沉積學(xué)-沉積巖-陸源碎屑巖各論課件

第六章

陸源碎屑巖各論第六章

陸源碎屑巖各論陸源碎屑巖按粒度劃分礫巖砂巖粉砂巖粘土巖學(xué)習(xí)各類碎屑巖的分類、特征和成因

第六章

陸源碎屑巖各論如何描述一類巖石？成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、顏色和其它！第一節(jié)礫巖一、一般特征定義主要由大于2mm（>50%）的碎屑顆粒組成的巖石。（一）成分——最能反映母巖性質(zhì)碎屑組分——巖屑為主雜基——細(xì)粒的砂、粉砂和粘土物質(zhì)膠結(jié)物——方解石、二氧化硅、氫氧化鐵等（二）構(gòu)造特征大型斜層理和遞變層理塊狀層理疊瓦狀構(gòu)造疊瓦狀構(gòu)造（三）結(jié)構(gòu)顆粒粗、填隙物粗結(jié)構(gòu)成熟度一般較低（四）顏色——多樣，易氧化而呈紅色（五）產(chǎn)狀巨厚礫巖巖系夾層薄層透鏡體局部堆積形式（六）研究意義1.巖石學(xué)意義推斷陸源區(qū)位置和性質(zhì)劃分對比地層推斷古岸線、古河床位置根據(jù)扁平礫石傾斜方向確定古流向2.實(shí)際意義油、氣、水的儲集巖礦產(chǎn)（包括金、金剛石）、建筑材料

5大分類方案1、根據(jù)礫石圓度分類：礫巖角礫巖2、根據(jù)礫石的大小分類：巨、粗、中、細(xì)礫巖3、根據(jù)礫石的成分分類：單成分復(fù)成分4、根據(jù)礫巖在剖面中的位置分類：底礫巖、層間礫巖、層內(nèi)礫巖5、成因分類：類型多，不統(tǒng)一二、分類（一）按礫石圓度的分類1.礫巖：圓狀和次圓狀礫石含量大于50%；2.角礫巖：棱角狀和次棱角狀礫石大于50%。（二）按礫石大小分類（十進(jìn)制原則）1.細(xì)礫巖：礫石直徑2～10mm；2.中礫巖：10～100mm（1～10cm）；3.粗礫巖：100～1000mm（1～10dm）；4.巨礫巖：＞1m。三級命名法同樣適用（三）根據(jù)礫石成分的分類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50%，以河成礫巖和山麓洪積礫巖分布最廣（四）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)成巖作用而成的礫巖——同生礫巖內(nèi)碎屑礫巖、泥巖礫巖/泥礫巖（五）按成因分類沉積成因風(fēng)化殘積礫巖洪積礫巖河成礫巖濱岸礫巖深水（湖、海）礫巖冰磧礫巖非沉積成因斷層角礫巖、巖溶礫巖三、主要成因類型（一）殘積角礫巖（礫石級風(fēng)化殼）母巖風(fēng)化的碎塊原地堆積而成特點(diǎn)礫石無分選和磨圓，成分單一沿剖面向下過渡為下伏母巖三、主要成因類型（二）濱岸礫巖顏色：淺色為主成分：單一，成熟度高。穩(wěn)定組分硅質(zhì)礫石多結(jié)構(gòu)：成熟度高構(gòu)造：層理、向源疊瓦、礫石長軸平行海岸線其它含生物碎片底礫巖層位穩(wěn)定、分布較廣（三）河成礫巖常見于山區(qū)河流和平原河流，多分布于河床沉積的底部成分成熟度較低分選較差礫石向源疊瓦，長軸與流向垂直，近岸處與岸線平行透鏡狀產(chǎn)出，底部具沖刷面

（四）洪積礫巖山區(qū)洪流在流出山間峽谷進(jìn)入平原時(shí)，流速驟減，致使攜帶的碎屑物質(zhì)快速堆積而成。沿山麓分布，厚度巨大特點(diǎn)礫石粗大分選很差，磨圓度很低填隙物多為紅色多呈透鏡體和楔狀體（五）冰川礫巖和角礫巖（冰磧巖）粉砂和泥級碎屑含量多成分復(fù)雜成熟度極差層理不清楚，常呈塊狀論證冰川期的主要依據(jù)五個(gè)冰期：元古代早期、前寒武紀(jì)晚期、奧陶紀(jì)晚期、古生代晚期、新生代晚期。（六）滑塌角礫巖在地形陡峻地區(qū)的邊界地帶，因崩塌或沿斜坡滑動形成分選很差，磨圓度不等厚度變化大，常呈透鏡狀產(chǎn)出

深水（海、湖）礫巖（七）巖溶角礫巖石灰?guī)r溶洞的坍塌作用礫石棱角狀、頂?shù)捉缑黠@、厚度變化大、分布不穩(wěn)定四、研究方法（步驟和內(nèi)容）顏色、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、其它強(qiáng)調(diào)：要注意其與上下巖層的接觸關(guān)系，注意其在層序中的位置。第二節(jié)砂巖

一、概述（一）定義主要由砂級（2～0.1mm）（>50%）的陸源碎屑顆粒組成的中碎屑巖。（二）一般特征1.成分復(fù)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(xì)粉砂，含量變化大膠結(jié)物多見硅質(zhì)、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)，結(jié)構(gòu)多樣（二）一般特征2.結(jié)構(gòu)成熟度可高可低，雜基支撐、顆粒支撐均可出現(xiàn)3.構(gòu)造各種層理、波痕、生物成因構(gòu)造4.顏色各種顏色5.其它約占沉積巖的1/3，僅次于粘土巖結(jié)構(gòu)成熟度常與其成分成熟度一致沉積巖石學(xué)及沉積相的精華之一，就是砂巖研究。砂巖分類、砂巖成因、砂巖沉積環(huán)境、砂巖的儲油物性——學(xué)術(shù)水平的衡量標(biāo)志之一二、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、M、C成因分類：河成砂巖、風(fēng)成砂巖、濱岸砂巖二、砂巖的分類三個(gè)重點(diǎn)：1、分類體系端元2、具體分類方案界線3、分類的優(yōu)缺點(diǎn)主類（一）分類方案應(yīng)解決的問題1.來源區(qū)的母巖性質(zhì)；2.搬運(yùn)和磨蝕歷史，即巖石成熟度；3.沉積時(shí)的介質(zhì)條件，即流動因素。

（二）主要分類評述（自學(xué)）（三）教材分類1.分類原則——實(shí)用性、科學(xué)性（1）反映母巖性質(zhì)母巖區(qū)古氣候古大地構(gòu)造背景/古地形母巖類型（2）反映搬運(yùn)和磨蝕的歷史（時(shí)間）（3）反映介質(zhì)的物理?xiàng)l件流體性質(zhì)、水體能量、沉積速率2.分類端元選擇的依據(jù)四組分：Q,F,R,M三端元：Q,F,R3.分類方案（1）按雜基含量將砂巖分為兩大類雜基<15%－－凈砂巖（簡稱砂巖）雜基>15%－－雜砂巖（相當(dāng)于瓦克砂巖、硬砂巖）（2）以含量10％（90％）、25％（75％）、50％為界Q>50%F<25%R<25%石英砂巖類F、R含量均在10～25%間××質(zhì)石英砂巖F>25%F>R長石砂巖類R>25%R>F巖屑砂巖類三、砂巖的主要類型

（一）石英砂巖類Q>50%F<25%R<25%石英砂巖、長石質(zhì)石英砂巖、巖屑質(zhì)石英砂巖、長石巖屑質(zhì)石英砂巖1.石英砂巖①成分Q>90%，F(xiàn)+R<10%。成分成熟度較高，碎屑顆粒含量高，填隙物主要為膠結(jié)物，雜基很少或沒有。膠結(jié)物：硅質(zhì)★★★；鈣質(zhì)★★；鐵質(zhì)★★；海綠石質(zhì)★海綠石膠結(jié)

②結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)成熟度較高，顆粒支撐。③構(gòu)造大型交錯(cuò)層理、平行層理、波痕和沖刷充填構(gòu)造等④顏色取決于膠結(jié)物的顏色硅質(zhì)或鈣質(zhì)膠結(jié)——黃白色或淺灰白色鐵質(zhì)膠結(jié)——紅褐色海綠石膠結(jié)——淺綠色⑤產(chǎn)狀

厚度不大的穩(wěn)定層狀約占砂巖總量的1/3主要分布于前寒武紀(jì)和早古生代構(gòu)造條件相對穩(wěn)定地區(qū)⑥成因長期、多旋回再沉積的產(chǎn)物出現(xiàn)環(huán)境濱岸（湖）、灘壩風(fēng)成沉積2.長石質(zhì)石英砂巖F=5～25%，R<15%，F(xiàn)>R常見鉀長石和酸性斜長石3.巖屑質(zhì)石英砂巖R=5～25%，F(xiàn)<15%，R>F巖屑多為石英巖、燧石和硅質(zhì)巖4.長石巖屑質(zhì)石英砂巖向長石砂巖和巖屑砂巖過渡的類型Q=50～75%，F(xiàn)、R均不超過25%，成分較復(fù)雜石英砂巖類（二）長石砂巖類長石砂巖、巖屑質(zhì)長石砂巖1.長石砂巖①成分Q<75%，F(xiàn)>25%，F(xiàn)>R，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)、長石次生加大

②結(jié)構(gòu)中粗粒最常見，分選、磨圓度中等——成熟度中等。③構(gòu)造各種大型交錯(cuò)層理、波痕、生物擾動構(gòu)造等。④顏色與長石的顏色有關(guān)——淡黃色、灰白色或紅色⑤成因前提母巖富含長石——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)造活動較強(qiáng)烈長石砂巖（二）長石砂巖類2.巖屑質(zhì)長石砂巖F=25～75%，R=10～50%，F(xiàn)>R

渤海灣地區(qū)濟(jì)陽坳陷下第三系沙河街組常見（三）巖屑砂巖類——巖屑砂巖、長石質(zhì)巖屑砂巖1.巖屑砂巖①成分R>25%，R>F，Q<75%成分成熟度較低巖屑成分復(fù)雜，常見的只有3～5種填隙物含量較多膠結(jié)物常為硅質(zhì)和碳酸鹽質(zhì)②結(jié)構(gòu)成熟度低③構(gòu)造以各種交錯(cuò)層理為主④顏色灰色、灰綠色、灰黑色等暗色居多⑤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(zhì)巖屑砂巖F=10～50%，R=25～75%，R>F（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）3.特征①成分成分成熟度低長石：斜長石★★★，鉀長石★巖屑：種類多碎屑云母常見膠結(jié)物：方解石、鐵白云石等較常見②結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)成熟度低磨圓度和分選性不好棱角～次棱角狀碎屑粒級多、似斑狀結(jié)構(gòu)雜基支撐基底式膠結(jié)由緊密互生的綠泥石、絹云母以及石英、長石的粉砂級細(xì)粒基質(zhì)粘合起來，而不像其它砂巖由充填孔隙的膠結(jié)物膠結(jié)在一起。質(zhì)地堅(jiān)硬，固結(jié)良好3.特征③構(gòu)造遞變層理、塊狀層理底面印模構(gòu)造牽引流成因的構(gòu)造不太發(fā)育④顏色——暗灰色、褐色、黑色4.成因形成條件與長石砂巖、巖屑砂巖類似反映的物源區(qū)比長石砂巖更豐富出現(xiàn)環(huán)境急劇沉降的地槽或裂谷盆地中深水重力流沉積中較常見長石雜砂巖、巖屑雜砂巖較常見，而石英雜砂巖僅見于特殊的沉積環(huán)境中。石英雜砂巖：成分成熟度高，結(jié)構(gòu)成熟度低——矛盾！出現(xiàn)環(huán)境顆粒形成于高能環(huán)境，但沉積于低能環(huán)境中。結(jié)構(gòu)退變主要起因于環(huán)境惡化第三節(jié)粉砂巖一、定義主要由0.1～0.01mm粒級（含量大于50%）的碎屑顆粒組成的細(xì)粒碎屑巖。二、一般特征1.成分主要礦物成分：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(dá)2～3%。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。WHY？3.構(gòu)造水平層理及波狀層理交錯(cuò)層理較少，多為小型水平滑動形成的包卷層理等變形構(gòu)造搬運(yùn)距離遠(yuǎn)，但多為懸浮搬運(yùn)。三、粉砂巖的分類（一）按顆粒大小1.粗粉砂巖0.1～0.05mm很像砂巖，不僅與砂巖共生，也常發(fā)育各種交錯(cuò)層理，而且可作為油氣儲層。2.細(xì)粉砂巖0.05～0.01mm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，按三級命名法命名。

（二）根據(jù)碎屑成分單成分粉砂巖石英為主復(fù)成分粉砂巖除石英外，還有較多云母、長石或其它碎屑（三）根據(jù)膠結(jié)物成分鐵質(zhì)粉砂巖鈣質(zhì)粉砂巖山東萊陽上侏羅統(tǒng)白云質(zhì)粉砂巖四、成因經(jīng)較長距離搬運(yùn)，在穩(wěn)定的水動力條件下緩慢沉降分布極其廣泛砂巖向泥巖過渡的水流緩慢地帶海、湖較深處、河漫灘、三角洲、瀉湖、沼澤等五、實(shí)例第四紀(jì)黃土及黃土狀巖石——一種特殊類型的粉砂巖顏色淺黃色、棕黃色、褐色或紅色；半固結(jié)、多孔成分石英（>50%）、長石、碳酸鹽、粘土礦物結(jié)構(gòu)粉砂>50～60%，泥質(zhì)30～40%，砂<10%成因——風(fēng)成分布西北黃土高原★★，華北平原和東北南部★黃河三角洲現(xiàn)代沉積顏色黃色、灰黃色、土黃色成分顆粒（70～80%）石英、長石、云母重礦物鋯石、磷灰石、角閃石、綠簾石、金紅石雜基（粘土）<15%膠結(jié)物（10～30%）－－方解石、白云石為主結(jié)構(gòu)分選好、磨圓差第四節(jié)粘土巖一、概述1.定義廣義：主要由粒徑<0.01mm的細(xì)碎屑物質(zhì)（>50%）組成的沉積巖狹義：主要由粘土礦物（含量大于50%）組成的沉積巖粘土礦物成因：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/泥狀巖有無頁理——泥巖和頁巖2.研究意義分布最廣，約占沉積巖總體積的55～60%。沉積巖成因、沉積環(huán)境分析重要的石油地質(zhì)意義重要的生油母質(zhì)；良好蓋層；泥巖裂縫油氣藏工業(yè)用途可塑性、耐火性、燒結(jié)性、吸水膨脹性、吸附性等經(jīng)濟(jì)意義富集稀有元素和稀土元素，形成工業(yè)礦床二、粘土巖的物質(zhì)成分

1.粘土礦物含水的硅酸鹽或鋁硅酸鹽礦物，非晶質(zhì)和結(jié)晶質(zhì)兩類。結(jié)晶質(zhì)粘土礦物具有層狀和鏈層狀兩種結(jié)構(gòu)類型以層狀結(jié)構(gòu)粘土礦物最常見硅氧四面體鋁/鎂氧八面體（1）高嶺石族高嶺石★★★、地開石★、珍珠陶土★1：1型雙層結(jié)構(gòu)單元層由一層Si-O四面體和一層Al-(O-OH)八面體組成高嶺石單個(gè)晶體：六邊鱗片狀、書頁狀。集合體：蠕蟲狀、手風(fēng)琴狀；成因長石類礦物在酸性介質(zhì)中分解的產(chǎn)物富含Al3+的硅酸鹽轉(zhuǎn)變高嶺石（2）蒙脫石族蒙脫石★★拜來石★★、綠脫石★、皂石★2：1型三層結(jié)構(gòu)單元兩層四面體夾一層八面體層蒙脫石/膠嶺石/微晶高嶺石細(xì)鱗片狀、鵝毛狀、棉絮狀，輪廓不清楚加水膨脹或呈漿糊狀（3）伊利石族/水云母族伊利石★★、海綠石★2：1型結(jié)構(gòu)單元層伊利石偏光顯微鏡下彎曲葉片狀，低—中正突起，干涉色可達(dá)二級掃描電鏡下圓滑鱗片狀或帶尖角和直邊的片狀（4）綠泥石族2：1：1型結(jié)構(gòu)單元層2：1結(jié)構(gòu)單元層再疊置和連接一個(gè)八面體層。葉綠泥石★★★、鮞綠泥石★、鐵綠泥石綠色集合體形態(tài)針葉狀、玫瑰花狀（5）混層粘土礦物兩種或兩種以上不同類型的粘土礦物結(jié)構(gòu)單元疊置而成有序（規(guī)則）混層無序（不規(guī)則）混層二、粘土巖的物質(zhì)成分

2.非粘土礦物陸源碎屑礦物化學(xué)沉淀的自生礦物（<5%）有機(jī)物——生油母質(zhì)煤、腐殖質(zhì)、瀝青質(zhì)等三、粘土巖的結(jié)構(gòu)（一）根據(jù)顆粒的相對含量劃分1.粘土結(jié)構(gòu)/泥質(zhì)結(jié)構(gòu)粘土>90%。2.含粉砂粘土結(jié)構(gòu)粘土>75%，粉砂10～25%；3.粉砂質(zhì)粘土結(jié)構(gòu)粘土=75～50%，粉砂25～50%（二）按粘土礦物的結(jié)晶程度和晶體形態(tài)劃分1.非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)2.隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)★★★3.顯微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)4.粗晶結(jié)構(gòu)四、粘土巖的構(gòu)造（一）宏觀構(gòu)造無波痕暴露成因構(gòu)造水平層理小于1cm者稱頁理。小于1mm者為紋理生物擾動構(gòu)造、生物遺跡同生變形構(gòu)造泥火山、水下滑動等

（二）微觀構(gòu)造五、粘土巖的顏色——主要是原生色，能反映生成環(huán)境。影響粘土巖顏色的主要因素粘土礦物成分、有機(jī)質(zhì)和黃鐵礦的含量、鐵離子狀態(tài)暗色（主要是灰色、黑色）強(qiáng)還原環(huán)境——（半）深湖/海、海灣、瀉湖紅色、紫紅色強(qiáng)氧化環(huán)境淺綠色或灰綠色弱氧化——弱還原環(huán)境六．粘土巖的主要類型（一）按成分分類1.單成分粘土巖伊利石粘土巖分布最廣高嶺石粘土巖蒙脫石粘土巖2.復(fù)成分粘土巖高嶺石—蒙脫石粘土巖（二）按成因分類1.沉積型高嶺石粘土巖——陸相地層（酸性介質(zhì)）蒙脫石粘土巖——成因于火山玻璃水解（堿性介質(zhì)）2.風(fēng)化殘積型母巖風(fēng)化