第四章 陸源碎屑巖各論

第四章陸源碎屑巖各論

陸源碎屑巖按粒度劃分

礫巖

砂巖

粉砂巖

粘土巖

第一節(jié)粗碎屑巖一、一般特征（Generalcharacteristics

）礫巖和角礫巖合稱粗碎屑巖定義

:主要由大于2mm（>50%）的碎屑顆粒組成的巖石。成分——最能反映母巖性質碎屑組分——巖屑為主雜基——細粒的砂、粉砂和粘土物質膠結物——方解石、二氧化硅、氫氧化鐵等

沉積構造：常見大型交錯層理和遞變層理、扁平礫石疊瓦狀排列。礫巖性質主要取決于母巖的性質，而且一般搬運距離不遠，故研究礫石的成分有助于追溯物源。二、礫巖和角礫巖的分類（Classificationofconglomeratesandbreccias）（一）根據礫石的圓度分類（Classificationbyroundnessofgravels）1.礫巖（conglomerates）：圓狀和次圓狀礫石含量>50%。2.角礫巖（breccias）：棱角狀和次棱角狀礫石含量>50%。（二）根據礫石的大小分類（Classificationbysizeofgravels）細礫巖（granules）：直徑2~10mm的礫石>50%中礫巖（pebbles）：直徑10~100mm的礫石>50%粗礫巖（cobbles）：直徑100~1000mm的礫石>50%巨礫巖（boulders）：直徑>1000mm的礫石>50%

當巖石中碎屑顆粒大小不一致時，可采用三級命名法。

角礫巖也可以按平均粒度大小同樣命名。（三）根據雜基的含量分類（Classificationbycontentofmatrix）正礫巖（orthoconglomerate）：雜基<15%，泥砂雜基較少，礫石支撐，常與粗粒砂巖伴生，多為河流沖積、海灘沖洗而成，也可為巖溶坍塌而成。副礫巖（paraconglomerate）：雜基>15%，泥砂雜基較多，分選極差，主要是重力流或冰川所形成的。（四）根據礫石成分的分類

1.單成分（角）礫巖

礫石成分單一，同種成分的礫石占75%以上。

2.復成分礫巖

礫石成分復雜，各種類型的礫石都不超過50%。

通常分選不好，磨圓度不高，層理不明顯，多沿山區(qū)呈帶狀分布，厚度變化大，為母巖迅速破壞和迅速堆積的產物。以河成礫巖和山麓洪積礫巖分布最廣。

（五）根據礫巖在剖面中的位置分類

1.底礫巖：分布于侵蝕基準面上，與下伏巖石呈不整合或假整合

代表沉積間斷，分布穩(wěn)定，成熟度較高

2.層間礫巖：整合地夾于其它巖層之中，不代表侵蝕間斷，與下伏地層連續(xù)沉積。

河流暫時沖刷再沉積的產物

3.層內礫巖：半固結沉積物在同生期經破碎和再沉積形成的礫石（屑）沉積物，經成巖作用而成的礫巖——同生礫巖

內碎屑礫巖、泥巖礫巖/泥礫巖（六）成因分類（Geneticclassification）諾爾頓（Norton，1917）首先提出角礫巖的成因分類。在礫巖分類中采用具有成因意義的巖石特征，作為分類的基礎，既有利于成因分析，又便于實際工作，這樣較為理想。

濱岸礫巖、河成礫巖、洪積礫巖、冰川礫巖、內碎屑礫巖、泥石流礫巖、滑塌礫巖、巖溶礫巖、礁前礫巖等。三、主要成因類型（Maingenetictypesandexamples）礫巖和角礫巖的成因類型很多，常見的幾種類型有：濱岸礫巖（Coastalconglomerates）河成礫巖（Fluvialconglomerates）洪積礫巖（Alluvialconglomerates）冰川角礫巖（Glacialbreccias）滑塌角礫巖（Slumpbreccias）巖溶角礫巖（Karstbreccias）濱岸礫石劉家場丁家沖現代河床劉家場關木山北側山溝洪積礫巖第四節(jié)砂巖及粉砂巖

Sandstonesandsiltstones一、砂巖的一般特征（一）基本概念

砂巖：砂級碎屑（2～0.1mm）含量>50%的碎屑巖。（二）砂巖的一般特點成分復雜碎屑顆粒

石英最多，長石、巖屑次之。重礦物含量少。雜基

<0.03mm

粘土、碳酸鹽泥、細粉砂，含量變化大膠結物

多見硅質、鈣質、鐵質，結構多樣

二、砂巖的分類

結構分類、成分分類、成因分類、綜合分類

結構分類

按粒度：巨砂巖、粗砂巖、中砂巖、細砂巖成分分類：Q、F、R成因分類：河成砂巖、風成砂巖、濱岸砂巖（一）砂巖結構分類與命名沉積學家們通常將砂劃分為：極粗砂（2~1mm）粗砂（1～0.5mm）中砂（0.5～0.25mm）細砂（0.25～0.1mm）根據三級命名的原則命名。（二）砂巖成分—成因分類就分類依據的組分而言，概括起來，可大致分為三組分和四組分兩種體系。1.三組分體系主要是根據砂巖的三種砂級碎屑組分，如Q、F、R，對砂巖進行分類。如克里寧（1941，1948）、?？耍‵olk，1954，1968）、麥克布賴德（Mcbride，1963）等以及前蘇聯的一些分類。?？耍?948）早期分類強調來源區(qū)的母巖類型石英+硅質巖（Q）—表示沉積來源長石+火成巖屑（F）—表示火成來源云母+變質巖屑（M）—表示變質來源?？?948年分類2.四組分體系除了考慮碎屑成分外，還把粘土基質作為一個組個，引入到砂巖分類中來，如裴蒂莊（Pettijohn，1949，1954，1975）、吉爾伯特（Gilbert，1955）和崗田博有Okada，1971，1972）等的分類。Pettijohn（1975）的分類該分類把反映成因的來源區(qū)、礦物成熟度及流動因素（介質的密度和粘度）作為砂巖分類的準則。首先把砂巖分為兩大類：砂屑巖：基質<15%雜砂巖：基質>15%然后再以砂巖的主要碎屑組分石英（Q）、長石（F）、巖屑（R）為三個端元，進一步分類和命名。（三）建議的分類1.分類的原則和依據（1）應當兼顧描述和成因兩個方面。（2）原則：首先選擇在客觀上能夠鑒定而又最能聯系巖石成因的特征作為分類依據，應適當考慮分類方案既適用于野外工作，又適用于室內研究。（3）砂巖的分類應當反映巖石生成的三個主要問題，即：①來源區(qū)母巖性質；②搬運和磨蝕的歷史，即巖石的成熟度；③沉積時介質的物理條件，即流動因素。2.本書的砂巖分類（1）首先按基質含量將砂巖分為：砂巖：基質<15%雜砂巖：50%>基質>15%泥質巖：基質≥50%（2）對砂巖和雜砂巖進行三角圖解三端元分類：石英（Q）、長石（F）、巖屑（R）的相對含量進行劃分，其中R包括燧石、硅質巖屑和花崗質巖石在內的各種巖屑以及碎屑狀云母及綠泥石。砂巖分類三單元圖解（3）當砂巖中含有次要礦物和特殊礦物時，可采用附加定名，如海綠石石英砂巖，其綜合定名格式為：顏色+特征礦物+膠結物成分+結構（粒級類型）+巖石基本名稱。如：紫紅色鐵質膠結中—細粒石英砂巖灰綠色含海綠石中粒石英砂巖三、砂巖的主要類型（一）主要類型（Maintypes）

1.石英砂巖（Quartzsandstones）

①成分

Q>95%，F+R<5%。成分成熟度較高，碎屑顆粒含量高，填隙物主要為膠結物，雜基很少或沒有。

膠結物：

硅質★★★；鈣質★★；鐵質★★；海綠石質★②結構

結構成熟度較高，顆粒支撐③構造

大型交錯層理、平行層理、波痕和沖刷充填構造等④顏色

取決于膠結物的顏色

硅質或鈣質膠結——黃白色或淺灰白色

鐵質膠結——紅褐色

海綠石膠結——淺綠色2.長石質石英砂巖Q=75~95%，F>R，F=5～25%，R<15%。3.巖屑質石英砂巖Q=75~95%，R>F，R=5～25%，F<15%。（二）成因（Origin）石英砂巖屬高度成熟砂巖，它是風化、分選和磨蝕等作用持久和深化的產物。它的產出需要穩(wěn)定的大地構造條件和砂的多旋回沉積作用。多數人認為石英砂巖不可能直接來源于花崗巖的風化，而是來自于先前存在的砂巖，也就是說，它們是長期、多次再沉積的結果。石英砂巖主要產于海洋環(huán)境。四、長石砂巖類（一）主要類型（Maintypes）1.長石砂巖（Arkosesandstnes）①成分

Q<75%，F:R>3:1，少量重礦物和云母成分成熟度較低，填隙物含量較高雜基為主膠結物：鈣質、硅質、鐵質

②結構

中粗粒最常見，分選、磨圓度中等——成熟度中等。

③構造各種大型交錯層理、波痕、生物擾動構造等。

④顏色與長石的顏色有關——淡黃色、灰白色或紅色

⑤成因

母巖富含長石——花崗巖和花崗片麻巖類物理風化作用為主，強烈的侵蝕、快速堆積

埋藏后的蝕變作用很弱構造活動較強烈2.巖屑質長石砂巖R=10～50%，F=25～75%，F>R（二）成因（Origin）1.物質基礎要有富含長石的母巖，如花崗巖、花崗片麻巖等。2.有利于母巖崩解條件（1）構造條件：在構造活動比較強烈的地區(qū)，形成高差較大的地形起伏，花崗質基底隆起，相鄰地帶發(fā)生沉陷，從而使母巖遭受到劇烈侵蝕、快速堆積。（2）氣候條件：極其干旱或寒冷的氣候條件下化學風化減弱有利于不穩(wěn)定組分的保存，溫濕氣候條件也有長石砂巖的堆積。3.多在特定的環(huán)境下生成（1）在地臺區(qū)少見，臺地區(qū)多為基底型長石砂巖，分布不廣，厚度較小。（2）在地槽區(qū)有大量長石砂巖堆積，山間坳陷、邊緣坳陷的河、湖環(huán)境中，海成者很少見。五、巖屑砂巖類（一）主要類型（Maintypes）1.巖屑砂巖（Rockfragmentsandstones）①成分含有豐富的巖屑，Q<75%

，R:F>3:1

成分成熟度較低

巖屑成分復雜，常見的只有3～5種

填隙物含量較多膠結物常為硅質和碳酸鹽質

②結構

成熟度低

③構造

以各種交錯層理為主

④顏色

灰色、灰綠色、灰黑色等暗色居多

⑤成因

占全部砂巖的1/5到1/4

形成條件與長石砂巖基本類似

出現環(huán)境:

河流、湖泊、沖積扇、重力流2.長石質巖屑砂巖

Q<75%，R:F<3:1，R>F（二）成因（Origin）1.巖屑砂巖的形成條件與長石砂巖基本類似，需要有利于不穩(wěn)定物質產生和沉積的條件，即：強烈的物理風化和近源快速堆積。2.燧石巖屑砂巖則相反，它表示構造條件穩(wěn)定，地形起伏小，長距離搬運及較徹底的風化條件。3.泥質巖屑為局部來源區(qū)的標志。

（四）雜砂巖類

1.定義

雜砂巖（wacke）

粘土雜基大于15%，分選不好，砂泥混雜的砂巖

硬砂巖

埋深較大的雜砂巖，經強烈的硬化固結作用，含大量極細粒云母和綠泥石等礦物。

2.分類

原則同（凈）砂巖（arenite）七、粉砂巖（Siltstones）粉砂巖：主要由0.1～0.01mm粒級（>50%）的碎屑顆粒組成的細粒碎屑巖。（一）一般特征：1、主要礦物成分：

石英、白云母及粘土礦物為主，長石較少，巖屑極少或不存在。多為穩(wěn)定重礦物，含量可達2～3%。

填隙物常為粘土、鈣質、鐵質等。

2.結構

分選性較好，磨圓性較差——碎屑顆粒常呈棱角～次棱角狀。

3.構造

水平層理及波狀層理

交錯層理較少，多為小型

水平滑動形成的包卷層理等變形構造（二）分類及主要類型1.據粒度分：粗粉砂巖（0.1～0.05mm）很像砂巖，不僅與砂巖共生，也常發(fā)育各種交錯層理，而且可作為油氣儲層。細粉砂巖（0.05～0.01mm）具有粘土巖特性，常與泥質巖或泥晶灰?guī)r共生，可能成為生油層。若粉砂巖中混有較多的砂和粘土，按三級命名法命名。2.據碎屑成分分：單成分粉砂巖：石英粉砂巖復成分粉砂巖3.據膠結物成分：鐵質粉砂巖鈣質粉砂巖第四節(jié)粘土巖一、概述

1.定義

廣義：

主要由粒徑<0.01mm的細碎屑物質（>50%）組成的沉積巖。

狹義：

主要由粘土礦物（含量大于50%）組成的沉積巖。

二、粘土巖的物質成分

1.粘土礦物