第十讲陆源碎屑岩各论砂岩

1、第二节 砂岩 一、概述一、概述（一）定义（一）定义主要由砂级（主要由砂级（2 20.1mm0.1mm）（）（50%50%）的陆源碎屑颗粒组成的中碎）的陆源碎屑颗粒组成的中碎屑岩。屑岩。（二）一般特征（二）一般特征1.1.成分复杂成分复杂碎屑颗粒碎屑颗粒石英最多，长石、岩屑次之。重矿物含量少。石英最多，长石、岩屑次之。重矿物含量少。杂基杂基0.03mm,10% 混杂砂岩（杂砂岩、瓦克岩）混杂砂岩（杂砂岩、瓦克岩）粘土杂基含量粘土杂基含量10%纯净砂岩（砂屑岩）纯净砂岩（砂屑岩）优点优点引入杂基分类，并认为两种类型的砂岩在成因上不同引入杂基分类，并认为两种类型的砂岩在成因上不同砂屑岩：经流水的充分

2、冲刷、筛选而缓慢沉积砂屑岩：经流水的充分冲刷、筛选而缓慢沉积杂砂岩：未经流水冲刷、筛选而沉积，即快速沉积杂砂岩：未经流水冲刷、筛选而沉积，即快速沉积第二节 砂岩4.吉尔伯特（吉尔伯特（Gilbert）分类）分类缺点：某些砂岩类型在图解中没有明显的划分界线缺点：某些砂岩类型在图解中没有明显的划分界线5.裴蒂庄（裴蒂庄（Petijoin）（1975）分类）分类四组分分类体系四组分分类体系优点优点把反映成因的把反映成因的来源区、矿物来源区、矿物成熟度及流动成熟度及流动因素作为砂岩因素作为砂岩分类的准则分类的准则缺点缺点有的界线、名有的界线、名称不合适称不合适第二节 砂岩（三）目前分类（本教材分类）（

3、三）目前分类（本教材分类）1.1.分类原则分类原则实用性、科学性实用性、科学性（1 1）反映母岩性质）反映母岩性质母岩区古气候母岩区古气候古大地构造背景古大地构造背景/ /古地形古地形母岩类型母岩类型（2 2）反映搬运和磨蚀的历史（时间）反映搬运和磨蚀的历史（时间）（3 3）反映介质的物理条件）反映介质的物理条件流体性质、水体能量、沉积速率流体性质、水体能量、沉积速率2.2.分类端元选择的依据分类端元选择的依据石英（单晶石英颗粒，不包括燧石和多晶石英）、长石石英（单晶石英颗粒，不包括燧石和多晶石英）、长石（钾长石和斜长石）、岩屑（各种岩浆岩、变质岩和沉（钾长石和斜长石）、岩屑（各种岩浆岩、变质

4、岩和沉积岩的岩屑）和粘土杂基四种组分。积岩的岩屑）和粘土杂基四种组分。（1 1）容易辨别，又具有成因意义）容易辨别，又具有成因意义（2 2）Q Q、F F、R R是砂岩的主要结构组分是砂岩的主要结构组分（3 3）F/RF/R（来源系数）可反映母岩性质。（来源系数）可反映母岩性质。F：深成岩，R：火山岩（4 4）Q/(F+R)Q/(F+R)（成分成熟度）反映搬运和磨蚀历史（成分成熟度）反映搬运和磨蚀历史（5 5）C/MC/M（claster/matrix,claster/matrix,流动系数）流动系数） 表示介质性表示介质性质、沉积速率、沉积能量质、沉积速率、沉积能量0501550252555

5、501090石英长石岩屑净砂岩杂砂岩泥岩杂基(粒径30m)百分含量25o3.分类方案分类方案砂岩分类（根据裴蒂庄1987分类方案修改、补充）I(I)石英（杂）砂岩；II(II)亚长石（杂）砂岩；III(III)亚岩屑（杂）砂岩；IV(IV)长石（杂）砂岩；V(V)岩屑质长石（杂）砂岩；VI(VI)长石质岩屑（杂）砂岩；VII(VII)岩屑（杂）砂岩3.分类方案分类方案（1）按杂基含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%的杂砂岩（相当于瓦克砂岩、硬砂岩）。的杂砂岩（相当于瓦克砂岩、硬砂岩）。（2）再看长石、岩屑）再看长石、岩屑若若 F5%、R5% 石英砂岩石英砂岩若若5%

6、F25%、5%R25%、R25% 长石砂岩或岩屑砂岩长石砂岩或岩屑砂岩F25% FR 长石砂岩类长石砂岩类 R10% 岩屑质长石砂岩岩屑质长石砂岩R25% RF 岩屑砂岩类岩屑砂岩类 F10% 长石质岩屑砂岩长石质岩屑砂岩三、砂岩的主要类型 1.1.石英砂岩石英砂岩:Q90% F5% R90% F5% R5%根据胶结物的成分，可将石英砂岩进一步分类和命名，如根据胶结物的成分，可将石英砂岩进一步分类和命名，如铁质石英砂岩、钙质石英砂岩及硅质石英砂岩等铁质石英砂岩、钙质石英砂岩及硅质石英砂岩等图43铁质石英砂岩河北庞家堡，中、上、元古界串岭沟组。单偏光40图44海绿石沉积石英岩河北唐山，中、上元古

7、界龙山组单偏光80三、砂岩的主要类型2.2.次长石砂岩：次长石砂岩：QF5% 25%R0%QF5% 25%R0%图45次长石砂岩四川，侏罗系，正交偏光80三、砂岩的主要类型3.3.次岩屑砂岩：次岩屑砂岩：Q R 5% 25% F 0%Q R 5% 25% F 0%图46次岩屑砂岩四川，侏罗系，正光偏光80三、砂岩的主要类型4.4.长石砂岩类：长石砂岩类：Q25% FRQ25% FR长石砂岩类包括长石砂岩和岩屑质长石砂岩。长石砂岩类包括长石砂岩和岩屑质长石砂岩。长石砂岩长石砂岩, Q75%, Q25%F25%，R10%R10%。岩屑质长石砂，岩屑质长石砂， Q65%Q25%F25%，R10%R1

8、0%。 岩屑质长石砂岩山东下第三系沙河街组。单偏光65长石砂岩河北唐山，中、上元古界长域系底部。正交偏光80三、砂岩的主要类型5.5.岩屑砂岩类：岩屑砂岩类：Q25% RFQ25% RF岩屑砂岩类包括岩屑砂岩和长石质岩屑砂岩。岩屑砂岩类包括岩屑砂岩和长石质岩屑砂岩。岩屑砂岩岩屑砂岩, Q75%, Q25%R25%，F10%F10%。长石质岩屑砂岩，长石质岩屑砂岩， Q65%Q25%R25%，F10%F10%。三、砂岩的主要类型6.6.杂砂岩类杂砂岩类1 1）定义）定义杂砂岩（杂砂岩（wackewacke）粘土杂基大于粘土杂基大于15%15%，分选不好，砂泥混杂的砂岩。，分选不好，砂泥混杂的砂岩

9、。硬砂岩硬砂岩埋深较大的杂砂岩，经过强烈的硬化固结作用，含有埋深较大的杂砂岩，经过强烈的硬化固结作用，含有大量极细粒的云母和绿泥石等矿物。大量极细粒的云母和绿泥石等矿物。2 2）分类）分类原则同（净）砂岩（原则同（净）砂岩（arenitearenite）第三节 粉砂岩一、定义一、定义主要由主要由0.10.10.01mm0.01mm粒级（含量大于粒级（含量大于50%50%）的碎屑颗粒组）的碎屑颗粒组成的细粒碎屑岩。成的细粒碎屑岩。二、一般特征二、一般特征1.1.成分成分主要矿物成分：主要矿物成分：石英、白云母及粘土矿物为主，长石较少，岩屑极少石英、白云母及粘土矿物为主，长石较少，岩屑极少或不存在

10、。多为稳定重矿物，含量可达或不存在。多为稳定重矿物，含量可达2 23%3%。多为钾长石，次为酸性斜长石。填隙物常为粘土、钙质、铁质等。填隙物常为粘土、钙质、铁质等。第三节 粉砂岩2.2.结构结构分选性较好，磨圆性较差分选性较好，磨圆性较差碎屑颗粒常呈棱角次棱碎屑颗粒常呈棱角次棱角状。角状。WHYWHY？3.3.构造构造水平层理及波状层理水平层理及波状层理交错层理较少，多为小型交错层理较少，多为小型水平滑动形成的包卷层理等变形构造水平滑动形成的包卷层理等变形构造搬运距离远，但多为悬浮搬运。搬运距离远，但多为悬浮搬运。第三节 粉砂岩三、粉砂岩的分类三、粉砂岩的分类（一）按颗粒大小（一）按颗粒大小1

11、.粗粉砂岩粗粉砂岩 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。层理，而且可作为油气储层。2.细粉砂岩细粉砂岩 0.050.01mm具有粘土岩特性，常与泥质岩或泥晶灰岩共生，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。可能成为生油层。尤其是富含粘土物质的细粉砂岩，若粉砂岩中混有较多的砂和粘土，按三级命名法命名。若粉砂岩中混有较多的砂和粘土，按三级命名法命名。 第三节 粉砂岩（二）根据碎屑成分（二）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

12、石或其它碎屑除石英外，还有较多云母、长石或其它碎屑（三）根据胶结物成分（三）根据胶结物成分铁质粉砂岩铁质粉砂岩钙质粉砂岩钙质粉砂岩山东莱阳上侏罗统白云质粉砂岩山东莱阳上侏罗统白云质粉砂岩 第三节 粉砂岩四、成因四、成因经过较长距离搬运，在稳定的水动力条件下缓慢沉降经过较长距离搬运，在稳定的水动力条件下缓慢沉降长距离搬运不仅能使碎屑物质破碎形成粉砂级颗粒，还可以使粗细混杂的物质逐渐分异，使粉砂颗粒相对集中，由于颗粒细小，需要在稳定的环境中才能沉降堆积。分布极其广泛分布极其广泛，几乎在所有的砂泥质岩系中，都有粉砂岩层或夹层。砂岩向泥岩过渡的水流缓慢地带砂岩向泥岩过渡的水流缓慢地带海、湖较深处、河漫

13、滩、三角洲、泻湖、沼泽等。海、湖较深处、河漫滩、三角洲、泻湖、沼泽等。 第三节 粉砂岩五、实例五、实例黄河三角洲现代沉积黄河三角洲现代沉积颜色颜色黄色、灰黄色、土黄色黄色、灰黄色、土黄色成分成分颗粒（颗粒（7080%）：石英、长石、云母、重矿物（锆石、磷灰）：石英、长石、云母、重矿物（锆石、磷灰石、角闪石、绿帘石、金红石）石、角闪石、绿帘石、金红石）杂基杂基15%胶结物胶结物1030%，方解石、白云石为主，方解石、白云石为主结构结构分选好、磨圆差分选好、磨圆差第四节 粘土岩一、概述一、概述1.1.定义定义广义：广义：主要由粒径主要由粒径0.01mm50%50%）组成的）组成的沉积岩。沉积岩。狭

14、义：狭义：主要由粘土矿物（含量大于主要由粘土矿物（含量大于50%50%）组成的沉积岩。）组成的沉积岩。粘土矿物成因：粘土矿物成因：机械方式：母岩风化而成机械方式：母岩风化而成化学方式：自生粘土矿物将化学方式：自生粘土矿物将第四节 粘土岩2.研究意义研究意义分布最广，约占沉积岩总体积的分布最广，约占沉积岩总体积的5560%。沉积岩成因、沉积环境分析沉积岩成因、沉积环境分析吸附的微量元素可判断古环境和古气候。重要的石油地质意义重要的石油地质意义重要的生油母质；良好盖层；泥岩裂缝油气藏重要的生油母质；良好盖层；泥岩裂缝油气藏工业用途工业用途可塑性、耐火性、烧结性、吸水膨胀性、吸附性等可塑性、耐火性、

15、烧结性、吸水膨胀性、吸附性等经济意义经济意义富集稀有元素和稀土元素，形成工业矿床富集稀有元素和稀土元素，形成工业矿床黑色页岩和碳质页岩中镍、钼、钒、铅、铂、铈、钇等第四节 粘土岩二、粘土岩的物质成分二、粘土岩的物质成分 1.粘土矿物粘土矿物含水的硅酸盐或铝硅酸盐矿物，非晶质和结晶质两类。含水的硅酸盐或铝硅酸盐矿物，非晶质和结晶质两类。结晶质粘土矿物具有层状和链层状两种结构类型结晶质粘土矿物具有层状和链层状两种结构类型以层状结构粘土矿物最常见以层状结构粘土矿物最常见硅氧四面体硅氧四面体由位于四面体中心的一个硅和位于四面体角顶的四个氧组成。铝铝/镁氧八面体镁氧八面体由位于一个八面体中心的铝和六个位

16、于八面体角顶的氧组成。在铝氧八面体中，Mg2+、Fe3+等可置换Al3+。第四节 粘土岩（1）高岭石族）高岭石族高岭石、地开石、珍珠陶土高岭石、地开石、珍珠陶土1：1型双层结构单元层型双层结构单元层由一层Si-O四面体和一层Al-(O-OH)八面体组成高岭石高岭石单个晶体：六边鳞片状、书页状。单个晶体：六边鳞片状、书页状。集合体：蠕虫状、手风琴状；集合体：蠕虫状、手风琴状；成因成因长石类矿物在酸性介质中分解的产物长石类矿物在酸性介质中分解的产物富含富含Al3+的硅酸盐转变的硅酸盐转变晶体0.010.001mm，重结晶1mm相对密度2.61，硬度2质纯白色，含杂质浅红色、浅黄色高岭石手风琴状高岭

17、石集合体第四节 粘土岩（2）蒙脱石族）蒙脱石族蒙脱石拜来石、绿脱石、皂石，蒙脱石拜来石、绿脱石、皂石，2：1型三层结构单元型三层结构单元两层四面体夹一层八面体层蒙脱石蒙脱石/胶岭石胶岭石/微晶高岭石微晶高岭石偏光镜下细鳞片状，干涉色比高岭石、伊利石高。偏光镜下细鳞片状，干涉色比高岭石、伊利石高。扫描电镜下细鳞片状、鹅毛状、棉絮状，轮廓不清楚。扫描电镜下细鳞片状、鹅毛状、棉絮状，轮廓不清楚。加水膨胀或呈浆糊状加水膨胀或呈浆糊状质纯白色/灰白色，含杂质呈黄色、桃红色、灰绿色等。致密块状呈蜡状光泽，疏松土状光泽暗淡。硬度12,相对密度23。常与未变化的火山玻璃一同产出第四节 粘土岩（3）伊利石族）伊

18、利石族/水云母族水云母族伊利石、海绿石伊利石、海绿石2：1型结构单元层型结构单元层伊利石伊利石偏光显微镜下偏光显微镜下弯曲叶片状，低弯曲叶片状，低中正突起，干涉色可达二级中正突起，干涉色可达二级扫描电镜下扫描电镜下圆滑鳞片状或带尖角和直边的片状圆滑鳞片状或带尖角和直边的片状伊利石第四节 粘土岩（4）绿泥石族）绿泥石族2：1：1型结构单元层型结构单元层2：1结构单元层再叠置和连接一个八面体层。叶绿泥石、鲕绿泥石、铁绿泥石叶绿泥石、鲕绿泥石、铁绿泥石绿色绿色单体针叶状、玫瑰花状单体针叶状、玫瑰花状集合体绒球状集合体绒球状叶绿泥石最常见-辉石、角闪石、石榴石、长石等的蚀变产物鲕绿泥石-沉积铁矿的重要

19、组成部分，与菱铁矿、黄铁矿、菱锰矿等共生90%。岩石滑腻，手捻或牙齿咀嚼感觉不出颗粒存在。常呈鱼鳞状或贝壳状断口。2.含粉砂粘土结构含粉砂粘土结构 粘土粘土75%，粉砂，粉砂1025%；3.粉砂质粘土结构粉砂质粘土结构 粘土粘土=7550%，粉砂，粉砂2550%；4.含砂的粘土结构 粘土75%，砂1025%；5.砂质粘土结构 粘土=7550%，砂2550%； 第四节 粘土岩（二）按粘土矿物的结晶程度和晶体形态划分（二）按粘土矿物的结晶程度和晶体形态划分1.非晶质结构非晶质结构，很少见，仅见于水铝英石质岩石中。2.隐晶质结构隐晶质结构偏光镜下难以识别粘土矿物晶形偏光镜下难以识别粘土矿物晶形3.显微晶质结构显微晶质结构粘土矿物因重结晶而变大，偏光镜下可识别晶形粘土矿物因重结晶而变大，偏光镜下可识别晶形4.粗晶结构粗晶结构粘土矿物因强烈重结晶而呈粗大晶体粘土矿物因强烈重结晶而呈粗大晶体第四节 粘土岩四、粘土岩的构造四、粘土岩的构造（一）宏观构造（一）宏观构造无波痕无波痕暴露成因构造暴露成因构造水平层理水平层理水平细纹层厚度小于1cm者称为页状层理或页理，页理发育页岩，页理不发育泥岩。水平细纹层的厚度小于1mm者称为纹理，也是较常见的粘土岩构造。生物