第三章 碎屑岩

1、第一节 碎屑岩的一般特征 第二节 粗碎屑岩-砾岩、角砾岩 第三节 中-细碎屑岩-砂岩、粉砂岩 第四节 泥质岩 第一节 碎屑岩的一般特征 （一）、碎屑岩的物质成分 碎屑岩的物质成分主要由碎屑物质、化学物质和杂基三部分组成。 1.碎屑物质 碎屑岩中的碎屑物质，可占整个岩石组分的50%以上，是碎屑岩的特 征组分。碎屑物质主要是来自沉积盆地之外，故又称陆源碎屑或外碎 屑，可分为矿物碎屑和岩石碎屑两类。 （1）矿物碎屑 轻矿物：石英、长石、云母 重矿物：较少 A：石英 石英抵抗风化的能力很强，既抗磨又不易分解，因此是碎屑岩中分布 最广的一种碎屑矿物。在碎屑岩中石英含量越多，则说明砂岩中的成 分成熟度高，

2、即经过长距离的搬运、分异而沉积的。 B：长石 长石在碎屑岩中的含量仅次于石英，平均含量有11.5%，长石主要 来自花岗岩、花岗片麻岩。 C：云母 多是稳定的白云母，常集中在细砂岩、粉砂岩的层面上。黑云母不稳 定，少见，只出现在离陆源区近、而成分复杂的砂岩中。 （2）岩石碎屑 岩屑是母岩直接破碎的产物，故碎屑可直接用来推断母岩。岩屑 反映了气候干旱、母岩风化不彻底、搬运近、沉积快的特征。碎 屑岩中若岩屑含量高，则说明岩石的成分成熟度低。 2.化学物质 是从溶液中呈化学沉淀的物质，这类物质在陆源碎屑岩钟多以胶 结物的形式存在，对碎屑起到胶结成岩的作用。但也有少部分只 是孤立的矿物晶体，对碎屑不起胶

3、结作用，称为自生矿物。 A：硅质矿物：蛋白石、石英、玉髓 B: 硫酸盐矿物：石膏、硬石膏、重晶石、天青石等 C： 碳酸盐矿物： 方解石、白云石、菱铁矿、菱锰矿 D： 磷酸盐矿物： 磷灰石、胶磷矿 E：硅酸盐矿物：海绿石、鲕绿泥石、沸石、自生长石等 F：其他： 铁的氧化物级氢氧化物、卤化物、硫化物。 蛋白石 玉髓 石膏 铁质结核 3.杂基 又称基质或碎屑杂基，它们是充填于碎屑颗粒之间的细粒的机械混 入物，它们对碎屑也起胶结作用，但它们不是化学成因的矿物，故 称为杂基。化学胶结物和杂基可总称为填隙物质或广义的胶结物。 杂基包括： A：粘土物质 B：细粉砂 C：2mm):细砾细砾2-10mm, 中砾

4、中砾10-100mm, 粗砾粗砾100-1000,mm 巨砾巨砾1000mm 砂砂(0.1-2mm):细砂细砂0.1-0.25mm, 中砂中砂0.25-0.5mm, 粗砂粗砂0.5-1mm, 巨砂巨砂1-2mm 粉砂粉砂(0.01-0.1):细粉砂细粉砂0.01-0.05mm, 粗粉砂粗粉砂0.05-0.1mm 泥泥(1000巨 砾 砾 巨 砾256 1000100粗 砾中 砾25664 10010中 砾砾 石644 102细 砾卵 石42 12巨 砂 砂 极 粗 砂21 10.5粗 砂粗 砂10.5 0.50.25中 砂中 砂0.50.25 0.250.1细 砂细 砂0.250.125 极

5、细 砂0.1250.0625 0.10.05粗 粉 砂 粉 砂 粗 粉 砂0.06250.0312 0.050.01细 粉 砂中 粉 砂0.03120.0156 细 粉 砂0.01650.0078 极细粉砂0.00780.0039 0.01粘土（泥）75%; 分选中等分选中等主要粒级成分含量主要粒级成分含量50-75； 分选差分选差没有一种粒级成分含量超过没有一种粒级成分含量超过50%。 风成砂分选最好，海滩砂次之，河流砂中等，分风成砂分选最好，海滩砂次之，河流砂中等，分 选最差的是冲积扇和冰川沉积。选最差的是冲积扇和冰川沉积。 （4）表面特征）表面特征 碎屑颗粒的表面结构特征包括颗粒表面的磨

6、光程度磨光程度和 显微刻蚀痕迹显微刻蚀痕迹两个方面。 碎屑颗粒的表面结构在揭示侵蚀、搬运作用和识别沉 积环境中有着实际意义： 一般认为颗粒表面呈毛玻璃状的霜面是风力搬运的标 志； 水力搬运的河流石英砂和海滩石英砂具有光滑的磨亮 的表面； 冰川搬运的砂砾常有擦痕； 在海滩带及海的近岸高能带，石英砂粒表面具有机 械成因的V形坑，并可见到不同形状的槽沟及贝壳状断 口。 2.填隙物的结构： 位于碎屑颗粒之间、对碎屑均可起胶结作用或充填作用的物质称为填 隙物，也成为广义的胶结物。它包括杂基、化学胶结物和砂质充填物。 (1)杂基的结构 杂基的含量和性质可以反映搬运介质的流动特性及碎屑组分的分选 性碎屑岩结

7、构成熟度的重要标志； (2)胶结物的结构 胶结物是指碎屑颗粒和杂基之外的化学沉淀物质，常是结晶的或非 晶质的自生矿物，在碎屑岩中含量小于50%，它对碎屑颗粒起胶结 作用，使之变为坚硬的岩石。 （3） 支撑方式与胶结类型 在碎屑岩中，胶结物或填隙物的分布状况及其在碎屑岩中，胶结物或填隙物的分布状况及其 与碎屑颗粒的接触关系称为胶结类型与碎屑颗粒的接触关系称为胶结类型 决定碎屑岩胶结类型决定碎屑岩胶结类型的的因素，一是碎屑颗粒与胶因素，一是碎屑颗粒与胶 结物或填隙物的相对含量，二是碎屑颗粒之间的结物或填隙物的相对含量，二是碎屑颗粒之间的 接触关系接触关系 胶结类型胶结类型胶结物（或填隙物）的分布状

8、况及其胶结物（或填隙物）的分布状况及其 与碎屑颗粒之间的接触关系。与碎屑颗粒之间的接触关系。 基底式基底式孔隙式孔隙式接触式接触式镶嵌式镶嵌式 杂基杂基 支撑支撑 结构结构 颗粒支撑结构颗粒支撑结构 基底式胶结基底式胶结,岩屑粉砂岩岩屑粉砂岩,东濮东濮 孔隙式胶结孔隙式胶结,石英砂岩石英砂岩 镶嵌式胶结镶嵌式胶结,石英砂岩石英砂岩 （三）、碎屑岩的分类 1. 粗碎屑岩类 砾岩、角砾岩：碎屑直径在2mm以上。 2. 中碎屑岩类 砂岩：碎屑直径在2-0.0625mm。 3. 细碎屑岩类 粉砂岩：碎屑直径在0.0625-0.0039mm。 第二节 粗碎屑岩-砾岩、角砾岩 一、定义 2mm的碎屑含量在

9、50%以上的岩石称为粗碎屑岩。粗碎屑岩 的碎屑成分主要是岩屑，只有在较细的粗碎屑岩中有时可见到 单矿物砾石，重矿物极少或几乎没有，除2mm的碎屑之外， 还有50%。 角砾岩（breccias）：棱角状和次棱角状砾石含量50%。 2、根据砾石的成分 （1）单成分（角）砾岩 砾石成分单一，同种成分的砾石占 75%以上。 （2）复成分砾岩 砾石成分复杂，各种类型的砾石都 不超过50%。 通常分选不好，磨圆度不高，层理 不明显，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。以河成砾岩和山麓洪积砾岩分布最 广。 3.根据砾岩在剖面中的位置分类 1.底砾岩：分布于侵蚀基准面上，与下伏

10、岩石呈不 整合或假整合 代表沉积间断，分布稳定，成熟度较高 2.层间砾岩：整合地夹于其它岩层之中，不代表侵 蚀间断，与下伏地层连续沉积。 河流暂时冲刷再沉积的产物 3.层内砾岩：半固结沉积物在同生期经破碎和再沉 积形成的砾石（屑）沉积物，经成岩作用而成的砾 岩同生砾岩 内碎屑砾岩、泥岩砾岩/泥砾岩 三、主要成因类型 （Main genetic types and examples） 砾岩和角砾岩的成因类型很多，常见的几种 类型有： 滨岸砾岩（Coastal conglomerates） 河成砾岩（Fluvial conglomerates） 洪积砾岩（Alluvial conglomerate

11、s） 冰川角砾岩（Glacial breccias） 滑塌角砾岩（Slump breccias） 岩溶角砾岩（Karstbreccias） 滨岸砾石 刘家场丁家冲现代河床 洪积砾岩 四、粗碎屑岩的研究意义 1. 划分和对比地层，是判断沉积间断和区域不整 合存在的重要标志。 太原组-云山砂岩；山西组-北岔沟砂岩，下石盒子组-骆驼脖子砂岩， 北票组-底砾岩 2.推断古岸线位置和河流古流向 3.判断陆源区的位置和母岩性质 4.建材及有用矿产 推断古岸线位置和河流古流向 一、砂岩的一般特征 （一）基本概念 砂岩：砂级碎屑（20.1mm）含量50%的 碎屑岩。 第三节 中-细碎屑岩-砂岩、粉砂岩 （二）

12、砂岩的一般特点 成分复杂 碎屑颗粒 石英最多，长石、岩屑次之。重矿物含量 少。 杂基 0.03mm 粘土、碳酸盐泥、细粉砂，含量变化大 胶结物 多见硅质、钙质、铁质，结构多样 二、砂岩的分类 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 成分分类：Q、F、R 成因分类：河成砂岩、风成砂岩、滨岸 砂岩 （一）砂岩结构分类与命名 沉积学家们通常将砂划分为： l极粗砂（21mm） l粗砂（10.5mm） l中砂（0.50.25mm） l细砂（0.250.1mm） 根据三级命名的原则命名。 （二）砂岩成分成因分类 1.分类端元选择的依据 三端元：Q, F

13、, R 四组分：Q, F, R, M 2.分类方案 （1）按杂基含量将砂岩分为两大类 杂基15%杂砂岩 （2）按碎屑成分分成 石英砂岩类 长石砂岩类 岩屑砂岩类 砂岩分类三单元图解 三、砂岩的主要类型 （一）主要类型（Main types） 1.石英砂岩（Quartz sandstones） 成分 Q95%，F+RR，F=525%，RF，R=525%，F15%。 （二）成因（Origin） 石英砂岩属高度成熟砂岩，它是风化、分 选和磨蚀等作用持久和深化的产物。它的产出 需要稳定的大地构造条件和砂的多旋回沉积作 用。 多数人认为石英砂岩不可能直接来源于花 岗岩的风化，而是来自于先前存在的砂岩，也

14、 就是说，它们是长期、多次再沉积的结果。石 英砂岩主要产于海洋环境。 四、长石砂岩类 （一）主要类型（Main types） 1.长石砂岩（Arkosesandstnes） 成分 Q3:1，少量重矿物和云母 成分成熟度较低，填隙物含量较高 杂基为主 胶结物：钙质、硅质、铁质 结构 中粗粒最常见，分选、磨圆度中等成熟度 中等。 构造 各种大型交错层理、波痕、生物扰动构造等。 颜色 与长石的颜色有关淡黄色、灰白色或红色 成因 母岩富含长石花岗岩和花岗片麻岩类 物理风化作用为主，强烈的侵蚀、快速堆积 埋藏后的蚀变作用很弱 构造活动较强烈 2.岩屑质长石砂岩 R=1050%，F=2575%，FR （一

15、）成因（Origin） 1.物质基础 要有富含长石的母岩，如花岗岩、花岗片麻岩等。 2.有利于母岩崩解条件 （1）构造条件：在构造活动比较强烈的地区，形 成高差较大的地形起伏，花岗质基底隆起，相邻地带 发生沉陷，从而使母岩遭受到剧烈侵蚀、快速堆积。 （2）气候条件：极其干旱或寒冷的气候条件下 化学风化减弱有利于不稳定组分的保存，温湿 气候条件也有长石砂岩的堆积。 3.多在特定的环境下生成 （1）在地台区少见，台地区多为基底型长石砂 岩，分布不广，厚度较小。 （2）在地槽区有大量长石砂岩堆积，山间坳陷、 边缘坳陷的河、湖环境中，海成者很少见。 五、岩屑砂岩类 （一）主要类型（Main types

16、） 1.岩屑砂岩（Rock fragment sandstones） 成分 含有丰富的岩屑， Q3:1 成分成熟度较低 岩屑成分复杂，常见的只有35种 填隙物含量较多 胶结物常为硅质和碳酸盐质 结构 成熟度低 构造 以各种交错层理为主 颜色 灰色、灰绿色、灰黑色等暗色居多 成因 占全部砂岩的1/5到1/4 形成条件与长石砂岩基本类似 出现环境: 河流、湖泊、冲积扇、重力流 2.长石质岩屑砂岩 Q75%， R:FF （二）成因（Origin） 1.岩屑砂岩的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积的条件，即：强 烈的物理风化和近源快速堆积。 2.燧石岩屑砂岩则相反，它表示构造

17、条件稳定， 地形起伏小，长距离搬运及较彻底的风化条件。 3.泥质岩屑为局部来源区的标志。 （四）杂砂岩类 1.定义 杂砂岩（wacke） 粘土杂基大于15%，分选不好，砂泥混 杂的砂岩 硬砂岩 埋深较大的杂砂岩，经强烈的硬化固结 作用，含大量极细粒云母和绿泥石等矿物。 2.分类 原则同（净）砂岩（arenite） 七、粉砂岩（Siltstones） 粉砂岩：主要由0.10.01mm粒级（50%） 的碎屑颗粒组成的细粒碎屑岩。 （一）一般特征： 1、主要矿物成分： 石英、白云母及粘土矿物为主，长 石较少，岩屑极少或不存在。多为稳定 重矿物，含量可达23%。 填隙物常为粘土、钙质、铁质等。 2.结

18、构 分选性较好，磨圆性较差碎屑颗粒 常呈棱角次棱角状。 3.构造 水平层理及波状层理 交错层理较少，多为小型 水平滑动形成的包卷层理等变形构造 （二）分类及主要类型 1.据粒度分： 粗粉砂岩（0.10.05mm） 很像砂岩，不仅与砂岩共生，也常发育各 种交错层理，而且可作为油气储层。 细粉砂岩（0.050.01mm） 具有粘土岩特性，常与泥质岩或泥晶灰岩 共生，可能成为生油层。 若粉砂岩中混有较多的砂和粘土，按三级 命名法命名。 2.据碎屑成分分： 单成分粉砂岩：石英粉砂岩 复成分粉砂岩 3.据胶结物成分： 铁质粉砂岩 钙质粉砂岩 第四节 粘土岩 一、概述 1.定义 广义： 主要由粒径50%）组成的沉积岩。 狭义： 主要由粘土矿物（含量大于50%） 组成的沉积岩。 二、粘土岩的物质成分 1.粘土矿物 机械方式：母岩风化而成 化学方式：自生粘土矿物 将粘土岩归为细碎屑岩 疏松或未固结成岩者粘土 固结成岩者粘土岩/泥质岩/泥状 岩 有无页理