩四、成因经较长距离搬运，在稳定的水动力条件下缓慢沉降分布极其广泛砂岩向泥岩过渡的水流缓慢地带海、湖较深处、河漫滩、三角洲、泻湖、沼泽等五、实例第四纪黄土及黄土状岩石——一种特殊类型的粉砂岩颜色浅黄色、棕黄色、褐色或红色；半固结、多孔成分石英（>50%）、长石、碳酸盐、粘土矿物结构粉砂>50～60%，泥质30～40%，砂<10%成因——风成分布西北黄土高原★★，华北平原和东北南部★黄河三角洲现代沉积颜色黄色、灰黄色、土黄色成分颗粒（70～80%）石英、长石、云母重矿物锆石、磷灰石、角闪石、绿帘石、金红石杂基（粘土）<15%胶结物（10～30%）－－方解石、白云石为主结构分选好、磨圆差第四节粘土岩一、概述1.定义广义：主要由粒径<0.01mm的细碎屑物质（>50%）组成的沉积岩狭义：主要由粘土矿物（含量大于50%）组成的沉积岩粘土矿物成因：机械方式：母岩风化而成★★化学方式：自生粘土矿物★将粘土岩归为细碎屑岩疏松或未固结成岩者——粘土固结成岩者——粘土岩/泥质岩/泥状岩有无页理——泥岩和页岩2.研究意义分布最广，约占沉积岩总体积的55～60%。沉积岩成因、沉积环境分析重要的石油地质意义重要的生油母质；良好盖层；泥岩裂缝油气藏工业用途可塑性、耐火性、烧结性、吸水膨胀性、吸附性等经济意义富集稀有元素和稀土元素，形成工业矿床二、粘土岩的物质成分

1.粘土矿物含水的硅酸盐或铝硅酸盐矿物，非晶质和结晶质两类。结晶质粘土矿物具有层状和链层状两种结构类型以层状结构粘土矿物最常见硅氧四面体铝/镁氧八面体（1）高岭石族高岭石★★★、地开石★、珍珠陶土★1：1型双层结构单元层由一层Si-O四面体和一层Al-(O-OH)八面体组成高岭石单个晶体：六边鳞片状、书页状。集合体：蠕虫状、手风琴状；成因长石类矿物在酸性介质中分解的产物富含Al3+的硅酸盐转变高岭石（2）蒙脱石族蒙脱石★★拜来石★★、绿脱石★、皂石★2：1型三层结构单元两层四面体夹一层八面体层蒙脱石/胶岭石/微晶高岭石细鳞片状、鹅毛状、棉絮状，轮廓不清楚加水膨胀或呈浆糊状（3）伊利石族/水云母族伊利石★★、海绿石★2：1型结构单元层伊利石偏光显微镜下弯曲叶片状，低—中正突起，干涉色可达二级扫描电镜下圆滑鳞片状或带尖角和直边的片状（4）绿泥石族2：1：1型结构单元层2：1结构单元层再叠置和连接一个八面体层。叶绿泥石★★★、鲕绿泥石★、铁绿泥石绿色集合体形态针叶状、玫瑰花状（5）混层粘土矿物两种或两种以上不同类型的粘土矿物结构单元叠置而成有序（规则）混层无序（不规则）混层二、粘土岩的物质成分

2.非粘土矿物陆源碎屑矿物化学沉淀的自生矿物（<5%）有机物——生油母质煤、腐殖质、沥青质等三、粘土岩的结构（一）根据颗粒的相对含量划分1.粘土结构/泥质结构粘土>90%。2.含粉砂粘土结构粘土>75%，粉砂10～25%；3.粉砂质粘土结构粘土=75～50%，粉砂25～50%（二）按粘土矿物的结晶程度和晶体形态划分1.非晶质结构2.隐晶质结构★★★3.显微晶质结构4.粗晶结构四、粘土岩的构造（一）宏观构造无波痕暴露成因构造水平层理小于1cm者称页理。小于1mm者为纹理生物扰动构造、生物遗迹同生变形构造泥火山、水下滑动等

（二）微观构造五、粘土岩的颜色——主要是原生色，能反映生成环境。影响粘土岩颜色的主要因素粘土矿物成分、有机质和黄铁矿的含量、铁离子状态暗色（主要是灰色、黑色）强还原环境——（半）深湖/海、海湾、泻湖红色、紫红色强氧化环境浅绿色或灰绿色弱氧化——弱还原环境六．粘土岩的主要类型（一）按成分分类1.单成分粘土岩伊利石粘土岩分布最广高岭石粘土岩蒙脱石粘土岩2.复成分粘土岩高岭石—蒙脱石粘土岩（二）按成因分类1.沉积型高岭石粘土岩——陆相地层（酸性介质）蒙脱石粘土岩——成因于火山玻璃水解（碱性介质）2.风化残积型母岩风化而成七、粘土沉积物的沉积后变化1、压实作用埋深<500米，初次脱水（自由水）、容易，孔隙度快速大大减小，早生成的油气可随之排出；埋深>500米，再次脱水（层间水、结构水），难，孔隙度减小慢，大