教学课件：第十讲陆源碎屑岩各论-砂岩讲解.ppt

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1、第二节 砂岩,一、概述（一）定义主要由砂级（20.1mm）（50%）的陆源碎屑颗粒组成的中碎屑岩。（二）一般特征1.成分复杂 碎屑颗粒石英最多，长石、岩屑次之。重矿物含量少。杂基0.03mm,粘土、碳酸盐泥、细粉砂，含量变化大胶结物：硅质、钙质、铁质多见，可有各种结构,第二节 砂岩,（二）一般特征2.结构成熟度可高可低，杂基支撑、颗粒支撑均可出现3.构造各种层理、波痕、生物成因构造4.颜色各种颜色5.分布分布广泛，约占沉积岩的1/3，仅次于粘土岩。砂岩的结构成熟度通常与其成分成熟度协调一致,第二节 砂岩,二、砂岩的分类结构分类、成分分类、成因分类、综合分类砂岩的分类一直是重要的讨论课题。分类方

2、案很多（自1904年葛利普以来有50多种），如结构分类按粒度：巨砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩成分分类：Q、F、R、M、C成因分类：河成砂岩、风成砂岩、滨岸砂岩单纯的结构和成分分类不能反映砂岩的形成背景，形成特征，而成因分类在实践中较难操作。综合分类：综合成分、结构特征进行分类，试图能反映其成因。,第二节 砂岩,（一）分类方案应解决的问题-原则1.来源区的母岩性质；2.搬运和磨蚀历史，即岩石成熟度；3.沉积时的介质条件，即流动因素。,（二）重要砂岩分类方案的评述1.克里宁（1948）的分类具有重大影响的早期砂岩分类方案，采用三端元分类方案。石英硅质岩：成熟度长石高岭石：母岩性质云母绿泥石：构造活

3、动强度评价优点：将成分与成因联系缺点没把岩屑放在重要地位；云母、绿泥石在成岩过程中也可大量形成。,2.福克的分类方案1954年的分类强调来源区母岩性质，选择的三端元组分为石英+硅质岩（Q）：沉积来源长石+火成岩屑（F）：火成来源云母+变质岩屑（M）：变质来源优点：能反映母岩的类型缺点把云母都当成变质成因把岩屑分开，使分类复杂化没有考虑杂基。,第二节 砂岩,第二节 砂岩,2.福克的分类1968年做了进一步修改，三端元为石英（Q）长石火成岩屑（F）其它岩屑燧石（R）,第二节 砂岩,3.北京石油学院（1965）分类三端元组分石英、长石、岩屑碎屑云母优点：分类简单，便于使用缺点石英砂岩类中石英含量偏低

4、混合砂岩不利于母岩性质分析没有考虑杂基,第二节 砂岩,4.吉尔伯特（Gilbert）分类早期四组分分类代表之一首先按杂基划分为两大类粘土杂基含量10%混杂砂岩（杂砂岩、瓦克岩）粘土杂基含量10%纯净砂岩（砂屑岩）优点引入杂基分类，并认为两种类型的砂岩在成因上不同砂屑岩：经流水的充分冲刷、筛选而缓慢沉积杂砂岩：未经流水冲刷、筛选而沉积，即快速沉积,第二节 砂岩,4.吉尔伯特（Gilbert）分类缺点：某些砂岩类型在图解中没有明显的划分界线,5.裴蒂庄（Petijoin）（1975）分类四组分分类体系优点把反映成因的来源区、矿物成熟度及流动因素作为砂岩分类的准则缺点有的界线、名称不合适,第二节 砂

5、岩,（三）目前分类（本教材分类）1.分类原则实用性、科学性（1）反映母岩性质母岩区古气候古大地构造背景/古地形母岩类型（2）反映搬运和磨蚀的历史（时间）（3）反映介质的物理条件流体性质、水体能量、沉积速率,2.分类端元选择的依据石英（单晶石英颗粒，不包括燧石和多晶石英）、长石（钾长石和斜长石）、岩屑（各种岩浆岩、变质岩和沉积岩的岩屑）和粘土杂基四种组分。（1）容易辨别，又具有成因意义（2）Q、F、R是砂岩的主要结构组分（3）F/R（来源系数）可反映母岩性质。F：深成岩，R：火山岩（4）Q/(F+R)（成分成熟度）反映搬运和磨蚀历史（5）C/M（claster/matrix,流动系数）表示介质性

6、质、沉积速率、沉积能量,3.分类方案,砂岩分类（根据裴蒂庄1987分类方案修改、补充）I(I)石英（杂）砂岩；II(II)亚长石（杂）砂岩；III(III)亚岩屑（杂）砂岩；IV(IV)长石（杂）砂岩；V(V)岩屑质长石（杂）砂岩；VI(VI)长石质岩屑（杂）砂岩；VII(VII)岩屑（杂）砂岩,3.分类方案（1）按杂基含量将砂岩分为两大类，杂基15%的杂砂岩（相当于瓦克砂岩、硬砂岩）。（2）再看长石、岩屑若 F25%、R25%长石砂岩或岩屑砂岩F25%FR 长石砂岩类 R10%岩屑质长石砂岩R25%RF 岩屑砂岩类 F10%长石质岩屑砂岩,三、砂岩的主要类型,1.石英砂岩:Q90%F5%R5

7、%根据胶结物的成分，可将石英砂岩进一步分类和命名，如铁质石英砂岩、钙质石英砂岩及硅质石英砂岩等,图43铁质石英砂岩河北庞家堡，中、上、元古界串岭沟组。单偏光40,图44海绿石沉积石英岩河北唐山，中、上元古界龙山组单偏光80,三、砂岩的主要类型,2.次长石砂岩：QF5%25%R0%,图45次长石砂岩四川，侏罗系，正交偏光80,三、砂岩的主要类型,3.次岩屑砂岩：Q R 5%25%F 0%,图46次岩屑砂岩四川，侏罗系，正光偏光80,三、砂岩的主要类型,4.长石砂岩类：Q25%FR长石砂岩类包括长石砂岩和岩屑质长石砂岩。长石砂岩,Q25%，R25%，R10%。,岩屑质长石砂岩山东下第三系沙河街组。

8、单偏光65,长石砂岩河北唐山，中、上元古界长域系底部。正交偏光80,三、砂岩的主要类型,5.岩屑砂岩类：Q25%RF岩屑砂岩类包括岩屑砂岩和长石质岩屑砂岩。岩屑砂岩,Q25%，F25%，F10%。,三、砂岩的主要类型,6.杂砂岩类1）定义杂砂岩（wacke）粘土杂基大于15%，分选不好，砂泥混杂的砂岩。硬砂岩埋深较大的杂砂岩，经过强烈的硬化固结作用，含有大量极细粒的云母和绿泥石等矿物。2）分类原则同（净）砂岩（arenite）,第三节 粉砂岩,一、定义主要由0.10.01mm粒级（含量大于50%）的碎屑颗粒组成的细粒碎屑岩。二、一般特征1.成分主要矿物成分：石英、白云母及粘土矿物为主，长石较少

9、，岩屑极少或不存在。多为稳定重矿物，含量可达23%。多为钾长石，次为酸性斜长石。填隙物常为粘土、钙质、铁质等。,第三节 粉砂岩,2.结构分选性较好，磨圆性较差碎屑颗粒常呈棱角次棱角状。WHY？3.构造水平层理及波状层理交错层理较少，多为小型水平滑动形成的包卷层理等变形构造,搬运距离远，但多为悬浮搬运。,第三节 粉砂岩,三、粉砂岩的分类（一）按颗粒大小1.粗粉砂岩 0.10.05mm很像砂岩，不仅与砂岩共生，也常发育各种交错层理，而且可作为油气储层。2.细粉砂岩 0.050.01mm具有粘土岩特性，常与泥质岩或泥晶灰岩共生，可能成为生油层。尤其是富含粘土物质的细粉砂岩，若粉砂岩中混有较多的砂和粘

10、土，按三级命名法命名。,第三节 粉砂岩,（二）根据碎屑成分单成分粉砂岩石英为主复成分粉砂岩除石英外，还有较多云母、长石或其它碎屑（三）根据胶结物成分铁质粉砂岩钙质粉砂岩山东莱阳上侏罗统白云质粉砂岩,第三节 粉砂岩,四、成因经过较长距离搬运，在稳定的水动力条件下缓慢沉降长距离搬运不仅能使碎屑物质破碎形成粉砂级颗粒，还可以使粗细混杂的物质逐渐分异，使粉砂颗粒相对集中，由于颗粒细小，需要在稳定的环境中才能沉降堆积。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。砂岩向泥岩过渡的水流缓慢地带海、湖较深处、河漫滩、三角洲、泻湖、沼泽等。,第三节 粉砂岩,五、实例黄河三角洲现代沉积颜色黄色、灰

11、黄色、土黄色成分颗粒（7080%）：石英、长石、云母、重矿物（锆石、磷灰石、角闪石、绿帘石、金红石）杂基15%胶结物1030%，方解石、白云石为主结构分选好、磨圆差,第四节 粘土岩,一、概述1.定义广义：主要由粒径50%）组成的沉积岩。狭义：主要由粘土矿物（含量大于50%）组成的沉积岩。粘土矿物成因：机械方式：母岩风化而成化学方式：自生粘土矿物将,第四节 粘土岩,2.研究意义分布最广，约占沉积岩总体积的5560%。沉积岩成因、沉积环境分析吸附的微量元素可判断古环境和古气候。重要的石油地质意义重要的生油母质；良好盖层；泥岩裂缝油气藏工业用途可塑性、耐火性、烧结性、吸水膨胀性、吸附性等经济意义富集

12、稀有元素和稀土元素，形成工业矿床黑色页岩和碳质页岩中镍、钼、钒、铅、铂、铈、钇等,第四节 粘土岩,二、粘土岩的物质成分 1.粘土矿物含水的硅酸盐或铝硅酸盐矿物，非晶质和结晶质两类。结晶质粘土矿物具有层状和链层状两种结构类型以层状结构粘土矿物最常见硅氧四面体由位于四面体中心的一个硅和位于四面体角顶的四个氧组成。铝/镁氧八面体由位于一个八面体中心的铝和六个位于八面体角顶的氧组成。在铝氧八面体中，Mg2+、Fe3+等可置换Al3+。,第四节 粘土岩,（1）高岭石族高岭石、地开石、珍珠陶土1：1型双层结构单元层由一层Si-O四面体和一层Al-(O-OH)八面体组成高岭石单个晶体：六边鳞片状、书页状。集

13、合体：蠕虫状、手风琴状；成因长石类矿物在酸性介质中分解的产物富含Al3+的硅酸盐转变晶体0.010.001mm，重结晶1mm相对密度2.61，硬度2质纯白色，含杂质浅红色、浅黄色,高岭石,手风琴状高岭石集合体,第四节 粘土岩,（2）蒙脱石族蒙脱石拜来石、绿脱石、皂石，2：1型三层结构单元两层四面体夹一层八面体层蒙脱石/胶岭石/微晶高岭石偏光镜下细鳞片状，干涉色比高岭石、伊利石高。扫描电镜下细鳞片状、鹅毛状、棉絮状，轮廓不清楚。加水膨胀或呈浆糊状质纯白色/灰白色，含杂质呈黄色、桃红色、灰绿色等。致密块状呈蜡状光泽，疏松土状光泽暗淡。硬度12,相对密度23。常与未变化的火山玻璃一同产出,第四节 粘

14、土岩,（3）伊利石族/水云母族伊利石、海绿石2：1型结构单元层伊利石偏光显微镜下弯曲叶片状，低中正突起，干涉色可达二级扫描电镜下圆滑鳞片状或带尖角和直边的片状,伊利石,第四节 粘土岩,（4）绿泥石族2：1：1型结构单元层2：1结构单元层再叠置和连接一个八面体层。叶绿泥石、鲕绿泥石、铁绿泥石绿色单体针叶状、玫瑰花状集合体绒球状叶绿泥石最常见-辉石、角闪石、石榴石、长石等的蚀变产物鲕绿泥石-沉积铁矿的重要组成部分，与菱铁矿、黄铁矿、菱锰矿等共生200m米的温暖浅海，水温20。,第四节 粘土岩,（5）混层粘土矿物两种或两种以上不同类型的粘土矿物结构单元叠置而成有序（规则）混层伊蒙有序混层、绿蒙有序混

15、层无序（不规则）混层伊蒙无序混层、绿蒙无序混层、伊蒙绿无序混层,第四节 粘土岩,2.非粘土矿物陆源碎屑矿物石英、长石、云母、少量的重矿物单晶圆度差边缘模糊，不纯粘土岩化学沉淀的自生矿物一般含量不到5%Fe、Mn、Al的氧化物和氢氧化物、碳酸盐、氧化硅、硫酸盐、磷酸盐、氯化物、硫化物等。有机物生油母质煤、腐殖质、沥青质等,第四节 粘土岩,三、粘土岩的结构（一）根据颗粒的相对含量划分1.粘土结构/泥质结构 粘土90%。岩石滑腻，手捻或牙齿咀嚼感觉不出颗粒存在。常呈鱼鳞状或贝壳状断口。2.含粉砂粘土结构 粘土75%，粉砂1025%；3.粉砂质粘土结构 粘土=7550%，粉砂2550%；4.含砂的粘土

16、结构 粘土75%，砂1025%；5.砂质粘土结构 粘土=7550%，砂2550%；,第四节 粘土岩,（二）按粘土矿物的结晶程度和晶体形态划分1.非晶质结构，很少见，仅见于水铝英石质岩石中。2.隐晶质结构偏光镜下难以识别粘土矿物晶形3.显微晶质结构粘土矿物因重结晶而变大，偏光镜下可识别晶形4.粗晶结构粘土矿物因强烈重结晶而呈粗大晶体,第四节 粘土岩,四、粘土岩的构造（一）宏观构造无波痕暴露成因构造水平层理水平细纹层厚度小于1cm者称为页状层理或页理，页理发育页岩，页理不发育泥岩。水平细纹层的厚度小于1mm者称为纹理，也是较常见的粘土岩构造。生物扰动构造、生物遗迹同生变形构造泥火山、水下滑动等（二

17、）微观构造,第四节 粘土岩,五、粘土岩的颜色主要是原生色，能反映生成环境。影响粘土岩颜色的主要因素粘土矿物成分、有机质和黄铁矿的含量、铁离子状态暗色（主要是灰色、黑色）强还原环境（半）深湖/海、海湾、泻湖红色、紫红色强氧化环境粘土矿物颗粒间或颗粒表面存在分散状的铁的氧化物（赤铁矿、褐铁矿）薄膜浅绿色或灰绿色弱氧化弱还原环境伊利石的晶格中含有Fe2+，以及绿泥石、海绿石的存在,第四节 粘土岩,五粘土岩的主要类型（一）按成分分类1.单成分粘土岩伊利石粘土岩分布最广高岭石粘土岩蒙脱石粘土岩2.复成分粘土岩高岭石蒙脱石粘土岩,第四节 粘土岩,（二）按成因分类1.沉积型高岭石粘土岩陆相地层（酸性介质）蒙脱石粘土岩成因于火山玻璃水解（碱性介质）2.风化残积型母岩风化而成风化残留物质新生物质海解物质（同生阶段产物）,