1、第六章 砂岩和粉砂岩 （Sandstones and Siltstones）,一、砂岩的定义主要由砂（20.05mm，或20.1mm的陆源碎屑颗粒）组成的碎屑岩，称砂岩。砂岩中，砂含量50% ,在沉积岩中的分布仅次于粘土岩,居第二位,约占沉积岩的1/3左右。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。,第一节 砂岩的一般特征,二、砂岩的特点1成分,以石英为主，其次是长石和各种岩屑，有时含云母、绿泥石等碎屑颗粒。2结构，由砂粒碎屑、基质及胶结物三部分组成。3化学成分极不一致，主要取决于碎屑组分和胶结物成分。4成熟度高低差别较大。成熟度：砂岩中碎屑组分在
2、风化、搬运、沉积作用的改造下接近最稳定的终极产物的程度，常用石英/（长石+岩屑）的比值作为衡量标志，在重矿物分析中，常用“ZTR”指数反映成熟度。,第一节 砂岩的一般特征,一、砂岩分类的现状自从葛利普在1904年提出第一个有科学意义的砂岩分类方案以来，到20世纪70年代，全世界提出的砂岩分类方案有50多种。目前主要采用三类分类方案，即：结构分类、成分分类及成因分类，表达方式有表格式、描述式和图解式，其中以采用三角图方式的成分分类应用最多。成分分类中又有三组分和四组分两种体系。,第二节 砂岩的分类,（1）克里宁（1948）的分类以来源区和构造变动为分类准则，确定三个端元组分： 石英+硅质岩屑，代
3、表岩石成熟度即该组分含量越大，岩石成熟度越高，则其搬运历史越长 长石+高岭石，代表母岩的性质 云母+绿泥石，表示构造变动的强度，当构造变动大时，母岩风化剥蚀得快，碎屑物质快速掩埋。因此，其中不稳定的组分，如云母、绿泥石等尚能较多的保存。,第二节 砂岩的分类,1三组分体系（简介） 三组分体系主要根据砂岩的三种砂级碎屑组分、如石英、长石、岩屑的相对含量对砂岩进行分类，代表性的分类方案有克里宁（1948）的分类和福克（Folk）的分类。,克里宁的砂岩分类方案（1948）,第二节 砂岩的分类,克里宁提出的分类对于砂岩分类和命名的进一步发展仍有重大影响。,（2）福克分类1954分类三端元组分为：石英+硅
4、质岩(Q)，表示沉积来源； 长石+火成岩屑(F)，表示火成来源,；云母+变质岩屑(M)，表示变质来源(图a),强调来源区的母岩类型，1968年分类偏重于母岩类型和矿物成熟度两个因素 (图b)。,第二节 砂岩的分类,2四组分体系四组分体系除考虑碎屑成分外，还把粘土基质作为一个组分，引入到砂岩分类中来。主要介绍Gilbert（1955）的砂岩分类和Pettjohn（1975）的分类。,Gilbert(1955)的砂岩分类方案,第二节 砂岩的分类,吉尔伯特分类特点先按照分选性把砂岩分为两大类：粘土基质含量10%且分选不好的混杂砂岩，归为杂砂岩(wacke，旧译瓦克岩);粘土基质含量10%且分选良好的
5、纯净砂岩，归为砂屑岩(arenite，或译纯砂岩)。然后，再根据稳定和不稳定组分的相对含量划分一定类型。,第二节 砂岩的分类,把粘土基质明确地由格架碎屑组分中区分出来与之并列，建立了四组分体系。理由是基质可以指出介质的流动性质，并且与含有大量粘土悬浮物的浊流机理密切相关。1975年的分类中把反映成因的来源区、矿物成熟度及流动因素(介质的密度和粘度)作为砂岩分类的准则。先以基质含量15%为界限把砂岩分为两大类：砂屑岩和杂砂岩。然后，再以砂岩的主要碎屑组分石英、长石和岩屑为三端元，分别以Q、F和R表示，进一步分类和命名。分类可以反映砂岩的重要成因特征。,裴蒂庄砂岩分类,第二节 砂岩的分类,Pett
6、ijohn(1975)的砂岩分类方案,第二节 砂岩的分类,二、我国常用砂岩分类方案1. 石油大学（本教材）的分类方案,第二节 砂岩的分类,三、分类的原则和依据砂岩分类应兼顾描述和成因两个方面。成因三个主要问题:来源区的母岩性质；搬运和磨蚀历史，即岩石成熟度；沉积时介质物理条件，即流动因素。具体标志来说，应选择砂岩中的石英、长石、岩屑和粘土基质四种组分作为分类依据。描述砂岩分类应考虑以下两个基本要素：第一、首先必须选择在客观上能够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。,第三节 主要砂岩类型,一、石英砂岩类1. 主要类型（1）石英砂
7、岩最突出的特点是石英碎屑占90%以上，含有少量长石和燧石等岩屑，重矿物含量极少，石英大多为单晶石英，大部分石英碎屑常磨得很圆，表面光泽暗淡呈雾状，大小均一，分选良好，缺少泥质。胶结物主要为硅质，其次为钙质、铁质和海绿石等。（2）长石质石英砂岩 （3）岩屑质石英砂岩（4）长石岩屑质石英砂岩,第三节 主要砂岩类型,3.成因纯净的石英砂岩 具有高成分成熟度和结构成熟度，它是风化作用，分选作用和磨蚀作用持续较久和深化的终极产物。主要来自花岗岩母岩彻底风化的产物，多形成于滨浅海砂质海岸沉积环境。在河流、湖泊环境中可形成长石石英砂岩、岩屑石英砂岩类。,第三节 主要砂岩类型,中-细粒石英砂岩，铸体薄片，单偏
8、光,2.实例塔里木盆地下石炭统底部的东河砂岩；北京昌平龙山组含海绿石长石石英砂岩。,二、长石砂岩类1. 主要类型（1）长石砂岩主要由石英和长石组成，石英含量75%，长石含量25%，岩屑 含量25%，含有大的云母碎屑是长石砂岩的特征，重矿物一般比 石英砂岩类的含量高，成分较复杂，含少量的粘土基质。胶结物通常 为钙质，有时为铁质，硅质胶结较少见。（2）岩屑质长石砂岩随着岩屑含量的增加，逐渐向岩 屑砂岩过渡，当岩屑含量增加到10 50，而长石含量（2575）仍 大于岩屑含量时，则称为岩屑质长石 砂岩。,第三节 主要砂岩类型,中粒长石砂岩，单偏光，50,实例鄂尔多斯盆地上三叠统延长组砂岩，长石含量一般
9、为50%左右；渤海湾盆地下第三系沙河街组岩屑质长石砂岩，石英含量一般为55%，长石35%，岩屑10%左右。 3. 成因（本节重点）长石砂岩的形成在很大程度上取决于母岩成分，首先要有富含长石的母岩如花岗岩、花岗片麻岩等，这是长石砂岩形成的物质基础。另外，还需要有利于母岩崩解的条件，主要是构造条件和气候条件。,第三节 主要砂岩类型,三、岩屑砂岩类1. 主要类型（1）岩屑砂岩：岩屑砂岩含有丰富的岩屑，在其碎屑含量中，岩屑25%，长石25%，石英含量在75%以下，常含有较多的碎屑云母。胶结物常见碳酸盐和氧化硅。（2）长石质岩屑砂岩：随着长石含量的增加，逐渐向长石砂岩过渡，当长石含量增加到1050，而岩
10、屑含量（2575）仍大于长石含量时，则称为长石质岩屑砂岩。2. 成因形成条件与长石砂岩类似，需要有利于不稳定物质产生和沉积的条件，只有在这种条件下，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。,第三节 主要砂岩类型,3.实例沁水盆地岩屑砂岩，岩屑含量一般在50%以上，可最高可达90%。,第三节 主要砂岩类型,四、杂砂岩类 1、一般特征杂砂岩是指粘土基质含量大于15%，分选不好、泥砂混杂的砂岩。分类命名原则与净砂岩相同。杂砂岩一般富含石英，有不同比例的长石和岩屑；长石主要是斜长石、钾长石少见；岩屑主要是泥页岩、粉砂岩、板岩、千枚岩、云母岩；富含基质是杂砂岩的基本特征；常呈暗灰
11、色或黑色，一般是坚硬的固结良好的砂岩。 2、成因（本节重点）典型的杂砂岩通常堆积在急速沉降的地槽中，并且主要是在较老层系的复理式建造中，因此目前不少认为大多数杂砂岩地是海相浊积岩。,第三节 主要砂岩类型,3. 实例北京侏罗系岩屑杂砂岩，粘土基质在20%以上。,一、一般特征1. 概念：主要由0.1-0.01mm（或0.050.005mm）粒级（含量50%）的碎屑颗粒组成的细粒碎屑岩称粉砂岩。2. 特征：稳定组分较多，成分较单纯，常以石英为主，长石较少；重矿物含量比砂岩多，主要为稳定性较高的组分；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；磨圆度不
12、高，和砂岩相比，在相同的搬运条件下，粉砂碎屑具有更低的磨圆度；分选性一般较好；常发育水平层理及波状层理，交错层理较少，多为小型的，纹层倾角也小于相邻砂岩层。,第四节 粉砂岩,二、分类及主要类型1据粒度分：粗粉砂岩，细粉砂岩2据碎屑成分分：与砂岩分类原则一致3据胶结物成分分：如钙质粉砂岩、铁质粉砂岩等4黄土：粉砂质沉积的典型代表之一，它是一种半固结泥质粉砂岩。 三、成因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，多产于海、湖底部较深处，另外，在河漫滩、三角洲、泻湖、沼泽环境中也较发育。,第四节 粉砂岩,砂岩是良好的储集
13、油气的岩石，据统计，在世界上已发现的油气田中，以砂岩做储集岩的油田约占半数以上。我国已发现的油气田，储集岩大多数为砂岩类型。我国中新生代陆相碎屑岩储层主要是长石砂岩、岩屑长石砂岩和岩屑砂岩类。砂岩的储集性能通常以孔隙度和渗透率两个参数来衡量。中浅层以高孔高渗砂岩储层为主，中深层则以低孔低渗储层为主。影响砂岩储层好坏的因素主要是成分、粒度、分选性，也受沉积微相和成岩作用控制。,第五节 砂岩的油气储集性能,第六节 砂岩研究方法及意义,一、研究方法1. 野外研究：颜色、成分、结构、沉积构造观察，地层接触关系、横向变化研究。2. 实验室研究：薄片鉴定是最基本的研究方法，主要研究砂岩成分、结构、成岩作用，对砂岩进行分类命名。此外，还包括粒度分析、重矿物分析、扫描电镜分析、X衍射分析、同位素分析、压汞分析、物性分析、图像分析等等。 二、研究意义1. 理论意义2. 实际意义：砂岩本身是一种有用矿产；砂岩中常富集重要矿产，如：金、铂、锆石、电气石金红石等；砂岩是重要的油气储集层。,
