碎屑岩总论成分结构

第二章

陆源碎屑岩总论碎屑岩又叫陆源碎屑岩，是指母岩风化作用所形成的碎屑物质经过机械搬运沉积（少量化学搬运沉积）和沉积后作用所形成的岩石。岩石（包括碎屑岩）的沉积特征描述包括四个方面，即成分、结构、构造和颜色。1第一节

碎屑岩的物质成分碎屑岩包含四种基本组成部分：碎屑颗粒、杂基、胶结物和孔隙。碎屑颗粒简称颗粒:是碎屑岩最主要的组成部分，占整个岩石的50％以上，并决定了碎屑岩的基本特征。填隙物包括杂基和胶结物。孔隙:岩石中未被充填部分，储集油气的空间。2砂岩的红色铸体薄片3粉砂岩的扫描电镜砂岩的红色铸体薄片4一、碎屑颗粒碎屑颗粒主要是由母岩物理风化作用过程中机械破碎而成的矿物碎屑和岩石碎屑组成。（一）矿物碎屑目前已经发现的碎屑矿物约有160种，最常见的约20种。但在一种碎屑岩中，其主要碎屑矿物通常不过3至5种。5（一）矿物碎屑碎屑矿物按轻矿物:重矿物:可分为和两类:＜2.86，主要为石英、长石；＞2.86，主要为岩浆岩中的付矿物（榍石、铝英石）、部分铁镁矿物（如辉石、角门石）以及变质岩中的变质矿物（如石榴石、红柱石），此外，重矿物中还包括沉积和成岩过程中形成的大于2.86的自生矿物（如黄铁矿、重晶石），但它们属于化学成因物质范畴。6石英碎屑岩中分布最广一种矿物.砂岩及粉砂岩中平均含量达66.8％，在砾岩中含量较少，在粘土岩中则含量更少。石英具油脂光泽，但只在新鲜断口上表现的明显。硬度为7,无解理.在结晶岩中，深成中酸性岩浆岩、石英一长石质片麻岩及片岩

的石英，是碎屑石英的主要来源。不同来源的石英往往特点不同:

体、波状消光现象等。单晶石英是指颗粒由单个石英晶体构成，而多晶石英指的是颗粒为多个石英晶体的集合体。7砂岩中的自生矿物黄铁矿？8石英砂岩中石英砂粒，扫描电镜1mm

（毫米）=

10-3m 1㎛(微米)

=

10-6m9自生石英胶结物晶形完好，莓状黄铁矿？扫描电镜

。10砂岩中的自生石英晶形完好。扫描电镜11，砂岩中石英、岩屑和12扫描电镜长石颗粒。砂岩扫描电镜，孔隙发育。13石英砂岩颗粒，普通薄片，正光偏光14石英砂岩中石英颗粒的缝合接触和凹凸接触，普通薄片，正交偏光。15石英颗粒，表面光滑，色一级灰黄。16长石在碎屑岩中长石的含量少于石英。据统计，砂岩中长石的平均含量为10～15％，远比石英含量为少。长石很容易水解；从物理性质上看，它的解理和双晶都很发育，易于破碎。因此在风化和搬运的过程中，长石逐渐地被淘汰。在有些砂岩中长石的含量可以相当高。例如我国某些陆相沉积的储油岩层中，长石的含量可达到50％。17长石主要来源于花岗岩和花岗片麻岩。一般认为，在碎屑岩中钾长石多于斜长石，在钾长石中正长石略多于微斜长石，在斜长石中钠长石远远超过钙长石。在沉积岩中,长石颗粒易被溶解和转化。转变为高岭石和绢云母18微斜长石的格子双晶，正交偏光19砂岩中的长石颗粒，解理和溶蚀现象发育，扫描电镜20长石砂岩，颗粒有石英和长石，长石可见解理，且表面高岭而变得混浊。红色铸体薄片。21长石颗粒，解理和双晶发育，高岭石和绢云母化明显。22云母和绿泥石在云母类的矿物碎属中以白云母居多，因为抗化学风化的能力要比黑云母和绿泥石都强得多，常分布于细砂岩和粉砂岩的层面上。绿泥石成为碎屑矿物出现的不多，因其稳定性并不比黑云母高，故很多绿泥石都是成岩后生作用的产物，常成为填隙物产出。234．重矿物碎屑岩中>2.86的矿物称重矿物。它们在岩石中含量很少，一般不超过10％，其分布的粒度受重矿物的晶形大小、及硬度的控制。重矿物是在

0.25～0.05mm的粒级范围内含量最高。稳定的重矿物不稳定的重矿物锆石、电气石、金红石、石榴石、刚玉、锡石、白钛矿、板钛矿、磁铁矿、榍石、石蓝晶石、独居石重晶石、磷灰石、绿帘石、黝帘石、阳起石、符山石、红柱、石、硅线石、黄铁矿、普通角闪石、透辉石、普通辉石、斜方辉石、橄榄石24（二）岩石碎屑岩屑是母岩岩石的碎块，是保持着母岩结构的矿物集合体，简称岩屑或岩块。碎屑岩的一种重要组分，直接提供有关母岩的特征；由于岩屑抵抗风化的能力较弱，故其大量出现反映了一种特殊的地质条件，如干燥的气候条件，快速的剥蚀和堆积环境，离母岩近，而搬运不远等等。由于各类岩石的成分、结构、风化稳定度等存在显著差别，所以在风化、搬运过程中，各类岩屑含量变化很大。岩屑的含量和种类决定于粒度、母岩成分及成熟度等因素。255.半晶质的酸性喷出岩岩屑，6.千枚岩岩屑和白云母片，7.板岩岩屑,

8.浅变质粉砂岩。

2627酸盐矿物（石膏，硬石膏）。二、填隙物填隙物包括杂基和胶结物。杂基与“基质”基本同义，是指与碎屑颗粒一起机械沉积下来的较细粒物质，主要是粘土物质，还有细粉砂、碳酸盐灰泥和云泥等。胶结物是指碎屑颗粒之间孔隙内和各种化学沉淀物质即自生矿物，它们形成于成岩作用阶段。常见的胶结物有碳酸盐矿物（方解石，白云石，菱铁矿）、硅质矿物（石英、玉髓和蛋白石）和部分铁质矿物。其它填隙物还有海绿石、沸石、磷酸盐矿物、硫28三、孔隙孔隙可以充填大量的气体、液体（烃类气体、CO2、水、石油、矿液）。原生孔隙，主要是粒间孔隙，即碎屑颗粒原始格架

间的孔隙。原生的孔隙度和渗透率与碎屑颗粒的粒度、分选性、球度、圆度、填集性有关。次生孔隙绝大多数都是形成于成岩中期及后生期，一般是岩石组分发生溶解作用的结果。如碳酸盐、硫酸盐和氯化物矿物都比较容易发生溶解。此外，岩石的破碎和收缩也可以产生次生孔隙。第二节

碎屑岩的结构碎屑岩结构是组成岩石的颗粒大小、形状及基组合方式。具体包括碎屑颗粒的结构、填隙物的结构、碎屑与填隙物之间关系等三部分内容。一、碎屑颗粒的结构碎屑颗粒本身的结构特征，一般包括粒度、球度、形状、圆度以及颗粒的表面特征。29（一）粒度碎屑颗粒的大小，是碎屑颗粒最主要的结构特征。碎屑颗粒的大小直接决定着岩石的类型和性质，因此它是碎屑岩分类命名的重要依据。粒级划分>2mm………………..砾

2—0.05mm………….砂0.05—0.005mm….粉砂<0.005mm…………..泥3031粒级的划分（1）2的几何级数制——在国际上应用较广的是伍登-温特华斯的方案。（2）十进制。32Φ

=-log2D,

D—颗粒直径，以mm为单位33常用的粒度分类命名的具体原则：三级命名法含量大于或等于50％的粒级定岩石的主名，即基本名；含量介于50～25％的粒级以形容词“XX质”的形式写在主名之前;含量在25

～

10

％的粒级作次要形容词，以

“含XX”的形式写在最前面；含量小于l0％的粒级一般不反映在岩石的名称中。如粉砂质细砂岩，含砾粗砂岩，含泥粉砂质细砂岩（2）假如碎屑岩的粒度分选较差，所含粒级较多，但没有一个粒级的含量是大于或等于50％，而含量在

50～25％的粒级又不止一个。这时则以含量为50～25％的粒级进行复合命名，以“XX-XX岩”的形式表示，含量较多的写在后面。其它含量少的粒级仍按第一条原则处理。如：中-粗砂岩，粉-细-中砂岩；含砾的粗-细-中砂岩（不等粒砂岩）34（3）若碎屑岩的粒度分选更差，不但没有含量大于50％的粒级，而且含量为50～25％的粒级也没有或者只有一个。则应将此岩石的全部粒度组分分别合并为砾、砂和粉砂三大级，然后按前两条原则命名。2535010××质含××基本岩石名称50

%

3

BC

/

A

2（二）球度球度是指碎屑颗粒接近球体的程度，通常是用克鲁宾（1941）

公式来计算球度系数：A：为颗粒最大扁平面上的最大直径；

B：为最大扁平面内垂直A轴的最大直径；C：是垂直最大扁平面的最大直径；A、B、C三轴互相垂直，但不一定交于一点；最大球度值l，最小值则趋近于零。36（三）圆度圆度是指碎屑颗粒的原始棱角被磨圆的程度，它是碎屑的重要结构特征之一。圆度在几何上反映了颗粒最大投影面的影象中的隅角曲率；38（四）形状颗粒形状是由其A、B、C三个轴的相对大小决定的。根据其长度比例将颗粒分为四种形状：圆球状、椭球状、扁球状和长扁球状。在实际应用中常用的形状术语是。粒状：特征是颗粒各向等长，如石英。柱状：特征是一向特长，柱面发育。当其长／宽＞3时为长柱状，如角门石；当长／宽＜3时为短住状，如磷灰石。板状：颗粒二向较长、一向较短，形如板片，如长石。片状：二向近等，一向极短，形如叶片，如云母。针状：一向极长。另二向特短，形如细针。其它：如放射状、纤维状等。（五）分选碎屑岩中颗粒大小均匀的程度称为分选性或分选程度。分选性好：当主要粒级成分含量＞75％（指占碎屑总量的75％以上）或者颗粒大小接近相等时，分选中等：当主要粒级成分含量为50％～75％时；分选差：没有一种粒级成分能够超过50％，或者颗粒大小相差很悬殊；39（六）颗粒的表面结构表面结构是碎屑颗粒表面的形态特征，一般主要观察表面的磨光程度及表面刻蚀痕迹两个方面。40二、填隙物的结构（一）胶结物的结构胶结物在碎屑岩中的含量小于50％，常见的胶结物的结构有：非晶质结构：呈非晶质结构的胶结物如蛋白石、铁质等。隐晶质结构：如玉髓、隐晶质磷酸盐、碳酸盐等。显晶质结构：常见如碳酸盐等胶结物。41带状（薄膜状）和栉壳状（丛生）结构：胶结物环绕碎屑颗粒呈带状分布称为带状胶结，如

果胶结物呈纤维状或细柱状垂直碎屑表面生长时，称栉壳状胶结；再生（次生加大）结构：常自生石英胶结物沿碎屑石英边缘呈次生加大边，两者的光性方位是大体一致的。除石英外还有长石和方解石形成的次生加大结构。426．嵌晶（连生）结构：是指胶结物在重结晶时形成很大的晶体，或者是从孔隙水中结晶的粗大晶体，往往将一个或几个碎屑颗粒包含在一个晶体之内，嵌晶结构是典型的后生阶段产物。7、其它：凝块状或斑点状结构，由于胶结物在岩石中分布的不均匀性所造成的。4344（二）杂基的结构杂基是指碎屑岩中与砂、砾一起机械沉积下来的，起填隙作用的细粒物质，

粒度小于0.03mm；其成分常为＜0.03mm的细粉砂和粘土物质，有时可见碳酸盐灰泥和铁质成分的杂基，并常与粘土杂基混合出现。45杂基按成因可分为原杂基和正杂基两种类型:原杂基:是原始沉积物，主要是未重结晶的粘土质点，其间还常含有较多的石英、长石和云母的细粉砂级碎屑;正杂基:是经过了成岩变化的明显重结晶的原杂基。重结晶的粘土物质多呈显微鳞片结构;

杂基应属原始机械沉积产物;可以反映沉积介质的流动特点;46三、胶结类型在碎屑岩中，碎屑颗粒和填隙物间的关系称为胶结类型或支撑类型。它首先和碎屑颗粒与填隙物的相对含量有关，其次则和颗粒间的接触关系有关。胶结类型有：48基底胶结:填隙物含量较多，碎屑颗粒在其中互不接触而呈漂浮状;孔隙胶结:碎