1、陆源碎屑岩各论,第一节 砾岩,一、概述砾岩和角砾岩合称为粗碎屑岩。是指砾级碎屑（直径2mm)的含量30者称为砾岩类。首要特征是其成分大多数是岩屑而不是矿物碎屑。碎屑粒度粗，最大可达数米，几十米。,与砂岩相比，杂基的粒度上限有所增高，常为细、粉砂和粘土物质；多钙质、泥质。 胶结物常见二氧硅质、方解石、铁质胶结物。 常见大型斜层理和递变层理,及均匀块状层理。另外，砾石排列常有较强的规律性，最大扁平面常向源倾斜，彼此叠覆，称叠瓦状构造。 砾岩成因多样，分布广泛，在磨拉石建造沉积火山岩建造中厚度巨大。除此之外，常呈夹层、薄层或透镜体存在，是推断陆源区位置和性质最可靠的直接资料。,砾岩是磨拉石建造和沉积
2、火山岩建造中最为特征的岩石，可以形成厚度巨大的砾岩岩系。沉积建造-与一定地质构造环境相联系，在较大地区稳定形成的岩相共生组合称为沉积建造（张宗命等，1982）。磨拉石建造-主要由砾岩、长石砂岩、岩屑砂岩等粗碎屑岩组成。在空间位置上分布于地槽褶皱带外缘的边缘坳陷或山前坳陷。复理石建造-是一种巨厚的、韵律性沉积建造。通常由两种或两种以上的岩石在剖面上有规律地交替出现。绝大多数是比较规则的单调的砂岩和泥（页岩）互层。是地槽内的复理石沉积是一种多期阵发性浊流沉积。,4,一、根据砾石圆度的分类 首先根据砾石的圆度，可把砾岩划分为两个基本大类:1砾岩:圆状和次圆状砾石含量50；2.角砾岩:棱角状和次棱角状
3、砾石含量50。,砾岩一般都是沉积作用形成的；而角砾岩除了沉积成因的以外，还可以由构造作用、火山作用、化学作用生成的。在地质分布上，砾岩比角砾岩常见，而且可以呈巨厚层出现；角砾岩厚度不大，但具有更明显的成因意义，砾岩和角砾岩之间存在着过渡的岩石类型。,二、砾岩分类,二、根据砾石大小的分类,根据砾石的大小，可把砾岩分为四类： 细砾岩：砾石直径为 210mm； 中砾岩：砾石直径为 110cm 粗砾岩：砾石直径为 10100 cm； 巨砾岩：砾石直径l00 cm； 与岩石中碎屑颗粒大小不一致时，可采用三级命名法命名。 如某砾岩，细砾石78%；中砾石18%；粗砾4%。按三级命名原则命名为：含中砾细砾岩。
4、,三、根据砾石成分的分类,根据砾石的成分，可以把砾岩划分为两类： 单成分砾岩：砾石成分较单一，同种成分的砾石占75以上 。它代表改造作用比较彻底的产物。一般分布于地形平缓的滨岸地带。 复成分砾岩： 砾石成分复杂，有时在一种砾岩中可含十几种不同成分的砾石，各种类型的砾石都不超过50 。砾石抵抗风化能力不强，分选通常不好，磨圆度不高 ，它们多沿山区呈带状分布，厚度变化大，为母岩迅速破坏和迅速堆积的产物。,四、根据砾岩在剖面中位置分类,砾岩在地质剖面中的位置，即砾岩与相邻岩层尤其是下伏岩层的接触关系，具有很大的地质意义。根据这种关系可能把砾岩分为底砾岩和层间砾岩。 l、底砾岩： 常常位于海侵层位的最
5、底部，分布于侵蚀面之上与下伏地层呈假整合或不整合接触，为海进的开始阶段产物。 这种砾岩成分一般比较简单，稳定性高的坚硬砾石较多，磨圆度高，分选性好；基质含量少，主要是砂质一粉砂质成分，多为硅质或钙质胶结。是经历了长距离搬运改造的产物。通常分布范围广而厚度较小。,2、层间砾岩 整合地夹于其它岩层之间，它的存在并不代表有侵蚀间断,与下伏地层是连续沉积的。 在其砾石成分中可有或多或少的不稳定岩屑，如石灰岩、粘土岩及弱胶结的粉砂岩等岩屑，磨圆度差，杂基成分复杂；通常是当地岩石边冲刷、边沉积的破坏产物。 3层内砾岩 层内砾岩是指该岩层在准同生期尚处在半固结状态时，经侵蚀破碎和再沉积而成的砾石沉积物，再经
6、成岩作用而成的砾岩。 这种成因的砾石确切地讲应属于内碎屑，故又称为同生砾岩。,由于形成这种碎屑的作用常很局限，所以砾石成分单一，未经搬运或搬运距离很短，只有轻微磨损，并一般限于单一的沉积环境内，厚度通常几厘米，最大可到l2m。 层内砾岩在碳酸盐岩中分布普遍，如我国北方寒武系和奥陶系中的竹叶状砾屑石灰岩；在砂岩内的泥页岩碎屑也是很常见的。层内砾岩比较普遍，但不指示沉积作用上有任何大的间断。 其砾石可能主要有三种成因：由浅滩或暂时的暴露干燥而成；由于水下滑动或坍塌而形成，某特点是板状碎屑扭折显著，且分布杂乱；风暴浪打碎早期形成的半固结岩层并原地或新近堆积下来形成。,层内角砾岩,12,基本特征（共3
7、9张） 砂岩分类 砂岩主要类型 粉砂岩,第二节 砂岩和粉砂岩,13,1 概念：由砂级（20.1mm）的陆源碎屑颗粒含量50的岩石。 2成分特征：砂级碎屑组分以石英为主，其次是长石及各种岩屑；有时含云母和绿泥石等碎屑矿物。 3结构特征：由砂粒碎屑、杂基和胶结物、孔隙四部分组成。杂基是细粒机械组分，粒度上限一般为0.03mm。胶结物主要反映相应形成阶段的物理化学条件。,一、砂岩基本特征,14,4、构造特征：沉积构造发育。 5、岩石分布特征：分布远比砾岩广，约占沉积岩13左右，仅次于粘土岩。 6、研究意义：砂岩是良好的储水层和油层、气层。据统计，世界上半数以上的油气资源储集在砂岩中。我国绝大部分油气
8、都是储集在砂岩中。,15,砂岩的扫描电镜照片,16,碎屑颗粒之间的填隙物，扫描电镜照片,17,砂岩铸体薄片，,砂岩的扫描电镜照片,18,二、砂岩的分类,1、分类原则：砂岩分类方法很多，如结构（粒度）分类、成分分类、成因分类及成分一成因分类等。所提出的分类应当反映岩石生成三个问题。 （1）来源区母岩性质 （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。,19,结构不同、成因不同、命名如何体现？,20,通过命名反应成分结构不同？,21,从具体标志来说，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。因为这些变量容易鉴别，又有成因意义，它们彼此间的数量关系可
9、以反映砂岩的成因特征。,22,不稳定碎屑组分可以反映物质来源。 长石和岩屑的比值，F / R，称来源指数长石是花岗质母岩的标志，岩屑则是火山岩、沉积岩和浅变质岩的标志。长石和岩屑的比值可以反映出来源区母岩组合的基本特征。 至于单晶石英来源是多方面的，石英岩、花岗岩、片麻岩等岩石，也可以是经历多次沉积旋口的产物，不能反映来源区的母岩性质。,23,搬运和磨蚀通过稳定组分和不稳定组分相对量比来表示成熟度：QFR，称矿物成熟度。矿物成熟度越高，磨蚀条件越好，搬运历史也越长。 粘土基质有无和数量多少，是机械分异作用好坏的具体指标。流动指数：即碎屑与基质比值（CM）。C/M比值可以直接反映砂泥混杂的程度，
10、即岩石分选的好坏。如果C/M比值很小，则砂泥混杂、分选性很差，说明簸选不彻底，沉积物堆积速度很快。,24,2、本书的分类方案 （1）四组分体系中首先按基质含量将砂岩分为砂岩和杂砂岩两大类：（净）砂岩:基质含量15、分选性好；杂砂岩:基质含量15的、分选性差的混杂砂岩。当粘土杂基含量超过50时，则过渡为粘土岩。,25,（2） 按照三角图解中三个端元组分石英（Q）、长石（F），及岩屑（R）相对含量划分类型。长石或岩屑含量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，岩屑端元的组合方式包括燧石、硅质岩屑和花岗质岩石在内的各种岩屑以及碎屑状云母及绿泥石,26,27,例1：石英53%，长石1
11、0%，岩屑13%，杂基14%，胶结物2%，孔隙度8%。 颗粒相对含量：Q69.7%，F13.2%，R 17.1%。定名：长石岩屑质石英砂岩。 例2：济阳拗陷下第三系沙河街组中砂岩，石英49.5%，长石31.5%，岩屑8%，云母1%。杂基8%，胶结物2%，孔隙度8%。颗粒相对含量：Q55%，F35%，R10%。 定名：长石砂岩。F : R 3 : 1,28,例：石英53% 长石10% 岩屑13% 杂基14% 胶结物2% 孔隙度8%,颗粒相对含量： 石英69.7%，长石：13.2%，岩屑：17.1%,29,砂岩成分分类表,30,三、砂岩的主要类型,（一）石英砂岩类 1、基本特征 （1）成分特征：石
12、英含量50，长石和岩屑的含量皆小于25； （2）典型的岩类：石英砂岩，其次是长石质石英砂岩和岩屑质石英砂岩，长石岩屑质石英砂岩； （3）结构和构造特征：分选好，圆-次圆状，波痕和交错层理发育，颜色大都为灰白色 ，胶结物大多为硅质，次为钙质、铁质及海绿石等 。,31,（4）典型岩石环境意义： 不可能直接来源于花岗岩风化，而是来自于先前存在的砂岩 石英砂岩主要产于海洋环境：海滩环境的强烈冲洗与磨蚀导致砂粒净化的结果。 稳定的大地构造环境、基准的夷平以及长期的风化作用。,32,（二）长石砂岩类 （1）成分特征：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；长石含量25到100，实际
13、上含量高于75的极为少见。长石以钾长石和酸性斜长石为主。含有大量的云母碎屑，高达10以上。 （2）典型岩类：长石砂岩和岩屑质长石砂岩。（3）结构和构造特征：颗粒一般不规则，并且磨圆度差，次圆次棱。一般情况下，长石砂岩类常因钾长石含量多而呈向红色；,33,（4）典型岩石环境意义 母岩：富含长石的母岩如花岗岩、花岗片麻岩等为源区，是物质基础。 构造或气候条件：构造运动比较强烈地区，形成高差较大的地形起伏，母岩遭受剧烈侵蚀，快速堆积，是长石砂岩形成的关键因素；具备这种条件形成的长石砂岩称为构造长石砂岩。在干燥和寒冷的气候条件下，物理风化为主，在构造稳定的条件下也可形成长石砂岩，称为气候长石砂岩。,3
14、4,有的长石砂岩直接覆盖在花岗质结晶基底的侵蚀面上，它是古老花岗质岩石的崩解产物，在海侵过程中经过改造并在原地堆积而成，称残余长石砂岩或基底长石砂岩. 地理位置：形成于山间拗陷、边缘拗陷地区的河、湖泊环境中，海成少见。,35,长石砂岩颗粒的扫描照片,自生长石胶结物晶形好,36,长石砂岩中的伊利石,自生高岭石呈六边形片状,37,（三）岩屑砂岩类 （1）成分特征岩屑25，长石25%,石英75。岩屑成分复杂，有时一种砂岩内岩屑可达20余种，但一般只有几种是主要。常见的可分三类：各种隐晶质的喷出岩屑；板岩、千枚岩及云母片岩等低级变质岩屑；粉砂岩、粘土岩、硅岩及燧石岩屑，甚至还有单晶石英和多晶石英，这种
15、石英往往呈棱角状至次棱角状。长石含量一般较少，在岩屑砂岩中含较多长石时，常见各种斜长石、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。,38,（2）典型岩类： 岩屑砂岩、长石质岩屑砂岩 （3）结构和构造特征： 一般呈浅灰色，灰绿色及灰黑色。分选性、磨圆度均不好，一般为细粒结构至粗粒结构。,39,（4）典型岩石环境意义： 形成条件与长石砂岩基本类似，需要有利于不稳定物质产生和沉淀的条件。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。岩屑砂岩形成的成因复杂，要结合区域地质情况进行具体分析。,40,（四）杂砂岩类 （1）成分特征：杂基含量大于15，砂泥混杂； （2）典
16、型岩类：长石杂砂岩、岩屑质长石杂砂岩、岩屑杂砂岩、长石质岩屑杂砂岩； （3）结构构造特征：具杂基支撑结构；磨圆度和分选性均不好，颗粒一般具尖锐棱角状 ；丰富递变层理、块状层理、槽模、沟模、同生变形构造、生物收食迹等沉积构造和鲍玛序列。（4）环境意义：典型的杂砂岩通常堆积在急速沉降的地槽或裂谷盆地中。,41,四、粉砂岩,（一）一般特征概念：主要由0.l0.01mm粒级（含量50）碎屑颗粒组成的细粒碎屑岩；按颗粒大小又可分为：粗粉砂岩（0.10.05mm）和细粉砂（0.05 0.0lmm）。,42,成分特征：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，常含较多白云母。重矿物含量比
17、砂岩多，可达23，多为稳定性高的组分，如锆英石、电气石等。结构与构造特征：磨圆度不高棱角状的。分选性一般较好，当有较多砂粒混人时可以较差。水平层理及波状层理；交错层理较少，多为小型；常见水平滑动所形成的包卷层理等变形构造。,43,粉砂岩的扫描电镜。,44,粉砂岩的扫描电镜。,45,粉砂岩的扫描电镜。,46,（二）分类粉砂岩的进一步分类可根据粒度、碎屑成分和胶结物成分。根据粒度，除一般分为粗粉砂岩和细粉砂岩之外，如果粉砂岩中混有较多的砂和粘土时，亦可按三级复合命名原则来命名，如含砂质粉砂岩、含泥砂质粉砂岩等。,47,（三）成因和分布特征 成因：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
18、的。因为长距离搬运不仅能使碎屑物质破碎形成粉砂级颗粒，而且还可使粗细混杂的物质逐渐分界，使粉砂颗粒相对集中。这些物质因颗粒细小故需在稳定的环境中方可沉降堆积。,48,分布特征：分布极为广泛，几乎在所有的砂泥质岩系中，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、湖底部较深处；另外，在河漫滩、三角洲、泻湖、沼泽地区亦较常见。,49,黄土为粉砂质沉积的典型代表之一，它是一种半固结质粉砂岩。其中粉砂含量超过5060%；泥质含量常可达3040%；再次为细砂粒，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。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带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。,50,
