碎屑岩各论

主要由砂粒(粒径为2～0.0625mm)和填隙物组成的陆源碎屑岩，称砂岩。砂岩在沉积岩中的分布仅次于粘土岩而居第二位，约占沉积岩的1/5左右。它是最主要的储集油气和水的岩石之一。因此，研究砂岩不仅有理论意义，而且有很重要的实际意义。一、二、砂岩的主要类型2.2.3中碎屑岩—砂岩一、砂岩的分类按粒度大小细分为：巨粒砂岩：砂粒直径2～1mm粗粒砂岩：砂粒直径1～0.5mm中粒砂岩：砂粒直径0.5～0.25mm细粒砂岩：砂粒直径0.25～0.1mm微粒砂岩：砂粒直径0.1～0.0625mm沉积岩一般有两种分类方法：即描述分类和成因分类。理想的分类应当兼顾描述和成因两个方面。基于上述分类原则，就成因观点而言，砂岩分类应当反映岩石生成的三个主要问题：(1)来源区的母岩性质；(2)搬运和磨蚀历史，即岩石成熟度；(3)沉积时的介质物理条件，即流动因素。目前砂岩分类普遍采用三角形图解，可大致分为三组分和四组分两种体系。本书采用的的砂岩分类属于四组分体系。首先按杂基含量将砂岩分为两大类：杂基含量＜15%的（净）砂岩；杂基含量＞15%的杂砂岩。当基质含量＞50%时，则过渡为泥质岩。各端元组分包括的内容：Q：石英；F：各种长石；R：岩屑，主要是火山岩、浅变质岩和细粒沉积岩岩屑；M：杂基。•这一分类既能很好反映砂岩成因特征，即搬运磨蚀历史和来源区母岩性质，又保留了传统作法，以长石或岩屑含量大于25％作为长石砂岩类或岩屑砂岩类的分界，便于野外鉴定。此外，岩屑端元的组合包括燧石、硅质岩屑和花岗质岩屑在内的各种岩屑以及碎屑状云母及绿泥石，这样可以减少分类工作中的困难。砂岩（杂砂岩）基本类型的划分依据是主要的陆源碎屑组分，没有考虑次要矿物和特殊矿物。当砂岩中含有这些矿物时，可采用附加定名，如海绿石石英砂岩等。砂岩的命名：详细名称=颜色+粒级+胶结物+基本名称如：灰白色细粒钙质石英砂岩907080908070矿物分类三角图投图方法QFR某砂岩薄片鉴定资料如下：碎屑颗粒（91%）：石英40%，微斜长石38%，钠长石8%，燧石5%，变质岩岩屑2%，沉积岩岩屑3%，岩浆岩岩屑4%；填隙物（9%）：为陆源粘土矿物。该岩石命名为：某砂岩薄片鉴定资料如下：碎屑颗粒中石英91%、粘土岩岩屑3%、燧石6%，杂基（1%）为陆源粘土，胶结物（10%）主要为硅质。该岩石命名为：______________。这种分类的特点既能很好反映砂岩成因特征。各端元的成因意义：Q的含量或Q/（F+R）比值：反映砂岩的成熟度；F：反映气候和风化作用特点；R：也可反映砂岩的成熟度；F/R：反映物质来源和大地构造状况M：反映砂岩的结构成熟度和搬运介质的流动特征。1.石英砂岩石英碎屑占90%以上，长石＋岩屑＜10％和极少量重矿物。石英大都为单晶石英，磨圆度和分选性都比较好，在成分成熟度和结构成熟度上都是砂岩中最好的。胶结物大都为硅质，亦有钙质、铁质及海绿石等，杂基很少或没有，常为明显的颗粒支撑。石英砂岩颜色一般较浅，为黄白色或浅灰白色，当有铁质胶结物时则为浅褐红色。长石主要是微斜长石、正长石和钠长石，通常在较细粒的石英砂岩中少含少量长石。其它岩屑一般较少见。二、砂岩的主要类型氧化硅是最常见的胶结物。这种硅质胶结物在石英砂岩中常由蛋白石、玉髓和石英组成。石英胶结物主要以次生(自生)加大的形式存在。碳酸盐胶结物以方解石较常见，它可以有以下三种结构形式：(1)粒状结构；(2)嵌晶结构；(3)栉壳状结构。石英砂岩主要产于海洋环境，这可以由它所含的海相化石、海绿石以及与海相地层共生和具有一些典型的海岸沉积构造等得到证实。高成熟度的石英砂岩是长期风化、分选和磨蚀作用的产物。在构造稳定、地形起伏不大、温暖潮湿气候条件下，由富含石英的母岩，遭受强烈风化，并经过长距离地搬运，在滨海或浅海地区沉积而成。波痕和交错层理是石英砂岩的特征构造，产状一般为厚度不大的稳定层状。随着长石和岩屑含量的增加，石英含量的相对减少，石英砂岩过渡为长石质石英砂岩或岩屑质石英砂岩。这两类砂岩的共同特点是石英含量仍较高，都大于75%，仍可以看作是“净化”较高的砂岩。这类岩石的形成，一方面取决于来源区的母岩性质，另一方面还决定于碎屑物搬运和磨蚀的历史。2.长石砂岩石英含量＜75%，长石＞25%，岩屑＜25％，重矿物含量有时可达1%。长石以钾长石和酸性斜长石为常见，在较细的岩石中可含较多的云母。胶结物主要为钙质、铁质和粘土质，而硅质较少。胶结类型为孔隙式和接触式，有时为基底式。颜色常呈灰色、灰白色、淡黄色、灰绿色或肉红色。长石砂岩以粒度较粗者常见，分选性和磨圆度变化很大，由分选差的棱角状的到分选好磨圆度高的均可出现。化学成分特点类似于花岗岩，富含Al2O3和K2O。长石的稳定性较差，在搬运沉积过程中易遭受化学的分解和机械的磨蚀，因此，要形成长石的大量沉积需要两个条件：1）母岩是富含长石的花岗岩和花岗片麻岩类；2）形成过程中以机械的破碎为主。强烈起伏的地形条件，母岩被强烈侵蚀，风化产物快速堆积——构造长石砂岩。干燥、寒冷的气候条件，风化产物免遭化学分解，可被长距离搬运——气候长石砂岩。古老花岗质在海侵过程中经改造并在原地堆积而成——残余长石砂岩。这几种长石砂岩由于搬运、磨蚀的历史不同，因此岩性特征也大不相同。长石砂岩的形成环境长石砂岩随着其中岩屑含量的增加，则逐渐向岩屑砂岩过渡。当长石/岩屑＝1～3时，则称为岩屑长石砂岩。岩屑长石砂岩3.岩屑砂岩含有较丰富的岩屑。石英含量＜75%，岩屑含量＞25%，且长石＜10％，，并含有少量的重矿物。岩屑成分复杂，有时在一种砂岩中岩屑可有20种之多，但一般只有几种是主要的。常见的可分三类：(1)各种隐晶质的喷出岩屑；(2)板岩、千枚岩及云母片岩等低级变质岩屑；(3)粉砂岩、粘土岩岩屑，甚至还有泥晶灰岩和白云岩等沉积岩屑。在许多岩屑砂岩中，碎屑云母常是值得注意的组分，可以有黑云母和白云母。云母片一般平行层理面富集，常常由于压实作用而发生变形，在相邻石英颗粒之间成弯曲状甚至破裂。（1）碎屑颗粒石英也是岩屑砂岩的主要成分，其磨圆度通常比长石砂岩及杂砂岩中的石英圆些。长石含量一般较少，在岩屑砂岩中含有较多长石时，常可见到各种斜长石、正长石、条纹长石和微斜长石等，但主要的长石一般为酸性斜长石。总体而言，砂岩的分选和磨圆不好。胶结物常为氧化硅和碳酸盐，多为基底式胶结。（2）填隙物填隙物既有胶结物也有粘土杂基。颗粒的分选性和磨圆度一般都不好。岩石的颜色以灰色、灰绿色和灰黑色者居多。在地层中常与粉砂岩、泥岩组成韵律层，在岩性上则常与长石岩屑砂岩或岩屑杂砂岩过渡。长石岩屑砂岩随着长石含量的增加，当长石/岩屑＝1/3～1时，就过渡为长石岩屑砂岩。岩屑砂岩的分布较广，由于它们的成分及结构成熟度均低，都需要有造成强烈剥蚀和快速堆积的构造条件，故常大量产出于经强烈褶皱的侵蚀区附近的山前或山间坳陷盆地中。只有在这各种条件下，强烈的物理风化和近源快速堆积，才可使大量母岩的崩解产物得以保存。4.杂砂岩类杂砂岩一般含石英较少，且多呈棱角状。长石和岩屑比例变化较大。颗粒越细，杂基含量越高。杂砂岩常呈暗灰色、黑色，分选磨圆均不好，多见于浊积岩和其它重力流沉积中，常显递变层理和底部印模构造。2.2.4细碎屑岩—粉砂岩一、一般特征主要由0.0625～0.0039mm粒级(含量＞50%)的碎屑颗粒组成的细粒碎屑岩称粉砂岩。按颗粒大小又可分为：粗粉砂岩0.0625～0.03mm细粉砂岩0.03～0.0039mm。碎屑组分：稳定组分较多，成分较单纯，常以石英为主；长石较少，多为钾长石，次为酸性斜长石；岩屑极少或不存在，常含较多白云母。重矿物含量比砂岩多，可达2～3%，多为稳定性高的组分，如锆石、电气石、石榴石、钛铁矿等。填隙物：粘土基质含量一般相当多，常向粘土岩过渡形成粉砂质粘土岩。碳酸盐胶结物较常见，铁质和硅质较少。结构：磨圆度不高，特别是细粉砂多呈悬浮负载，几乎总是棱角状的。分选性一般较好，当有较多砂粒混入时可以较差。构造：常见薄的水平层理及波状层理；交错层理较少，且多为小型的，细层倾角比相邻的砂岩小得多。粉砂岩饱含水后易于流动，故常见水平滑动所形成的包卷层理等变形构造。二、分类和主要类型粉砂岩的进一步分类命名还可根据碎屑成分和胶结物成分。根据砂和粘土的含量（按照三级命名原则）：如含砂泥质粉砂岩、含泥质粉砂岩等。根据碎屑组分的含量：分为石英粉砂岩、长石粉砂岩、岩屑粉砂岩；根据胶结物的成分：如铁质粉砂岩和钙质粉砂岩等。粉砂岩三、粉砂岩是经过较长距离搬运，在稳定的水动力条件下缓慢沉降形成的。长距离搬运不仅使碎屑物质破碎形成粉砂级颗粒，还可使粗细混杂的物质逐渐分异，使粉砂颗粒相对的集中。因为颗粒细小故需在稳定的环境中方可沉降堆积。粉砂岩的分布极其广泛，几乎在所有砂-泥质岩系中，都有粉砂岩层或夹层。它在横向上的分布也有一定的规律性，一般出现在砂岩向泥岩过渡的水流缓慢地带。多产于海、湖较深处；在河漫滩、三角洲、泻湖、沼泽地区亦较常见。黄土为粉砂质沉积的典型代表之一，它是一种半固结泥质粉砂岩。其中粉砂含量超过50～60%；泥质含量常可达30～40%；再次为砂粒，粒径一般＜0.25mm，含量约10%。碎屑成分以石英、长石为主，重矿物有电气石、锆石、铁云母、柘榴石等，含量可达50%。黄土中常含有形态奇特的钙质结核，俗称姜石。一般认为黄土是风成的，即认为粉砂由沙漠地区被吹扬搬运至他地堆积而成。我国黄土主要分布在西北的黄土高原上，其次分布在华北平原及东北的南部。