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(zhì)碎屑組分——巖屑為主雜基——細(xì)粒的砂、粉砂和粘土物質(zhì)膠結(jié)物——方解石、二氧化硅、氫氧化鐵等

沉積構(gòu)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(zhì)主要取決于母巖的性質(zhì)，而且一般搬運(yùn)距離不遠(yuǎn)，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(jù)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(jù)礫石的大小分類（Classificationbysizeofgravels）細(xì)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(dāng)巖石中碎屑顆粒大小不一致時(shí)，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(jù)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(jù)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(fù)成分礫巖

礫石成分復(fù)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(chǎn)物。以河成礫巖和山麓洪積礫巖分布最廣。

（五）根據(jù)礫巖在剖面中的位置分類

1.底礫巖：分布于侵蝕基準(zhǔn)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(shí)沖刷再沉積的產(chǎn)物

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

內(nèi)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(chǔ)，既有利于成因分析，又便于實(shí)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(nèi)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(xiàn)代河床劉家場關(guān)木山北側(cè)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(diǎn)成分復(fù)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(xì)粉砂，含量變化大膠結(jié)物

多見硅質(zhì)、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)，結(jié)構(gòu)多樣

二、砂巖的分類

結(jié)構(gòu)分類、成分分類、成因分類、綜合分類

結(jié)構(gòu)分類

按粒度：巨砂巖、粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖成分分類：Q、F、R成因分類：河成砂巖、風(fēng)成砂巖、濱岸砂巖（一）砂巖結(jié)構(gòu)分類與命名沉積學(xué)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(xì)砂（0.25～0.1mm）根據(jù)三級命名的原則命名。（二）砂巖成分—成因分類就分類依據(jù)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(jù)砂巖的三種砂級碎屑組分，如Q、F、R，對砂巖進(jìn)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(lián)的一些分類。?？耍?948）早期分類強(qiáng)調(diào)來源區(qū)的母巖類型石英+硅質(zhì)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(zhì)巖屑（M）—表示變質(zhì)來源福克1948年分類2.四組分體系除了考慮碎屑成分外，還把粘土基質(zhì)作為一個(gè)組個(gè)，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(zhì)的密度和粘度）作為砂巖分類的準(zhǔn)則。首先把砂巖分為兩大類：砂屑巖：基質(zhì)<15%雜砂巖：基質(zhì)>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(gè)端元，進(jìn)一步分類和命名。（三）建議的分類1.分類的原則和依據(jù)（1）應(yīng)當(dāng)兼顧描述和成因兩個(gè)方面。（2）原則：首先選擇在客觀上能夠鑒定而又最能聯(lián)系巖石成因的特征作為分類依據(jù)，應(yīng)適當(dāng)考慮分類方案既適用于野外工作，又適用于室內(nèi)研究。（3）砂巖的分類應(yīng)當(dāng)反映巖石生成的三個(gè)主要問題，即：①來源區(qū)母巖性質(zhì)；②搬運(yùn)和磨蝕的歷史，即巖石的成熟度；③沉積時(shí)介質(zhì)的物理?xiàng)l件，即流動因素。2.本書的砂巖分類（1）首先按基質(zhì)含量將砂巖分為：砂巖：基質(zhì)<15%雜砂巖：50%>基質(zhì)>15%泥質(zhì)巖：基質(zhì)≥50%（2）對砂巖和雜砂巖進(jìn)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(jìn)行劃分，其中R包括燧石、硅質(zhì)巖屑和花崗質(zhì)巖石在內(nèi)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(dāng)砂巖中含有次要礦物和特殊礦物時(shí)，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(jié)物成分+結(jié)構(gòu)（粒級類型）+巖石基本名稱。如：紫紅色鐵質(zhì)膠結(jié)中—細(xì)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(xiàn)+R<5%。成分成熟度較高，碎屑顆粒含量高，填隙物主要為膠結(jié)物，雜基很少或沒有。

膠結(jié)物：

硅質(zhì)★★★；鈣質(zhì)★★；鐵質(zhì)★★；海綠石質(zhì)★②結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)成熟度較高，顆粒支撐③構(gòu)造

大型交錯層理、平行層理、波痕和沖刷充填構(gòu)造等④顏色

取決于膠結(jié)物的顏色

硅質(zhì)或鈣質(zhì)膠結(jié)——黃白色或淺灰白色

鐵質(zhì)膠結(jié)——紅褐色

海綠石膠結(jié)——淺綠色2.長石質(zhì)石英砂巖Q=75~95%，F(xiàn)>R，F(xiàn)=5～25%，R<15%。3.巖屑質(zhì)石英砂巖Q=75~95%，R>F，R=5～25%，F(xiàn)<15%。（二）成因（Origin）石英砂巖屬高度成熟砂巖，它是風(fēng)化、分選和磨蝕等作用持久和深化的產(chǎn)物。它的產(chǎn)出需要穩(wěn)定的大地構(gòu)造條件和砂的多旋回沉積作用。多數(shù)人認(rèn)為石英砂巖不可能直接來源于花崗巖的風(fēng)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(jié)果。石英砂巖主要產(chǎn)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(xiàn):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(jié)物：鈣質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)

②結(jié)構(gòu)

中粗粒最常見，分選、磨圓度中等——成熟度中等。

③構(gòu)造各種大型交錯層理、波痕、生物擾動構(gòu)造等。

④顏色與長石的顏色有關(guān)——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(fēng)化作用為主，強(qiáng)烈的侵蝕、快速堆積

埋藏后的蝕變作用很弱構(gòu)造活動較強(qiáng)烈2.巖屑質(zhì)長石砂巖R=10～50%，F(xiàn)=25～75%，F(xiàn)>R（二）成因（Origin）1.物質(zhì)基礎(chǔ)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(gòu)造條件：在構(gòu)造活動比較強(qiáng)烈的地區(qū)，形成高差較大的地形起伏，花崗質(zhì)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(xué)風(fēng)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(fù)雜，常見的只有3～5種

填隙物含量較多膠結(jié)物常為硅質(zhì)和碳酸鹽質(zhì)

②結(jié)構(gòu)

成熟度低

③構(gòu)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(xiàn)環(huán)境:

河流、湖泊、沖積扇、重力流2.長石質(zhì)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(zhì)產(chǎn)生和沉積的條件，即：強(qiáng)烈的物理風(fēng)化和近源快速堆積。2.燧石巖屑砂巖則相反，它表示構(gòu)造條件穩(wěn)定，地形起伏小，長距離搬運(yùn)及較徹底的風(fēng)化條件。3.泥質(zhì)巖屑為局部來源區(qū)的標(biāo)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(jīng)強(qiáng)烈的硬化固結(jié)作用，含大量極細(xì)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(xì)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(dá)2～3%。

填隙物常為粘土、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)等。

2.結(jié)構(gòu)

分選性較好，磨圓性較差——碎屑顆粒常呈棱角～次棱角狀。

3.構(gòu)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(gòu)造（二）分類及主要類型1.據(jù)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(xì)粉砂巖（0.05～0.01mm）具有粘土巖特性，常與泥質(zhì)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(jù)碎屑成分分：單成分粉砂巖：石英粉砂巖復(fù)成分粉砂巖3.據(jù)膠結(jié)物成分：鐵質(zhì)粉砂巖鈣質(zhì)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(xì)碎屑物質(zhì)（>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(zhì)成分

1.粘土礦物