第四章 陆源碎屑岩各论

第四章陆源碎屑岩各论

陆源碎屑岩按粒度划分

砾岩

砂岩

粉砂岩

粘土岩

第一节粗碎屑岩一、一般特征（Generalcharacteristics

）砾岩和角砾岩合称粗碎屑岩定义

:主要由大于2mm（>50%）的碎屑颗粒组成的岩石。成分——最能反映母岩性质碎屑组分——岩屑为主杂基——细粒的砂、粉砂和粘土物质胶结物——方解石、二氧化硅、氢氧化铁等

沉积构造：常见大型交错层理和递变层理、扁平砾石叠瓦状排列。砾岩性质主要取决于母岩的性质，而且一般搬运距离不远，故研究砾石的成分有助于追溯物源。二、砾岩和角砾岩的分类（Classificationofconglomeratesandbreccias）（一）根据砾石的圆度分类（Classificationbyroundnessofgravels）1.砾岩（conglomerates）：圆状和次圆状砾石含量>50%。2.角砾岩（breccias）：棱角状和次棱角状砾石含量>50%。（二）根据砾石的大小分类（Classificationbysizeofgravels）细砾岩（granules）：直径2~10mm的砾石>50%中砾岩（pebbles）：直径10~100mm的砾石>50%粗砾岩（cobbles）：直径100~1000mm的砾石>50%巨砾岩（boulders）：直径>1000mm的砾石>50%

当岩石中碎屑颗粒大小不一致时，可采用三级命名法。

角砾岩也可以按平均粒度大小同样命名。（三）根据杂基的含量分类（Classificationbycontentofmatrix）正砾岩（orthoconglomerate）：杂基<15%，泥砂杂基较少，砾石支撑，常与粗粒砂岩伴生，多为河流冲积、海滩冲洗而成，也可为岩溶坍塌而成。副砾岩（paraconglomerate）：杂基>15%，泥砂杂基较多，分选极差，主要是重力流或冰川所形成的。（四）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%。

通常分选不好，磨圆度不高，层理不明显，多沿山区呈带状分布，厚度变化大，为母岩迅速破坏和迅速堆积的产物。以河成砾岩和山麓洪积砾岩分布最广。

（五）根据砾岩在剖面中的位置分类

1.底砾岩：分布于侵蚀基准面上，与下伏岩石呈不整合或假整合

代表沉积间断，分布稳定，成熟度较高

2.层间砾岩：整合地夹于其它岩层之中，不代表侵蚀间断，与下伏地层连续沉积。

河流暂时冲刷再沉积的产物

3.层内砾岩：半固结沉积物在同生期经破碎和再沉积形成的砾石（屑）沉积物，经成岩作用而成的砾岩——同生砾岩

内碎屑砾岩、泥岩砾岩/泥砾岩（六）成因分类（Geneticclassification）诺尔顿（Norton，1917）首先提出角砾岩的成因分类。在砾岩分类中采用具有成因意义的岩石特征，作为分类的基础，既有利于成因分析，又便于实际工作，这样较为理想。

滨岸砾岩、河成砾岩、洪积砾岩、冰川砾岩、内碎屑砾岩、泥石流砾岩、滑塌砾岩、岩溶砾岩、礁前砾岩等。三、主要成因类型（Maingenetictypesandexamples）砾岩和角砾岩的成因类型很多，常见的几种类型有：滨岸砾岩（Coastalconglomerates）河成砾岩（Fluvialconglomerates）洪积砾岩（Alluvialconglomerates）冰川角砾岩（Glacialbreccias）滑塌角砾岩（Slumpbreccias）岩溶角砾岩（Karstbreccias）滨岸砾石刘家场丁家冲现代河床刘家场关木山北侧山沟洪积砾岩第四节砂岩及粉砂岩

Sandstonesandsiltstones一、砂岩的一般特征（一）基本概念

砂岩：砂级碎屑（2～0.1mm）含量>50%的碎屑岩。（二）砂岩的一般特点成分复杂碎屑颗粒

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

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成因分类：河成砂岩、风成砂岩、滨岸砂岩（一）砂岩结构分类与命名沉积学家们通常将砂划分为：极粗砂（2~1mm）粗砂（1～0.5mm）中砂（0.5～0.25mm）细砂（0.25～0.1mm）根据三级命名的原则命名。（二）砂岩成分—成因分类就分类依据的组分而言，概括起来，可大致分为三组分和四组分两种体系。1.三组分体系主要是根据砂岩的三种砂级碎屑组分，如Q、F、R，对砂岩进行分类。如克里宁（1941，1948）、福克（Folk，1954，1968）、麦克布赖德（Mcbride，1963）等以及前苏联的一些分类。福克（1948）早期分类强调来源区的母岩类型石英+硅质岩（Q）—表示沉积来源长石+火成岩屑（F）—表示火成来源云母+变质岩屑（M）—表示变质来源福克1948年分类2.四组分体系除了考虑碎屑成分外，还把粘土基质作为一个组个，引入到砂岩分类中来，如裴蒂庄（Pettijohn，1949，1954，1975）、吉尔伯特（Gilbert，1955）和岗田博有Okada，1971，1972）等的分类。Pettijohn（1975）的分类该分类把反映成因的来源区、矿物成熟度及流动因素（介质的密度和粘度）作为砂岩分类的准则。首先把砂岩分为两大类：砂屑岩：基质<15%杂砂岩：基质>15%然后再以砂岩的主要碎屑组分石英（Q）、长石（F）、岩屑（R）为三个端元，进一步分类和命名。（三）建议的分类1.分类的原则和依据（1）应当兼顾描述和成因两个方面。（2）原则：首先选择在客观上能够鉴定而又最能联系岩石成因的特征作为分类依据，应适当考虑分类方案既适用于野外工作，又适用于室内研究。（3）砂岩的分类应当反映岩石生成的三个主要问题，即：①来源区母岩性质；②搬运和磨蚀的历史，即岩石的成熟度；③沉积时介质的物理条件，即流动因素。2.本书的砂岩分类（1）首先按基质含量将砂岩分为：砂岩：基质<15%杂砂岩：50%>基质>15%泥质岩：基质≥50%（2）对砂岩和杂砂岩进行三角图解三端元分类：石英（Q）、长石（F）、岩屑（R）的相对含量进行划分，其中R包括燧石、硅质岩屑和花岗质岩石在内的各种岩屑以及碎屑状云母及绿泥石。砂岩分类三单元图解（3）当砂岩中含有次要矿物和特殊矿物时，可采用附加定名，如海绿石石英砂岩，其综合定名格式为：颜色+特征矿物+胶结物成分+结构（粒级类型）+岩石基本名称。如：紫红色铁质胶结中—细粒石英砂岩灰绿色含海绿石中粒石英砂岩三、砂岩的主要类型（一）主要类型（Maintypes）

1.石英砂岩（Quartzsandstones）

①成分

Q>95%，F+R<5%。成分成熟度较高，碎屑颗粒含量高，填隙物主要为胶结物，杂基很少或没有。

胶结物：

硅质★★★；钙质★★；铁质★★；海绿石质★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2.长石质石英砂岩Q=75~95%，F>R，F=5～25%，R<15%。3.岩屑质石英砂岩Q=75~95%，R>F，R=5～25%，F<15%。（二）成因（Origin）石英砂岩属高度成熟砂岩，它是风化、分选和磨蚀等作用持久和深化的产物。它的产出需要稳定的大地构造条件和砂的多旋回沉积作用。多数人认为石英砂岩不可能直接来源于花岗岩的风化，而是来自于先前存在的砂岩，也就是说，它们是长期、多次再沉积的结果。石英砂岩主要产于海洋环境。四、长石砂岩类（一）主要类型（Maintypes）1.长石砂岩（Arkosesandstnes）①成分

Q<75%，F:R>3:1，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

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

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2.岩屑质长石砂岩R=10～50%，F=25～75%，F>R（二）成因（Origin）1.物质基础要有富含长石的母岩，如花岗岩、花岗片麻岩等。2.有利于母岩崩解条件（1）构造条件：在构造活动比较强烈的地区，形成高差较大的地形起伏，花岗质基底隆起，相邻地带发生沉陷，从而使母岩遭受到剧烈侵蚀、快速堆积。（2）气候条件：极其干旱或寒冷的气候条件下化学风化减弱有利于不稳定组分的保存，温湿气候条件也有长石砂岩的堆积。3.多在特定的环境下生成（1）在地台区少见，台地区多为基底型长石砂岩，分布不广，厚度较小。（2）在地槽区有大量长石砂岩堆积，山间坳陷、边缘坳陷的河、湖环境中，海成者很少见。五、岩屑砂岩类（一）主要类型（Maintypes）1.岩屑砂岩（Rockfragmentsandstones）①成分含有丰富的岩屑，Q<75%

，R:F>3:1

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

Q<75%，R:F<3:1，R>F（二）成因（Origin）1.岩屑砂岩的形成条件与长石砂岩基本类似，需要有利于不稳定物质产生和沉积的条件，即：强烈的物理风化和近源快速堆积。2.燧石岩屑砂岩则相反，它表示构造条件稳定，地形起伏小，长距离搬运及较彻底的风化条件。3.泥质岩屑为局部来源区的标志。

（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）七、粉砂岩（Siltstones）粉砂岩：主要由0.1～0.01mm粒级（>50%）的碎屑颗粒组成的细粒碎屑岩。（一）一般特征：1、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。

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（二）分类及主要类型1.据粒度分：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。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。2.据碎屑成分分：单成分粉砂岩：石英粉砂岩复成分粉砂岩3.据胶结物成分：铁质粉砂岩钙质粉砂岩第四节粘土岩一、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。

二、粘土岩的物质成分

1.粘土矿物