陆源碎屑岩简介.ppt

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1、第三章 陆源碎屑岩,第一节 碎屑岩的成分 Composition of clasticrocks 一、陆源碎屑岩的定义及基本组成 1.定义 陆源碎屑岩是指由母岩经物理风化作用所形成的碎屑颗粒物质，经过机械的搬运和沉积，并进一步压实和胶结而形成的沉积岩类。,2、陆源碎屑岩的基本组成： （1）碎屑颗粒是碎屑岩的主要组成部分，占整个岩石的50%以上，并决定岩石的基本性质。 （2）填隙物： 杂基由机械沉积作用形成的细粒物质，充填在碎屑颗粒间。 胶结物是对颗粒起胶结作用的化学沉淀物。 （3）孔隙是指岩石中未被固体物质所占据的部分，孔隙可以是原生的，也可以是后期形成的。,二、碎屑颗粒成分 碎屑成分主要来源

2、于陆源区母岩机械风化作用。 常见的碎屑颗粒为：矿物碎屑 岩石碎屑（岩屑）,（一）矿物碎屑（Mineral clastics） 沉积岩中已发现的碎屑矿物约有160种，最常见的约有20种。在一种碎屑岩石中，其主要的碎屑矿物通常不过35种。 按照相对密度，碎屑矿物可分为： 轻矿物：2.86，榍石、锆石等,1.石英（Quartz） 石英抗风化能力强，既抗磨又难分解，同时在大部分岩浆岩和变质岩中石英含量又高。所以石英是碎屑岩中分布最广的一种碎屑矿物。 石英主要出现在砂岩及粉砂岩中（平均含量66.8%），在砾岩中含量较少，在粘土岩中则更少。,2.长石（Feldspar） 在碎屑岩中，长石的含量少于石英。砂

3、岩中长石的平均含量为1015%，长石主要分布于巨、粗砂岩中，有时见于中粒砂岩中，在砾岩和粉砂岩中长石矿物碎屑含量较少。 在碎屑岩中，钾长石（正长石微斜长石）斜长石（钠长石钙长石）。,3.云母（Mica） 在碎屑岩中，白云母黑云母。,4.重矿物（Heavy mineral） 在碎屑岩中含量极少，一般不超过1%，在粒级为0.250.05mm的范围重矿物含量最高。按重矿物的风化稳定性可分为：稳定的重矿物和不稳定的重矿物。,（二）岩屑（Rock fragments） 岩屑是母岩岩石的碎块，是保持着母岩结构的矿物集合体。所以，岩屑是提供沉积物来源区的岩石类型的直接标志。 在砂岩的碎屑中，岩屑的平均含量为

4、1015%。 岩屑的含量决定于粒度、母岩成分及成熟度等因素。,三、填隙物成分（Interstitial minerals） 碎屑颗粒间的填隙物包括：杂基和胶结物。,（一）杂基（Matrix） 1.杂基是碎屑岩中的细小的机械成因组分，其粒级以泥级为主，可包括一些细粉砂。 2.杂基成分：高岭石、水云母、蒙脱石等粘土矿物，亦见灰泥、云泥以及一些细粉砂级碎：绢云母、绿泥石、石英、长石等。 3.不同碎屑岩中，杂基含量不同。杂基含量高是不成熟砂岩的特征。,（二）胶结物（Cement） 胶结物是碎屑岩中以化学沉淀方式形成于粒间孔隙中的自生矿物。 胶结物成分主要有： 硅质（石英、玉髓、蛋白石） 碳酸盐（方解石

5、、白云石） 铁质（赤铁矿、褐铁矿等） 硬石膏、石膏、黄铁矿 粘土矿物,五、成分成熟度 成熟度指碎屑物质在风化、搬运过程中，被改造趋向于最终产物的程度。 碎屑物质被改造趋于的最终产物是什么样的程度？ 化学成分与矿物成分：SiO2、Al2O3含量；石英、长石、岩屑等含量成分成熟度 结构：圆度、球度、分选性等方面结构成熟度,成分成熟度指碎屑物质成分上被改造趋向于最终产物的程度，亦称“化学成熟度”或“矿物成熟度”。 化学成分：SiO2含量高，Al2O3含量少； 矿物成分：石英含量高、长石、岩屑等含量少,成熟度指数判别砂岩或其它碎屑岩在化学上及在矿物学上成熟度高低的一个指数： SiO2/Al2O3，Q/

6、F，Q/（F+R），ZTR Q= Quartz 石英 F= Feldspar 长石 R= Rock fragments 岩屑 Z= zircon 锆石 T=tourmaline 电气石 R=rutile金红石,按成分成熟度来划分，砂岩可以分为成熟砂岩和未成熟砂岩。 成熟的砂岩以最稳定组分Q为主，Q 75%，甚至90%以上，SiO2含量极高，Al2O3含量极低，SiO2/Al2O3比值高。 未成熟的砂岩最稳定组分含量低，不稳定组分含量高，SiO2/Al2O3比值低，如长石砂岩、岩屑砂岩。,本节要点： 陆源碎屑岩的四种基本组成部分 碎屑颗粒、杂基、胶结物及孔隙四种组分的区别（从含义、在碎屑岩中的分

7、布状况及所起的作用、搬运方式、沉积方式及控制因素、水动力条件、形成阶段等方面）（重点）。 成熟度和成分成熟度的概念、成熟度指数的含义（重点）,一、碎屑颗粒的结构（Textures of clasticgrains） 碎屑颗粒的结构特征一般包括：粒度、球度、形状、圆度、颗粒的表面特征。 （一）粒度（Grain size） 1.粒度的概念粒度是指碎屑颗粒的大小。 粒度是碎屑颗粒的最主要的结构特征，直接决定着岩石的类型和性质，是碎屑岩分类命名的重要依据。,表示粒度，可用线性值和体积值 体积值：可用标准直径（dn）表示，代表着与颗粒同体积的球体直径。 线性值：直观度量出来的线性直径，颗粒的长、中、短直

8、径:dL（A）、dI（B）、dS（C）,最大投影面,2.粒级的划分 （1）伍登温特华斯（Udden-Wentworth）的划分方案，2的几何级数制。它是以1mm为中心，乘以2或除以2来进行分级的。 2mm 20.0625mm 0.06250.0039mm 0.0039mm 砾 砂 粉砂 粘土（泥）,（2）十进制划分方案，在我国应用较广泛。,1mm 砾 20.1mm 砂 0.10.01mm 粉砂 0.01mm 粘土（泥）,（3）中国石油天然气集团公司标准石油行业碎屑颗粒粒度分级标准。,（4）克鲁宾（Krumbein，1934）将伍登温特华斯的粒级划分转化为值： = -log2D，D为碎屑颗粒直径

9、（mm）,2mm 20.0625mm 0.06250.0039mm 8 砾 砂 粉砂 粘土（泥）,3.碎屑岩的粒度分类及命名 （1）三级命名法： 50%的粒级定为岩石的主名，即基本名； 介于50-25%之间的粒级以形容词“质”的形式写在基本名之前； 25-10%的粒级作次要形容词，以“含”的形式写在最前面； 含量10%的粒级一般不反映在岩石的名称中,（2）复合命名：若碎屑岩的粒度分选较差，所含粒级较多，没有含量50%的粒级，而含量介于5025%的粒级又不止一个，进行复合命名，以“岩”的形式表示，含量较多的写在后面。 （3）若碎屑岩的粒度分选更差，粒度含量均25%，则应将此岩石的全部粒度组分分别

10、合并为砾、砂和粉砂三大级别，然后按前两条原则命名。,举例 1.中砂占55%，粗砂占30%，砾石占10%，其它占5% 命名：,2.中砂占40%，细砂占35%，粗粉砂占 20% 命名：,（二）碎屑颗粒的分选（分选性） 碎屑颗粒大小的均匀程度叫分选或分选性。 分选性分为三级： 分选好：主要粒级含量大于75%； 分选中等：主要粒级含量50-75%； 分选差：各种粒级含量都小于50%,碎屑颗粒分选程度的目估分级（路凤香等，2002）,（三）球度（Sphericity） 球度是一个定量参数，用它来度量一个颗粒近于球体的程度。 1958年斯尼德和福克（Sneed and Folk）提出了最大球度投影法，用以

11、确定球度参数数值。它是用与颗粒体积相同的球体的横切面积与该颗粒的最大投影面积的比值求得的。,颗粒的三个轴愈接近相等，其球度愈高；相反，片状和柱状颗粒都具有很低的球度。 在悬浮搬运组分中，球度小的片状颗粒最容易被漂走。 在滚动搬运组分中，只有球度大的颗粒才最易沿床底滚动。,球度=,（四）圆度（Roundness） 圆度指碎屑颗粒的原始棱角被磨圆的程度。,在手标本的观察描述中，通常把碎屑的圆度划分为4个级别：棱角状、次棱角状、次圆状、圆状,Rounding ,球度与圆度的关系,（五）形状（shape） 颗粒的形状是由颗粒中A、B、C三个轴的相对大小决定的。 辛格（Zingg，1935）根据颗粒A、

12、B、C三个轴的长度比例，将颗粒划分为四种形状： 圆球体：B/A2/3，C/B2/3 椭球体：B/A2/3 扁球体：B/A2/3，C/B2/3 长扁球体：B/A2/3，C/B2/3,二、填隙物的结构 （Textures of interstitial materials ） 碎屑岩的填隙物包括杂基和胶结物。,（一）杂基（Matrix） （1）定义：碎屑岩中与粗碎屑一起沉积下来的细粒填隙组分，粒度一般小于0.03mm（5）。 成分主要是细粉砂和 粘土，有时有少量的碳酸 盐灰泥和铁质。对于更粗 的碎屑岩，如砾岩，杂基 也相对变粗，除泥以外， 还可以包括粉砂甚至砂级颗粒。,（2）地质意义：杂基的含量和

13、性质可以反映搬运介质的流动特性，反映碎屑组分的分选性，也是水动力强度的重要标志，是碎屑岩结构成熟度的重要标志。,（二）胶结物 胶结物：由化学结晶作用形成充填在碎屑颗粒孔隙中的化学物质。 胶结物的结构，按胶结物的结晶程度和晶体的排列组合关系分为： 非晶质结构：蛋白石、磷酸盐、铁质等 隐晶质结构：粒度极细，只有在显微镜下才能分出光性，如玉燧、隐晶质的磷酸盐 显晶质结构：明显的晶粒结构,三、胶结类型及颗粒支撑类型 （Types of cementation and grain-supported characteristics ） （一）概述 1.胶结类型在碎屑岩中，填隙物的分布状况及其与碎屑颗粒的

14、接触关系。 2.决定碎屑岩胶结类型的因素： （1）碎屑颗粒与填隙物的相对数量 （2）碎屑颗粒之间的接触关系,（二）胶结类型的分类 1.基底胶结填隙物（杂基）含量较多，碎屑颗粒在杂基中互不接触呈漂浮状。 代表高密度流快速堆积的特征 又可称杂基支撑结构 形成于沉积同生期,杂基支撑的砾岩,2.孔隙胶结最常见的颗粒支撑结构，碎屑颗粒构成支架状，颗粒之间多呈点状接触，胶结物充填在碎屑颗粒之间的孔隙中。 胶结物形成于成岩期 或后生期化学沉淀的产物。 反映稳定强水流的 沉积特征。,3.接触胶结亦为一种颗粒支撑结构，颗粒之间呈点接触或线接触，胶结物含量少，分布于碎屑颗粒相互接触的地方，孔隙中无胶结物。 可能是干旱气候条件下 的砂层，因毛细管作用，溶液 沿颗粒间细缝流动并沉淀而成； 或者是原来的孔隙式胶结物经 地下水淋滤溶蚀改造而成的。,四、结构成熟度（textural maturity） 结构成熟度指碎屑物质结构上被改造趋向于最终产物的程度。 等大 分选好 圆状 球形 无杂基,