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(xì)碎屑巖-砂巖、粉砂巖第四節(jié) 泥質(zhì)巖第一節(jié) 碎屑巖的一般特征（一）、碎屑巖的物質(zhì)成分碎屑巖的物質(zhì)成分主要由碎屑物質(zhì)、化學(xué)物質(zhì)和雜基三部分組成。1.碎屑物質(zhì)碎屑巖中的碎屑物質(zhì)，可占整個(gè)巖石組分的50%以上，是碎屑巖的特征組分。碎屑物質(zhì)主要是來(lái)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(zhǎng)石、云母重礦物：較少A：石英石英抵抗風(fēng)化的能力很強(qiáng)，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(shuō)明砂巖中的成分成熟度高，即經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的搬運(yùn)、分異而沉積的。

2、B：長(zhǎng)石長(zhǎng)石在碎屑巖中的含量?jī)H次于石英，平均含量有11.5%，長(zhǎng)石主要來(lái)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(xì)砂巖、粉砂巖的層面上。黑云母不穩(wěn)定，少見(jiàn)，只出現(xiàn)在離陸源區(qū)近、而成分復(fù)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(lái)推斷母巖。巖屑反映了氣候干旱、母巖風(fēng)化不徹底、搬運(yùn)近、沉積快的特征。碎屑巖中若巖屑含量高，則說(shuō)明巖石的成分成熟度低。2.化學(xué)物質(zhì)是從溶液中呈化學(xué)沉淀的物質(zhì)，這類物質(zhì)在陸源碎屑巖鐘多以膠結(jié)物的形式存在，對(duì)碎屑起到膠結(jié)成巖的作用。但也有少部分只是孤立的礦物晶體，對(duì)碎屑不起膠結(jié)作用，稱為自生礦物。A：硅質(zhì)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(zhǎng)石等F：其他： 鐵的氧化物級(jí)氫氧化物、鹵化物、硫化物。蛋白石玉髓石膏鐵質(zhì)結(jié)核3.雜基又稱基質(zhì)或碎屑雜基，它們是充填于碎屑顆粒之間的細(xì)粒的機(jī)械混入物，它們對(duì)碎屑也起膠結(jié)作用，但它們不是化學(xué)成因的礦物，故稱為雜基?；瘜W(xué)膠結(jié)物和雜基可總稱為填隙物質(zhì)或廣義的膠結(jié)物。雜基包括：A：粘土物質(zhì)B：細(xì)粉砂C：2mm):細(xì)礫細(xì)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(xì)砂細(xì)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(xì)粉砂細(xì)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(xì) 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(xì) 砂細(xì) 砂0.250.125極 細(xì) 砂0.1250.06250.10.05粗 粉 砂粉 砂粗 粉 砂0.06250.03120.050.01細(xì) 粉 砂中 粉 砂

5、0.03120.0156細(xì) 粉 砂0.01650.0078極細(xì)粉砂0.00780.00390.01粘土（泥）75%;分選中等分選中等主要粒級(jí)成分含量主要粒級(jí)成分含量50-75；分選差分選差沒(méi)有一種粒級(jí)成分含量超過(guò)沒(méi)有一種粒級(jí)成分含量超過(guò)50%。風(fēng)成砂分選最好，海灘砂次之，河流砂中等，分風(fēng)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(jié)構(gòu)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(gè)方面。 碎屑顆粒的表面結(jié)構(gòu)在揭示侵蝕、搬運(yùn)作用和識(shí)別沉積環(huán)境中有著實(shí)際意義： 一般認(rèn)為顆粒表面呈毛玻璃狀的

6、霜面是風(fēng)力搬運(yùn)的標(biāo)志； 水力搬運(yùn)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(yùn)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(jī)械成因的V形坑，并可見(jiàn)到不同形狀的槽溝及貝殼狀斷口。 2.填隙物的結(jié)構(gòu)： 位于碎屑顆粒之間、對(duì)碎屑均可起膠結(jié)作用或充填作用的物質(zhì)稱為填隙物，也成為廣義的膠結(jié)物。它包括雜基、化學(xué)膠結(jié)物和砂質(zhì)充填物。(1)雜基的結(jié)構(gòu)雜基的含量和性質(zhì)可以反映搬運(yùn)介質(zhì)的流動(dòng)特性及碎屑組分的分選性碎屑巖結(jié)構(gòu)成熟度的重要標(biāo)志；(2)膠結(jié)物的結(jié)構(gòu)膠結(jié)物是指碎屑顆粒和雜基之外的化學(xué)沉淀物質(zhì)，常是結(jié)晶的或非晶質(zhì)的自生礦物，在碎屑巖中含量小于50%，它對(duì)碎屑顆粒起膠結(jié)作用，使之變?yōu)?/p>

7、堅(jiān)硬的巖石。（3） 支撐方式與膠結(jié)類型 在碎屑巖中，膠結(jié)物或填隙物的分布狀況及其在碎屑巖中，膠結(jié)物或填隙物的分布狀況及其與碎屑顆粒的接觸關(guān)系稱為膠結(jié)類型與碎屑顆粒的接觸關(guān)系稱為膠結(jié)類型 決定碎屑巖膠結(jié)類型決定碎屑巖膠結(jié)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(jié)物或填隙物的相對(duì)含量，二是碎屑顆粒之間的結(jié)物或填隙物的相對(duì)含量，二是碎屑顆粒之間的接觸關(guān)系接觸關(guān)系膠結(jié)類型膠結(jié)類型膠結(jié)物（或填隙物）的分布狀況及其膠結(jié)物（或填隙物）的分布狀況及其與碎屑顆粒之間的接觸關(guān)系。與碎屑顆粒之間的接觸關(guān)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(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)顆粒支撐結(jié)構(gòu)顆粒支撐結(jié)構(gòu)基

8、底式膠結(jié)基底式膠結(jié),巖屑粉砂巖巖屑粉砂巖,東濮東濮孔隙式膠結(jié)孔隙式膠結(jié),石英砂巖石英砂巖鑲嵌式膠結(jié)鑲嵌式膠結(jié),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(xì)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(xì)的粗碎屑巖中有時(shí)可見(jiàn)到單礦物礫石，重礦物極少或幾乎沒(méi)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(fù)成分礫巖 礫石成分復(fù)雜，各種類型的礫石都不超過(guò)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(zhǔn)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(shí)沖刷再沉積的產(chǎn)物 3.層內(nèi)礫巖：半固結(jié)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(jiàn)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(chǎng)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(duì)比地層，是判斷沉積間斷和區(qū)域不整合存在的重要標(biāo)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(zhì)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(jí)碎屑（20.1mm）含量50%的碎屑巖。第三節(jié) 中-細(xì)碎屑巖-砂巖、粉砂巖（二）砂巖的一般特點(diǎn)成分復(fù)雜 碎屑顆粒 石英最多，長(zhǎng)石、巖屑次之。重礦物含量少。 雜基 0.03mm 粘土、碳酸鹽泥、細(xì)粉砂，含量變化大膠結(jié)物 多見(jiàn)硅質(zhì)、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)，結(jié)構(gòu)多樣 二、砂巖的分類 結(jié)構(gòu)分類、成分分類、成因分類、綜合分類 結(jié)構(gòu)分類 按粒度：巨砂巖、粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖 成分分類：Q、F、R成

12、因分類：河成砂巖、風(fēng)成砂巖、濱岸砂巖（一）砂巖結(jié)構(gòu)分類與命名沉積學(xué)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(xì)砂（0.250.1mm）根據(jù)三級(jí)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(zhǎng)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(fēng)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(gòu)造條件和砂的多旋回沉積作用。 多數(shù)人認(rèn)為石英砂巖不可能直接來(lái)源于花崗巖的風(fēng)化，而是來(lái)自于先前存在的砂巖，也就是說(shuō)，它們是長(zhǎng)期、多次再沉積的結(jié)果。石英砂巖主要產(chǎn)于海洋環(huán)境。四、長(zhǎng)石砂巖類（一）主要類型（Main types）1.長(zhǎng)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(jié)物：鈣質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì) 結(jié)構(gòu) 中粗粒最常見(jiàn)，分選、磨圓度中等成熟度中等。 構(gòu)造 各種大型交錯(cuò)層理、波痕、

14、生物擾動(dòng)構(gòu)造等。 顏色 與長(zhǎng)石的顏色有關(guān)淡黃色、灰白色或紅色 成因 母巖富含長(zhǎng)石花崗巖和花崗片麻巖類 物理風(fēng)化作用為主，強(qiáng)烈的侵蝕、快速堆積 埋藏后的蝕變作用很弱 構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)烈2.巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖R=1050%，F(xiàn)=2575%，F(xiàn)R（一）成因（Origin）1.物質(zhì)基礎(chǔ) 要有富含長(zhǎng)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(gòu)造條件：在構(gòu)造活動(dòng)比較強(qiáng)烈的地區(qū)，形成高差較大的地形起伏，花崗質(zhì)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(xué)風(fēng)化減弱有利于不穩(wěn)定組分的保存，溫濕氣候條件也有長(zhǎng)石砂巖的堆積。3.多在特定的

15、環(huán)境下生成（1）在地臺(tái)區(qū)少見(jiàn)，臺(tái)地區(qū)多為基底型長(zhǎng)石砂巖，分布不廣，厚度較小。（2）在地槽區(qū)有大量長(zhǎng)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(jiàn)。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(fù)雜，常見(jiàn)的只有35種 填隙物含量較多 膠結(jié)物常為硅質(zhì)和碳酸鹽質(zhì) 結(jié)構(gòu) 成熟度低 構(gòu)造 以各種交錯(cuò)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(zhǎng)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(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖

16、Q75%， R:FF（二）成因（Origin）1.巖屑砂巖的形成條件與長(zhǎng)石砂巖基本類似，需要有利于不穩(wěn)定物質(zhì)產(chǎn)生和沉積的條件，即：強(qiáng)烈的物理風(fēng)化和近源快速堆積。2.燧石巖屑砂巖則相反，它表示構(gòu)造條件穩(wěn)定，地形起伏小，長(zhǎng)距離搬運(yùn)及較徹底的風(fēng)化條件。3.泥質(zhì)巖屑為局部來(lái)源區(qū)的標(biāo)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(qiáng)烈的硬化固結(jié)作用，含大量極細(xì)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(jí)（50%）的碎屑顆粒組成的細(xì)

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(zhǎng)石較少，巖屑極少或不存在。多為穩(wěn)定重礦物，含量可達(dá)23%。 填隙物常為粘土、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)等。 2.結(jié)構(gòu) 分選性較好，磨圓性較差碎屑顆粒常呈棱角次棱角狀。 3.構(gòu)造 水平層理及波狀層理 交錯(cuò)層理較少，多為小型 水平滑動(dòng)形成的包卷層理等變形構(gòu)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(cuò)層理，而且可作為油氣儲(chǔ)層。 細(xì)粉砂巖（0.050.01mm） 具有粘土巖特性，常與泥質(zhì)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(jí)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(fù)成分粉砂巖3.據(jù)膠結(jié)物成分： 鐵質(zhì)粉砂巖 鈣質(zhì)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(zhì)成分 1.粘土礦物 機(jī)械方式：母巖風(fēng)化而成 化學(xué)方式：自生粘土礦物 將粘土巖歸為細(xì)碎屑巖 疏松或未固結(jié)成巖者粘土 固結(jié)成巖者粘土巖/泥質(zhì)巖/泥狀巖 有無(wú)頁(yè)理泥巖和頁(yè)巖