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1、,第七章 砂岩和粉砂岩,一、概述（一）定义主要由砂级（20.1mm）（50%）的陆源碎屑颗粒组成的碎屑岩。,第一节 砂岩,（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,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,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。分类方案很多（自19
2、04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。,（一）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（1）1954年的分类：强调来源区母岩性质，
3、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。,（2）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）,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混合砂岩不利于母岩性质分析没有考虑杂基,3.北京石油学院（1965）分类,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
4、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,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某些岩石类型的划分界限太高，如石英砂岩(Q95%)。,（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、长石、岩屑
5、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）表示介质性质、沉积速率、沉积能量,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）以含量10（90）、25（75）、50为界Q50%F25%FR 长石砂岩类R25%RF 岩屑砂岩类F25%R25%石英砂岩类,102页,重要,102页,三、砂岩的主要类型,（一）石英砂岩类Q50%F90%，F+R1
6、0%。成分成熟度较高，碎屑颗粒含量高，填隙物主要为胶结物，杂基很少或没有。胶结物：硅质石英次生加大钙质充填孔隙、嵌晶式、栉壳状铁质和海绿石质,结构结构成熟度较高，颗粒支撑。构造大型交错层理（楔状、冲洗）、平行层理、波痕和冲刷充填等。颜色取决于胶结物的颜色硅质或钙质胶结黄白色或浅灰白色，铁质胶结红褐色 石英表面一层赤铁矿薄膜，占整个岩石1%或更少，使岩石呈浅红或红褐色海绿石胶结浅绿色,产状 厚度不大的稳定层状。约占砂岩总量的1/3。以前寒武纪和早古生代构造条件相对稳定的地区为多。成因长期、多旋回再沉积的产物。出现环境滨岸（湖）、滩坝沉积体风成沉积成分成熟度和结构成熟度都很高的石英砂岩是长期风化、
7、分选和磨蚀的结果，不会是直接来源于花岗岩，而是来自早先存在的砂岩的改造。通过对砂的磨蚀实验和现代大河流的观察，证明不论河流多大，其沉积物总含有相当数量的长石和岩屑。不稳定组分经过长期反复作用，才会彻底破坏以致完全消失，从而使石英高度富集并被磨圆。,石英砂岩,海绿石石英砂岩,海绿石,石英砂岩,2.长石质石英砂岩F=525%，RR，常见钾长石和酸性斜长石3.岩屑质石英砂岩R=525%，FF，岩屑多为石英岩、燧石和硅质岩4.长石岩屑质石英砂岩向长石砂岩和岩屑砂岩过渡的类型。Q=5075%，F、R均不超过25%，成分较复杂。一般与长石质石英砂岩和岩屑质石英砂岩共生。,（二）长石砂岩类长石砂岩、岩屑质长
8、石砂岩1.长石砂岩成分Q25%，FR，少量重矿物和云母。成分成熟度较低，填隙物含量较高，杂基为主。胶结物：钙质、硅质、铁质、长石次生加大。石英颗粒磨圆度差。因为颗粒较粗，所以有许多多晶石英，并且可以看到石英和长石并连在一起的颗粒（花岗岩岩屑）。长石以钾长石和酸性斜长石为主。钾长石类以正长石为多，具网格双晶的微斜长石和条纹长石也常见。在较细粒的长石砂岩中可见较多的云母碎屑，白云母和黑云母都常见，一般比共生的石英和长石颗粒要大些，常沿层面平行排列。云母片受邻近颗粒的挤压，可发生弯曲变形以至裂开，另外，黑云母常见绿泥石化。岩屑的种类因陆源区的母岩类型而异，常具有混合来源，即在同一岩石中会有多种岩屑类
9、型。重矿物大于1%。稳定组分如锆石、金红石、电气石、石榴石和磁铁矿等，稳定性差的如磷灰石、绿帘石、角闪石等。,结构中粒中粗粒最常见，一般分选中等，磨圆度呈次圆次棱角状结构成熟度中等。含少量粘土杂基，很细而污浊，常被氧化铁和有机质污染。当其重结晶为细粒集合体时，才能大致分辨其类别。一般为高岭石质，有时为云母类和绿泥石类矿物。较古老的长石砂岩可显出石英和长石次生加大现象，次生加大很完善时，砂岩很像花岗岩类的岩石，容易判别出错。构造各种大型交错层理、波痕、生物扰动构造等。颜色主要与长石的颜色有关，常呈淡黄色、灰白色或红色 如钾长石呈肉红色，风化成高岭土后呈灰白色、土黄色，斜长石为灰白色。,成因前提条
10、件母岩是富含长石丰富的花岗岩和花岗片麻岩类，以物理风化作用为主，强烈的侵蚀、快速堆积 的条件，埋藏后的蚀变作用很弱构造活动比较强烈的地带（如断陷湖盆）,长石砂岩,2.岩屑质长石砂岩F=2575%，R=1050%，FR。渤海湾地区济阳坳陷下第三系沙河街组碎屑含量：石英55%，长石35%，岩屑10%。岩屑类型：泥质岩屑、安山岩屑等。杂基：泥质，一般为510%。,（三）岩屑砂岩类岩屑砂岩、长石质岩屑砂岩1.岩屑砂岩成分R25%，F25%，Q75%。成分成熟度较低岩屑成分复杂，常见的只有35种。隐晶质喷出岩岩屑；低级变质岩岩屑；沉积岩岩屑。板岩、千枚岩、云母片岩 粉砂岩、粘土岩、燧石岩屑，泥晶石灰岩和
11、白云岩等填隙物含量较多。胶结物常为硅质和碳酸盐质当为硅质胶结时，碎屑石英可显次生加大现象。含沉积岩碎屑的砂岩大量的石英来源于先前存在的砂岩，磨圆度要圆些。在富含变质岩岩屑的砂岩中，大部分石英可能是变质成因的波状消光石英和多晶石英，往往呈棱角状和次棱角状。长石含量较少，各种斜长石、正长石、条纹长石和微斜长石等，但主要是酸性斜长石。,结构成熟度低构造以各种交错层理为主颜色灰色、灰绿色、灰黑色等暗色居多,成因分布较为广泛，占全部砂岩的1/5到1/4。形成条件与长石砂岩基本类似构造活动强烈母岩强烈剥蚀（物理风化为主）沉积物快速堆积，特别是石灰岩岩屑和火山岩岩屑出现环境河流、湖泊、冲积扇、重力流大量产出
12、于经强烈褶皱的侵蚀区附近的山前或山间坳陷盆地中，如喜马拉雅山、祁连山、秦岭、龙门山等可以是海成的，尤其在地槽区的浊流沉积中特别常见。陆相环境则常见于山麓冲积、洪积环境的沉积物中。燧石岩屑砂岩表示构造条件稳定，地形起伏小，长距离搬运及较彻底的风化条件。含较多泥质岩屑（沉积的和浅变质的）可为局部来源区的标志。来源区可能是在同一沉积盆地内隆起部分。,2.长石质岩屑砂岩F=1050%，R=2575%，RF。岩屑类型：硅岩、安山岩、泥质岩等长石风化弱钙质胶结,长石质岩屑砂岩,（四）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
13、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）,3.特征成分成分成熟度低。Q、F、R、M（M15%）富含杂基是杂砂岩的基本特征。杂基含量似乎是砂级大小的函数，即颗粒越细，杂基含量越高长石：斜长石，钾长石岩屑：种类多 泥页岩、粉砂岩、板岩、千枚岩、云母片岩，燧石和细粒石英岩、多晶石英碎屑云母常见胶结物：方解石、铁白云石等较常见,结构结构成熟度低磨圆度和分选性不好。颗粒一般呈棱角次棱角状，碎屑包括所有粒级、似斑状结构。杂基支撑。渗透性特低基底式胶结由紧密互生的绿泥石、绢云母以及石英、长石的粉砂级细粒基质粘合起来，而不像其它砂岩由充填孔隙的胶结物胶结在一起。质地
14、坚硬，固结良好,构造递变层理块状层理底面印模构造牵引流成因的构造不太发育。颜色暗灰色、褐色、黑色。,4.成因形成条件与长石砂岩、岩屑砂岩类似，需要侵蚀、搬运和沉积过程快速进行可以形成于不同的气候条件，也与长石砂岩类似。反映的物源区比长石砂岩更丰富。出现环境急剧沉降的地槽或裂谷盆地中深水重力流沉积中较常见,岩屑杂砂岩,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，岩屑极少或不存在。多为稳定重矿物，含量可达23%。填隙物常为粘土、钙质、铁质等。,第二节 粉砂岩,2.结构分选性较好，磨圆性较差
15、碎屑颗粒常呈棱角次棱角状。3.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。,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土，按三级命名法命名。,（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,粉砂岩,粉砂岩,四、成因经过较长距离搬运，在稳定的水动力条件下较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。,本节要点 砂岩粉砂岩的概念砂岩粉砂岩的分类 特点成因及环境意义（重点）,
