陆源碎屑岩的岩石类型.ppt

第三章陆源碎屑岩的岩石类型 第一节砾岩 第二节砂岩 第三节粉砂岩 第四节泥岩 第五节陆源碎屑岩的成岩作用,第一节粗碎屑岩砾岩和角砾岩一、定义、命名原则：粒度2mm 的陆源碎屑颗粒组成的沉积岩，据碎屑颗粒的磨圆程度分为砾岩或角砾岩，松散的沉积物称为砾或角砾。砾级碎屑（直径 2mm）含量大于 30%者为砾岩类其中：砾级含量 50%，为砾岩；。砾级含量在 30 50%，砂泥质砾岩 砾级含量在 5 30%，砾质砂岩或砾质泥岩 砾级含量5%，含砾砂岩或含砾泥岩,二、成分特征1、颗粒成分特征：以岩屑为主，少量的矿物碎屑成分明显受母岩性质控制。不含重矿物，粗碎屑的成分复杂多样。化学成份少见。2,填隙物成分：以细碎屑杂基为主，颗粒粒径2mm，岩屑或矿物矿碎屑都有，化学胶结物少见。,三、结构、构造特征 1、颗粒结构 碎屑颗粒粗大，分选不好，磨圆可好可差，砾石表面常有一些特殊的痕迹，如冰川擦痕，沙漠漆等 2、填隙物结构 有细碎屑杂基，也有化学胶结物，3、胶结类型：多为基底式胶结，也有孔隙胶结 4、构造：砾石有定向排列，可推断与水流向常发育大型交错层理和粒序层理。,野外砾石剖面,四、粗碎屑岩的分类 分类原则：粒度、形状、成因、地理位置等，理想的分类是成因分类但很难做到，常用多级分类 1、按圆度：砾岩：圆状或次圆状50%（占碎屑含量）角砾岩：次棱角状或棱角状50%砾岩是长期搬运的正常沉积物，而角砾岩的成因则多种:构造作用、火山作用、溶解作用,2、按砾石的大小 巨砾256mm 粗砾 256-64 中砾 64-4 细砾 4-2?当砾石分选差时，可用混积法命名3、按成分：单成分砾岩：单一成分大于 75%复成分砾岩：每种成分小于 50%,4、按砾岩在剖面中的位置：层间砾岩：整合地产于岩层中间 底砾岩：分布于侵蚀面上5、按成因：河成砾岩、海成砾岩、冰川角砾岩、崩积角砾岩、岩溶角砾岩、构造角砾岩等,本次课程的砾岩分类表,五、主要成因类型及实例1、滨岸砾岩主要是在波浪作用的淀岸地带，由河流搬运来的砾石沿海岸长期改造而成，其特点是砾石成分较单一，以稳定组分为主。2、河成砾岩常见于山区河流，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。3、洪积砾岩由山区洪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。,4、冰川角砾岩由冰川作用形成，成分复杂，常见新鲜的不稳定组分，分选极不好，大的砾石和泥砂混杂。5、滑塌角砾岩在地形陡峻地区的边界地带，常常由于某种地质营力作用发生崩塌，或沿斜坡发生地滑，从而形成滑塌角砾岩。6、岩溶角砾岩其形成下伏物质（如膏盐层）被溶解而移去以及上覆地层的坍塌作用有关，尤其是石灰岩的坍塌。,六、研究方法和意义1、研究方法 1）野外研究常用方法：砾石的碎屑成分：粒度和分选性：砾石的圆度、球度及表面特征 砾岩的构造 砾岩岩体的产状、接触关系、底面特征的观察2）室内研究,2、研究意义1）常作为沉积间断的标志和划分地层的依据。2）有助于了解地质发展历史，如地壳运动情况、古气候条件、冰川的存在等。3）在古地理研究中具有重要的作用。4）砾岩本身就是矿石。5）未胶结或中等胶结的砾岩常常是含水层，也可以含油、气。,第二节中碎屑岩砂岩 定义：粒度在 2-0.0063mm 碎屑占 50%以上的陆源碎屑岩称为砂岩。一、砂岩的成分特征、结构和构造特征 1、碎屑颗粒成分：Q 石英，F 长石，R 岩屑，三者的成分特征取决于母岩的成分和沉积物的改造历史。云母和绿泥石碎屑：重矿物碎屑：,成分成熟度 Q/（F+R）：指碎屑沉积组分在其风化、搬运和沉积作用的改造下接近最稳定的终极产物的程度。F/R 反映物源特征 R 反映气候和风化作用的特点2、填隙物的成分：杂基：粘土和小于 0.03mm 的细碎屑颗粒；胶结物：铁质、钙质和硅质为常见。,3、结构：具典型的陆源碎屑结构4、构造：发育各种层理、层面、同生变形构造和虫孔等,二、砂岩的分类按颗粒大小分类：巨粒砂岩 2-1 公厘 粗粒砂岩 1-0.5 公厘 中粒砂岩 0.5-0.25 公厘 细粒砂岩 0.25-0.125 公厘 微粒砂岩 0.125-0.063 公厘1、分类的原则和依据:首先必须选择在客观上能鉴定而又最能联系岩石成因的特征作为分类的依据，第二，应当考虑分类方案既适用于野外工作，又适用于室内研究。,2、常见砂岩分类的简介 早期：只考虑成分或结构，应用方便，但对研究砂岩形成特征、沉积环境无明显意义。20 世纪中期，克里宁（1948）三角形分类，是成分分类具有成因意义。20 世纪 60-70 年代，吉尔伯特、福克、佩蒂庄结合成分成因的特征，先后提出自己的成分成因分类方案。20 世纪 70-80 年代，国内形成流行的分类方案（本次课程使用的分类方案）。,这些分类的共同关注特点：1、来源区的性质（母岩成分）；2、成分成熟度；3、结构成熟度；4、流动因素：搬运、沉积介质的物性；5、大地构造背景；6、原生沉积构造；7、气候及风化作用；8、沉积成岩作用,克里宁（Krynine，P D，1948）。,福克（人们，1968）分类方案,吉尔伯特（吉柏特，1955）,佩蒂庄（Pettijohn，1972）,现今石油系统使用的分类,3、三端元四组分分类 本次课程采用现在流行的三端元四组分（成分-成因）分类方案，这个方案既考虑了成分的重要影响，又能反映成因的差异。,三端元四组分分类方案详解：首先根据杂基的含量，将砂岩分为两大类，杂砂岩（杂基15%）和净砂岩（杂基15%）；其次，根据砂岩的三种碎屑主要成分，按三角形图解进行成分划分；Q（石英）端元：石英，玉燧,石英岩和其他硅质岩屑；F（长石）端元；长石,花岗岩和花岗片麻岩类岩屑；R（岩屑）端元：除去花岗质和硅质岩屑之外的其他岩屑，以及碎屑云母和绿泥石。Q 端元反映砂岩的成分成熟度，F/R值反映物质来源和大地构造状况，F端元在一定程度上反映气候和风化作用的特点。,R/F,砂岩的名称及成分特征1,石英砂岩：Q95%,F+RR3,岩屑石英砂岩：Q=75-95%，F+R F4,长石砂岩：Q25%，F/R35,岩屑长石砂岩：Q25%，F/R1/3,三、常见的砂岩岩石类型及成因1、石英砂岩和石英杂砂岩1）颜色：黄白色或浅灰白色、浅红褐色；2）成分：石英和各种硅质岩屑的含量占砂级碎屑总量的 95%以上，仅含少量的长石、岩屑和重矿物。3）颗粒成分和结构：以单晶石英为主，磨圆度和分选性都比较好，成分成熟度和结构成熟度都最好；4）填隙物成分和的结构：多为胶结物，成分为钙质或硅质、铁质及海绿石，杂基很少石英次生加大边。5）构造：交错层理、平行层理。,6）石英砂岩的形成环境与成因高成熟度的石英砂岩是长期风化、分选和磨蚀的产物；主要产于海洋环境，含海相化石和海绿石，与海相地层共生。关于石英杂砂岩的成因，一般认为是由于石英形成与高能的浅海环境，堆积于障壁后的低能环境中形成的。石英砂岩的出现标志着稳定的大地构造环境、基准面的夷平和长期的风化。,石英砂岩,2、长石砂岩和长石杂砂岩：1）颜色：淡黄色、灰绿色、肉红色等2）碎屑颗粒成分：主要为石英和长石，石英含量小于 75%，长石大于 18.6%,还有少量的岩屑。3）碎屑颗粒结构：粒度为中粒和中粗粒，分选性和磨圆度变化较大；一般分选中等，次圆到次棱角状。4）填隙物成分和结构：杂基：主要为各种粘土矿物，重结晶形成长石的次生加大边；胶结物：主要为钙质和铁质。,长石砂岩,5）长石砂岩的形成条件母岩石含长石丰富的花岗岩和花岗片麻岩类，在形成过程中以物理风化为主，须有强烈的侵蚀与快速堆积的条件，埋藏后的蚀变作用要弱。6）长石砂岩的成因：构造长石砂岩：在构造强烈活动的地区，母岩风化的碎屑快速搬运和沉积而成，形成的长石砂岩分选和磨圆都差,杂基含量高，甚至形成长石杂砂岩。B 气候长石砂岩：在干燥和寒冷的气候条件下，经过长期搬运的碎屑颗粒分选和磨圆都较好，长石表面新鲜,干净，重矿物含量高。C 基底长石砂岩：位于花岗岩或花岗片麻岩的侵蚀面上，由长期的侵蚀和风化作用形成。,3、岩屑砂岩和岩屑杂砂岩：1）颜色：灰色、灰绿色、灰黑色；2）颗粒成分：以岩屑和石英为主，少量的长石和黑云母；石英含量小于 75%，岩屑含量一般大于 18.75%，岩屑与长石之比大于 3，自然界中岩屑杂砂岩更为常见。3）颗粒结构：碎屑颗粒分选磨园都不好；4）填隙物成分和结构：杂基为主，成分为粘土；胶结物少，成分为钙质、硅质。5）构造：各种层理（粒序层理）、槽模、沟模等,6）成因：需要强烈剥蚀、快速堆积的条件。如：海相的浊积岩、强烈褶皱的侵蚀区附近的山前或山间盆地中。陆相沉积环境中山麓冲积、洪积环境的沉积物等。,四、砂岩的研究意义和方法1、研究意义：砂岩本身就是一种矿产资源，并蕴藏着丰富的矿产；可用于地层对比、分析母岩性质、推测来源区的位置和搬运途径，了解沉积环境的特征、古气候和古地理特征；了解砂岩的孔隙度和渗透性等。2、研究方法：野外工作方法：了解砂岩的物质成分、结构和构造特征及产状和空间变化规律，采集室内工作的样品；室内工作方法：薄片鉴定、重矿物分析、结构分析、化学分析、孔渗的测量、电子显微镜和阴极发光的应用等,第三节细碎屑岩粉砂岩mm(4-8)的碎屑颗粒含量 50%的一种陆源碎屑岩一、一般特征1、成分特征：石英较多，含较多的云母，粘土矿物及绿泥石，也含有一定数量的长石等重矿物含量较多。填隙物有粘土杂基、钙质和铁质胶结物。,2、结构：碎屑结构及碎屑与泥状结构的过渡类型（碎屑颗粒棱角分明）3、构造特征：水平层理，波纹层理，虫孔变形、同生变形构造,二、分类：1、按粒度：mm mm 2、按特殊成分及颜色 土黄色粉砂岩 砖红色粉砂岩等 3、按胶结物含量及成分：Fe 质粉砂岩 钙质粉砂岩等 4、三角形成分分类：石英粉砂岩 长石粉砂岩 岩屑粉砂岩,三、特殊的粉砂质沉积物黄土 黄土是一种未固结的粉砂质沉积物，浅黄色、棕黄色、褐色或红色，呈土状，是一种半固结的多孔粉砂。主要成分以石英含量最多50%，还有长石，结晶的 Cc 矿物，少量的白云母 20-30%，粘土矿物 10-20%，重矿物 5%成因：风成的、冰积的、洪积的、冲积的 多数人认为：河流洪积平原堆积的风成粉砂。常具水平层理：沙纹层理、包卷层理我国黄土主要分布在西北地区、华北地区，及东北的南部和华东的北部。,四、粉砂岩分布与成因 河漫滩质潮坪质三角洲粉砂岩分布：河漫滩、潮坪、三角洲、泻湖、沼泽及海、湖的浅水部位。粉砂岩是经过较长距离搬运，在稳定的水动力条件下缓慢沉降形成的，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。,第四节泥岩 定义：主要由粒度0.0039mm 的细碎屑和由粘土矿物组成的沉积岩类（分布最广，占沉积岩总量的 55%以上），粘土矿物既可以是母岩风化产物被搬运沉积的，也可以是成岩作用过程中生成的。一、成分特征：1、粘土矿物：高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石2、碎屑颗粒：石英和长石的碎屑、云母等3、非粘土的自生矿物：Cc，Fe 氧化物，氢氧化物，硫酸盐,盐岩 由粘土矿物的吸附作用，常含有特殊的元素4、有机质,自生高岭石,。自生,自生伊利石,二、结构特征：1、按粘土质点、粉砂和砂的相对含量划分：泥状结构和与砂、粉砂的过渡结构；2、按结晶程度划分：非晶质结构 隐晶质结构：显晶质结构：纤维状、显微鳞片状、粒状 粗晶结构：蠕虫状、书页状 3、按粘土矿物集合体的形状：团粒结构 鲕粒（豆粒）结构 同生泥屑结构 生物泥状结构,按粒度划分的泥质岩的结构类型,三、构造：宏观构造：层理、层面（晶痕、雨痕、虫孔）干裂、页理（页岩：沿水平层理岩石劈开的）微观构造：鳞片构造 毡状构造 定向构造四、泥岩的颜色：多样，主要由物质成分、沉积环境和所含色素离子决定的。,五、泥岩的物理性质1、可塑性：黏土岩粉碎后加适当的水分，受压后可塑造成一定的形状，压力取消后，形状不变；2、吸水性：某些粘土具有强烈的吸水能力，而且体积膨胀，蒙脱石的吸水能力最强3、烧结性：在低于耐火度的低温下局部溶化，使质点互相粘结成坚硬的瓷质石块的性质4、耐火性：粘土在高温下不熔融的特征，最高可达 1580 度以上5、吸附性：粘土质点能从周围介质中吸收各种气态、液态及有机色素的能力。6、干缩性：含水的粘土沉积物失水后，由于质点表面水分的丢失，发生体积缩小的性质。,六、泥岩的分类1、按混入物组分的粒级及含量：粉砂质泥岩砂质泥岩含砂泥岩含粉砂泥岩2、按粘土矿物的类型：高岭土粘土伊力石粘土蒙脱石粘土岩，有二种组分时按前少后多的原则命名3 按成因分类：沉积型粘土岩、残积型粘土岩4 按固结程度：未固结的、固结的,泥质岩的分类表,七、常见泥质岩类型伊利石粘土岩：高龄石粘土岩：蒙脱石粘土岩：页岩和泥岩：油页岩：,八、泥质岩的研究方法 1、野外工作：观察泥质岩的颜色、结构和构造等宏观特征；由于其颗粒细小，室内工作是主要的。2、室内工作：主要以仪器鉴定为主。薄片鉴定：粒度分析：差热分析：电子显微镜法：X 射线衍射法：加热脱水失重分析：,