砾岩和角砾岩.ppt

1、第六章 砾岩和角砾岩,第一节 一般特征 第二节 砾岩和角砾岩的分类 第三节 成因分类及主要成因类型,第一节 一般特征,砾岩和角砾岩合称为粗碎屑岩。 福克（Folk，1954）认为粗碎屑含量大于30就可以称为粗碎屑岩。许多地质工作者，包括我国地质工作者习惯上常常把把粒径大于2mm的碎屑岩称为粗碎屑岩。 砾岩和角砾岩主要由粗大的碎屑颗粒组成，绝大部分碎屑都是岩屑，其成分可以很好地反映母岩类型。 粒间填隙物质与砂岩相比，杂基粒度上限有所增高，通常为砂、粉砂和粘土物质，它与粗粒碎屑同时或大致同时沉积下来。胶结物常是从真溶液或胶体溶液中沉淀出的一些化学物质，如方解石、绿泥石、二氧化硅、氢氧化铁等。胶结物

2、常是沉积期以后生成的。 砾岩的沉积构造常见大型斜层理和递变层理，有时由于层理不明显而呈均匀块状。在这种情况下，层面往往极难分辨，甚至需要借助与其互层的其他岩石才能确定。另外，砾石排列常有较强的规律性，扁形砾石尤为特征，其最大扁平面常向源倾斜，彼此叠覆，呈叠瓦构造。因为在强烈水流冲击下，砾石只有呈叠瓦状排列才最为稳定。,砾岩在磨拉石建造和沉积火山岩建造中是最为特征的岩石，它可以组成厚度极大的砾岩岩系。除此以外，它常以夹层、薄层、透镜体以及其他多种局部堆积的形式存在于其他岩系中。 沉积成因的砾岩种类很多，但它们具有一个共同的特点，即它们都是其他岩石遭受破坏的最初产物，在原地或其后的机械沉积分异作用

3、过程中堆积形成的。这些产物除了少数例外，大都形成一系列具有一定成因的过渡类型的岩石，即从原地的或搬运较近的由棱角状的碎屑组成的角砾岩到搬运较远的磨圆较好的碎屑组成的砾岩。 粗粒碎屑的性质主要取决于母岩的性质，而且一般搬运距离不远，故研究砾岩的成分有助于追溯物源。在这种研究中所揭示的某些岩石学特征，有时是研究其他岩类时极难甚至不可能得到的。可以认为，它是推断陆源区位置和性质最可靠的直接资料。,第二节 砾岩和角砾岩的分类,对砾岩和角砾岩，可以根据砾石的圆度、砾石的大小、砾石的成分、砾岩在剖面中的位置以及砾岩的地质成因进行分类。 一、根据砾石圆度的分类 二、根据砾石大小的分类 三、根据砾石成分的分类

4、 四、根据砾岩在剖面中的位置的分类,一、根据砾石圆度的分类,根据砾石的圆度，把砾岩划分为以下两个基本大类： 砾岩：圆状和次圆状砾石含量大于50； 角砾岩：棱角状和次棱角状砾石含量大于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（如断层角砾岩）、火山作用（如火山角砾岩）或化学作用（如洞穴角砾岩和盐溶角砾岩）生成。 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，可称为砾岩-角砾岩。,二、根据砾石大小的分类,根据砾石的大小，可把砾岩分为以下四类： 细砾岩：砾石直径为210mm；

5、中砾岩：砾石直径为110cm； 粗砾岩：砾石直径为110dm 巨砾岩：砾石直径大于lm。 在实际工作中，对粗碎屑岩粒度大小的研究，应尽可能较准确地确定出砾石的粒度组分，这是因为它除了可以用以分类命名外，还可以根据其分布频率的特征，较简便地判断砾岩的成因。 角砾岩也可按平均粒度大小同样命名。 砾岩和角砾岩中常含有或多或少的泥砂杂基，为了在命名中较详细地反映出来，福克（Folk，1954）把砾石或角砾大于30、泥砂杂基小于70的岩石称为砾岩或角砾岩，而砾石（或角砾）含量为5-30的岩石称为砾质砂岩或砾质泥岩，但它已不属于粗碎屑岩类。,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，即

6、单成分砾岩和角砾岩与复成分砾岩和角砾岩。,1单成分砾岩和角砾岩 砾石成分较单一，同种成分的砾石占75以上，且多半是稳定性较高的岩屑或矿物碎屑，如石英岩和隧石等；为细砾岩时也可以是石英，它代表改造作用比较彻底的产物。单成分砾岩和角砾岩一般分布于地形平缓的滨岸地带。在这里，砾石经过长距离的搬运，并受波浪反复地冲刷磨蚀，不稳定组分消失殆尽，只剩下磨圆度好及稳定性高的组分，故多为石英岩质砾岩。在有些情况下，侵蚀区不坚固的岩石（如石灰岩）遭受破碎，就地堆积或短距离搬运快速堆积，也可形成单成分砾岩和角砾岩。如由石灰岩碎屑组成的近岸陡崖堆积、在坡脚下的堆积以及生物礁旁的堆积，皆可形成成分单一的石灰岩质角砾岩

7、。,2复成分砾岩和角砾岩 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，这主要取决于母岩成分及其风化、搬运及沉积的条件。这些砾石的抵抗风化能力大都不强，分选通常不好，磨圆度常不高。这种砾石的层理常不明显。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。 这种砾岩成因类型很多，以造山期后的河成砾岩及山麓洪积砾岩分布最广。例如，我国某油田的砾岩储集层就是洪积成因的复成分砾岩，其砾石成分以变质泥岩（角岩）为主，其次为花岗岩，再次为砂岩、粉砂岩和粘土岩等。石英和长石因粒度较小，多和泥质一起呈杂基出现。根据这些成分的特征，并结合该区的地质情况，可

8、以肯定它们主要来自其附近的下古生界浅变质岩系的老山及其中的酸性岩浆岩侵入体。 砾石成分的简单和复杂，在一定程度上可以反映其生成条件。如洪积和河成砾岩的砾石成分大都比较复杂，海湖滨岸砾岩的砾石成分大都比较简单。除此之外，它还取决于来源区的母岩性质。,四、根据砾岩在剖面中的位置的分类,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，可以把砾岩分将底砾岩、层间砾岩和层内砾岩。,1底砾岩 这种砾岩常常位于海侵层位的最底部，分布于侵蚀面上，与下伏地层呈假整合或不整合接触，为海进开始阶段的产物。 这种砾岩的成分一般比较简单，稳定性高的坚硬砾石较多，磨

9、圆度高，分选性好；杂基含量少，主要是砂质粉砂质成分，这表示它们经历了长距离的搬运。通常分布范围广，如山东汶南、蒙阴一带，上侏罗统汶南亚组与下伏寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系呈超覆不整合接触。在不整合面上，汶南亚组底部有底砾岩，砾径15cm，砾石成分以石英岩为主（约占8090），其次为石灰岩和少量火成岩，磨圆度好，多为钙质胶结，厚约56m，分布普遍。 2层间砾岩 其特点是整合地夹于其他岩层之间，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，可有软的不稳定的岩屑，有时，这些岩屑甚至是主要的，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，它们通常是当地岩石边冲

10、刷、边沉积的破坏产物。如北京西山黑龙潭、郝家坊一带在下二叠统上杨家屯煤系中，有七层隧石中砾岩，它与砂岩、粘土岩组合成七个正旋回，岩性自下而上由粗变细，呈规律性重复出现，为层间砾岩。,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1-2m。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

11、屑也是很常见的。后一种类型的层内砾岩，其中泥页岩砾石通常呈薄片状或板状“漂浮”在砂质的基质内，并出现在砂、泥岩互层剖面的砂质层底部。层内砾岩比较普遍，但不指示沉积作用上有任何大的间断。,这种砾岩常见于干燥气候条件下的冲积环境和湖泊或海滩环境中。其内碎屑的形成作用有以下三种成因： l）最普遍的是由浅滩或暂时的水退所形成。在这种条件下，由于干燥作用而产生泥裂，其后泥裂层被洪水淹没并扰动从而成了碎屑，经再沉积而成。产于红色层系内的泥页岩碎屑并伴有泥裂发育带和滨线特征者多属此类。 2）在少数情况下，由于沉积物在水下发生滑动或坍塌塌而形成，其特点是板状碎屑扭折显著；且分布杂乱。在此条件下形成的角砾化的层

12、内砾岩可追踪到具有显著变形褶皱和扭曲的地层，如我国四川侏罗系剑门组河流串沟砂坝沉积中，就有以泥岩砾石为主形成的层内砾岩。此砾岩体呈透镜状产出，岩层最大厚度处大于2m，延伸约20m，泥质砾石分选很差，无层理，冲刷构造发育。 3）风暴浪打碎早期形成的半固结岩层并原地或就近堆积下来形成 。,第三节 成因分类及主要成因类型,一、滨岸砾岩 二、河成砾岩 三、洪积砾岩 四、冰川角砾岩 五、滑塌角砾岩 六、岩溶角砾岩,一、滨岸砾岩,这种砾岩主要形成于海或湖的滨岸地带，由河流搬运来的砾石沿海（湖）岸、经海（湖）浪作用长期改造而成。其特点是砾石成分较单一，以稳定组分为主，如石英岩、隧石及石英等；分选性好，往住以

13、一个粒级占绝对优势，在直方图上显示为一个突出的主峰；磨圆度好；扁平对称的砾石常见，粗砾很少。砾石最大扁平面向着深水方向倾斜，倾角不大，一般7o-8o，不超过13o。砾石长轴（即A轴）大致与海（湖）岸线平行。滨海砾岩中有时含滨海的生物化石碎片，但很少含有完整化石。在海侵过程中，这种砾岩常是底砾岩的开始部分。砾岩体成层性好，横向分布稳定，呈席状延伸。,二、河成砾岩,常见于山区河流中，多位于河床沉积的底部。砾石成分复杂，由于搬运不远，故不稳定组分仍然存在，常可出现由各种岩石成分组成的砾石；杂基中具大量石英、长石、暗色矿物等砂级碎屑和泥质混入物。分选较差，砾石的对称性差；砾石最大扁平面向源倾斜，呈叠瓦

14、状排列，倾角较大，一般15o-30o；长轴大部分与水流方向垂直，但近岸处多与岸边平行。 河床砾岩化石少见，但有时可见大的硅化木。一般多呈透镜体出现，其底部可见冲刷现象，有侵蚀切割下伏岩层的痕迹，呈不平坦的冲刷面。,应当指出，上述砾岩的砾石排列定向性只是限于一般的稳定河流中。在湍急的山间河流中，砾石定向方式则有所不同，其特点是砾石长轴平行水流分布，最大扁平面或者向源倾斜，或者与水流方向一致。至于在洪水期密度很大的混浊河流中，则完全不出现叠瓦状构造，砾石多以直立状排列为特征。 在平原河流的三角洲中，一般没有粗碎屑物质。只是有时可遇分布极窄、砾石成分较简单的砾岩和角砾岩。有人认为，它的形成是由于粉砂

15、质和泥质的水下河岸被冲蚀的结果。在这种情况下，砾石可以因粘土岩很软而具有极好的磨圆度，或者当埋藏迅速时而保存原有棱角。,滨岸砾岩（特别是湖成的）与距离山区不远的河成砾岩呈逐渐过渡关系，在它们之间常很难划定出确切的界线。为了找出海成与河成砾岩的鉴别特征，曾有过许多尝试。通常认为海成砾岩远比河成砾岩的磨圆度好，扁度大，最大扁平面对层面的倾角较小。此外，具叠瓦状的海成砾石倾向与砂岩斜层理倾向基本一致，而河成砾石倾向则与之相反。再次，滨岸砾岩粒度分布特征呈单众数，河成砾岩呈双众数。最后，滨岸砾岩成层性好，横向分布较稳定，呈席状延伸，而河成砾岩常呈透镜状产出。 河成砾岩多为复成分的岩屑砾岩，其中混有多种

16、砾石成分，然而，在许多情况下是某种成分的砾石占优势。但有时它也可以是单成分的岩屑砾岩，如石灰岩砾岩、花岗岩砾岩。后者的存在反映了特定的地质条件，如近物源，供给区缺少砂、泥物质，强烈的构造活动以及快速侵蚀和沉积等。,三、洪积砾岩,在成层岩石圈中，最厚的砾岩堆积为山麓冲积扇粗粒洪积物。它是由山区洪流（包括暂时河流和经常河流）在流出山间峡谷进入平原时，流速骤减，致使带出的碎屑物质快速堆积而成。这种砾岩沿山麓分布，厚度巨大，有时可达几千米，其形成与毗邻山区持续上升遭受剧烈剥蚀有关，它与砂岩、泥岩一起构成磨拉石建造。其特点为砾石较粗大，含较多中砾级甚至粗砾级砾石，分选很差，直方图上常显不出特征峰值；磨圆

17、度也低；杂基成分常与砾石成分相似，并多具泥质；胶结物多为钙质、铁质。岩体多呈透镜状和楔状体在靠近山麓的岩体一侧，切割充填构造很常见。沿剖面向上，砾石成分常作有规律的变化，这种变化是河流切割其流经区域的不同母岩的性质所决定的。 洪积砾岩在许多地区表现为具有磨拉石沉积特征的巨厚的岩屑砾岩。,山东蒙阴、泗水一带下第三系官庄组官上段为巨厚砾岩沉积，通称为官庄砾岩。其特征为灰红色厚层块状细中砾岩。砾径较粗，个别大于1m。砾石成分单一，主要由下古生界石灰岩组成；只是近剖面顶部，除石灰岩砾石外，太古界混合花岗岩砾石增多，砾径也变得粗大。沿剖面向上，砾石成分与毗邻剥蚀区古生界地层岩性有明显倒序现象。砾石为次棱

18、角状，分选性差，基质多为砂级碎屑和泥质，胶结物为钙质和铁质，其中夹少量粉砂岩透镜体，厚度大于1000m。官庄砾岩的厚度巨大，砾石成分沿剖面向上规律变化，以及在泗水、蒙阴各凹陷中均沿凹陷北部边缘的西北方向断裂分布的这种特点足以证明：由于边界断层一侧物源区的多次上升，导致官庄砾岩在山前的迅速堆积。据此可以认为，这套巨厚砾岩为典型的洪积砾岩。 北京西山下第三系长辛店砾岩、甘肃祁连山北部上泥盆统老君山砾岩，都是山麓洪积砾岩。,四、冰川角砾岩,冰川角砾岩即通称的冰碛岩。其特点是成分复杂，常可见新鲜的不稳定组分；分选极不好，大的砾石和泥砂混杂，直方图上呈现多峰；有时砂泥含量甚多，砾石含量不超过50，与滨海（湖）砾岩相比，具有较多细粒填隙物。砾石多呈棱角状，有些碎屑常见几个磨平面，从而使角砾岩形状极为特征，如常见的所谓多面体砾石和熨斗状砾石，砾石表面常有丁字形擦痕。冰川角砾岩的层理不清，常呈块状；砾石排列极为紊乱，最大扁平面的倾角很大，甚至直立。 我国峡东地区震旦系南陀组为暗绿、灰绿色冰碛砾岩和泥岩，无层理，质松软，厚90-150m。其中砾石砾径一般5-25m，个别可达1m，分选性差。砾石成分复杂，有石英岩、石灰岩、片岩、片麻岩、花岗岩、砂岩和砾岩等。杂基成分主