陆源碎屑岩基本特征与分类命名

主要内容1、陆源碎屑岩的定义及基本组成2、陆源碎屑岩的成分3、陆源碎屑岩的结构4、陆源碎屑岩的构造5、陆源碎屑岩的分类第一章陆源碎屑岩基本特征一、陆源碎屑岩的定义及基本组成1、定义:陆源碎屑岩是指由母岩经物理风化作用所形成的碎屑物质，经过机械的搬运和沉积，并进一步压实和胶结而形成的沉积岩类。2、陆源碎屑岩的基本组成：碎屑颗粒是碎屑岩的主要组成部分，占整个岩石的50%以上，并决定岩石的基本性质。杂基由机械沉积作用形成的细粒物质，充填在碎屑颗粒之间。胶结物是对颗粒起胶结作用的化学沉淀物。孔隙是指岩石中未被固体物质所占据的部分，孔隙可以是原生的，也可以是后期形成的。陆源碎屑岩的定义及基本组成含岩石碎屑-砾质砂岩内蒙西乌旗幺沟2007砾质砂岩显微照片（-）（+）1mm1mm碎屑颗粒成分：碎屑成分主要来源于陆源区母岩机械风化作用。1、常见的碎屑颗粒为：1）矿物碎屑2）岩石碎屑2、填隙物成分：3）杂基4）胶结物陆源碎屑岩的成分1、碎屑颗粒的成分1)矿物碎屑成分A石英碎屑：是分布最广的碎屑矿物，在砂岩和粉砂岩中的平均含量达66.8%。主要来源于花岗岩、片麻岩、片岩和先期形成的沉积岩，并常应用石英的各种特征来确定母岩的性质。B长石碎屑：在砂岩中含量为10-15%，以钾长石（微斜长石）为主，其次为酸性斜长石，中基性斜长石较少。长石主要来源于花岗岩和花岗片麻岩。根据长石的特点可推断母岩、古气候和古构造。陆源碎屑岩的成分1、碎屑颗粒的成分1)矿物碎屑成分C、云母和绿泥石碎屑：以白云母为主，常分布于细砂岩和粉砂岩的层面上，常与细粒的石英和长石共生。绿泥石都是成岩作用的产物，常以填隙物的形式出现。D、重矿物碎屑：是次要成分，通常含量不超过1%，比重大于2.86，常见的重矿物有：来自花岗岩的锆石、独居石、金红石、磷灰石；来自基性岩的尖晶石、铬铁矿、钛铁矿；来自变质岩的石榴子石、十字石、蓝晶石、电气石等。陆源碎屑岩的成分。2)岩石碎屑成分简称为岩屑，是碎屑岩中的重要组分。其成分可以是火成岩、变质岩和沉积岩。其含量和粒度有关，泥岩中完全没有岩屑，砂岩中平均含量为10-15%，多者可达95-100%，少则完全没有。岩屑可直接提供母岩的特征，反映沉积环境、沉积搬运的特征陆源碎屑岩的成分碎屑岩中颗粒大小与碎屑成分之间的关系2、填隙物成分填隙物分为杂基和胶结物，二者成因不同，但成分上可以相同，也可不同。1)杂基：由机械沉积作用形成的细粒物质，充填在碎屑颗粒之间。各种粘土矿物，如：高岭石、水云母、蒙脱石和绿泥石等，还包括各种细粉砂碎屑，是机械搬运的产物。2)胶结物：碎屑颗粒之间孔隙内的各种化学物质，常见的有：碳酸盐矿物、硅质矿物和少量铁质矿物，它们多形成于成岩作用期。还有一些自生矿物。如：海绿石、沸石、磷酸盐矿物、硫酸盐矿物、硫化物，还有自生的粘土矿物等陆源碎屑岩的成分陆源碎屑岩的结构类型1、陆源碎屑结构碎屑颗粒本身特征：碎屑颗粒的大小、形状和颗粒表面特征填隙物特征：颗粒与填隙物之间关系：胶结类型或支撑关系颗粒间接触关系:2、泥状结构：泥岩所特有的结构陆源碎屑岩的结构1、碎屑颗粒的结构颗粒大小：指碎屑颗粒的绝对大小，也称为粒度。它以颗粒的直径来计量。粒度的分级方案有：自然粒级：自然数的大小对数粒级：对颗粒的直径取对数Φ粒级：Φ=-log2d（d为粒径）陆源碎屑岩的结构单个碎屑颗粒的最大视直径（d）（路凤香等，2002）十进制2的几何级数制颗粒直径，mm粒级划分颗粒直径，mm10001000~100100~1010~2巨砾粗砾中砾细砾砾巨砾中砾砾石卵石256256~6464~44~22~11~0.50.5~0.250.25~0.1巨砂粗砂中砂细砂砂极粗砂粗砂中砂细砂极细砂2~11~0.50.5~0.250.25~0.1250.125~0.06250.1~0.050.05~0.01粗粉砂细粉砂粉砂粗粉砂中粉砂细粉砂极细粉砂0.0625~0.03120.0312~0.01560.0156~0.00780.0078~0.00390.01粘土（泥）0.0039碎屑颗粒的粒度（大小）碎屑颗粒的形状颗粒形状是由颗粒的长轴（l）、中轴（i）和短轴（s）三个轴的相对大小决定的。1）扁圆形：l＝i≠s包括板状和圆盘状2）等轴状：l＝i＝s包括立方体和球形3）片状：l≠i≠s4）拉长状：l≠i＝s碎屑颗粒的圆度（/球度）碎屑颗粒的圆度分级同一方框的颗粒圆度相似但球度不同棱角状次棱角状次圆状圆状滚圆状碎屑颗粒分选程度的目估分级（路凤香等，2002）分选性分为三级：分选好：主要粒级含量大于75%；分选中等：主要粒级含量50-75%；分选差：各种粒级含量都小于50%碎屑颗粒的分选碎屑颗粒的表面特征主要指颗粒表面的磨光程度及表面刻蚀痕迹1）霜面—毛玻璃2）磨光面3）刻蚀痕石英表面的溶蚀现象（SEM）2、填隙物的结构填隙物按成因分：杂基：0.003mm的细粒物质，是随粗碎屑颗粒一起搬运而来充填在碎屑颗粒孔隙中间。由机械作用形成。胶结物：由化学结晶作用形成充填在碎屑颗粒孔隙中的化学物质，其结构特征与本身的结晶程度、晶粒大小和分布的均匀性有密切的关系杂基的结构：杂基是同粗碎屑一同沉积的细粒物质。成分主要是细粉砂和粘土，有时有少量的碳酸盐灰泥和铁质。杂基可以反映介质的流动特点和分选特征，是碎屑岩中一个重要的参数。胶结物的结构：按胶结物的结晶程度和晶体的排列组合关系分为：非晶质结构：蛋白石、磷酸盐、铁质等隐晶质结构：粒度极细，只有在显微镜下才能分出光性，如玉髓、隐晶质的磷酸盐显晶质结构：明显的晶粒结构陆源碎屑岩的结构2、填隙物的结构对显晶质结构，根据晶体的排列方式可进一步划分为：晶粒结构：胶结物呈粒状晶体，它形镶嵌，排列无定向嵌晶结构（连生结构）：胶结物结晶形成粗大晶体，将一个或数个碎屑颗粒内部。栉状结构（丛生结构）：胶结物呈纤维状或短柱状垂直碎屑颗粒表面生长；当胶结物围绕碎屑颗粒呈带状分布时则称为带状胶结。再生（次生加大）结构：硅质胶结物沿碎屑石英颗粒边缘呈次生加大边，而且二者光性方位一致。陆源碎屑岩的结构胶结物的非晶质结构次生加大边结构栉状结构连生结构常见的胶结物结构特征1、非晶质结构2、隐晶质结构3、晶粒结构4、栉状结构5、嵌晶结构6、次生加大结构A、B、C、D和E依次为：棱角状、次棱角状、次圆状、圆状和极圆状五个级别陆源碎屑岩的结构棱角状石英依据碎屑与杂基的相对含量分为：杂基支撑和颗粒支撑两种支撑类型按颗粒和填隙物（包括杂基和胶结物）的相对含量和相互关系分为：基底式胶结孔隙式胶结接触式胶结镶嵌式胶结陆源碎屑岩的结构4．镶嵌胶结：四种胶结类型示意图基底胶结孔隙胶结接触胶结镶嵌胶结溶蚀胶结3、碎屑颗粒间的接触关系受颗粒形状的影响，以点接触和线接触为常见。在压实和压溶作用下，碎屑颗粒排列的越来越紧密，颗粒间的接触由点接触逐渐演化为线接触（在空间上为面接触），直至变为缝合线状接触，还常见有杂基充填。颗粒的接触类型示意图陆源碎屑岩的结构泥状结构：是由0.01mm的碎屑颗粒和粘土矿物组成的结构类型，是泥岩特有的。特点：粒度极细，粘土矿物定向排列，多具水平层理，手触有滑感，贝壳状断口。但自然界中，纯粹的泥状结构不多，常有数量不等的粉砂混入，形成过渡结构类型。陆源碎屑岩的结构常见的构造：各种层理构造、层面构造、同生变性构造、虫孔和虫迹构造等陆源碎屑岩的构造沉积岩的构造一、沉积岩的构造分类构造的概念和分类沉积构造是指由于成分、结构、颜色的不均一性而引起的岩石宏观特征。发育在陆源碎屑岩中的构造，称为陆源碎屑岩的构造；发育内源中的构造称为内源岩的构造。沉积构造的分类机械成因的构造（原生）化学成因的构造（次生）生物成因的构造Ⅰ层理水平层理和平行层理波状层理斜层理及交错层理爬升波状层理递变层理块状层理复合层理Ⅱ层面构造波痕泥裂雨痕、雹痕晶痕印模Ⅲ变形构造负荷构造球状、枕状构造Ⅰ溶解构造缝合线溶洞溶孔Ⅱ凝聚构造结核晶簇Ⅲ溶解、凝聚构造叠锥龟背石Ⅰ生物构造礁体Ⅱ生物-生物化学或机械-生物化学构造叠层石Ⅲ生物遗迹虫孔虫迹包卷层理滑坡构造二、沉积构造的类型1、机械成因的构造1）层理：沉积物沉积时在层内形成的成层现象。是由沉积物的成分、结构、颜色及层的厚度、形状等沿垂向变化而显示出的成层现象。描述层理的基本术语：•细层：•层系：•层系组：•层：•层系界面：水平层理和平行层理：细层呈直线状且相互平行，并都与层面一致。但二者形成的水动力条不同。波状层理：细层呈波状起伏，但总方向平行层面，层系界面往往也呈波状状，或与细层平行，或与细层想切，波形或对称，或不规则。交错层理：由一系列斜交层系界面的细层组成•板状交错层理：层系间界面为平面且互相平行，层系为板状•楔状交错层理：层系间界面为平面，但不平行，层系呈楔型•槽状交错层理：层系界面为槽型冲刷面，细层顶部被切割，细层呈槽状压扁层理和透镜状层理层系界面呈波状起伏的一种层理，波谷内有泥质压扁体存在称压扁层理；波谷内有砂质透镜体存在称透镜状层理。压扁层理透镜状层理递变层理-粒序层理•又称粒序层理，是由粒度的有规律的变化形成的。其特点是由底向顶粒度逐渐变细，最后变为泥质沉积物。韵律层理：在成分、结构和颜色等方面不同的薄层作有规律的重复出现而组成的。如：薄的粉砂和薄泥岩层相互重叠出现块状层理：2）层面构造在沉积层面上出现的各种沉积构造。常见类型有：（1）波痕：由风、水流和波浪等介质的运动，在沉积物表面上所形成的一种波状起伏的构造。波痕的形态要素脊点（C,D）：最高点谷点(A,B)：最低点向流面：面向流动方向的缓倾斜面背流面：背向流动方向的陡倾斜面波长（L）：相邻的两个脊点之间的水平距离波高（H）：波痕的脊点与谷点之间的垂直距离波痕指数（RI）：波长与波高之比（L/H）对称指数（RSI）：向流面水平投影长度与背流面水平投影长度之比（L1/L2）波痕的波脊线特征波痕的种类•流水波痕：单向水流形成，一般不对称。陡坡倾向指示水流方向。重组分和粗颗粒集中在波谷处。•浪成波痕：由波浪作用形成，峰尖谷圆，多数对称。•风成波痕：不对称，波峰和波谷都圆滑，重组分和粗颗粒多集中在波峰。浪成水成风成波痕的内部构造及形成机理（2）侵蚀和暴露成因的构造•泥裂：•雨痕和雹痕：•流痕：•槽状冲迹和槽状印模：图9-15冲刷构造特征（路凤香等，2002）a-冲刷痕；b-冲刷痕被覆盖；c-沿层面剥离；d-砂岩层底面的槽模（箭头表示水流方向）；e-剖面上冲刷构造泥裂及其形成示意图（施罗克，1948）槽状印模槽状印模3）同生变形构造•沉积物沉积同时或稍后，沉积物仍处于塑性状态下由无机作用形成的构造。一般局限于一定的层位内，与后期的区域构造运动无关。重荷膜：常见与泥质沉积层之上的砂岩层底面。是由上伏沉积物负荷不均匀引起的重荷模包卷层理、变形层理、滑坡构造二、化学成因的构造•在成岩过程中由化学作用形成的，多是溶解、沉淀和交代作用的结果。•石盐假晶：•结核：成分、结构和颜色与围岩截然不同的矿物集合体。结核脱水可行成龟背石。•缝合线：在垂直岩层的切面中呈锯齿状的微裂缝。是上覆岩层的静压力和构造应力作用下，岩石发生不均一溶解而成。常见于灰岩和石英砂严重。•叠锥：灰岩中由一系列漏斗状锥体套叠在一起所组成的，是压溶作用的结果。三、生物成因的构造生物成因的构造是指生物在生活过程中所留下的痕迹。1、生物生长构造：叠层构造：藻类生物分泌的黏液吸附细粒的沉积物，形成细的有机质层和沉积物层相间出现的现象。2、原地固着生长的生物的骨骼构成的格架，格架的空隙间可以充填一些填隙物。如珊瑚礁等。3、生物遗迹的构造•生物遗迹构造：虫孔、虫洞（痕迹化石）：生物在生活过程中为了觅食或躲避天敌所留下的爬行痕迹或所挖掘的洞穴。•生物扰动构造：生物钻孔或钻洞，破坏了原生的各种层理构造，形成种种不规则的层理按碎屑颗粒的大小，分为：1、粗碎屑岩——砾岩（角砾岩）＞2mm2、中碎屑岩——砂岩2~0.1mm3、细碎屑岩——粉砂岩0.1~0.01mm4、泥岩＜0.01mm陆源碎屑岩的分类陆源碎屑岩主要大类：一、粗碎屑岩——砾岩（角砾岩）二、中碎屑岩——砂岩三、细碎屑