沉积岩的分类.ppt

F J 裴蒂庄 1975 塞利 1976 等 对沉积岩的分类多强调其物质来源 他们把沉积岩物质来源的差别作为沉积岩分类的基础 认为沉积物的搬运和沉积方式 成岩作用的变化以及沉积岩的物质成分和结构构造特征 主要是受沉积物来源的控制 因此 他们按沉积物的来源把沉积岩分为两大类 外源沉积岩类和内源沉积岩类 F J 裴蒂庄 1975 分为 外生沉积物和内生沉积物 塞利 1976 分为 自生沉积和他生沉积 刘宝君1980分为 陆源沉积岩 火山沉积岩和内源沉积岩 塞利的沉积岩分类 刘宝君的分类 二 本书采用的方案 外源沉积岩类和内源沉积岩类 1 外源沉积岩类亦称外生沉积岩类 其组成物质主要来源于沉积盆地之外 是在盆地之外生成的 它包括母岩风化后形成的陆源碎屑物质和粘土矿物以及火山喷发作用形成的火山碎屑物质 陆源碎屑岩类又分为 砾岩 2毫米 砂岩 2一0 063毫米 粉砂岩 0 063一0 004毫米 泥质岩 0 004毫米 四类 2 火山碎屑岩类按颗粒大小 火山碎屑岩类分为 集块岩 64毫米 火山角砾岩 64一2毫米 凝灰岩 2毫米 类 3 内源沉积岩类亦称内生沉积岩 组成岩石的主要物质直接来自沉积盆地的溶液或沉积场所的溶液内 是溶液中的溶解物质通过化学或生物化学作用沉淀的 内源沉积岩按其成分不同分为 铝质岩铁质岩锰质岩磷质岩硅质岩碳酸盐岩蒸发岩可燃性有机岩等八类 第二节陆源碎屑岩类一 陆源碎屑岩的一般特征1 成分成熟度是指碎屑沉积组分在其风化 搬运 沉积作用的改造下接近最稳定的终极产物的程度 由低到高如下 多晶石英 单晶波状消光石英 石英不稳定岩屑 长石 石英 燧石斜长石 正长石 微斜长石片岩 千枚岩 板岩 2 陆源碎屑岩的物质成分陆源碎屑岩的物质成分主要由碎屑物质 化学物质 基质 杂基 三部分组成 1 碎屑物质陆源碎屑岩的碎屑物质 是陆源碎屑岩的特征组份 故又称陆源碎屑 可分为矿物碎屑和岩石碎屑两类 1 矿物碎屑主要的碎屑矿物是石英 长石和云母 2 岩石碎屑又称岩屑各种岩石都可呈岩屑出现 但以细晶质或隐晶质的岩屑较常见 在砂岩的碎屑中 岩屑的平均含量为10 15 常见的岩屑类型有 花岗岩岩屑 花岗岩是地壳上分布最广的一类岩浆岩 沉积碎屑岩的主要母岩 喷出岩岩屑 在砂岩中较丰富 酸性 中性 基性 碱性 片麻岩 片岩岩屑 易形成大量多晶石英 脉石英岩屑 石英砂岩岩屑 较少或很少 燧石 稳定 抗风化能力较强 粘土岩岩屑 在碎屑岩中 碎屑成分与粒度分布具有一定关系 2 化学胶结物和自生矿物胶结物是从溶液中呈化学沉淀的物质 并以胶结物的形式存在 对碎屑物质起胶结作用 以孤立的分散的矿物晶体 对碎屑物不起胶结作用的矿物称为自生矿物 是充填于碎屑颗粒之间的细粒机械混人物 它们对碎屑物质也起胶结作用 称为基质 基质和胶结物可总称为填隙物或广义的胶结物 3 碎屑岩的结构1 结构成熟度是指碎屑沉积物在其风化 搬运 沉积作用的改造下接近终极结构特征的程度 结构成熟度高即为碎屑为等大的球体 颗粒支撑类型的化学胶结物填隙 结构成熟度一般划分为四级 1 按杂基含量 15 未成熟的 15 再按分选性划分 2 按分选性划分分选较好 差 次成熟的 分选好 极好 在按磨圆度划分 3 按磨圆度划分次棱角 棱角状 为成熟的 次圆状 圆状 为极成熟的 4 根据碎屑颗粒的大小 陆源碎屑岩可以分为四类 1 砾岩 碎屑直径 2毫米 2 砂岩 碎屑直径2一0 05毫米 3 粉砂岩 碎屑直径为0 05一0 005毫米 4 泥质岩 碎屑直径 0 005毫米 二 砾岩 角砾岩类1 一般特征直径大于2毫米的陆源碎屑 含量在50 以上的沉积岩称为砾岩 砾石的粒度从2毫米到几米的都有 其成分以各种成分和结构的岩屑为主 此外可有长石 石英等矿物碎屑 砾石之间为砂粒和基质或胶结物充填 砾石的圆度差异也可以很大 从棱角状至圆状均可出现 砾石 填隙物 填隙物 通常为细砂 粉砂 粘土 沉积构造 常见大型斜层理和递变层理 扁平砾石叠瓦状排列 砾岩性质主要取决于母岩的性质 而且一般搬运距离不远 故研究砾石的成分有助于追溯物源 2 砾岩和角砾岩的分类通常依砾石的圆度 可把岩石分为砾岩 主要由次圆至圆状的砾石组成 和角砾岩 主要由棱角状砾石组成 按粒度可分为 巨砾岩 256mm 卵石砾岩256 64mm 粗砾岩64 16mm 中砾岩16 4 细砾岩4 2mm 按砾石成分的分类分为 单成分砾岩和复成分砾岩两类 按成因的分类根据成因砾岩和角砾岩可分为 滨海砾岩 冲积扇砾岩 河流砾岩 冰川角砾岩 卡斯特角砾岩和盐溶角砾岩等 3 基本类型1 滨海砾岩在滨海地区 由河流搬运来的或海岸破坏形成的砾石 在浅水条件下 遭受波浪和潮汐的反复改造堆积而成 其砾石成分单纯 多为稳定的石英岩 燧石岩等砾石 分选好 磨圆度高 有时含有海相化石 岩层厚度不大 但较稳定 可见交错层理 常与石英砂岩共生 砾石长轴可顺岸排列 2 河成砾岩多位于河床沉积的底部 一般分选差 磨圆中等 砾石扁平面倾向上游 倾角15 一30 砾石间砂泥多 砾岩体多呈透镜状产出 其下有冲刷面 无或难见化石 但可有树干或硅化木 3 冲积扇砾岩分布于山间盆地或山前拗陷的边缘 由山区洪水携带粗细混杂的碎屑快速堆积而成 故分选 磨圆更差 成分复杂 杂基多 砾石常无定向排列 砾岩体多呈透镜状产出 岩性和厚度变化均大 4 冰川角砾岩由冰川携带的物质堆积而成的角砾岩 分选很差 可由砾 砂 粉砂和泥混合而成 砾石常 50 多成棱角状 有擦痕 排列杂乱 成分复杂 杂基多 多为杂砾岩 如我国南川震旦系南沱组的冰川角砾岩 5 岩溶角砾岩在石灰岩地区由溶洞顶壁垮塌堆积而成 其特点是角砾成分多为石灰岩 填隙物多为石灰岩溶解残留的泥质物或溶洞中沉淀的方解石晶体 这种角砾岩分布局限 多呈不规则的囊状 6 盐溶角砾岩由于膏盐的溶解而使其围岩破碎 崩塌而成 角砾成分多为碳酸盐岩 无任何分选磨圆 填隙物多为膏盐或钙质溶解后的残余物质 但可残留膏盐假晶 这种角砾岩有一定的稳定层位 它是寻找膏盐矿床的标志 在水文和工程地质工作方面也是值得注意研究的岩类 7 底砾岩常见于海侵层位最底部的侵蚀面上 代表一个长期的沉积间断之后 一个新时期的沉积的开始 故在不整合或假整合面之上常见底砾岩 底砾岩的特点 位于侵蚀面之上 底砾岩中常见有下伏岩石的砾石 砾石成分简单 以稳定的岩石碎屑为主 多为单成分砾岩 砾石的圆度高 分选好 其厚度不大 但分布的层位较稳定 底砾岩的粒度有从下到上变细 圆度变好的现象 4 研究方法 1 野外研究 1 粒度和分选 2 砾石成分 3 砾石的磨圆度 球度及表面特征 4 基质的成分和结构特点 胶结物的成分 胶结类型以及它们与砾石的相对含量 5 沉积构造特点 6 砾石层的产状及与其它岩石层的关系 在平面上的分布情况 2 室内研究是野外工作的补充 是野外实际资料的综合整理 三 砂岩类1 一般特征粒度为2一0 05毫米的陆源碎屑含量在50 以上的沉积岩称为砂岩 砂岩的碎屑成分主要是石英 长石和岩屑三种 砂岩中的胶结物常见的有钙质 硅质 铁质等 有时还有海绿石 石膏等和泥质基质所胶结 砂岩中常见各种类型的斜层理 交错层理以及平行层理 序粒层理 波痕 冲刷痕迹 槽模 沟模和生物扰动构造等沉积构造 2 砂岩的分类 1 粒度分类砂岩按其颗粒大小可分为 巨粒砂岩2 1毫米粗粒砂岩1 0 5毫米中粒砂岩0 5 0 25毫米细粒砂岩0 25 0 05毫米 2 成分分类砂岩成分分类的方案很多 这里采用四端元分类法 四端元分类法是以砂岩中的主要碎屑成分石英 长石 岩屑作为三端元组分划分岩石类型 再把基质也作为一个端元组分参加岩石的分类命名 首先根据基质含量将砂岩分为两类 一类称为净砂岩类 另一类称为杂砂岩类 1 石英砂岩 2 长石砂岩 3 岩屑砂岩 4 长石石英砂岩 5 岩屑石英砂岩 6 岩屑长石砂岩 7 长石岩屑砂岩 Q F R 1 2 3 4 5 6 7 Q F R 1 2 3 4 5 6 7 M 15 M 15 Q端元 包括石英 燧石 石英岩和其它硅质岩屑 代表砂岩的成熟度 F端元 包括长石 花岗岩及花岗片麻岩 代表气候及风化作用特点 R端元 包括除Q F端元中岩屑以外的其它岩屑 F R值代表物质来源及大地构造状况 石英 长石 岩屑 包括除石英岩 硅质岩外的各种岩屑 等各端点代表该种组份的100 分类图中按石英 长石 岩屑三种组份的相对含量把砂岩划分为五个类型 其中石英砂岩 长石砂岩和岩屑砂岩是砂岩中最主要的三个类型 而次长石砂岩和次岩屑砂岩则是石英砂岩和长石砂岩及岩屑砂岩之间的两个过渡类型 3 砂岩的主要类型1 石英砂岩2 长石砂岩3 岩屑砂岩4 长石石英砂岩5 岩屑石英砂岩6 岩屑长石砂岩7 长石岩屑砂岩 1 石英砂岩石英砂岩的碎屑物质中90 以上为石英 可包括燧石和硅质岩 碎屑 可有少数长石 岩屑等 重矿物很少 常为稳定的 磨圆的重矿物 如电气石 锆石 金红石等 石英砂岩的胶结物常为硅质 有时为碳酸盐 方解石 白云石 菱铁矿 铁质 石膏 磷酸盐及海绿石等 少数情况下可见少量粘土或绿泥石等杂基 碎屑中以中一细粒砂常见 圆度及分选性良好 石英颗粒表面光滑 干净 反映其改造作用充分 成熟度高 石英砂岩常具波痕和交错层理 石英砂岩 铁质石英砂岩 钙质石英砂岩 硅质石英砂岩 硅质石英砂岩 石英岩状砂岩 沉积石英岩 河北宣化庞家堡中 上元古界串岭沟组铁质石英砂岩 单偏光 40 2 长石砂岩主要由碎屑石英和长石组成 碎屑中石英25 岩屑 10 有的长石含量可很高 达70 以上 长石砂岩中的长石多为正长石 微斜长石 酸性斜长石 而中一基性斜长石少见 岩屑较少 石英可多可少 砂粒间的填隙物为钙质 铁质及粘土质 胶结类型多为孔隙式 接触式 有时有基底式 一般为中一粗粒 分选性和磨圆度变化大 由分选差 棱角状到分选好 圆度高的均有 颜色常为红色或黄色 外貌似花岗岩 3 岩屑砂岩以石英和岩屑为主的砂岩 岩屑砂岩颜色较深 为灰 灰绿 灰黑色 浅色者少见 岩屑占碎屑总量的25 以上 长石 10 石英 75 岩屑砂岩中岩屑成分可多种多样 随母岩而异 但以细晶及隐晶的岩石为主 石英碎屑常具棱角状 长石以斜长石为常见 也有钾长石 还可出现不稳定的基性斜长石 也可有黑云母 碎屑的分选 磨圆不好 粘土杂基较多 也可有碳酸盐等成分的胶结物 多为基底胶结 岩屑砂岩可进一步按岩屑种类命名 四川某地三叠系长石质岩屑砂岩 岩屑有硅岩 安山岩 泥质岩等 钙质胶结 正交偏光 80 北京西山侏罗系九龙山组中的岩屑杂砂岩 Q 20 F 30 R 50 M 25 30 正交偏光 80 四 粉砂岩类粉砂岩是0 063一0 004毫米的陆源碎屑占50 以上的沉积岩 粉砂岩的碎屑成分以石英为主 常含数量不定的白云母 长石和岩屑都较少见 填隙物以泥质基质为最多 其次为钙质和铁质胶结物 硅质胶结物极少见 重矿物含量比砂岩多 可达2 3 多为稳定性高的组分 颗粒圆度不高 分选一般较好 粉砂岩多呈薄层状 常具微细的水平层理 微波状层理及包卷层理等变形构造也较常见 粉砂岩 铁质粉砂岩 钙质粉砂岩 根据胶结物成分分 黄土 一种半固结的泥质粉砂岩 其中粉砂 50 60 泥质可达30 40 砂 0 25mm 约10 五 泥质岩类1 一般特征泥质岩亦称粘土岩 它是粒度 0 004毫米的陆源碎屑和粘土矿物组成的岩石 泥质岩的矿物成分复杂 泥质岩的结构 泥质岩的构造 泥质岩的颜色 景德镇窑青花花果纹黄彩瓷盘 明弘治年间 钧窑三足瓷洗 北宋 新石器时代桶形彩绘陶罐 内蒙古出土 紫砂茶叶罐 清乾隆年间 青花瓷餐具 一 粘土矿物 1 高岭石族 高岭石 地开石 珍珠陶土 其化学式为Al4 Si4O10 OH 8或Al2O3 2SO2 2H2O 2 埃洛石 多水高岭石 族 埃洛石 多水高岭石 Al4 Si4O10 OH 8 4H2O变埃洛石Al4 Si4O10 OH 8 3 蒙脱石族 蒙脱石 拜来石 绿脱石 皂石等蒙脱石 Al2 Mg3 Si4O10 OH 2 nH2O 4 水云母族 伊利石 水云母 K1Al2 Al Si Si3O10 OH 2 nH2O海绿石 5 绿泥石族 正绿泥石 Mg Fe p Al Fe pSi4 pO10 OH 8鳞绿泥石 6 海泡石族 海泡石 sepiolite 坡缕石等 层状结构硅酸盐矿物 成分为Mg4Si6O15 OH 2 6H2O 斜方晶系 世界最主要产地为土耳其的埃斯基谢希尔 中国产地有江西乐平 湖南浏阳等 二 泥质岩的结构 三 泥质岩的分类和主要类型泥质岩分类主要依据泥质岩的固结程度 页理的发育情况等宏观的构造特征划分 1 粘土粘土是一种未固结或弱固结的泥质岩 基本上仍为土状 在水中易泡软 具不同程度的可塑性和粘结性 多为现代风化壳的产物 古代质地较纯的泥质岩出露地表 因风化和被水浸泡后 有时也易成土状及具明显的可塑性 常见的质地较纯的粘土有高岭石粘上 蒙脱石粘土和水云母粘土 1 高岭石粘土主要由高岭石组成 多为灰白色 浅灰色或浅黄色 土状 有滑感 具贝壳状断口 用舌舔之 有明显的吸着性 遇水后不急剧膨胀 但具可塑性 其粘结性和耐火性较高 故是重要的陶瓷原料和耐火材料 高岭石粘土是在潮湿温暖的气候条件下 一般需要酸性 pH 5一6 介质条件 2 蒙脱石粘土蒙脱石粘土又名膨润土 斑脱岩 漂白土等 主要由蒙脱石组成 一般为灰白色 淡粉红色 淡黄色或浅灰绿色 断口不太平坦 有滑感 吸水性极强 侵入水中后其体积急剧膨胀 这是蒙脱石粘土的重要特征和鉴定标志 蒙脱石粘土主要由中酸性凝灰岩在海水或地下水作用下分解而成 沉积于中性或碱性 pH 7一8 5 的介质条件 3 水云母粘土水云母粘土的成分一般比较复杂 除水云母外 常有其他粘土矿物 以及石英 长石 云母等碎屑矿物 还有各种自生矿物和有机质 颜色也是多为灰白色 灰黄色 浅绿色和谈红色等 水云母粘土多为溶液富钾 介质稍偏碱性 pH 7 8 高岭石 蒙脱石在成岩过程中均可转变为水云母 故水云母粘土是泥质岩中最常见的类型 2 泥岩和页岩泥岩和页岩是泥质沉积物经成岩作用后固结而成的 泥岩和页岩的成分一般都比较复杂 主要由水云母或高岭石组成 并含碎屑物质和各种自生矿物 含粉砂数量较明显时可称为粉砂质泥岩或页岩