第三章 碎屑巖

1、第一節(jié) 碎屑巖的一般特征第二節(jié) 粗碎屑巖-礫巖、角礫巖第三節(jié) 中-細碎屑巖-砂巖、粉砂巖第四節(jié) 泥質巖第一節(jié) 碎屑巖的一般特征（一）、碎屑巖的物質成分碎屑巖的物質成分主要由碎屑物質、化學物質和雜基三部分組成。1.碎屑物質碎屑巖中的碎屑物質，可占整個巖石組分的50%以上，是碎屑巖的特征組分。碎屑物質主要是來自沉積盆地之外，故又稱陸源碎屑或外碎屑，可分為礦物碎屑和巖石碎屑兩類。（1）礦物碎屑輕礦物：石英、長石、云母重礦物：較少A：石英石英抵抗風化的能力很強，既抗磨又不易分解，因此是碎屑巖中分布最廣的一種碎屑礦物。在碎屑巖中石英含量越多，則說明砂巖中的成分成熟度高，即經(jīng)過長距離的搬運、分異而沉積的。

2、B：長石長石在碎屑巖中的含量僅次于石英，平均含量有11.5%，長石主要來自花崗巖、花崗片麻巖。C：云母多是穩(wěn)定的白云母，常集中在細砂巖、粉砂巖的層面上。黑云母不穩(wěn)定，少見，只出現(xiàn)在離陸源區(qū)近、而成分復雜的砂巖中。（2）巖石碎屑巖屑是母巖直接破碎的產(chǎn)物，故碎屑可直接用來推斷母巖。巖屑反映了氣候干旱、母巖風化不徹底、搬運近、沉積快的特征。碎屑巖中若巖屑含量高，則說明巖石的成分成熟度低。2.化學物質是從溶液中呈化學沉淀的物質，這類物質在陸源碎屑巖鐘多以膠結物的形式存在，對碎屑起到膠結成巖的作用。但也有少部分只是孤立的礦物晶體，對碎屑不起膠結作用，稱為自生礦物。A：硅質礦物：蛋白石、石英、玉髓B: 硫

3、酸鹽礦物：石膏、硬石膏、重晶石、天青石等C： 碳酸鹽礦物： 方解石、白云石、菱鐵礦、菱錳礦D： 磷酸鹽礦物： 磷灰石、膠磷礦E：硅酸鹽礦物：海綠石、鮞綠泥石、沸石、自生長石等F：其他： 鐵的氧化物級氫氧化物、鹵化物、硫化物。蛋白石玉髓石膏鐵質結核3.雜基又稱基質或碎屑雜基，它們是充填于碎屑顆粒之間的細粒的機械混入物，它們對碎屑也起膠結作用，但它們不是化學成因的礦物，故稱為雜基。化學膠結物和雜基可總稱為填隙物質或廣義的膠結物。雜基包括：A：粘土物質B：細粉砂C：2mm):細礫細礫2-10mm, 中礫中礫10-100mm, 粗礫粗礫100-1000,mm 巨礫巨礫1000mm砂砂(0.1-2mm)

4、:細砂細砂0.1-0.25mm, 中砂中砂0.25-0.5mm, 粗砂粗砂0.5-1mm, 巨砂巨砂1-2mm粉砂粉砂(0.01-0.1):細粉砂細粉砂0.01-0.05mm, 粗粉砂粗粉砂0.05-0.1mm泥泥(1000巨 礫礫巨 礫2561000100粗 礫中 礫2566410010中 礫礫 石644102細 礫卵 石4212巨 砂砂極 粗 砂2110.5粗 砂粗 砂10.50.50.25中 砂中 砂0.50.250.250.1細 砂細 砂0.250.125極 細 砂0.1250.06250.10.05粗 粉 砂粉 砂粗 粉 砂0.06250.03120.050.01細 粉 砂中 粉 砂

5、0.03120.0156細 粉 砂0.01650.0078極細粉砂0.00780.00390.01粘土（泥）75%;分選中等分選中等主要粒級成分含量主要粒級成分含量50-75；分選差分選差沒有一種粒級成分含量超過沒有一種粒級成分含量超過50%。風成砂分選最好，海灘砂次之，河流砂中等，分風成砂分選最好，海灘砂次之，河流砂中等，分選最差的是沖積扇和冰川沉積。選最差的是沖積扇和冰川沉積。 （4）表面特征）表面特征 碎屑顆粒的表面結構特征包括顆粒表面的磨光程度磨光程度和顯微刻蝕痕跡顯微刻蝕痕跡兩個方面。 碎屑顆粒的表面結構在揭示侵蝕、搬運作用和識別沉積環(huán)境中有著實際意義： 一般認為顆粒表面呈毛玻璃狀的

6、霜面是風力搬運的標志； 水力搬運的河流石英砂和海灘石英砂具有光滑的磨亮的表面； 冰川搬運的砂礫常有擦痕； 在海灘帶及海的近岸高能帶，石英砂粒表面具有機械成因的V形坑，并可見到不同形狀的槽溝及貝殼狀斷口。 2.填隙物的結構： 位于碎屑顆粒之間、對碎屑均可起膠結作用或充填作用的物質稱為填隙物，也成為廣義的膠結物。它包括雜基、化學膠結物和砂質充填物。(1)雜基的結構雜基的含量和性質可以反映搬運介質的流動特性及碎屑組分的分選性碎屑巖結構成熟度的重要標志；(2)膠結物的結構膠結物是指碎屑顆粒和雜基之外的化學沉淀物質，常是結晶的或非晶質的自生礦物，在碎屑巖中含量小于50%，它對碎屑顆粒起膠結作用，使之變?yōu)?/p>

7、堅硬的巖石。（3） 支撐方式與膠結類型 在碎屑巖中，膠結物或填隙物的分布狀況及其在碎屑巖中，膠結物或填隙物的分布狀況及其與碎屑顆粒的接觸關系稱為膠結類型與碎屑顆粒的接觸關系稱為膠結類型 決定碎屑巖膠結類型決定碎屑巖膠結類型的的因素，一是碎屑顆粒與膠因素，一是碎屑顆粒與膠結物或填隙物的相對含量，二是碎屑顆粒之間的結物或填隙物的相對含量，二是碎屑顆粒之間的接觸關系接觸關系膠結類型膠結類型膠結物（或填隙物）的分布狀況及其膠結物（或填隙物）的分布狀況及其與碎屑顆粒之間的接觸關系。與碎屑顆粒之間的接觸關系。基底式基底式孔隙式孔隙式接觸式接觸式鑲嵌式鑲嵌式雜基雜基支撐支撐結構結構顆粒支撐結構顆粒支撐結構基

8、底式膠結基底式膠結,巖屑粉砂巖巖屑粉砂巖,東濮東濮孔隙式膠結孔隙式膠結,石英砂巖石英砂巖鑲嵌式膠結鑲嵌式膠結,石英砂巖石英砂巖（三）、碎屑巖的分類1. 粗碎屑巖類礫巖、角礫巖：碎屑直徑在2mm以上。2. 中碎屑巖類砂巖：碎屑直徑在2-0.0625mm。3. 細碎屑巖類粉砂巖：碎屑直徑在0.0625-0.0039mm。第二節(jié) 粗碎屑巖-礫巖、角礫巖一、定義2mm的碎屑含量在50%以上的巖石稱為粗碎屑巖。粗碎屑巖的碎屑成分主要是巖屑，只有在較細的粗碎屑巖中有時可見到單礦物礫石，重礦物極少或幾乎沒有，除2mm的碎屑之外，還有50%。角礫巖（breccias）：棱角狀和次棱角狀礫石含量50%。2、根據(jù)

9、礫石的成分（1）單成分（角）礫巖 礫石成分單一，同種成分的礫石占75%以上。 （2）復成分礫巖 礫石成分復雜，各種類型的礫石都不超過50%。 通常分選不好，磨圓度不高，層理不明顯，多沿山區(qū)呈帶狀分布，厚度變化大，為母巖迅速破壞和迅速堆積的產(chǎn)物。以河成礫巖和山麓洪積礫巖分布最廣。 3.根據(jù)礫巖在剖面中的位置分類 1.底礫巖：分布于侵蝕基準面上，與下伏巖石呈不整合或假整合 代表沉積間斷，分布穩(wěn)定，成熟度較高 2.層間礫巖：整合地夾于其它巖層之中，不代表侵蝕間斷，與下伏地層連續(xù)沉積。 河流暫時沖刷再沉積的產(chǎn)物 3.層內(nèi)礫巖：半固結沉積物在同生期經(jīng)破碎和再沉積形成的礫石（屑）沉積物，經(jīng)成巖作用而成的礫

10、巖同生礫巖 內(nèi)碎屑礫巖、泥巖礫巖/泥礫巖三、主要成因類型（Main genetic types and examples） 礫巖和角礫巖的成因類型很多，常見的幾種類型有： 濱岸礫巖（Coastal conglomerates） 河成礫巖（Fluvial conglomerates） 洪積礫巖（Alluvial conglomerates） 冰川角礫巖（Glacial breccias） 滑塌角礫巖（Slump breccias） 巖溶角礫巖（Karstbreccias）濱岸礫石劉家場丁家沖現(xiàn)代河床洪積礫巖四、粗碎屑巖的研究意義1. 劃分和對比地層，是判斷沉積間斷和區(qū)域不整合存在的重要標志。太原

11、組-云山砂巖；山西組-北岔溝砂巖，下石盒子組-駱駝脖子砂巖，北票組-底礫巖2.推斷古岸線位置和河流古流向3.判斷陸源區(qū)的位置和母巖性質4.建材及有用礦產(chǎn)推斷古岸線位置和河流古流向一、砂巖的一般特征（一）基本概念 砂巖：砂級碎屑（20.1mm）含量50%的碎屑巖。第三節(jié) 中-細碎屑巖-砂巖、粉砂巖（二）砂巖的一般特點成分復雜 碎屑顆粒 石英最多，長石、巖屑次之。重礦物含量少。 雜基 0.03mm 粘土、碳酸鹽泥、細粉砂，含量變化大膠結物 多見硅質、鈣質、鐵質，結構多樣 二、砂巖的分類 結構分類、成分分類、成因分類、綜合分類 結構分類 按粒度：巨砂巖、粗砂巖、中砂巖、細砂巖 成分分類：Q、F、R成

12、因分類：河成砂巖、風成砂巖、濱岸砂巖（一）砂巖結構分類與命名沉積學家們通常將砂劃分為：l極粗砂（21mm）l粗砂（10.5mm）l中砂（0.50.25mm）l細砂（0.250.1mm）根據(jù)三級命名的原則命名。（二）砂巖成分成因分類 1.分類端元選擇的依據(jù) 三端元：Q, F, R 四組分：Q, F, R, M 2.分類方案 （1）按雜基含量將砂巖分為兩大類 雜基15%雜砂巖 （2）按碎屑成分分成 石英砂巖類 長石砂巖類 巖屑砂巖類砂巖分類三單元圖解三、砂巖的主要類型 （一）主要類型（Main types） 1.石英砂巖（Quartz sandstones） 成分 Q95%，F(xiàn)+RR，F(xiàn)=525%

13、，RF，R=525%，F(xiàn)15%。（二）成因（Origin） 石英砂巖屬高度成熟砂巖，它是風化、分選和磨蝕等作用持久和深化的產(chǎn)物。它的產(chǎn)出需要穩(wěn)定的大地構造條件和砂的多旋回沉積作用。 多數(shù)人認為石英砂巖不可能直接來源于花崗巖的風化，而是來自于先前存在的砂巖，也就是說，它們是長期、多次再沉積的結果。石英砂巖主要產(chǎn)于海洋環(huán)境。四、長石砂巖類（一）主要類型（Main types）1.長石砂巖（Arkosesandstnes）成分 Q3:1，少量重礦物和云母 成分成熟度較低，填隙物含量較高雜基為主 膠結物：鈣質、硅質、鐵質 結構 中粗粒最常見，分選、磨圓度中等成熟度中等。 構造 各種大型交錯層理、波痕、

14、生物擾動構造等。 顏色 與長石的顏色有關淡黃色、灰白色或紅色 成因 母巖富含長石花崗巖和花崗片麻巖類 物理風化作用為主，強烈的侵蝕、快速堆積 埋藏后的蝕變作用很弱 構造活動較強烈2.巖屑質長石砂巖R=1050%，F(xiàn)=2575%，F(xiàn)R（一）成因（Origin）1.物質基礎 要有富含長石的母巖，如花崗巖、花崗片麻巖等。2.有利于母巖崩解條件 （1）構造條件：在構造活動比較強烈的地區(qū)，形成高差較大的地形起伏，花崗質基底隆起，相鄰地帶發(fā)生沉陷，從而使母巖遭受到劇烈侵蝕、快速堆積。（2）氣候條件：極其干旱或寒冷的氣候條件下化學風化減弱有利于不穩(wěn)定組分的保存，溫濕氣候條件也有長石砂巖的堆積。3.多在特定的

15、環(huán)境下生成（1）在地臺區(qū)少見，臺地區(qū)多為基底型長石砂巖，分布不廣，厚度較小。（2）在地槽區(qū)有大量長石砂巖堆積，山間坳陷、邊緣坳陷的河、湖環(huán)境中，海成者很少見。五、巖屑砂巖類（一）主要類型（Main types）1.巖屑砂巖（Rock fragment sandstones） 成分 含有豐富的巖屑， Q3:1 成分成熟度較低 巖屑成分復雜，常見的只有35種 填隙物含量較多 膠結物常為硅質和碳酸鹽質 結構 成熟度低 構造 以各種交錯層理為主 顏色 灰色、灰綠色、灰黑色等暗色居多 成因 占全部砂巖的1/5到1/4 形成條件與長石砂巖基本類似 出現(xiàn)環(huán)境: 河流、湖泊、沖積扇、重力流2.長石質巖屑砂巖

16、Q75%， R:FF（二）成因（Origin）1.巖屑砂巖的形成條件與長石砂巖基本類似，需要有利于不穩(wěn)定物質產(chǎn)生和沉積的條件，即：強烈的物理風化和近源快速堆積。2.燧石巖屑砂巖則相反，它表示構造條件穩(wěn)定，地形起伏小，長距離搬運及較徹底的風化條件。3.泥質巖屑為局部來源區(qū)的標志。 （四）雜砂巖類 1.定義 雜砂巖（wacke） 粘土雜基大于15%，分選不好，砂泥混雜的砂巖 硬砂巖 埋深較大的雜砂巖，經(jīng)強烈的硬化固結作用，含大量極細粒云母和綠泥石等礦物。 2.分類 原則同（凈）砂巖（arenite）七、粉砂巖（Siltstones） 粉砂巖：主要由0.10.01mm粒級（50%）的碎屑顆粒組成的細

17、粒碎屑巖。（一）一般特征：1、主要礦物成分： 石英、白云母及粘土礦物為主，長石較少，巖屑極少或不存在。多為穩(wěn)定重礦物，含量可達23%。 填隙物常為粘土、鈣質、鐵質等。 2.結構 分選性較好，磨圓性較差碎屑顆粒常呈棱角次棱角狀。 3.構造 水平層理及波狀層理 交錯層理較少，多為小型 水平滑動形成的包卷層理等變形構造（二）分類及主要類型1.據(jù)粒度分：粗粉砂巖（0.10.05mm） 很像砂巖，不僅與砂巖共生，也常發(fā)育各種交錯層理，而且可作為油氣儲層。 細粉砂巖（0.050.01mm） 具有粘土巖特性，常與泥質巖或泥晶灰?guī)r共生，可能成為生油層。 若粉砂巖中混有較多的砂和粘土，按三級命名法命名。 2.據(jù)碎屑成分分： 單成分粉砂巖：石英粉砂巖 復成分粉砂巖3.據(jù)膠結物成分： 鐵質粉砂巖 鈣質粉砂巖第四節(jié) 粘土巖一、概述 1.定義 廣義： 主要由粒徑50%）組成的沉積巖。 狹義： 主要由粘土礦物（含量大于50%）組成的沉積巖。 二、粘土巖的物質成分 1.粘土礦物 機械方式：母巖風化而成 化學方式：自生粘土礦物 將粘土巖歸為細碎屑巖 疏松或未固結成巖者粘土 固結成巖者粘土巖/泥質巖/泥狀巖 有無頁理泥巖和頁巖