第四章沉積巖2

第三節(jié)陸源碎屑巖一、碎屑巖的一般特征二、礫巖和角礫巖三、砂巖四、粉砂巖五、粘土巖1一、碎屑巖的一般特征23

(一)碎屑碎屑巖中碎屑的含量大于50％，是決定碎屑巖特征的基本組分。碎屑的特征可用成分、粒度、形狀、表面特征來描述。

1.碎屑成分：礦物碎屑、巖石碎屑

主要是母巖在風化、剝蝕過程中形成的，數(shù)量大，是陸源碎屑巖的主要結構成分。

碎屑成分取決于母巖礦物的穩(wěn)定性、粒度、搬運距離、埋藏或堆積速度等因素。

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礦物碎屑：是指母巖機械破碎后呈單一狀態(tài)出現(xiàn)的礦物顆粒。

目前已發(fā)現(xiàn)的礦物碎屑約有160種，常見的約有20種。在一種碎屑巖中通常不過3～5種。

碎屑礦物按比重可分為和兩類：輕礦物：比重＜2.86，主要為石英、長石；重礦物：比重＞2.86，主要為巖漿巖中的副礦物、部分鐵鎂礦物（如輝石、角閃石）以及變質巖中的變質礦物（如石榴石、紅柱石）。最常見分布最廣泛的礦物碎屑有：6石英碎屑：碎屑巖中分布最廣一種礦物。砂巖及粉砂巖中平均含量達66.8％，在礫巖中含量較少，粘土巖中含量更少。肉眼觀察石英碎屑多呈碎屑粒狀，棱角有磨圓現(xiàn)象，表面灰白色或煙灰色，玻璃光澤，新鮮斷口油脂光澤，硬度為7，無解理。7長石碎屑：長石的穩(wěn)定性遠小于石英，在碎屑巖中長石的含量遠較石英為少。在砂質巖中長石的平均含量為10％～15％，粘土巖中占4％。長石主要分布于粗砂中。

碎屑巖中鉀長石多于斜長石。都呈顆粒狀。鉀長石未風化時，呈肉紅色，玻璃光澤，一般易風化成高嶺土，顆粒表面變得不光潔，略帶淺土黃色，硬度也降低。斜長石白色，玻璃光澤，表面少見污染，較光潔，常被絹云母、碳酸鹽礦物交代，而略帶淺灰色或淺灰黃色，透明度降低。

8云母碎屑：在成分成熟度較低的砂巖和粉砂巖中，云母極為常見。由于白云母比黑云母抗風化能力強，常見白云母呈鱗片狀分布于細砂巖、粉砂巖中。黑云母常分解為綠泥石和磁鐵礦，在海洋中可分解為海綠石。重礦物碎屑：種類很多，有些抗風化能力強，分布廣，如鋯石、金紅石、石榴石、剛玉、電氣石；有些抗風化能力弱，分布不遠，主要分布在靠近母巖區(qū)的地方。如橄欖石、輝石、角閃石、磷灰石、重晶石。

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巖石碎屑：是母巖巖石的碎塊，簡稱巖屑或巖塊。因直接保持著母巖的礦物組合、結構及構造特征，對確定母巖類型有最重要的意義。巖屑含量與下列因素有關：碎屑巖的粒度，砂巖細砂中巖屑少，礫巖砂礫巖中巖屑多；母巖抗風化能力的強弱，強則容易成為巖屑，弱則難以成為巖屑；

巖屑大量出現(xiàn)反映了一種特殊的地質條件，如干燥的氣候條件，快速的剝蝕和堆積環(huán)境，離母巖近，而搬運不遠。102.碎屑粒度及粒度分級碎屑粒度是指碎屑顆粒的大小，是碎屑巖的基本特征之一。在自然界分布最多的是2～0.005mm之間的碎屑顆粒。通常分為四級：礫、砂、粉砂、粘土（泥）。11常用的碎屑顆粒粒度分級表十進制2的幾何級數(shù)制Φ值標準顆粒直徑,mm粒級劃分顆粒直徑,mm顆粒直徑,φ＞10001000～100100～1010～1巨礫粗礫中礫細礫礫巨礫中礫礫石卵石＞256255～6464～44～2＜－8－8～－6－6～－2－2～－11～0.50.5～0.250.25～0.1粗砂中砂細砂砂極粗砂粗砂中砂細砂極細砂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粗粉砂細粉砂粉砂粗粉砂中粉砂細粉砂極細粉砂0.0625～0.03120.0312～0.01560.0156～0.00780.0078～0.00394～55～66～77～8＜0.01粘土(泥)＜0.0039＞812粒級粒徑，mm礫石＞2粗砂2～0.5中砂0.5～0.25細砂0.25～0.1粉砂0.1～0.03雜基＜0.03石油行業(yè)碎屑顆粒粒度分級標準表重要性一、是陸源碎屑巖分類的基礎，據(jù)粒度通常分為礫巖、砂巖、粉砂巖和泥巖四類；重要性二、是陸碎屑巖最常用命名的基礎。13

(1)碎屑巖的粒度分析法

直接測量法：用于粗大的松散碎屑，獲大(dl)中(di)小(ds)三個直徑;

篩析法：用于松散碎屑(礫、砂、粉砂)，獲得中徑；

顯微鏡電鏡：用于固結的砂、粉砂和泥，獲得視長徑；

沉降分析法：用于粉砂和泥級碎屑，獲體積（有效）直徑(dn)。14

(2)粒度三級命名法

含量大于或等于50％的粒級定巖石的主名，即基本名；含量介于50～25％的粒級以形容詞“XX質”的形式寫在主名之前;含量在25～10％的粒級作次要形容詞，以“含XX”的形式寫在最前面；含量小于10％的粒級一般不反映在巖石的名稱中。如粉砂質細砂巖，含礫粗砂巖，含泥粉砂質細砂巖。

15假如碎屑巖的粒度分選較差，所含粒級較多，但沒有一個粒級的含量是大于或等于50％，而含量在50～25％的粒級又不止一個。這時則以含量為50～25％的粒級進行復合命名，以“XX－XX巖”的形式表示，含量較多的寫在后面。其它含量少的粒級仍按第一條原則處理。如：中-粗砂巖，粉-細-中砂巖；含礫的粗-細-中砂巖（不等粒砂巖）。若碎屑巖的粒度分選更差，不但沒有含量大于50％的粒級，而且含量為50～25％的粒級也沒有或者只有一個。則應將此巖石的全部粒度組分分別合并為礫、砂和粉砂三大級，然后按前兩條原則命名。如：含礫砂巖，含泥礫質砂巖。16(3)分選性碎屑顆粒大小的均勻程度，即稱為“分選性”。在肉眼研究時常將分選性分為好、中、差三級：主要粒級成分的含量＞75%時，碎屑大小近于相等者，稱為分選性好；主要粒級成分的含量在75%至50%時，碎屑大小有明顯差異者，稱為分選性中等；沒有一個粒級成分的含量＞50%時，碎屑大小相差懸殊者，稱為分選性差；實際應用中常用目測法與標準模板（或標準砂樣管）對比確定。17183.碎屑形狀(1)圓度:指顆粒的棱和角被磨蝕、圓化的程度。

尖棱角狀：顆粒棱角尖銳，保持機械破碎時的形狀。

棱角狀：顆粒棱角比較尖銳，棱線或表面內凹或外凸，不顯磨損痕跡。

次棱角狀：棱角清晰可見，其頂緣已稍現(xiàn)磨蝕。

次圓狀：棱角已磨損而圓化，但其基本輪廓尚存，只是其棱緣、頂端呈弧形。

圓狀：棱角已全部磨損而消失，顆粒表面呈弧形，但顆粒原始輪廓仍保存，表面有內凹或外凸的弧面。19

滾圓狀：棱角全部磨損，顆粒表面呈平滑的外凸弧面，無內凹外凸現(xiàn)象，只能據(jù)其特征大致推斷原始的顆粒形狀。20

(2)球度：指碎屑顆粒磨蝕接近球體的程度。通常是用?？耍?958）提出的公式來計算球度系數(shù)：A：為顆粒最大扁平面上的最大直徑；B：為最大扁平面內垂直A軸的最大直徑；C：是垂直最大扁平面的最大直徑；A、B、C三軸互相垂直，不一定交于一點；最大球度值l，最小值則趨近于零。球度的高低與碎屑的成分、介質性質、搬運方式、搬運距離等有關。2122

(3)表面特征:一般主要觀察表面的磨光程度及表面刻蝕痕跡兩個方面。如丁字擦痕、壓蝕坑、毛玻璃表面、沙膜膝。在電鏡較為普及的現(xiàn)今，許多砂粒表面的蝕坑也被發(fā)現(xiàn)。表面特征的形成主要是環(huán)境條件改造的結果，也與碎屑自身的屬性有關，因此，研究表面特征同樣有重要的成因和環(huán)境意義。23顆粒形狀和表面特征24

(二)填隙物是碎屑顆?？障吨g的粘土和化學沉淀充填物，其總量小于碎屑巖總體積的50％，它對碎屑起膠結作用。

粘土：主要是與碎屑顆粒同時沉積的混入物，稱為雜基，也稱基質。

化學沉淀物：主要是碎屑顆粒沉積以后滯留或環(huán)流于顆粒之間的空隙溶液中的溶解物經(jīng)化學沉淀作用而成，稱為膠結物。常見為蛋白石(經(jīng)陳化、重結晶為玉髓)、氧化鐵、方解石、白云石。2526按碎屑巖中填隙物充填空隙的方式可分為：

基底膠結：碎屑互不接觸，它比較均勻地分布于膠結基底之上。

凝塊膠結：類似于基底膠結，但碎屑分布不均勻，呈凝塊狀聚集。

孔隙膠結：碎屑相互接觸，填隙物充填于顆粒間的空隙中。

接觸膠結：碎屑相互接觸，填隙物僅粘著于顆粒接觸點上。

充填膠結：孔隙膠結的填隙物被淋濾，又再次被次生膠結物充填。2728

二、礫巖和角礫巖

碎屑巖中礫石（粒度>2mm）的含量大于50％者叫礫巖。一般把礫石呈磨圓狀者叫礫巖，而礫石呈棱角狀者叫角礫巖。

(一)角礫巖按成因分為冰川角礫巖、洞穴角礫巖、濱岸角礫巖、構造角礫巖。29角礫巖30角礫巖31

(二)礫巖1.按礫石成分為單成分礫巖和復成分礫巖。單成分礫巖中礫石多由石英巖、脈石英組成。2.根據(jù)礫巖在地層上的意義可分為底礫巖和層間礫巖。

32礫巖33礫巖34礫巖35

三、砂巖(一)砂巖的一般特征

1、概念：砂級(2～0.1mm)陸源碎屑顆粒含量>50％的陸源碎屑巖石稱“砂巖”。2、成分特征：碎屑顆粒主要為石英碎屑、長石碎屑及各種巖屑，少量重礦物及其它碎屑；雜基為<0.03mm的粘土及礦物的細小碎屑，膠結物多為鈣質、硅質和鐵質。3、結構特征：砂巖的粒度、分選性、圓度等均與形成環(huán)境有關而變化較大。364、構造特征：沉積構造極其多樣復雜，類型及發(fā)育程度與沉積環(huán)境有關，反之依其沉積構造的類型與特征，能有效地推斷形成時的環(huán)境條件。5、巖石分布特征：分布遠比礫巖廣，約占沉積巖1/3左右，僅次于粘土巖。6、研究意義：砂巖中孔隙發(fā)育，一般均是良好的儲水層和油層、氣層。據(jù)統(tǒng)計，世界上半數(shù)以上的油氣資源儲集在砂巖中。我國絕大部分油氣都是儲集在砂巖中。37砂巖38

(二)砂巖的成分分類

1、分類原則與依據(jù)從具體標志來說，選擇砂巖中的石英、長石、巖屑和粘土基質四種組分作為分類依據(jù)。因為這些變量容易鑒別，它們彼此間的數(shù)量關系可以反映砂巖的成因。39各組分的意義：不穩(wěn)定碎屑組分可以反映物質來源。長石是花崗質母巖的標志，巖屑則是火山巖、沉積巖和淺變質巖的標志。長石和巖屑的比值可以反映出來源區(qū)母巖組合的基本特征。單晶石英來源是多方面的，石英巖、花崗巖、片麻巖等巖石，也可以是經(jīng)歷多次沉積旋回的產(chǎn)物，不能反映來源區(qū)的母巖性質。搬運和磨蝕通過穩(wěn)定組分和不穩(wěn)定組分相對量比來表示。即：Q/F＋R，稱礦物成熟度。礦物成熟度越高，磨蝕條件越好，搬運歷史也越長。粘土基質有無和數(shù)量多少，是機械分異作用好壞的具體指標。流動指數(shù)表示：碎屑與基質比值C/M。

402、教材推薦分類方案內容

(1)四組分體系中首先按基質含量將砂巖分為砂巖和雜砂巖兩大類：砂巖：基質含量＜15％；

雜砂巖：基質含量＞15％的。

當粘土雜基含量超過50％時，則過渡為粘土巖。

(2)三個端元組分為石英(Q)、長石(F)及巖屑(R)，其中巖屑組合含燧石、硅質巖屑和花崗質巖石在內的各類巖屑及碎屑狀云母及綠泥石；

相對含量的劃分界線為：10%、25%和50%；命名名稱用三角圖及表格表示。41ABA:Q65%F25%R10%B:Q65%F10%R25%含各種巖屑、云母及綠泥石等6542巖類名稱巖石名稱主要碎屑顆粒含量％備注石英長石巖屑石英砂巖1.石英砂巖2.長石質石英砂巖3.巖屑質石英砂巖4.長石巖屑質石英砂巖＞9090～7590～7570～50＜1025～5＜15＜25＜10＜1525～5＜25長石＞巖屑巖屑＞長石長石砂巖5.長石砂巖6.巖屑質長石砂巖＜75＜65＞2575～25＜2550～10長石＞巖屑巖屑砂巖7.巖屑砂巖8.長石質巖屑砂巖＜75＜65＜2550～10＞2575～25巖屑＞長石砂巖（雜砂巖）分類表注：當基質含量＞15％時，巖石名稱相應改稱石英雜砂巖……43

(三)砂巖的主要類型1.石英砂巖類：碎屑組分中石英含量多于50％，長石和巖屑的含量都少于25％的砂巖均屬此類。常按粒度進行三級分類命名；也常按結構成分進行分類命名。(純)石英砂巖是其典型代表，其次是分布更為廣泛的長石質石英砂巖、巖屑質石英砂巖和長石巖屑質石英砂巖。44石英砂巖45462.長石砂巖類：

長石含量>25％，長石>巖屑，石英含量<75％的一大類砂巖；長石砂巖是典型的代表，當巖屑數(shù)量較多時過渡為巖屑質長石砂巖。47長石砂巖48493.巖屑砂巖類：巖屑＞25％，長石<巖屑，石英<75％的一類砂巖；典型代表是巖屑砂巖；當長石較多時則為長石質巖屑砂巖。

巖屑砂巖的顏色一般為淺灰色、灰綠色或灰黑色。巖屑成分復雜，主要決定于母巖，常見者為噴出巖類和淺變質巖類。50514.雜砂巖類：

雜基含量多于15％的，分選不好的，泥砂混雜的砂巖均屬此類。雜砂巖一般富含石英，有不同比例的長石和巖屑，通常含少量云母碎屑。石英一般有棱角，通常構成碎屑部分半數(shù)左右。長石主要是斜長石，鉀長石少見。

巖屑多樣，以細結構的風化能力較強的巖屑常見，其它不穩(wěn)定巖屑可或多或少的產(chǎn)出。其成分成熟一般較低。填隙物以雜基為主。膠結物極少，常有交代成因的斑點狀的方解石、白云石等碳酸鹽礦物。5253

四、粉砂巖

（1）概念：主要由0.1～0.01mm粒級（含量＞50％）碎屑顆粒組成的細粒碎屑巖；按顆粒大小又可分為：粗粉砂巖（0.1～0.05mm）和細粉砂巖（0.05～0.01mm）。

（2）成分特征：穩(wěn)定組分較多，成分較單一，常以石英為主，長石較少，多為鉀長石，常含較多白云母。重礦物含量比砂巖多，可達2～3％，多為穩(wěn)定性高的組分，如鋯英石、電氣石。粘土基質含量一般相當高，常向粘土巖過渡形成粉砂質粘土巖。碳酸鹽膠結物較常見，鐵質和硅質較少。54（3）結構與構造特征：磨圓度不高，呈棱角狀。而分選性一般較好，當有較多砂?；烊霑r可能較差。水平層理及波狀層理發(fā)育；交錯層理較少，小型；常見水下滑動所形成的包卷層理等變形構造。5556

五、粘土巖

粘土巖類又叫泥質巖或泥狀巖，是主要由粘土礦物及粒徑小于0.005mm的細碎屑（含量＞50％）組成的沉積巖。粘土巖是分布最廣的沉積巖，它約占沉積巖總量的60％。是重要的生油巖石，也是重要的蓋油層巖石。因此，研究粘土巖有很大的實際意義。粘土巖中的粘土礦物絕大部分為風化作用的產(chǎn)物經(jīng)搬運后沉積而成。粘土巖中常混入一定量的粉砂，因此，它屬陸源性質；而水盆地中原地堆積的粘土少見。

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(一)粘土巖的一般特征1.結構

泥質結構：粘土物質質點占95％以上。因其細膩，手觸之有滑感，以刀切之則呈平滑切面，斷口則呈貝殼狀。常有粉砂混入物，就叫泥質－粉砂結構，有粗糙感。砂質越多，粗糙感越強。

膠狀結構：為沉積物凝膠脫水后形成的干縮裂隙，裂隙表面具貝殼狀紋線。

鮞狀結構：外形似鮞，直徑<2mm，內部具同心圈。直徑大于2mm，內部無同心圈結構稱為豆狀結構。582.構造層理（如水平層理、塊狀層理）；層面特征（如干裂、雨痕、蟲跡、結核、晶體印痕）；水底滑動構造、攪混構造。水平細層的厚度小于1cm者稱為頁狀層理或頁理；水平細層的厚度小于1mm者稱為紋理，在粘土巖中也較常見。593.粘土巖的物質成分粘土巖的物質成分以粘土礦物為主，其次為陸源碎屑物質、化學沉淀的非粘土礦物及有機質。其化學成分以SiO2、Al2O3和H2O為主，其次為Fe、Mg、Ca、Na、K的氧化物及一些微量元素。粘土礦物：細分散的含水的層狀硅酸鹽和含水的非晶質硅酸鹽礦物的總稱。主要是高嶺石、蒙脫石、水云母。60高嶺石61蒙脫石62伊利石63綠泥石64可塑性：粘土質巖粉碎后加適當?shù)乃?，受壓后可塑制成一定的形體，在壓力取消后，形態(tài)不變。耐火性：是指在高溫下不熔融的性能；燒結性：粘土礦物在低于耐火度的低溫下局部熔化，因而質點相互粘結成堅硬的陶質石塊。結合性：粘土與砂質粘合，塑造出良好的泥坯，干燥后形成堅硬生坯的性能。干縮性：粘土沉積物風干或加熱燒干后，質點表面結合水分的蒸發(fā)，所產(chǎn)生體積收縮的現(xiàn)象。吸附性：粘土質點能從周圍介質中吸附各種氣體、液態(tài)及有機質色素的能力。吸水性：有些粘土具有極強的吸水能力，同時產(chǎn)生體積膨脹。粘土礦物的主要物性654.粘土巖的顏色

紅色、紫紅色是因粘土顆粒間或顆粒表面存在分散狀的高價氧化鐵（赤鐵礦、褐鐵礦）薄膜，是強氧化條件下形成的。顏色的不同與含鐵總量無關，而與Fe3+與Fe2+的比值有關。綠或灰綠色是因粘土巖中存在綠泥石或因伊利石晶格中含有Fe2+所致，是弱氧化－弱還原環(huán)境下形成的?；疑?、灰黑、黑色大多是巖石中富含有機質和分散狀低價鐵的硫化物（如黃鐵礦）所致，為還原或強還原環(huán)境中形成的。因此，灰、灰黑、黑色常是生油粘土巖的標志之一。66（二）泥質巖的研究方法簡介1、薄片鑒定，在顯微鏡下觀察。2、粒度分析，通過篩析、沉速分析和高速離心機。3、差熱分析，利用差熱儀測定各種粘土礦物在加熱過程中發(fā)生吸熱或放熱效應的不同，來研究粘土礦物。4、熱重分析，粘土礦物在加熱過程中，層間水、結構水、吸咐水會逐漸脫出，用熱天平來測定粘土礦物在不同溫度下所失去的重量而獲得水失重曲線。5、電子顯微鏡法，在電子顯微鏡下放大幾千倍，幾萬倍，可以鑒別出各種礦物的形態(tài)，從而確定其成分。6、X射線衍射法，這是最有效的和最常用的方法。7、其它方法，染色方法、油浸法、化學全分析法，紅外光譜分析法，有機質的測定。67

(三)粘土巖的常見巖石類型1.按粘土巖的成因分為：

殘積粘土巖：它是母巖風化分解后形成的粘土原地堆積而成。

沉積粘土巖：主要是母巖風化分解后形成的粘土物質搬運至水盆地中沉積而成的成層粘土巖，它可產(chǎn)在湖泊、沼澤及海洋中。2.按礦物成分可分為：高嶺石粘土巖、蒙脫石粘土巖和水云母粘土巖。

683.按后生作用強度可分為：粘土、泥巖和頁巖、泥板巖和頁板巖。固結程度和重結晶程度層理、頁理不顯著具層理、頁理未固結或弱固結的松散沉積物粘土固結，重結晶弱或未重結晶，粒度＜0.01mm泥巖頁巖固結，重結晶顆粒占一半以上，粒度＜0.05mm泥板巖頁板巖按后生作用強度劃分的粘土巖類型69頁巖的類型很多，按照混入物的成分，可分出如下種類：

黑色頁巖：含有大量有機質和細分散狀黃鐵礦，巖石呈黑色但不染手，頁理發(fā)育。它多形成于缺氧而富含H2S的閉塞海灣、湖泊內水較深的地帶。有些黑色頁巖是良好的生油層，有些黑色頁巖中則含有許多稀有、稀土和放射性元素以及一般金屬和非金屬元素。

碳質頁巖：巖石中含大量碳質，呈黑色，能染手，以此可與黑色頁巖相區(qū)別。多形成于湖泊、沼澤地區(qū)，常出現(xiàn)于煤系地層中并成為煤的夾層。70

油頁巖：黑色或棕黑色，含有較多的瀝青，因而比其它頁巖輕，具有彈性，燃之有瀝青味。它主要形成于閉塞的海灣和湖沼環(huán)境中。其瀝青質是由低等植物和浮游生物死亡后，遺體在與空氣隔絕的還原條件下轉化而形成的，常與生油巖系或含煤巖系共生。

鈣質頁巖：含碳酸鈣，但其量不超過25％。鈣質頁巖分布很廣。

硅質頁巖：頁巖中含有較多的游離SiO2，它多呈玉髓、蛋白石存在，也常含硅藻、海綿、放射蟲化石。巖石致密、性脆，具貝殼狀斷口。

71第四節(jié)

火山碎屑巖（自學）

火山碎屑巖是介于火山熔巖與正常沉積巖之間的巖石類型，兼有二者的特點，與二者相互過渡，又與火山熔巖、次火山巖及正常沉積巖相伴產(chǎn)出。火山碎屑巖是主要由火山碎屑物質(>50%)組成的巖石。是典型的主要由來源于地下深部的沉積巖原始物質組成的沉積巖類型，因其結構成分主要是礦物與巖石的碎屑，常將其劃入碎屑巖的范疇。72火山碎屑巖在時間上分布十分廣泛，從前寒武紀至第四紀均有分布；在空間上主要分布在火山活動帶及附近地區(qū)。我國東部地處環(huán)太平洋火山活動地帶，中、新生代沉積中有著發(fā)育的火山巖系。由于不少重要礦產(chǎn)常與其有關，現(xiàn)在在世界各地區(qū)的火山碎屑巖中，還陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些工業(yè)性油氣田，例如日本新瀉盆地的35個油氣田，其中有11個油氣田的油氣儲集在凝灰?guī)r中，有4個儲集在火山角礫巖中，有5個儲集在集塊巖中。近20年來，對于這些地區(qū)的火山作用及火山碎屑巖的研究有較大的進展。73

一、火山碎屑巖的特征(一)火山碎屑巖的物質成分

主要由火山碎屑物質組成，還有正常沉積物質和熔巖物質。火山碎屑物質主要來自凝固的熔巖碎屑，也有一部分來自構成火山通道和基底的巖石。按成分，火山碎屑物：玄武質的、安山質的和流紋質的；按物態(tài)，火山碎屑物：熔巖碎屑(巖屑)、晶體碎屑和玻璃碎屑。

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(二)火山碎屑巖的結構、構造及顏色

根據(jù)四種基本粒級的火山碎屑物在火山碎屑巖中的含量，可分為四種基本結構類型：

集塊結構：大于l00mm的火山集塊占50％以上的火山碎屑巖具有的結構。

火山角礫結構：100mm～2mm的火山角礫占50％以上的火山碎屑巖具有的結構。

凝灰結構：2mm～0.0lmm的火山灰占75％以上的火山碎屑巖所具有的結構。

火山塵結構：主要以小于0.0lmm的塵狀火山碎屑物為主的火山碎屑巖所具有的結構。75在火山碎屑巖中，常見的構造如下：層理構造：火山碎屑巖通常不顯層理，但在水攜或風攜的火山碎屑沉積中，也可出現(xiàn)小型和大型交錯層理及平行層理。遞變層理：主要出現(xiàn)在沉積物重力流火山碎屑巖類中，系陸上或水下火山碎屑重力流以懸浮和遞變懸浮搬運和沉積作用所致，如有正遞變、反遞變以及疊覆遞變層理，是反映重力流水道微環(huán)境。斑雜構造：是火山碎屑物在顏色、粒度、成分上分布不均，且無排列性，而表現(xiàn)出來的一種雜亂構造。76平行構造：泛指由伸長形的火山碎屑物，如透鏡體、餅狀體、熔巖團塊和條帶等定向排列所組成的構造，它的連續(xù)性與平行性不及假流紋構造。假流紋構造：主要出現(xiàn)在流紋質熔結凝灰?guī)r中，是塑性玻屑為拉長狀、透鏡狀、揉皺狀呈定向排列所顯現(xiàn)的構造。根據(jù)塑性玻屑可見燕尾狀分叉，在剛性碎屑邊部可見塑變不強的弧面棱角狀外形，“假流紋”延伸不遠，無氣孔及杏仁體等而有別于流紋構造。其它構造：除上述構造外，有時還見氣孔、杏仁構造、火山泥球及豆石構造，甚至在某些火山細屑巖中還見有生物攪動構造及實體化石。77顏色：火山碎屑巖常具有特殊鮮艷的顏色，如淺紅、紫紅、嫩綠、淺黃、灰綠等，它是野外鑒別火山碎屑巖的重要標志之一。顏色主要取決于原始物質成分，中基性火山碎屑巖色深，為暗紫紅、墨綠等色；中酸性者色則淺，常為粉紅、淺黃等色。其次取決于次生變化，如綠泥石化則顯綠色，蒙脫石化則顯灰白或淺紅色。78二、火山碎屑巖的分類及各類特征79

第五節(jié)

碳酸鹽巖碳酸鹽巖是主要由方解石和白云石等碳酸鹽礦物組成的沉積巖；石灰?guī)r和白云巖是碳酸鹽巖的主要巖石類型；碳酸鹽巖分布很廣，在沉積巖中居第三位；

重要的生油巖和儲油巖。在當前國內外的大油氣田中，碳酸鹽巖產(chǎn)層占50％，產(chǎn)量占60％。

80

一、碳酸鹽巖的一般特征(一)碳酸鹽巖的成分

碳酸鹽礦物：主要是方解石、文石、白云石，還有菱鎂礦、菱鐵礦、菱錳礦。

陸源碎屑混入物：主要是石英、長石和粘土。粘土的含量可以很高，其中以含水云母為多，高嶺石也可見及，不含蒙脫石。

非碳酸鹽的自生礦物：如海綠石、黃鐵礦、石膏、硬石膏及自生的石英、長石。

81碳酸鹽巖按主要礦物成分分為石灰?guī)r、白云巖兩個基本類型，它們之間有一系列的過渡類型。和粘土巖、碎屑巖之間也存在著過渡類型。一般以5～25％、25～50％的含量界限進行劃分和命名。組成成分巖石類型組成成分方解石灰?guī)r含白云質灰?guī)r白云質灰?guī)r灰質白云巖含灰質白云巖白云巖白云石方解石灰?guī)r含泥灰?guī)r泥質灰?guī)r灰質泥巖含灰泥巖泥巖泥方解石灰?guī)r含砂灰?guī)r砂質灰?guī)r灰質砂巖含灰砂巖砂巖砂1009575502550碳酸鹽巖成分分類及命名表82碳酸鹽巖主要由顆粒、晶粒、生物格架、泥、膠結物五種主要的結構組分組成。還有一些次要的結構組分，如陸源物質、其它化學沉積礦物、有機質；派生的結構組分如孔隙。

這些次要的和派生的結構組分對巖石性質也有一定的影響，對巖石的成因分析有重要意義。(二)碳酸鹽巖的結構83

在碳酸鹽巖中，常見顆粒類型有內碎屑、鮞粒、生物顆粒、球粒、藻粒、以及其它顆粒。

說明：(1)顆粒與礫巖、砂巖、粉砂巖中礫、砂、粉砂相似。(2)按其是否在沉積盆地內生成，可分為盆內顆粒和盆外顆粒兩大類。盆內顆粒又稱內碎屑。碳酸鹽巖中的顆粒，主要就是這種盆內顆粒。盆外顆粒是極少的或是次要的。在碳酸鹽巖中，凡提到顆粒，只要不特別注明是陸源的，均是指盆內顆粒。1.粒屑結構84

定義：內碎屑是沉積盆地中沉積不久的、半固結或固結的各種碳酸鹽沉積物，受波浪、潮汐水流、風暴流、重力流等的作用，破碎、搬運、磨蝕、再沉積而形成的盆內顆粒。

特征及與陸源碎屑的區(qū)別：常具有復雜程度不同的內部結構,可含有化石、鮞粒、球粒以及早先形成的內碎屑；有明顯的不同程度的磨蝕改造的痕跡，磨蝕的邊緣常切割它所包含的化石、鮞粒等顆粒；結構特征表現(xiàn)為粒度、分選性、圓度等方面；成分幾乎均為碳酸鹽沉積物。(1)內碎屑85分類：內碎屑根據(jù)其顆粒直徑大小，劃分為礫屑、砂屑、粉屑和泥屑四個級別；砂屑和粉屑還可以再細分，但其分類的界限有所不同：

礫屑：粒度>2mm；砂屑：粒度2～0.1mm；粉屑：粒度0.1～0.01mm；泥屑：粒度<0.01mm。其中泥屑常充填于較大的內碎屑之間的空隙中時，則稱為泥晶。內碎屑可呈磨圓狀、棱角狀或有其它塑性變形的痕跡。

8687888990

(2)生物碎屑生物碎屑是指經(jīng)過搬運和磨蝕的和沒有經(jīng)過搬運和磨蝕的生物化石碎屑和完整的生物化石個體。同義術語很多，如“化石”、“化石顆?！?、“生物顆?！薄ⅰ吧肌?、“生物骨骼”、“骨骼”、“骨骼顆?！?、“骨粒”、“骨屑”、“骨片”、“骨殼”。生物化石的原始形態(tài)、礦物成分和內部微細結構與生物的門類和種屬有關，其差異十分巨大；生物顆粒種屬的鑒別，主要是依據(jù)化石的礦物成分、形態(tài)特征和微細結構鑒別。

9192生物碎屑939495(3)鮞粒概念：是具有核心和包殼(同心層結構)的球狀顆粒。很象魚卵。核心可以是內碎屑、化石、陸源碎屑、以及其他物質。包殼主要由泥晶方解石組成；現(xiàn)代海洋環(huán)境中鮞粒主要由文石組成。有的鮞粒具有放射狀結構，有的則只限于幾個同心層中。粒徑一般為：2～0.25mm，大于2mm和小于0.25mm均較少見。粒徑大于2mm者叫豆粒。類型：正常鮞、表皮鮞、復鮞、負鮞、單晶鮞。

96鮞粒9798表皮鮞99(4)團粒：是內部均一的米粒狀礦物集合體，粒徑一般0.03～0.2mm。團粒的聚合體叫團塊。

1002.生物骨架結構概念：是原地生長原地保存的群體造礁生物，如珊瑚、苔蘚、海綿、層孔蟲等的骨骼所造成的堅硬的碳酸鹽巖的結構組分。骨架結構的特征：群體造礁生物的骨骼；原地生長原地保存，與層面垂直，保持原來的生長狀態(tài)。與生物碎屑的區(qū)別：生物及生長狀態(tài)不同；原地生長原地保存；具有抗浪性。粘結格架：由藍藻和紅藻等藻類的粘液粘結灰泥、顆粒、生物碎屑等其它碳酸鹽組分形成的具有抗浪性的格架。生物格架和粘結格架均是碳酸鹽巖的不可缺少的結構組分，所以也稱礁格架。101現(xiàn)代南海礁格架1023.晶粒結構：是生物化學作用、化學作用、交代作用和重結晶作用形成的碳酸鹽晶粒。按晶粒大小分為：巨晶：粒度>4mm；極粗晶：粒度4～1mm；粗晶：粒度1～0.5mm；中晶：粒度0.5～0.25mm；細晶：粒度0.25～0.05mm；隱晶：粒度<0.05mm。

103粉晶白云巖，溶孔洞中自形白云石，有少量柱狀石英，電鏡照片，馬家溝組，104105

4.碳酸鹽泥是指泥級的碳酸鹽質點，是與顆粒同時以機械方式從流體中直接沉積的，是與顆粒相對應的另一種結構組分?！拔⒕妓猁}泥”、“微晶“、“泥晶”、“泥屑”是它的同義詞。根據(jù)它的具體成分，可分“灰泥”和“云泥”。關于泥與顆粒的界限，目前還沒有一致的意見。106

5.膠結物是指沉淀于顆粒之間的結晶方解石或其他自生礦物，是在沉積的階段從孔隙溶液中以化學方式沉淀形成受化學因素控制?；咎卣鳎?/p>

(1)這種方解石膠結物的晶粒，一般比灰泥的晶粒粒大，通常＞0.003mm或＞0.01mm。由于其晶體較清潔明亮，故常稱做“亮晶方解石”、“亮晶方解石膠結物“或“亮晶”。(2)第一世代的膠結物一般呈櫛狀，第二世代多呈亮晶嵌晶粒狀107(3)在碳酸鹽巖中，膠結物的礦物成分常有方解石、白云石、石膏，與孔隙溶液的性質有關。(4)在碳酸鹽巖中，常見的膠結類型有櫛殼狀膠結（也稱晶簇狀膠結）、粒狀嵌晶膠結、連晶膠結。108109110

(三)碳酸鹽巖的構造

疊層構造：是藍綠藻類分泌的粘液，將細屑碳酸鹽物質逐層粘結后硬化而成，因季節(jié)的變化，藻類分泌物的多少也有變化，因而出現(xiàn)紋層。具疊層構造者稱疊層石。疊層石由兩種基本紋層組成：富藻紋層，又稱暗層，藻類組分含量多，有機質高，碳酸鹽沉積物少，故色暗。富碳酸鹽紋層，又稱亮層，藻類組分含量少，有機質少，故色淺。這兩種基本紋層交互疊置，即成疊層石構造?，F(xiàn)代疊層石廣泛分布于潮汐淺水帶，是良好的環(huán)境標志。

111疊層構造112疊層構造113

鳥眼構造：在隱晶狀石灰?guī)r或白云巖中，常見大致平行層理排列的鳥眼形孔隙，約1～3mm大小，其間被亮晶方解石、石膏充填，因其形狀似鳥眼，有時成群出現(xiàn)。該構造多出現(xiàn)于潮汐帶形成的灰?guī)r中，若鳥眼孔隙未被方解石等充填，則可成為油氣的儲集空間。

一般認為，鳥眼構造多形成于沉積期和準同生期，產(chǎn)于潮上及潮間帶。

114115示底構造：在碳酸鹽巖的孔隙中，常見有兩種不同特征的充填物；在孔隙的底部或下部為泥晶或粉晶方解石，色較暗；在孔隙的頂部或上部為亮晶方解石，色較淺，多呈白色；二者界面平直，且同一巖層中的各個孔隙的類似界面都是相互平行一致的。這兩種孔隙充填物代表兩個不同時期的孔隙充填作用，二者之間的平直界面代表它們沉淀時的沉積界面，此界面應與當時的水平面平行。

116示底構造117118

疊錐：由一系列的圓錐面套疊而成，錐體一般垂直于層面，故在層面上呈同心環(huán)狀分布，在縱剖面上呈一系列的套疊的“V”字，錐頂角30°～60°，錐高1～10mm。石灰?guī)r中最為常見，其成因和縫合線相同。

縫合線：常見于石灰?guī)r中，其特征是在垂直于層面的斷面上呈現(xiàn)出類似頭蓋骨接縫的線狀裂隙，多平行于層面?？p合線的縫隙內充填的粘土就是溶解的殘余物質。有的是油氣運移后的殘留瀝青質。

119120121蟲孔和蟲跡構造生物鉆孔：是指生物在固結或半固結的巖石中或生物組分中，通過鉆孔方式所形成的一種孔狀或管狀構造。生物潛穴：是指在尚未固結的沉積物中，由于生物的生活活動所造成的一種洞穴、孔穴、管穴構造。蟲跡構造：是指生物在尚未固結的沉積物表面上爬行的痕跡122123

(四)碳酸鹽巖的孔隙

按形成時期可分為兩大類孔隙：

1.原生孔隙：在沉積時就存在和產(chǎn)生的孔隙是原生孔隙。如存在于碳酸鹽顆粒之間的粒間孔隙，碳酸鹽巖本身之內的粒內孔隙，以及生物礁灰?guī)r所具有的生物骨架孔隙，未被充填的蟲孔，未被充填的鳥眼構造。

2.次生孔隙：在沉積之后，在成巖后生階段的改造過程中產(chǎn)生的孔隙。如在沉積之后，由次生溶蝕作用而產(chǎn)生的粒間溶孔、粒內溶孔、鑄?？滓约叭芏础⑷軠?。124按孔隙大小，碳酸鹽巖中可分出三類孔隙：

(1)隱孔：很小，孔徑<0.01mm。用顯微鏡看不出這種孔隙，只能用電子顯微鏡和其它方法測出。

(2)顯孔：較大，孔徑0.01mm到1mm，用一般顯微鏡可看出這種孔隙。

(3)晶洞：更大，一般>1mm。洞壁常被晶簇狀方解石或白云石充填或半充填。晶洞多是孤立的。

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二、碳酸鹽巖的結構成因分類1.石灰?guī)r的結構分類

首先把石灰?guī)r劃分為三個大的結構類型：

I.顆粒－灰泥石灰?guī)r；

Ⅱ.晶粒石灰?guī)r；

Ⅲ.生物格架－礁石灰?guī)r。

126127教材推薦方案：結合我國的具體實際情況，本書提出簡明扼要并適當照顧習慣的石灰?guī)r的結構分類方案。首先把石灰?guī)r劃分為三個大的結構類型，即Ⅰ.顆粒－灰泥石灰?guī)r；Ⅱ.晶粒石灰?guī)r；Ⅲ.生物格架－礁石灰?guī)r。第Ⅰ大類顆粒－灰泥石灰?guī)r分布最廣，按灰泥與顆粒的比例依三級命名法進行細分命名。它的分類是兩端元的，這兩個端元組分即顆粒與灰泥。顆粒與灰泥的相對百分含量定量地反映了沉積環(huán)境的水動力條件和能量，因此上表的顆粒－灰泥石灰?guī)r部分，從下往上水能量逐漸增強，即從靜水逐步變?yōu)閺妱邮幩Ｒ虼?，這一定量標志有重要的成因意義。

128在顆粒石灰?guī)r中，如果能夠較確切地把基質中的亮晶方解石膠結物和灰泥(或泥晶）區(qū)分開，也可以使用亮晶顆粒石灰?guī)r和灰泥（或泥晶）顆粒石灰?guī)r的術語。這兩個術語均具有一定的成因意義。第Ⅱ大類晶粒石灰?guī)r可根據(jù)晶粒的粗細，再細分為粗晶石灰?guī)r、中晶石灰?guī)r、粉晶石灰?guī)r、泥晶石灰?guī)r。此處的泥晶石灰?guī)r與顆粒－灰泥石灰?guī)r中的灰泥石灰?guī)r是一種巖石。除泥晶石灰?guī)r外，其他較粗的晶粒石灰?guī)r大都是次生變化即重結晶作用或交代作用的產(chǎn)物。第Ⅲ大類生物格架－礁石灰?guī)r，是一個獨特類型的石灰?guī)r，其特征是含有原地的生物格架組分。

1292.白云巖的成因分類

根據(jù)白云巖的生成機理，可把白云巖劃分為兩大類：

原生白云巖：是指由以化學沉淀方式從水體中直接沉淀的白云石所組成的白云巖。由地下水的沉淀作用所形成的淡水白云石晶洞或脈，是名符其實的原生白云石。澳大利亞南部考龍瀉湖及美國加利福尼亞深泉鹽湖的白云石，有人認為可能是原生的。

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次生白云巖：是指一切非原生沉淀作用生成的白云巖，即指一切由交代作用或白云化作用生成的白云巖。由此可知次生白云巖是一個相當大的范疇的術語，它還可再分為同生白云巖、準同生白云巖、成巖白云巖、后生白云巖等成因類型。

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三、碳酸鹽巖的主要巖石類型

1.竹葉狀灰?guī)r：是一種典型的礫屑灰?guī)r。1322.砂屑灰?guī)r133棘屑灰?guī)r3.生物碎屑灰?guī)r1341354.鮞?；?guī)r：1365.藻灰?guī)r：是一種原地形成的生物化學灰?guī)r。某些鈣質藻類如綠藻、紅藻體內含有大量針狀碳酸鈣物質，當這些藻類死亡后即產(chǎn)生鈣質堆積物，并進一步固結成藻灰?guī)r。6.隱晶灰?guī)r：包括泥晶(<0.025mm的內碎屑)和隱晶質晶粒(<0.05mm的化學成因晶粒)組成的顆粒很細的石灰?guī)r。

7.泥灰?guī)r：石灰?guī)r中含有25－50％的粘土時即成泥灰?guī)r，巖石質地細膩，風化面光滑。多呈薄層狀層理。多產(chǎn)于淡水湖泊中，很純的泥灰?guī)r是良好的水泥原料。1378.白堊：是一種柔軟、易碎的隱晶質晶粒組成的石灰?guī)r。其主要成分是方解石和文石，大部分顆粒小于5μ，也可含少量微體化石。白堊形成于一定深度的海洋環(huán)境中，其深度大約為數(shù)百米。9.白云巖：主要由白云石組成，其含量大于50％，常含方解石、粘土混入物。具隱晶質或細晶結構。在成巖后生作用中經(jīng)過較強烈的重結晶或交代作用后，白云巖常具有中－粗粒結構，一般叫砂糖狀結構，很少有生物化石，巖石多呈灰白色，野外露頭上多呈刀砍狀裂隙，頗為特征。一般按晶粒大小命名即可，如隱晶白云巖、細晶白云巖。138

三、碳酸鹽巖的地質分布及實際意義

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