碎屑岩的构造和颜色(名牌石油院校讲义)

第五章碎屑岩的构造和颜色第一节沉积构造的分类第二节层理第三节层面构造第四节变形构造第五节化学成因构造第六节生物成因构造第七节碎屑岩的颜色第一节沉积构造的分类1．概念：指沉积岩的各个组成部分之间的空间分布和排列方式，或指组成岩石的颗粒彼此间的相互排列关系。第一节沉积构造的分类2．分类按成因加形态来分：

碎屑岩构造机械成因生物成因化学成因层理变形构造层面盐及冰晶印痕痕迹化石结核植物印痕和小根生物搅动构造平行层理交错层理波痕泥裂负载构造滑塌构造成因第二节层理一、基本术语1.基本概念:层理：是岩石性质沿垂向变化的一种层状构造。可以通过矿物成分、结构、颜色的突变或渐变而显现出来。2.基本术语:(1)纹层（细层）(2)层系(3)层系组（层组）(4)层(5)层理和层的规模第二节层理第五章碎屑岩的构造和颜色图5-1层理类型及有关术语图5-2交错层理的基本类型（1）纹层（细层，laminae）厚度极小同一纹层在相同水动力条件下同时形成组成层理的最小宏观单位（2）层系（单层，asinglebed）

多个成分、结构、厚度和产状近似的纹层组成相邻层系由层系界面分开（3）层系组由两个或两个以上岩性相似或成因有联系的层系组成在同一环境、不同时间、相似水动力条件下形成

（4）层组成沉积地层的基本单位岩石成分基本一致，有清晰的顶底界面（层面）层面代表了无沉积或沉积作用突然变化的间断面。一个层可以包括一个或若干个纹层、层系或层系组

（5）、层理和层的规模层按厚度划分块状>1m厚层1～0.5m中层0.5～0.1m薄层0.1～0.01m页状层<0.01m层理按层系的厚度划分大型>10cm中型10~3cm小型<3cm

第二节层理二、层理分类及主要类型层理分类：主要类型：1、水平层理2、过渡型层理：波状层理、透镜状层理、压扁层理3、交错层理：板状、楔状、槽状

、羽状

4、递变层理5、韵律层理6、均质层理非均质层理均质层理递变层理韵律层理水平层理波状层理交错层理压扁、透镜状层理层理据组分、结构的性质几何形态水平层理（horizontallamination）平行层理（parallelbedding）

共同特点纹层呈直线状互相平行，并且平行于层面水动力条件低能静水，Fr<<1高能急流，Fr>1岩性细粒（粉砂岩、泥岩、灰岩）较粗粒（中、细砂岩）环境深水或沼泽、泻湖等浅水滨浅水：湖岸、海滩浊积岩其它层理通过粒度变化、重矿物富集或有机质含量不同等显现

纹层厚1～2mm，常与大型交错层理共生1、水平层理和平行层理平行层理主要由平行而又几乎水平的纹层状砂和粉砂组成，纹层厚1-2mm至12mm，是在较强水动力条件下流动水作用的产物。平行层理,滦河,爪村中原油田，下第三系，平行层理砂岩塔里木油田志留系平行层理不均一含油塔里木油田志留系平行层理不均一含油中原油田下第三系平行层理水平层理由相互平行，并且平行于层面的纹层组成，是在比较稳定的水动力条件下，由悬浮搬运物质沉积而成，多在细粒的粉砂和泥质物中出现。塔里木油田志留系泥岩水平层理二连油田，白垩系，水平层理2、波状层理水动力能量小，Fr<<1；层面波状起伏沉积介质中悬浮载荷和推移载荷比例不同→呈现出不同的形态特征

（1）波状层理纹层呈连续的波状，但总的方向平行于层面。主要由沉积介质的波浪振荡运动造成的，碎屑物质供应充足。（2）上攀波纹层理或爬升交错层理后一个层系爬叠在前一个层系上，砂波的迎水坡被逐渐剥蚀，只保留前积纹层，碎屑物质供应中等。（3）砂纹交错层理砂波只向前迁移，很少向上增长，仅保留前积纹层。

波状层理、上攀/爬升层理、

砂纹交错层理波状上攀悬移>推移悬移≈推移砂纹悬移<推移下部平行层理,中上部波状交错层理,爪村黄河,天然堤滦河阶地:上攀层理,粉砂;迁安兰若院,1990.53、交错层理交错层理（Crossbedding）斜层理，由一系列与层系界面斜交的纹层（前积层）组成，层系可以彼此平行、交错、切割，组成不同形态的交错层理。（1）

板状交错层理层系界面为平面而且彼此平行，层系呈板状。

（2）楔状交错层理特点层系界面为平面，但不平行，层系厚度变化明显呈楔形。出现环境海、湖浅水地带和三角洲地区。

（3）槽状交错层理层序底界为槽形冲刷面。横切面，层系界面和纹层都是槽形；纵剖面，层系界面呈弧形，纹层与之斜交。顶面俯视，层系界面和纹层为重叠的花瓣状。出现环境多见于河流。

板状交错层理,滦河,爪村上部平行层理下部板状交错层理滦河,爪村平行层理及逆行砂丘交错层理,滦河,爪村大型槽状交错层理,滦河,爪村槽状交错层理,滦河,爪村大型槽状交错层理,滦河,爪村滦河阶地:大型槽状交错层理,粉细砂;迁安兰若院,1990.5槽状交错层理,滦河,三冲塔里木盆地志留系交错层理塔里木盆地哈1井志留系不均一含油塔里木盆地塔中401井石炭系交错层理塔里木油田志留系低角度交错层理渤海油田螺灰岩斜层理（4）羽状交错层理羽状交错层理形态呈羽毛状或鱼骨状。相邻斜层系纹层倾向相反，在层系界面处锐角相交涨潮流形成的前积层与退潮流形成的前积层交互而成常见于河流入湖、海的三角洲地带

（5）浪成砂纹交错层理（wave-ripplebedding）出现环境海湖滨岸、陆棚和泻湖等浅水环境。特点

在平行波浪传播方向上上部层系倾向相反，呈人字形。底部层系界面不规则，波状起伏。有时前积纹层单向倾斜，层系界面呈缓波状，其上有泥质纹层覆盖。在垂直于波浪传播方向上，纹层界面大致平行。

（6）冲洗交错层理是波浪向滨岸传播时，在坡面上产生往复冲洗作用形成的。也称低角度交错层理。

特点纹层和层系界面平直，以低角度相交，2～10°，细层多向海倾斜；层系顶部被切蚀而底部完整；出现环境后滨—前滨带及沿岸砂坝沉积

山东日照现代海岸沉积,冲洗层理山东日照现代海岸沉积,平行层理冲洗层理不均一含油哈1井（7）丘状交错层理和洼状交错层理丘状：宽缓波状层系组成，外形呈圆丘状，向四周倾斜。洼状：纹层与浅洼坑底界面平行。层系上部被侵蚀，纹层倾角<15°。出现环境：在正常浪底和风暴浪底之间由风暴浪形成。

（8）风成交错层理无泥质物砂粒磨圆和分选较好。常呈板状、槽状交错层理。层系厚度大，几十cm到数m，前积纹层倾角高达25～34°。出现环境沙漠及海滩风成沙丘带。

4、压扁层理和透镜状层理由压扁层理（脉状层理）、透镜状层理、波状层理组合而成，也称潮汐层理。（1）压扁层理又叫脉状层理（flaserbedding），是在波谷及部分波脊上含有泥质条带（脉状体）的沙纹层理。砂多泥少水动力较强

（2）透镜状层理（lenticularbedding）在泥基质中夹有砂质透镜体砂少泥多潮汐水流或波浪作用较弱

透镜状层理塔河1井志留系（3）波状层理砂泥均等较强或较弱的水动力条件交替；压扁层理和透镜状层理的过渡类型。

波状层理出现环境潮间坪及潮上坪；三角洲前缘、浅水陆棚以及河流的洪泛沉积。

5、递变层理又称粒序层理（gradedbedding）颗粒的粒度垂向递变，不具任何纹层。由底到顶，由粗变细者为正粒序；由细变粗者为逆粒序。底部常有冲刷面成因——浊积岩流动强度减小，悬浮物按粒度大小依次先后沉降。递变层理的两种基本类型(据HE赖内克等,1973)递变构造砾岩二连盆地白垩系6、韵律层理韵律层理（rhythmicbedding）成分、结构或颜色方面不同的薄层有规律重复出现。纹层厚度从数mm到数十cm。成因物质沉积有规律地交替变化潮汐韵律层理；气候的季节性变化冰川纹泥。

7、均质层理层内成分、结构、颜色均匀，不具任何显纹层构造。成因快速沉积，洪水与浊流生物扰动原生层理被生物扰动完全破坏。第二节层理三、流动体制、底床形态及其与层理形成的关系（一）基本概念１、底床形态（bedform）：床积物形态、床沙形态。定义：指具有不同形态的床沙几何形体，如：波纹、沙丘、冲槽、冲坑。它们的出现有一定的规律性；它们的类型、大小、分布跟水流速度、水流强度、水流深度、颗粒大小等因素有关。２、流动体制（流动强度）：主要反映水流速度与底形关系。根据Fr的大小分：

上部水流体制：Fr≥1，水浅流急，底床形态受底部水流控制上部水流体制：Fr≤1，水深流缓，底床形态受自由表面控制第二节层理三、流动体制、底床形态及其与层理形成的关系（一）基本概念３、河流功率：V·τ0

V：平均流速τ0：底床上的剪应力河流功率在很大程度上取决于水深和流速。４、沙纹、沙丘沙纹：波高0.5-3cm，波长<30cm。沙丘：波高7-20cm（在3-7cm高度的沙丘很少大量出现），波长可达米级。第二节层理三、流动体制、底床形态及其与层理形成的关系（二）流动体制、底床形态及与层理形成的关系表面起伏与水面起伏的关系水流体制底床形状沉积构造图示上部流动体制（Fr>1）同向急冲槽、冲坑（Fr>1.3）冲刷面缓逆行砂丘(Fr=1.3-1.5)逆行砂丘交错层理与平行层理共生过渡流动体制（Fr=1）平坦底床（Fr=1-1.5）（其沉积物移动）平行层理剥离线理下部流动体制（Fr<1）异向缓砂丘（大型沙波，Fr=0.3-0.4）大型槽、板状交错层理（单向、双向）急沙纹（小型沙波，Fr=0.15-0.3）小型槽、板状交错层理（单向、双向）平坦底床水平层理第二节层理三、流动体制、底床形态及其与层理形成的关系（三）底床形态与河流功率与粒度的关1、底床形态的发育顺序与层理的关系：沙纹——→沙丘———→平坦底床—————→逆行沙丘———→冲槽、冲坑↓↓↓↓↓小型交错→大中型交错→平行层理、剥离线理→逆行砂丘交错→冲刷面、冲槽、冲坑

河流功率增大2、随着粒度的增粗，则形成同种底床形态要求河流功率增大。三、流动体制、底床形态及其与层理形成的关系图5-18随流动强度变化形成底床形态变化（据裴蒂庄，1972）图5-19底床形态及其与河流功率和粒度的关系（据赖内克等，1973）第二节层理三、流动体制、底床形态及其与层理形成的关系（四）底床形态与水深和流速的关系Fr<1，下部流动体制：超过一定的临界水深以后，水深的影响不再起重要作用（受底部水流控制）。Fr>1，上部流动体制（受自由表面控制）：水深增加，要求水流速度也相应增加，才能形成相同的底床形态。三、流动体制、底床形态及其与层理形成的关系图5-20底床形态与流速和水深的关系（据赖内克等，1973）小型交错层理与水流条件、粒度大小和加积速率的关系三、流动体制、底床形态及其与层理形成的关系第二节层理三、流动体制、底床形态及其与层理形成的关系（五）交错层理的影响因素1、最重要、最直接的因素：砂波的大小、形态2、砂波的形成与水流条件、粒度大小、沉积物的供给密切相关（六）层理的意义及其研究方法1、意义：①划分、对比地层，恢复地层正常产状；②指向构造，确定古水流系统（水流大小、方向、水深）；③恢复、推断沉积环境。2、研究方法：①确定层理类型及其在剖面中的组合关系；

②查明层理显现的原因；

③详细描述层理的内部特征；

④对交错层理的定向测量。第三节层面构造定义：在岩层表面呈现出的各种不平坦的沉积构造的痕迹。一、波痕1、波痕：是由风、水流或波浪等介质的运动，在沉积物表面所形成的一种波状起伏的层面构造。是非粘性的砂粒所特有的沉积构造。常见于砂岩、粉砂岩和某些碳酸盐岩的层面上。2、波痕要素：波长（Ｌ）、波高（Ｈ）、波痕指数L/H；3、波痕种类：按成因分类浪成波痕流水波痕风成波痕干涉波痕

第三节层面构造图5-22组成波痕要素及流动方式示意图A，B—波峰；a，b—波谷；H—波高；L—波长；L1,L2—分别为缓坡和徒坡的水平投影距离第三节层面构造图5-23不同类型波痕示意图L—波长；H—波高流痕,山东日照干涉波痕,山东日照干涉波痕,山东日照波痕,山东日照黄金海岸直脊波痕,打网岗曲脊波痕,打网岗第三节层面构造二、泥裂（干裂）定义：是沉积物露出水面时因曝晒干涸所发生的收缩裂缝。常见于粘土岩和碳酸盐岩中，非粘性的砂则不会形成泥裂。①形状、大小：“V”字形，2～3cm宽，几毫米到几十厘米深。②在极其干燥的情况下，泥质层碎裂成小片，经搬运磨蚀即成扁饼状泥砾。③常见于海、湖滨岸、干涸池塘、废弃河道、泛滥平原以及潮间带。④沉积面间断暴露于地表的最好标志，通常和雨痕、冰雹痕等伴生。第三节层面构造三、雨痕和冰雹痕①雨痕：是指雨滴降落在松软沉积物表面时所形成的小型撞击凹穴。②冰雹痕：形似雨痕，但较大、较深和不规则。③形成于干燥与半干燥气候条件下的大陆沉积，偶有降雨的地方，雨痕易于保存。第三节层面构造四、底层面构造—底模1、槽模：是分布在底面上的一种半圆锥形突起构造。是定向的浊流在未固结的软泥表面侵蚀冲刷的凹槽被砂质充填而成。2、沟模：是砂质岩层底面上一些稍微突起的直线形的平行脊状构造。是由下伏泥质岩层面上的细沟被砂质物充填而成。3、梭模、刷模、锥模梭模：砂质层底面上以较规则的间距分布的呈近似棱形的短小脊状体。由跳动搬运的物体沿流向前进过程中，间断地撞击底床所造成刷模：砂质层底面上微呈新月形的短小脊状体。成因类似梭模。锥模：砂质底面上呈扁长的半圆锥形或三角形的短小脊状体。槽模,东濮凹陷,下第三系底模构造沟模第四节变形构造定义：是指在沉积作用的同时或在沉积物固结成岩之前处于塑性状态时发生变形所形成的各种构造。一、负载构造（负荷构造、载荷构造、重荷构造）：是指覆盖泥质岩之上的砂层底面上的瘤状突起。二、球枕构造（假结核）：砂岩层断开并陷入泥岩中形成的许多紧密或稀疏排列的椭球状或枕状块体。三、包卷层理（卷曲层理、旋圈层理、揉皱层理）：是指在一个岩层内所发生的纹层盘回和扭曲现象。四、滑塌构造：指斜坡上未固结的软沉积物在重力作用下发生滑动而形成的变形构造。火焰构造重荷构造东濮凹陷下第三系同生变形构造第五节化学成因构造定义：是指在成岩作用过程中和其以后由化学作用所形成的构造。大多是沉淀和溶解二种作用的结果。一、晶体印痕常见类型：

石盐晶体：盐度高，干燥炎热环境，海、非海相均可。冰晶印痕：针