沉积岩分类与碎屑岩.

本教程分类依据分类原则，据物源将沉积岩分为三大类：①火山碎屑岩—火山碎屑机械搬运沉积形成。据粒度分为集块岩、火山角砾岩、凝灰岩。②陆源沉积岩—机械搬运陆源物质形成（Ⅰ）碎屑岩—陆源碎屑组成按结构—砾岩与角砾岩、砂岩、粉砂岩（Ⅱ）泥质岩—粘土物质组成③内源沉积岩—沉积物是在盆地通过生物与化学沉积形成（Ⅰ）蒸发岩（Ⅱ）非蒸发岩（Ⅲ）可燃性有机岩碎屑岩的一般特征砾岩和角砾岩砂岩粉砂岩2.2陆源碎屑岩概念陆源碎屑岩是母岩机械破碎产生的碎屑物质经搬运、沉积、压实、胶结形成的岩石，简称碎屑岩。2.2.1碎屑岩的一般特征碎屑岩的物质组成，按其主要成因可归为两类：一类是陆源碎屑和填隙物中的杂基，它们是母岩的风化产物借助于介质机械搬运方式在适当的地点沉积而成.另一类是胶结物，它们是在沉积期后以溶液方式沉淀而成的。上述物质可以不同程度、不同角度地反映碎屑岩整个形成过程中的主要特征。一、碎屑岩的物质成分1.碎屑物质碎屑物质主要来自陆源区母岩机械破碎的产物，又称陆源碎屑。陆源碎屑有矿物碎屑和岩石碎屑两种。矿物碎屑为一个磨蚀颗粒内只有一个（种）矿物。若一个磨蚀颗粒内由两种以上的矿物颗粒构成，则称为岩屑。矿物碎屑中比重＞2.86的称为重矿物，＜2.86的称为轻矿物。（1）矿物碎屑常见的矿物碎屑有石英、长石、云母和重矿物•石英碎屑陆源碎屑矿物中以石英最常见，几乎每一种陆源碎屑岩中都含有石英。碎屑岩中石英比值往往超过其母岩中石英的比值。例如酸性火成岩中石英的含量一般为30～40%，而陆源碎屑岩中石英的比值往往超过50%，石英砂岩中石英的含量甚至高达75～90%以上。这种现象与石英在地表条件下稳定性较高有关。在沉积物生成带中它既能抵抗化学风化，又不易被磨损而消失，因此从陆源区到沉积区的总方向上，当稳定性较差的矿物不断遭受物理化学风化而逐渐消失时，石英碎屑的数量在保持不变或损失很少的情况下，其相对含量却会增加。•长石在碎屑岩中长石的含量少于石英。据统计，砂岩中长石的平均含量为10～15%，远比石英含量为少，而在岩浆岩中长石的平均含量则为石英的几倍。长石的含量为什么低于石英？长石中又以钾长石、酸性斜长石常见？长石大量出现所反映的问题•云母云母常见于某些砂岩、粉砂岩中，但从来不是主要成分。碎屑岩中云母类矿物以白云母为多，其抗风化能力强，但机械稳定性差，易破碎成片，常富集于细砂岩和粉砂岩的层面上。黑云母化学稳定性差，易分解成绿泥石和磁铁矿，一般在碎屑岩中含量较少，在近源复成分砂岩中可保存较多的黑云母。•重矿物碎屑岩中相对密度大于2.86的矿物称重矿物。它们在岩石中含量很少，一般不超过1%。其分布的粒度受重矿物的晶形大小、相对密度及硬度的控制。(2)岩石碎屑（岩屑）岩屑是母岩岩石的碎块，是保持着母岩结构的矿物集合体。因此，岩屑是提供沉积物来源区的岩石类型的直接标志。碎屑岩中岩屑的含量决定于粒度、母岩性质及成熟度等因素。首先，岩屑含量明显地取决于粒级，即岩屑的含量随粒级的增大而增加。各类岩屑的丰度还取决于母岩的性质。岩屑的含量还是碎屑成熟度的函数。结构上成熟的砂或砂岩，其碎屑的圆度和分选都较好，岩屑含量一般较低；而岩屑砂岩则常表现出很差的结构成熟度。在砂岩的碎屑中，岩屑的平均含量为10～15%。常见的岩屑类型有各类侵入岩岩屑、变质岩岩屑、喷出岩岩屑以及硅质岩、粘土岩和碳酸盐岩的岩屑。2.杂基是充填于碎屑颗粒之间，与碎屑物质基本同时沉积下来的细小的机械成因物质。它们一般是悬移载荷的产物。杂基和陆源碎屑颗粒一样，都属陆源物质，但其粒度比碎屑岩中主要碎屑颗粒小(＜0.03mm或＞5Φ)，在碎屑岩中作为填隙物出现。杂基从粒级上看：是一个相对的概念，在砂岩中以泥为主，其次为细粉砂，而对于砾岩杂基的粒度可以粗一些。杂基从成分上看：以粘土矿物为主，也可以是碳酸盐灰泥、云泥及细小的矿物碎屑和岩石碎屑。但成分不是鉴别杂基的主要标志，主要标志是结构。碎屑岩中杂基含量变化很大，杂基含量的多少可以反映搬运沉积介质的性质和水动力强弱。3.胶结物胶结物是沉积期后以化学沉淀方式充填在碎屑颗粒孔隙之中的物质（自生矿物）。常见结晶或非晶质的自生矿物，在碎屑岩中含量＜50%，对颗粒起胶结作用，使之成为坚硬的岩石。胶结物有的形成于沉积-同生期，但多数是成岩-后生期的沉淀产物。碎屑岩中主要胶结物是硅质(石英、玉髓和蛋白石)、碳酸盐(方解石、白云石)及一部分铁质(赤铁矿、褐铁矿)。此外，硬石膏、石膏、黄铁矿以及高岭石、水云母、蒙脱石、海绿石、绿泥石等粘土矿物都可以作碎屑岩的胶结物。二、碎屑岩的结构1.碎屑本身的结构（1）粒度碎屑颗粒的大小称为粒度。粒度以颗粒直径来度量的。砾：大于2mm砂：2－0.0625mm粉砂：0.0625－0.0039mm泥：小于0.0039mm1934年克鲁宾(Krumbein)将伍登-温特沃思的粒级划分转化为φ值，即将2的几何级数制标度转化为φ值标度。其转换公式为:φ=-log2D，式中D为颗粒的毫米(mm)直径。因为D=2n，log2D=n，所以φ=-n。下表说明了“D”与“φ”的换算关系。一般情况下，碎屑岩很少是由一种粒级颗粒组成，颗粒大小的均匀程度以分选性或分选程度表示。分选性粗略地分为好、中、差三级。主要粒度颗粒含量大于75%，颗粒大小较均匀者，称为分选性好；主要粒度颗粒含量在50-75%时，为分选中等；如果没有一种粒度含量超过50%，大小混杂，则是分选差。碎屑颗粒的分选性是在搬运过程中形成的，与搬运距离和介质能量强弱有关。一般来说，随着搬运距离的增加，介质强烈的扰动和反复簸洗，有利于分选变好。所以风成砂的分选胜于河流砂，冰川沉积物分选最差，滨海沉积物一般比湖泊和河流沉积物的分选要好。（2）磨圆度（3）球度颗粒接近球体的程度称为球度。三轴相等者球度最高，片状及柱状颗粒球度最低。在搬运过程中，不同球度的颗粒表现不同，球状颗粒不仅比其它形状的颗粒更容易滚动，而且它的单位体积表面积最小，因此它比其它性质的颗粒沉降的更快。需要注意的是：球度与圆度是两个不同的概念，球度高的颗粒圆度不一定高，反之亦然。如晶形极好的石榴石，其球度极高而圆度则很差。（4）颗粒表面结构表面结构是碎屑颗粒表面的形态特征，一般主要观察表面的磨光程度及表面刻蚀痕迹两个方面。研究方法：电子显微镜能够识别的环境有滨海、风成、冰川等环境。由于碎屑颗粒的表面结构在揭示侵蚀、搬运作用和识别沉积环境方面有着实际意义。2.填隙物的结构（1）杂基的结构（2）A非晶质及微晶质结构胶结物为非晶质或微晶质，它们在偏光显微镜下为均质体性质，或具微弱光性。B结晶粒状结构主要是碳酸盐和硅酸盐胶结物呈近等轴的结晶粒状，晶粒之间镶嵌，大小一般都小于碎屑颗粒。C薄膜状结构又称带状结构，胶结物围绕碎屑颗粒呈薄膜状(带状)分布。常见于绿泥石、胶磷矿质胶结物中。胶结物呈纤维状晶体，垂直碎屑颗粒表面生长，构成丛生结构。当垂直于颗粒表面生长的胶结物为较粗的柱状晶体时，即为栉壳状结构。碳酸盐和硅酸盐矿物常具此结构。D丛生结构及栉壳结构E嵌晶结构胶结物晶体粗大，可将多个碎屑颗粒包围其中。F再生式结构(自生加大)硅质胶结物围绕石英碎屑颗粒共轴生长，形成光性一致的自生加大边，称为再生式胶结。除自生石英外，还有长石、方解石自生加大现象。3.胶结类型填隙物的分布状况以及填隙物与碎屑颗粒之间的关系称为胶结类型。胶结类型取决于碎屑颗粒与杂基和胶结物的相对含量，以及颗粒之间的相互关系。碎屑岩的胶结类型和胶结物结构的研究，在沉积岩成因分析中有着重要意义。它们不但能反映沉积物搬运和沉积时水介质条件以及沉积物的堆积速度，也是碎屑岩成岩阶段和作用分析的重要依据。例如，地壳稳定区形成的砂岩，其碎屑成分单纯，分选好，粘土物质几乎全被簸选掉，碎屑颗粒构成颗粒支撑，粒间孔隙充填少量胶结物。相反，在地壳活动地区形成的砂岩，则碎屑成分复杂，分选差，杂基含量较高，常形成基质支撑类型。4.碎屑岩的孔隙结构Poretexturesofclasticrocks孔隙是碎屑岩（特别是砂岩）的重要结构组成部分之一，其间可以充填大量的气体或液体。三、碎屑岩的分类根据碎屑颗粒的大小，可以把碎屑岩分为三类：粗碎屑岩—砾岩、角砾岩碎屑直径在2mm以上。中碎屑岩—砂岩碎屑直径2～0.0625mm。细碎屑岩—粉砂岩碎屑直径0.0625～0.0039mm。由粒径＞2mm的碎屑颗粒组成的岩石称为砾岩(或角砾岩)。在岩石分类命名中，砾岩的砾石含量＞50%者，即可定名为砾岩。当砾石占岩石体积5～50%时，可以“砾质”作为前缀命名，如砾质砂(泥)岩。2.2.2粗碎屑岩——砾岩和角砾岩成分特征：碎屑物质以岩屑为主，单矿物碎屑较少；填隙物以杂基为主，化学胶结物较少；结构特征：粒度分布范围大，分选差，磨圆一般较好，基底胶结或孔隙—基底胶结为主。一、1.根据圆度，可分为：砾岩：圆状、次圆状的砾石含量＞50%的岩石。角砾岩：棱角状和次棱角状砾石含量＞50%的岩石。2.根据砾石的大小，可分为：粗砾岩：砾石直径为16～64mm中砾岩：砾石直径为4～16mm细砾岩：砾石直径为2～4mm3.根据砾石的成分，可分为：(1)单成分砾岩：砾岩中某种成分的砾石占75%以上，多半由稳定的岩屑或矿物组成，如石英岩质砾岩。也有部分由不稳定岩屑组成。(2)复成分砾岩：砾石成分复杂，各种成分的砾石均不超过50%，大部分砾石抵抗风化能力不强。通常分选不好，磨圆度不高，层理不明显，多沿山区呈带状分布，厚度变化大，为母岩迅速破坏和迅速堆积的产物。成因类型很多，以造山期后的河或砾岩及山麓洪积砾岩分布最广。二、砾岩和角砾岩主要成因类型诺尔顿（Norton，1917）首先提出角砾岩的成因分类。在砾岩分类中采用具有成因意义的岩石特征，作为分类的基础，既有利于成因分析，又便于实际工作，这样较为理想。滨岸砾岩-近岸角砾岩河成砾岩洪积砾岩冰川砾岩、角砾岩岩溶角砾岩