沉积学--第四章--碎屑岩各论课件.ppt

1、第四章第四章 陆源碎屑岩各论陆源碎屑岩各论陆源碎屑岩按粒度划分陆源碎屑岩按粒度划分n砾岩砾岩n砂岩砂岩n粉砂岩粉砂岩n粘土岩粘土岩一、一般特征一、一般特征 主要由大于主要由大于2mm（50%）的碎屑）的碎屑砾石组成。砾石组成。（一）成分（一）成分最能反映母岩性质最能反映母岩性质 碎屑组分以岩屑为主。碎屑组分以岩屑为主。杂基通常为细粒的砂、粉砂和粘土。杂基通常为细粒的砂、粉砂和粘土。第一节第一节 砾砾 岩岩 （二）常见构造（二）常见构造大型斜层理、大型斜层理、递变层理、递变层理、块状层理、块状层理、叠瓦状构造叠瓦状构造砾石的最大扁平面向源区方向倾斜，彼此砾石的最大扁平面向源区方向倾斜，彼此重叠，

2、呈叠瓦状。重叠，呈叠瓦状。叠复递叠复递变层理变层理反递变反递变层理层理块状砾岩块状砾岩叠瓦状构造叠瓦状构造（三）结构（三）结构颗粒粗、填隙物粗。颗粒粗、填隙物粗。随搬运距离的加大，结构成熟度增高。随搬运距离的加大，结构成熟度增高。（四）颜色（四）颜色 多样，常带继承色多样，常带继承色二、砾岩分类二、砾岩分类（一）按砾石圆度的分类（一）按砾石圆度的分类 1.砾岩：圆状和次圆状砾石含量大于砾岩：圆状和次圆状砾石含量大于50%，沉积成因；沉积成因；2.角砾岩：棱角状和次棱角状砾石大于角砾岩：棱角状和次棱角状砾石大于50%。除沉积成除沉积成因外，还可成因于构造作用、火山作用、化学作用。因外，还可成因于

3、构造作用、火山作用、化学作用。如：如：断层角砾岩、火山角砾岩、洞穴角砾岩及岩溶角砾岩断层角砾岩、火山角砾岩、洞穴角砾岩及岩溶角砾岩（二）按砾石大小分类（二）按砾石大小分类（十进制原则）（十进制原则）1.细砾岩：砾石直径细砾岩：砾石直径210mm；2.中砾岩：中砾岩：10100mm（110cm）；）；3.粗砾岩：粗砾岩：1001000mm（0.11m）；）；4.巨砾岩：巨砾岩：1m。（三）根据砾石成分的分类（三）根据砾石成分的分类1.单成分（角）砾岩单成分（角）砾岩 砾石成分单一，砾石成分单一，同种成分的砾石占同种成分的砾石占75%以上。以上。2.复成分砾岩复成分砾岩 砾石成分复杂，砾石成分复杂

4、，各种成分的砾石都不超过各种成分的砾石都不超过50%。（四）根据砾岩在剖面中的位置（四）根据砾岩在剖面中的位置1.底砾岩底砾岩 位于海侵层位最底部的侵蚀面上，海侵阶段的产物。位于海侵层位最底部的侵蚀面上，海侵阶段的产物。2.层间砾岩层间砾岩 夹于其他岩层之间，与下伏地层连续沉积。夹于其他岩层之间，与下伏地层连续沉积。3.层内砾岩层内砾岩 同生的砾岩，准同生期半固结的沉积物破碎后再沉积而成。同生的砾岩，准同生期半固结的沉积物破碎后再沉积而成。三、主要成因类型及实例三、主要成因类型及实例(一）一）滨岸砾岩滨岸砾岩形成于湖、海的滨岸地带。形成于湖、海的滨岸地带。1 1、缓岸砾岩、缓岸砾岩成分：成熟度

5、高，硅质砾石多成分：成熟度高，硅质砾石多结构：磨圆好、分选好。结构：磨圆好、分选好。构造：叠瓦状，最大扁平面应向深水（海）方向倾斜。构造：叠瓦状，最大扁平面应向深水（海）方向倾斜。其它：常含破碎生物碎片。其它：常含破碎生物碎片。2 2、陡岸砾岩、陡岸砾岩快速堆积，碎屑流、泥石流沉积。快速堆积，碎屑流、泥石流沉积。2.河成砾岩河成砾岩分布于山区河流的河床底部。分布于山区河流的河床底部。成分复杂。成分复杂。分选较差。分选较差。砾石向源叠瓦状倾斜。砾石向源叠瓦状倾斜。透镜状产出，底部具冲刷面。透镜状产出，底部具冲刷面。3.洪积砾岩洪积砾岩与冲积扇有关，沿山麓分布，厚度巨大。与冲积扇有关，沿山麓分布，

6、厚度巨大。砾石粗大砾石粗大 分选很差，磨圆度低分选很差，磨圆度低 杂基含量高杂基含量高 剖面上多呈透镜体和楔状体。剖面上多呈透镜体和楔状体。4.冰川角砾岩（冰碛岩）冰川角砾岩（冰碛岩）成分复杂，分选极差，砾砂泥混杂。成分复杂，分选极差，砾砂泥混杂。砾石棱角状砾石棱角状，表面有，表面有“T”形擦痕或磨光面。形擦痕或磨光面。常呈块状层理。常呈块状层理。冰川漂砾冰川漂砾5.滑塌角砾岩滑塌角砾岩因崩塌或沿斜坡滑动形成。因崩塌或沿斜坡滑动形成。分选很差，磨圆度不等（崩塌为角砾状，半固结的磨圆好）。分选很差，磨圆度不等（崩塌为角砾状，半固结的磨圆好）。常呈透镜状产出。常呈透镜状产出。6.岩溶角砾岩岩溶角砾

7、岩石灰岩溶洞的坍塌作用石灰岩溶洞的坍塌作用四、研究方法和意义四、研究方法和意义（一）研究方法（一）研究方法 1.砾石成分：统计不同成分及其含量砾石成分：统计不同成分及其含量 2.粒度和分选：直接测量粒度和分选：直接测量 3.砾石的磨圆度、球度和表面特征砾石的磨圆度、球度和表面特征 4.杂基与胶结物的特征杂基与胶结物的特征 5.沉积构造，砾石的排列方向。沉积构造，砾石的排列方向。6.垂向沉积序列和横向展布垂向沉积序列和横向展布（二）研究意义（二）研究意义1.岩石学意义岩石学意义 推断陆源区位置和性质推断陆源区位置和性质 推断古岸线推断古岸线 根据扁平砾石倾斜方向确定古流向。根据扁平砾石倾斜方向确

8、定古流向。2.实际意义实际意义 油、气、水的储集岩油、气、水的储集岩第二节第二节 砂岩及粉砂岩砂岩及粉砂岩 一、砂岩的分类一、砂岩的分类 最早由最早由Grabau（1904）提出，目前）提出，目前50多种方案；多种方案；方法有表格和图形；方法有表格和图形；结构分类、成分分类、成因分类、综合分类结构分类、成分分类、成因分类、综合分类 结构分类按粒度：巨砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩结构分类按粒度：巨砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩 成分分类：成分分类：Q、F、R、M、C 成因分类：河成砂岩、风成砂岩、滨岸砂岩成因分类：河成砂岩、风成砂岩、滨岸砂岩最重要的是三组份和四组分分类（最重要的是三组份和四组分分

9、类（Pettijohn，1949）（一）分类原则和依据（一）分类原则和依据 能直接鉴定，还能反映岩石成因，能直接鉴定，还能反映岩石成因，具体是：具体是：1）源区母岩的性质；）源区母岩的性质；2）成分和结构成熟度；）成分和结构成熟度；3）沉积的流体性质。）沉积的流体性质。上述特征直接对应砂岩中石英上述特征直接对应砂岩中石英(Q)、长石、长石(F)、岩屑、岩屑(R)、杂基杂基(M)的比例。的比例。1）来源指数）来源指数F/R 2）矿物成熟度）矿物成熟度Q/(F+R)3）流动指数）流动指数G/M（二）分类方法（二）分类方法本教材采用四组分三端元分类体系。本教材采用四组分三端元分类体系。（1）按杂基含

10、量将砂岩分为两大类）按杂基含量将砂岩分为两大类 杂基杂基15%杂砂岩杂砂岩 之后，看石英之后，看石英（单晶石英）、长石、（单晶石英）、长石、岩屑三端元含量，岩屑三端元含量，非三级命名。非三级命名。1）长石、岩屑含量都小于）长石、岩屑含量都小于5，则为石英砂岩；，则为石英砂岩；2）长石、岩屑均小于）长石、岩屑均小于25，至少其中之一大于，至少其中之一大于5，以含量高的命名：以含量高的命名：亚长石砂岩、亚岩屑砂岩；亚长石砂岩、亚岩屑砂岩；3）长石或岩屑含量大于）长石或岩屑含量大于25，以含量高的命名为：，以含量高的命名为：长石砂岩（岩屑长石砂岩（岩屑岩屑岩屑10）岩屑砂岩（长石岩屑砂岩（长石长石长

11、石10）例：长石例：长石20%；岩屑；岩屑38%；石英；石英42%4 4）杂砂岩命名原则）杂砂岩命名原则:二、砂岩的主要类型二、砂岩的主要类型 1.石英砂岩石英砂岩 Q90%，F、R50%)50%)的颗粒组成的细碎屑岩的颗粒组成的细碎屑岩。1.1.成分成分 颗粒以石英为主，长石较少，岩屑极少，常见白云母，颗粒以石英为主，长石较少，岩屑极少，常见白云母，重矿物含量可达重矿物含量可达2 23%3%。填隙物常为粘土。填隙物常为粘土。2.2.结构结构分选较好，磨圆性较差分选较好，磨圆性较差3.3.构造构造水平层理及波状层理水平层理及波状层理小型交错层理小型交错层理（二）粉砂岩的分类、主要类型（二）粉砂

12、岩的分类、主要类型 1.按颗粒大小按颗粒大小粗粉砂岩粗粉砂岩 0.10.05mm细粉砂岩细粉砂岩 0.050.01mm 2.2.根据其它颗粒含量三级命名根据其它颗粒含量三级命名:含砂泥质粉砂岩、含砂泥质粉砂岩、含泥粉砂岩含泥粉砂岩3.3.根据胶结物的成分：根据胶结物的成分：铁质粉砂岩、铁质粉砂岩、钙质粉砂岩钙质粉砂岩4.4.根据碎屑成分根据碎屑成分单成分粉砂岩单成分粉砂岩 石英为主石英为主复成分粉砂岩复成分粉砂岩 除石英外，还有较多云母、长石等碎屑除石英外，还有较多云母、长石等碎屑 粉砂岩粉砂岩（三）成因（三）成因 经过较长距离搬运，在稳定的水动力条件下较缓慢沉降经过较长距离搬运，在稳定的水动

13、力条件下较缓慢沉降。五、砂岩、粉砂岩的研究意义五、砂岩、粉砂岩的研究意义主要的油气储集体。主要的油气储集体。原生孔隙：粒间孔隙、微孔隙原生孔隙：粒间孔隙、微孔隙 次生孔隙：次生孔隙：孔隙度：岩石中连通孔隙的体积百分比。孔隙度：岩石中连通孔隙的体积百分比。渗透率：一定压力差下，流体通过的能力。渗透率：一定压力差下，流体通过的能力。影响物性的主要因素：粒度、分选、影响物性的主要因素：粒度、分选、填隙物成分填隙物成分（Si Ca M淀杂基淀杂基）与含量、排列方式等。与含量、排列方式等。第三节第三节 粘粘 土土 岩岩 粒径粒径 50%）沉积岩。）沉积岩。粘土、粘土矿物的区别粘土、粘土矿物的区别 粉砂岩

14、泥岩（相应粒级含量少于2/3）粘土岩粘土矿物成因：粘土矿物成因：母岩风化产物，机械搬运、沉积母岩风化产物，机械搬运、沉积主要；主要；胶体形式絮凝胶体形式絮凝或火山岩蚀变或火山岩蚀变少量。少量。疏松或未固结成岩者疏松或未固结成岩者粘土粘土 固结成岩者固结成岩者粘土岩、泥岩粘土岩、泥岩 有无页理有无页理泥岩和页岩泥岩和页岩 一、粘土岩的物质成分一、粘土岩的物质成分 1.粘土矿物粘土矿物非晶质和结晶质两类，结晶质的包括非晶质和结晶质两类，结晶质的包括 层状、层状、链层状。链层状。硅氧四面体硅氧四面体铝铝/镁氧八面体镁氧八面体 高岭石高岭石1 1：1 1 蒙脱石蒙脱石2 2：1 1伊利石伊利石2 2：

15、1 1 绿泥石绿泥石2 2：1 1：1 1（二）非粘土矿物（二）非粘土矿物 陆源碎屑矿物、化学沉淀的自生矿物陆源碎屑矿物、化学沉淀的自生矿物（氧化物和（氧化物和氢氧化物、盐类矿物）氢氧化物、盐类矿物）。（三）有机质（三）有机质 （四）粘土岩的化学成分（四）粘土岩的化学成分二、粘土及粘土岩的物理性质二、粘土及粘土岩的物理性质（一）非渗透性（一）非渗透性 微毛管孔隙微毛管孔隙，直径，直径0.2m，流体难以流动，流体难以流动。盖层。盖层。（二）吸附性（二）吸附性 可以吸附各种离子、放射性元素、有机色素。可以吸附各种离子、放射性元素、有机色素。包括：靠分子间力引起的物理吸附、包括：靠分子间力引起的物理

16、吸附、离子交换吸附。离子交换吸附。蒙脱石、海泡石吸附性最强。蒙脱石、海泡石吸附性最强。（三）吸水膨胀性（三）吸水膨胀性 有强的吸水性。有强的吸水性。水化作用包括：水化作用包括：1.吸附的交换性阳离子水化；吸附的交换性阳离子水化；2.晶体层间水化。晶体层间水化。水化最强的是蒙脱石水化最强的是蒙脱石（四）其他性质（四）其他性质 可塑性、耐火性、烧结性、可塑性、耐火性、烧结性、粘结性、干缩性粘结性、干缩性三、粘土岩的结构、构造和颜色三、粘土岩的结构、构造和颜色（一）粘土岩的结构（一）粘土岩的结构1.按颗粒的相对含量按颗粒的相对含量 粘土结构、粘土结构、含粉砂质粘土结构、粉砂质粘土结构。含粉砂质粘土结

17、构、粉砂质粘土结构。2.按粘土矿物的结晶程度及晶体形态按粘土矿物的结晶程度及晶体形态 1）非晶质结构：罕见，）非晶质结构：罕见，水铝英石粘土岩水铝英石粘土岩 2）隐晶质结构：最常见）隐晶质结构：最常见 3）显晶质结构：重结晶）显晶质结构：重结晶 3.鲕粒及豆粒结构：胶体成因鲕粒及豆粒结构：胶体成因4.内碎屑结构：同生破碎再沉积内碎屑结构：同生破碎再沉积5.残余结构：原岩热液蚀变残余结构：原岩热液蚀变（二）构造（二）构造常见水平层理、块状层理、干裂、虫迹、水下滑动、液化。常见水平层理、块状层理、干裂、虫迹、水下滑动、液化。其中，如果水平层理纹层厚度其中，如果水平层理纹层厚度1cm，称为页理；，称

18、为页理；1mm，称为纹理。，称为纹理。书上的显微构造？隐晶质结构书上的显微构造？隐晶质结构（三）粘土岩的颜色（三）粘土岩的颜色杂，红、紫、褐、黄、灰绿、灰、黑杂，红、紫、褐、黄、灰绿、灰、黑 等色。等色。四、粘土岩的分类和主要类型四、粘土岩的分类和主要类型（一）分类（一）分类 方案混乱。方案混乱。固结程度沉积构造结构、成分固结程度沉积构造结构、成分（二）粘土岩的主要类型（二）粘土岩的主要类型 1.高岭石粘土岩高岭石粘土岩 高岭石高岭石、多水高岭石、埃洛石、水云母、多水高岭石、埃洛石、水云母 高岭土高岭土 （1）风化残积型：）风化残积型：母岩富含长石；母岩富含长石；（2）沉积型：化学沉淀）沉积型

19、：化学沉淀 机械搬运、沉积（煤系地层中常见）机械搬运、沉积（煤系地层中常见）2.蒙脱石粘土岩蒙脱石粘土岩 蒙脱石蒙脱石、绿脱石、伊利石、伊蒙混层、绿脱石、伊利石、伊蒙混层 （1）风化残积型：膨润土。）风化残积型：膨润土。中酸性火山岩，碱性条件下的分解。中酸性火山岩，碱性条件下的分解。（2）沉积型：火山碎屑的水解、转化）沉积型：火山碎屑的水解、转化3.伊利石（水云母）粘土岩伊利石（水云母）粘土岩 伊利石、伊利石、蒙脱石、伊蒙混层蒙脱石、伊蒙混层.一般不纯一般不纯 形成条件广泛，形成条件广泛，时代越老，伊利石的含量越多。，时代越老，伊利石的含量越多。4.海泡石粘土岩海泡石粘土岩 海泡石、凹凸棒石、蒙脱石海泡石、凹凸棒石、蒙脱石 沉积于咸水环境沉积于咸水环境5.泥岩及页岩泥岩及页岩矿物成分复杂矿物成分复杂（1）钙质泥岩、页岩）钙质泥岩、页岩（2）铁质泥岩和页岩：）铁质泥岩和页岩：红层红层（3）硅质泥岩和页岩：硅质来源生物骨骼、海底火山喷发、）硅质泥岩和页岩：硅质来源生物骨骼、海底火山喷发、粘土矿物的成岩转化。粘土矿物的成岩转化。（4）碳质页岩：染手）碳质页岩：染手（5）黑色页岩：不染手，深水沉积）黑色页岩：不染手，深水沉积