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地质学基础1第三节陆源碎屑岩一、碎屑岩的一般特征二、砾岩和角砾岩三、砂岩四、粉砂岩五、粘土岩地质学基础2一、碎屑岩的一般特征地质学基础3地质学基础4(一)碎屑碎屑岩中碎屑的含量大于50％，是决定碎屑岩特征的基本组分。碎屑的特征可用成分、粒度、形状、表面特征来描述。1.碎屑成分：矿物碎屑、岩石碎屑主要是母岩在风化、剥蚀过程中形成的，数量大，是陆源碎屑岩的主要结构成分。碎屑成分取决于母岩矿物的稳定性、粒度、搬运距离、埋藏或堆积速度等因素。地质学基础5地质学基础6矿物碎屑：是指母岩机械破碎后呈单一状态出现的矿物颗粒。目前已发现的矿物碎屑约有160种，常见的约有20种。在一种碎屑岩中通常不过3～5种。碎屑矿物按比重可分为和两类：轻矿物：比重＜2.86，主要为石英、长石；重矿物：比重＞2.86，主要为岩浆岩中的副矿物、部分铁镁矿物（如辉石、角闪石）以及变质岩中的变质矿物（如石榴石、红柱石）。最常见分布最广泛的矿物碎屑有：地质学基础7石英碎屑：碎屑岩中分布最广一种矿物。砂岩及粉砂岩中平均含量达66.8％，在砾岩中含量较少，粘土岩中含量更少。肉眼观察石英碎屑多呈碎屑粒状，棱角有磨圆现象，表面灰白色或烟灰色，玻璃光泽，新鲜断口油脂光泽，硬度为7，无解理。地质学基础8长石碎屑：长石的稳定性远小于石英，在碎屑岩中长石的含量远较石英为少。在砂质岩中长石的平均含量为10％～15％，粘土岩中占4％。长石主要分布于粗砂中。碎屑岩中钾长石多于斜长石。都呈颗粒状。钾长石未风化时，呈肉红色，玻璃光泽，一般易风化成高岭土，颗粒表面变得不光洁，略带浅土黄色，硬度也降低。斜长石白色，玻璃光泽，表面少见污染，较光洁，常被绢云母、碳酸盐矿物交代，而略带浅灰色或浅灰黄色，透明度降低。地质学基础9云母碎屑：在成分成熟度较低的砂岩和粉砂岩中，云母极为常见。由于白云母比黑云母抗风化能力强，常见白云母呈鳞片状分布于细砂岩、粉砂岩中。黑云母常分解为绿泥石和磁铁矿，在海洋中可分解为海绿石。重矿物碎屑：种类很多，有些抗风化能力强，分布广，如锆石、金红石、石榴石、刚玉、电气石；有些抗风化能力弱，分布不远，主要分布在靠近母岩区的地方。如橄榄石、辉石、角闪石、磷灰石、重晶石。地质学基础10岩石碎屑：是母岩岩石的碎块，简称岩屑或岩块。因直接保持着母岩的矿物组合、结构及构造特征，对确定母岩类型有最重要的意义。岩屑含量与下列因素有关：碎屑岩的粒度，砂岩细砂中岩屑少，砾岩砂砾岩中岩屑多；母岩抗风化能力的强弱，强则容易成为岩屑，弱则难以成为岩屑；岩屑大量出现反映了一种特殊的地质条件，如干燥的气候条件，快速的剥蚀和堆积环境，离母岩近，而搬运不远。地质学基础112.碎屑粒度及粒度分级碎屑粒度是指碎屑颗粒的大小，是碎屑岩的基本特征之一。在自然界分布最多的是2～0.005mm之间的碎屑颗粒。通常分为四级：砾、砂、粉砂、粘土（泥）。地质学基础12常用的碎屑颗粒粒度分级表十进制2的几何级数制Φ值标准颗粒直径,mm粒级划分颗粒直径,mm颗粒直径,φ＞10001000～100100～1010～1巨砾粗砾中砾细砾砾巨砾中砾砾石卵石＞256255～6464～44～2＜－8－8～－6－6～－2－2～－11～0.50.5～0.250.25～0.1粗砂中砂细砂砂极粗砂粗砂中砂细砂极细砂2～11～0.50.5～0.250.25～0.1250.125～0.0625－1～00～11～22～33～40.1～0.050.05～0.01粗粉砂细粉砂粉砂粗粉砂中粉砂细粉砂极细粉砂0.0625～0.03120.0312～0.01560.0156～0.00780.0078～0.00394～55～66～77～8＜0.01粘土(泥)＜0.0039＞8地质学基础13粒级粒径，mm砾石＞2粗砂2～0.5中砂0.5～0.25细砂0.25～0.1粉砂0.1～0.03杂基＜0.03石油行业碎屑颗粒粒度分级标准表重要性一、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。地质学基础14(1)碎屑岩的粒度分析法直接测量法：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（有效）直径(dn)。地质学基础15(2)粒度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50～25％的粒级以形容词“XX质”的形式写在主名之前;含量在25～10％的粒级作次要形容词，以“含XX”的形式写在最前面；含量小于10％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，含泥粉砂质细砂岩。地质学基础16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50～25％的粒级又不止一个。这时则以含量为50～25％的粒级进行复合命名，以“XX－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）。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50～25％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。地质学基础17(3)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，碎屑大小相差悬殊者，称为分选性差；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。地质学基础18地质学基础193.碎屑形状(1)圆度:指颗粒的棱和角被磨蚀、圆化的程度。尖棱角状：颗粒棱角尖锐，保持机械破碎时的形状。棱角状：颗粒棱角比较尖锐，棱线或表面内凹或外凸，不显磨损痕迹。次棱角状：棱角清晰可见，其顶缘已稍现磨蚀。次圆状：棱角已磨损而圆化，但其基本轮廓尚存，只是其棱缘、顶端呈弧形。圆状：棱角已全部磨损而消失，颗粒表面呈弧形，但颗粒原始轮廓仍保存，表面有内凹或外凸的弧面。地质学基础20滚圆状：棱角全部磨损，颗粒表面呈平滑的外凸弧面，无内凹外凸现象，只能据其特征大致推断原始的颗粒形状。地质学基础21(2)球度：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。地质学基础22地质学基础23(3)表面特征: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、毛玻璃表面、沙膜膝。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结果，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成因和环境意义。地质学基础24颗粒形状和表面特征地质学基础25(二)填隙物是碎屑颗粒空隙之间的粘土和化学沉淀充填物，其总量小于碎屑岩总体积的50％，它对碎屑起胶结作用。粘土：主要是与碎屑颗粒同时沉积的混入物，称为杂基，也称基质。化学沉淀物：主要是碎屑颗粒沉积以后滞留或环流于颗粒之间的空隙溶液中的溶解物经化学沉淀作用而成，称为胶结物。常见为蛋白石(经陈化、重结晶为玉髓)、氧化铁、方解石、白云石。地质学基础26地质学基础27按碎屑岩中填隙物充填空隙的方式可分为：基底胶结：碎屑互不接触，它比较均匀地分布于胶结基底之上。凝块胶结：类似于基底胶结，但碎屑分布不均匀，呈凝块状聚集。孔隙胶结：碎屑相互接触，填隙物充填于颗粒间的空隙中。接触胶结：碎屑相互接触，填隙物仅粘着于颗粒接触点上。充填胶结：孔隙胶结的填隙物被淋滤，又再次被次生胶结物充填。地质学基础28地质学基础29二、砾岩和角砾岩碎屑岩中砾石（粒度2mm）的含量大于50％者叫砾岩。一般把砾石呈磨圆状者叫砾岩，而砾石呈棱角状者叫角砾岩。(一)角砾岩按成因分为冰川角砾岩、洞穴角砾岩、滨岸角砾岩、构造角砾岩。地质学基础30角砾岩地质学基础31角砾岩地质学基础32(二)砾岩1.按砾石成分为单成分砾岩和复成分砾岩。单成分砾岩中砾石多由石英岩、脉石英组成。2.根据砾岩在地层上的意义可分为底砾岩和层间砾岩。地质学基础33砾岩地质学基础34砾岩地质学基础35砾岩地质学基础36三、砂岩(一)砂岩的一般特征1、概念：砂级(2～0.1mm)陆源碎屑颗粒含量50％的陆源碎屑岩石称“砂岩”。2、成分特征：碎屑颗粒主要为石英碎屑、长石碎屑及各种岩屑，少量重矿物及其它碎屑；杂基为0.03mm的粘土及矿物的细小碎屑，胶结物多为钙质、硅质和铁质。3、结构特征：砂岩的粒度、分选性、圆度等均与形成环境有关而变化较大。地质学基础374、构造特征：沉积构造极其多样复杂，类型及发育程度与沉积环境有关，反之依其沉积构造的类型与特征，能有效地推断形成时的环境条件。5、岩石分布特征：分布远比砾岩广，约占沉积岩1/3左右，仅次于粘土岩。6、研究意义：砂岩中孔隙发育，一般均是良好的储水层和油层、气层。据统计，世界上半数以上的油气资源储集在砂岩中。我国绝大部分油气都是储集在砂岩中。地质学基础38砂岩地质学基础39(二)砂岩的成分分类1、分类原则与依据从具体标志来说，选择砂岩中的石英、长石、岩屑和粘土基质四种组分作为分类依据。因为这些变量容易鉴别，它们彼此间的数量关系可以反映砂岩的成因。地质学基础40各组分的意义：不稳定碎屑组分可以反映物质来源。长石是花岗质母岩的标志，岩屑则是火山岩、沉积岩和浅变质岩的标志。长石和岩屑的比值可以反映出来源区母岩组合的基本特征。单晶石英来源是多方面的，石英岩、花岗岩、片麻岩等岩石，也可以是经历多次沉积旋回的产物，不能反映来源区的母岩性质。搬运和磨蚀通过稳定组分和不稳定组分相对量比来表示。即：Q/F＋R，称矿物成熟度。矿物成熟度越高，磨蚀条件越好，搬运历史也越长。粘土基质有无和数量多少，是机械分异作用好坏的具体指标。流动指数表示：碎屑与基质比值C/M。地质学基础412、教材推荐分类方案内容(1)四组分体系中首先按基质含量将砂岩分为砂岩和杂砂岩两大类：砂岩：基质含量＜15％；杂砂岩：基质含量＞15％的。当粘土杂基含量超过50％时，则过渡为粘土岩。(2)三个端元组分为石英(Q)、长石(F)及岩屑(R)，其中岩屑组合含燧石、硅质岩屑和花岗质岩石在内的各类岩屑及碎屑状云母及绿泥石；相对含量的划分界线为：10%、25%和50%；命名名称用三角图及表格表示。地质学基础42ABA:Q65%F25%R10%B:Q65%F10%R25%含各种岩屑、云母及绿泥石等65地质学基础43岩类名称岩石名称主要碎屑颗粒含量％备注石英长石岩屑石英砂岩1.石英砂岩2.长石质石英砂岩3.岩屑质石英砂岩4.长石岩屑质石英砂岩＞9090～7590～7570～50＜1025～5＜15＜25＜10＜1525～5＜25长石＞岩屑岩屑＞长石长石砂岩5.长石砂岩6.岩屑质长石砂岩＜75＜65＞2575～25＜2550～10长石＞岩屑岩屑砂岩7.岩屑砂岩8.长石质岩屑砂岩＜75＜65＜2550～10＞2575～25岩屑＞长石砂岩（杂砂岩）分类表注：当基质含量＞15％时，岩石名称相应改称石英杂砂岩……地质学基础44(三)砂岩的主要类型1.石英砂岩类：碎屑组分中石英含量多于50％，长石和岩屑的含量都少于25％的砂岩均属此类。常按粒度进行三级分类命名；也常按结构成分进行分类命名。(纯)石英砂岩是其典型代表，其次是分布更为广泛的长石质石英砂岩、岩屑质石英砂岩和长石岩屑质石英砂岩。地质学基础45石英砂岩地质学基础46地质学基础472.长石砂岩类：长石含量25％，长石岩屑，石英含量75