第三章陆源碎屑岩的岩石类型-2

主要内容一、砾岩二、砂岩三、粉砂岩四、泥岩五、陆源碎屑岩的成岩作用第三章陆源碎屑岩—岩石类型第三章陆源碎屑岩的岩石类型陆源碎屑岩是指由母岩风化作用所形成的碎屑颗粒物质，经机械搬运和沉积作用，并进一步压实和胶结作用所形成的沉积岩类。组成碎屑岩的三个部分：碎屑颗粒、填隙物(杂基、胶结物)和孔隙。一、定义、命名原则粒度2mm的陆源碎屑颗粒组成的沉积岩，据碎屑颗粒的磨圆程度分为砾岩或角砾岩，松散的沉积物称为砾或角砾。砾级碎屑（直径大于2mm）含量大于30%者为砾岩类。其中：砾级含量大于50%，为砾岩；砾级含量在30—50%，砂(泥)质砾岩砾级含量在5—30%，砾质砂岩或砾质泥岩砾级含量5%，含砾砂岩或含砾泥岩粗碎屑岩—砾岩和角砾岩二、成分特征1、颗粒成分特征：以岩屑为主，少量的矿物碎屑。成分明显受母岩性质控制。不含重矿物，粗碎屑的成分复杂多样。化学成份少见。2、填隙物成分：以细碎屑杂基为主，颗粒粒径2mm，岩屑或矿物碎屑都有，化学胶结物少见。粗碎屑岩—砾岩和角砾岩三、结构、构造特征1、颗粒结构碎屑颗粒粗大，分选不好，磨圆可好可差，砾石表面常有一些特殊的痕迹，如冰川擦痕，沙漠漆等2、填隙物结构有细碎屑杂基，也有化学胶结物，但量少3、胶结类型：多为基底式胶结，也有孔隙胶结4、构造：砾石有定向排列，可推断与水流向。常发育大型交错层理和粒序层理。粗碎屑岩—砾岩和角砾岩野外砾石剖面四、粗碎屑岩的分类分类原则：粒度、形状、成因、地理位置等，理想的分类是成因分类但很难做到，常用多级分类1、按圆度：砾岩：圆状或次圆状50%（占碎屑含量）角砾岩：次棱角状或棱角状50%砾岩是长期搬运的正常沉积物，而角砾岩的成因则多种:构造作用、火山作用、溶解作用2、按砾石的大小巨砾256mm粗砾256-64mm中砾64-4mm细砾4-2mm当砾石分选差时，可用混积法命名粗碎屑岩—砾岩和角砾岩四、粗碎屑岩的分类3、按成分：单成分砾岩：单一成分大于75%复成分砾岩：每种成分小于504、按砾岩在剖面中的位置：层间砾岩：整合地产于岩层中间底砾岩：分布于侵蚀面上5、按成因：河成砾岩、海成砾岩、冰川角砾岩、崩积角砾岩、岩溶角砾岩、构造角砾岩等粗碎屑岩—砾岩和角砾岩残积的残积角砾岩、倒石堆沉积的正砾岩（杂基15%）稳定组分90%石英质砾岩稳定组分90%岩块砾岩副砾岩（杂基15%）纹层基质纹层状砾质泥岩非纹层基质冰碛砾岩同生的同生砾岩和角砾岩滑塌角砾岩成岩期后的岩溶角砾岩（洞穴角砾岩）、岩溶角砾岩本次课程的砾岩分类表粗碎屑岩—砾岩和角砾岩五、主要成因类型及实例1、滨岸砾岩主要是在波浪作用的淀岸地带，由河流搬运来的砾石沿海岸长期改造而成，其特点是砾石成分较单一，以稳定组分为主。2、河成砾岩常见于山区河流，多位于河床沉积的底部，砾石成分复杂，由于搬运不远，故不稳定组分仍然存在。3、洪积砾岩由山区洪流在流出山间峡谷进入平原时，流速骤减，致使带出的碎屑物质快速堆积而成。4、冰川角砾岩由冰川作用形成，成分复杂，常见新鲜的不稳定组分，分选极不好，大的砾石和泥砂混杂。5、滑塌角砾岩在地形陡峻地区的边界地带，常常由于某种地质营力作用发生崩塌，或沿斜坡发生地滑，从而形成滑塌角砾岩。6、岩溶角砾岩其形成下伏物质（如膏盐层）被溶解而移去以及上覆地层的坍塌作用有关，尤其是石灰岩的坍塌。六、研究方法和意义1、研究方法野外研究常用方法：砾石的碎屑成分：粒度和分选性：砾石的圆度、球度及表面特征砾岩的构造砾岩岩体的产状、接触关系、底面特征的观察2）室内研究2、研究意义1）常作为沉积间断的标志和划分地层的依据。2）有助于了解地质发展历史，如地壳运动情况、古气候条件、冰川的存在等。3）在古地理研究中具有重要的作用。4）砾岩本身就是矿石。5）未胶结或中等胶结的砾岩常常是含水层，也可以含油、气。粗碎屑岩—砾岩和角砾岩定义：粒度在2-0.0063mm碎屑占50%以上的陆源碎屑岩称为砂岩。一、砂岩的成分特征1、碎屑颗粒成分：Q——石英，F——长石，R——岩屑，三者的成分特征取决于母岩的成分和沉积物的改造历史。云母和绿泥石碎屑：量少重矿物碎屑：量少，有指示物源的作用成分成熟度＝Q/（F+R）：指碎屑沉积组分在其风化、搬运和沉积作用的改造下接近最稳定的终极产物的程度。F/R反映物源特征,R反映气候和风化作用的特点中碎屑岩—砂岩一、砂岩的成分特征2、填隙物的成分：杂基：粘土和小于0.03mm的细碎屑颗粒；胶结物：铁质、钙质和硅质为常见。二、砂岩的结构特征具典型的陆源碎屑结构三、砂岩的构造特征发育各种层理、层面、同生变形构造和虫孔等中碎屑岩—砂岩五、砂岩的分类1、分类的原则和依据:首先必须选择在客观上能鉴定而又最能联系岩石成因的特征作为分类的依据，第二，应当考虑分类方案既适用于野外工作，又适用于室内研究。最简单的分类是按颗粒大小分类：巨粒砂岩2-1mm粗粒砂岩1-0.5mm中粒砂岩0.5-0.25mm细粒砂岩0.25-0.125mm微粒砂岩0.125-0.063mm这是其他分类的基础，但不能反映砂岩的成分和成因特征中碎屑岩—砂岩2、常见砂岩分类的简介早期：只考虑成分或结构，应用方便，但对研究砂岩形成特征、沉积环境无明显意义。20世纪中期，克里宁（1948）三角形分类，是成分分类具有成因意义。20世纪60-70年代，吉尔伯特、福克、佩蒂庄结合成分成因的特征，先后提出自己的成分——成因分类方案。20世纪70-80年代，国内形成流行的分类方案（本次课程使用的分类方案）。中碎屑岩—砂岩这些分类的共同关注特点：1、来源区的性质（母岩成分）；2、成分成熟度；3、结构成熟度；4、流动因素：搬运、沉积介质的物性；5、大地构造背景；6、原生沉积构造；7、气候及风化作用；8、沉积成岩作用中碎屑岩—砂岩克里宁（Krynine，P.D，1948）福克（Folk，1968）分类方案吉尔伯特（Gilbert，1955）佩蒂庄（Pettijohn，1972现今石油系统使用的分类3、三端元四组分分类三端元四组分分类方案详解：首先根据杂基的含量，将砂岩分为两大类，杂砂岩（杂基15%）和净砂岩（杂基15%）；其次，根据砂岩的三种碎屑主要成分，按三角形图解进行成分划分；Q（石英）端元：石英、玉燧、石英岩和其他硅质岩屑；F（长石）端元：长石、花岗岩和花岗片麻岩类岩屑；R（岩屑）端元：除去花岗质和硅质岩屑之外的其他岩屑，以及碎屑云母和绿泥石。中碎屑岩—砂岩成因意义：Q端元反映砂岩的成分成熟度，F/R值反映物质来源和大地构造状况，F端元在一定程度上反映气候和风化作用的特点。QM15%,杂砂岩M15%，净砂岩1234567FR1/31/13/195%75%F/R中碎屑岩—砂岩三端元四组分分类方案砂岩的名称及成分特征1、石英砂岩：Q95%,F+R5%;2、长石石英砂岩：Q=75-95%，F+R25%，FR3、岩屑石英砂岩：Q=75-95%，F+R25%，RF4、长石砂岩：Q75%，F25%，F/R35、岩屑长石砂岩：Q75%，F/R=3-16、长石岩屑砂岩：Q75%，F/R=1/3-17、岩屑砂岩：Q75%，R25%，F/R1/3中碎屑岩—砂岩一定记住，砂岩只有七个名称，也就是说地球上只有七种砂岩四、常见的砂岩岩石类型及成因1、石英砂岩和石英杂砂岩1）颜色：黄白色或浅灰白色、浅红褐色；2）成分：石英和各种硅质岩屑的含量占砂级碎屑总量的95%以上，以单晶石英为主，仅含少量的长石、岩屑和重矿物。3）结构：磨圆度和分选性都比较好，成分成熟度和结构成熟度都最好；4）填隙物成分和结构：多为胶结物，成分为钙质或硅质、铁质及海绿石，杂基很少。石英次生加大边。5）构造：交错层理、平行层理。中碎屑岩—砂岩铸体薄片的石英砂岩—孔隙、次生加大边中碎屑岩—砂岩高成熟度的石英砂岩是长期风化、分选和磨蚀的产物；主要产于海洋环境，含海相化石和海绿石，与海相地层共生。关于石英杂砂岩的成因，一般认为是由于石英形成与高能的浅海环境，堆积于障壁后的低能环境中形成的。石英砂岩的出现标志着稳定的大地构造环境、基准面的夷平和长期的风化。石英砂岩的形成环境与成因2、长石砂岩和长石杂砂岩：1）颜色：淡黄色、灰绿色、肉红色等2）碎屑颗粒成分：主要为石英和长石，石英含量下于75%，长石大于18.6%,还有少量的岩屑。3）碎屑颗粒结构：粒度为中粒和中粗粒，分选性和磨圆度变化较大；一般分选中等，次圆到次棱角状。4）填隙物成分和结构：杂基：主要为各种粘土矿物，重结晶形成长石的次生加大边；胶结物：主要为钙质和铁质。5）长石砂岩的形成条件母岩石含长石丰富的花岗岩和花岗片麻岩类，在形成过程中以物理风化为主，须有强烈的侵蚀与快速堆积的条件，埋藏后的蚀变作用要弱。中碎屑岩—砂岩中碎屑岩—砂岩6）长石砂岩的成因：A构造长石砂岩：在构造强烈活动的地区，母岩风化的碎屑快速搬运和沉积而成，形成的长石砂岩分选和磨圆都差、杂基含量高，甚至形成长石杂砂岩。B气候长石砂岩：在干燥和寒冷的气候条件下，经过长期搬运的碎屑颗粒分选和磨圆都较好，长石表面新鲜、干净，重矿物含量高。C基底长石砂岩：位于花岗岩或花岗片麻岩的侵蚀面上，由长期的侵蚀和风化作用形成。3、岩屑砂岩和岩屑杂砂岩：1）颜色：灰色、灰绿色、灰黑色；2）颗粒成分：以岩屑和石英为主，少量的长石和黑云母；石英含量小于75%，岩屑含量一般大于18.75%，岩屑与长石之比大于3，自然界中岩屑杂砂岩更为常见。3）颗粒结构：碎屑颗粒分选磨园都不好；4）填隙物成分和结构：杂基为主，成分为粘土；胶结物少，成分为钙质、硅质。5）构造：各种层理（粒序层理）、槽模、沟模等6）成因：需要强烈剥蚀、快速堆积的条件。如：海相的浊积岩、强烈褶皱的侵蚀区附近的山前或山间盆地中。陆相沉积环境中山麓冲积、洪积环境的沉积物等。中碎屑岩—砂岩四、砂岩的研究意义和方法1、研究意义：砂岩本身就是一种矿产资源，并蕴藏着丰富的矿产；可用于地层对比、分析母岩性质、推测来源区的位置和搬运途径，了解沉积环境的特征、古气候和古地理特征；了解砂岩的孔隙度和渗透性等。2、研究方法：野外工作方法：了解砂岩的物质成分、结构和构造特征及产状和空间变化规律，采集室内工作的样品；室内工作方法：薄片鉴定、重矿物分析、结构分析、化学分析、孔渗的测量、电子显微镜和阴极发光的应用等中碎屑岩—砂岩定义：粒度在0.063-0.0039mm(4-8φ)的碎屑颗粒含量50%的一种陆源碎屑岩一、粉砂岩的一般特征1、成分特征：石英较多，含较多的云母，粘土矿物及绿泥石，也含有一定数量的长石等。重矿物含量较多。填隙物有粘土杂基、钙质和铁质胶结物。2、结构：碎屑结构及碎屑与泥状结构的过渡类型（碎屑颗粒棱角分明）3、构造特征：水平层理，波纹层理，虫孔变形、同生变形构造细碎屑岩—粉砂岩二、分类：1、按粒度：粗粉砂岩：0.063-0.03mm细粉砂岩：0.03-0.0039mm2、按特殊成分及颜色土黄色粉砂岩砖红色粉砂岩等3、按胶结物含量及成分：Fe质粉砂岩钙质粉砂岩等4、三角形成分分类：石英粉砂岩长石粉砂岩岩屑粉砂岩细碎屑岩—粉砂岩由于粉砂岩颗粒细小，无论在显微镜下还是在手标本上都很难确定成分的百分含量，所以，粉砂岩的分类多以野外定名为主，或根据工作的需要定名。三、特殊的粉砂岩－黄土黄土是一种未固结的粉砂岩，浅黄色、棕黄色、褐色或红色，呈土状，是一种半固结的多孔粉砂。主要成分以石英含量最多50%，还有长石，结晶的Cc矿物，少量的白云母20-30%，粘土矿物10-20%，重矿物5%成因：风成的、冰积的、洪积的、冲积的多数人认为：河流洪积平原堆积的风成粉砂。常具水平层理：沙纹层理、包卷层理我国黄土主要分布在西北地区、华北地区，及东北的南部和华东的北部。四、粉砂岩分布与成因河漫滩质潮坪质三角洲粉砂岩分布：河漫滩、潮坪、三角洲、泻湖、沼泽及海、湖的浅水部位。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，分布极其广泛，几乎在所有的砂—泥质岩系中，都有粉砂岩层或夹层。细碎屑岩—粉砂岩定义：主要由粒度小于0.0039m的细碎屑和粘土