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1、第七章 砂岩及粉砂岩,第一节 砂岩的一般特征第二节 砂岩的分类第三节 石英砂岩类第四节 长石砂岩类第五节 岩屑砂岩类第六节 杂砂岩类第七节 粉砂岩类第八节 砂岩油气储集性及其研究方法,本章重点、砂岩的分类及命名、石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩和杂砂岩的特征及成因。,第一节 砂岩的一般特征,一、定义 砂岩：主要由砂（2-0.1mm的陆源碎屑颗粒）组成的碎屑岩，砂的含量50。,二、砂岩一般特征1、成分（1）碎屑颗粒：以石英为主，其次为长石和各种岩屑。有时含云母，绿泥石等，重矿物含量少。（2）杂基：细粒的机械组分，粒度0.03mm，为粘土、碳酸盐泥、细粉砂等，含量多少反映岩石 分选好坏，是流体性质（密
2、度和粘度）的一种标志。（3）胶结物：化学沉淀物，硅质、钙质、铁质多见，结构较复杂。,二、砂岩一般特征2、结构：成熟度可高可低，杂基支撑、颗粒支撑均可出现。3、构造与颜色：丰富，各种层理，波痕等。4、产状：席状，带状，透镜状。5、成因与分布：有海、湖、河流、风等（重力流，牵引流），分布仅次于粘土岩，约占沉积岩的1/3。,二、砂岩一般特征6、砂岩的成熟度：碎屑组分在风化、搬运、沉积作用改造下接近最稳定的终极产物的程度。砂岩的结构成熟度通常与成分成熟度协调一致。成分成熟度：Q/(F+R)；“ZRT”指数；结构成熟度：分选性、磨圆度、杂基含量；,第二节 砂岩的分类,一、砂岩的分类现状 砂岩的分类种类繁
3、多，有结构分类、成分分类、成因分类、综合分类 等。如：结构分类：巨砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩；成分分类：Q、F、R、C M；成因分类：河成砂岩、风成砂岩、滨岸砂岩；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、砂岩的分类现状 目前国内外砂岩分类普遍采用三角形图解，也有用表格形式的。就分类依据的组分而言，大致分为三组分和四组分两种体系。,一、砂岩的分类现状,以来源区，构造变动为分类准则三个端元组分为：石英硅质岩：代表岩石成熟度长石高岭石：代表母岩性质云母绿泥石：表示构造变动强度,1、三组分体系（1）克里宁（1948）的分类,一、砂岩的分类现状1、三组分体系（1）克里宁（1948
4、）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。其优点是将成分与成因联系；其缺点是没把岩屑放在重要地位；分类端元云母、绿泥石在成岩过程中也可大量形成。,一、砂岩的分类现状（2）福克的分类：,（a）1954 年的分类强调来源区的母岩类型,（b）1968 年的分类偏重于母岩类型和矿物成熟度,一、砂岩的分类现状（2）福克的分类：1954年的分类：强调来源区母岩性质，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）：变质来源其优点是能反映母岩的类型，缺点是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。,一、砂岩的分类现状（2）福克
5、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）,一、砂岩的分类现状2、四组分体系（1）吉尔伯特（Gilbert）的分类首先按杂基划分为两大类杂砂岩：杂基含量10%，分选不好的混杂砂岩砂屑岩：杂基含量10%，分选良好的纯净砂岩再根据稳定和不稳定组分的相对含量划分一定类型。,一、砂岩的分类现状2、四组分体系（1）吉尔伯特（Gilbert）的分类优点：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。缺点：某些砂岩类型在图解中没有明显的划分界线。,一、砂岩的分类现状,（2
6、）裴蒂庄的分类：,（a）基 本分类（Dott，1964）,（b）岩屑砂岩的次级分类（Folk，1968）,一、砂岩的分类现状（2）裴蒂庄（Petijoin）（1975）分类分类准则：把反映成因的来源区、矿物成熟度及流动因素（介质的密度和粘度）作为砂岩分类的准则。四组分：石英、长石、岩屑、基质粘土 首先根据粘土含量划分：杂砂岩，杂基含量15%；砂屑岩，杂基含量95%)。,一、砂岩的分类现状（3）从砂岩分类现状中体现的趋向及问题粘土杂基的处理是否介入、介入时的处理方式（10%、15%、20%）、杂基颗粒上限；端元组分的组合方式三端元基本组成：石英、长石、岩屑；成因因素：来源区性质、搬运改造历史、流
7、动因素、大地构造状况等三角图的形式及划分 辅助三角图的采用,二、建议的分类1、分类原则和依据（1）分类原则实用性、科学性应当反映岩石生成的三个主要问题（成因因素）来源区的毋岩性质（F/R）母岩区古气候、古大地构造背景/古地形、母岩类型 反映搬运和磨蚀历史（岩石成熟度）反映沉积时介质的物理条件，即流动因素（C/M）,二、建议的分类（2）分类端元选择的依据 把石英、长石、岩屑和粘土杂基四组分作为分类依据 容易辨别，又具有成因意义。Q、F、R是砂岩的主要结构组分。F/R（来源系数）,长石和岩屑的比值可反映母岩性质。Q/(F+R)（成分成熟度），稳定组分（石英）和不稳定组分（长石+岩屑）的比值，反映搬
8、运和磨蚀历史。C/M（claster/matrix,流动系数），碎屑与基质的比值，表示介质性质、沉积速率、沉积能量。,二、建议的分类（第三版教材）,砂岩的成分分类（根据基质含量15%为界，分别命名为砂岩和杂砂岩）,二、建议的分类2、建议的砂岩分类（1）按杂基含量将砂岩分为两大类，砂岩：杂基15%的混杂砂岩，分选差,二、建议的分类2、建议的砂岩分类（2）在砂岩和杂砂岩中，按三角图解中三个端元组分石英（Q）、长石（F）、岩屑（R）的相对含量，以含量10（90）、25（75）、50为界划分类型，其中岩屑中包括燧石、硅质岩屑、花岗岩屑、云母、绿泥石等（）对于富长石、富岩屑的砂岩（一般指长石或岩屑含量7
9、5），可采用辅助三角图解。,二、建议的分类,砂岩成分分类表,砂岩的成因分类（以粘土基质含量15%为界，分别命名为砂岩和杂砂岩）,二、建议的分类（第四版教材）,第三节 石英砂岩类,一、主要类型石英（Q）50%,长石（F）25%,岩屑（R）25%石英砂岩长石质石英砂岩岩屑质石英砂岩长石岩屑质石英砂岩,二、主要特征、成分石英大于5O%（75%），长石和岩屑的含量皆小于25，成分成熟度高，填隙物主要为胶结物，杂基很少。石英大多为单晶石英，长石主要是徽斜长石、正长石、钠长石，岩屑有燧石、石英岩屑等。胶结物主要有：（）硅质（氧化硅胶结物），石英次生加大（）钙质（碳酸盐胶结物），充填孔隙、嵌晶式、栉壳状（）
10、铁质和海绿石等胶结物,二、主要特征、颜色大部分为灰白色，有些略带浅红、浅黄、浅绿等，少数为较深色调，主要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 海绿石胶结浅绿色、结构结构成熟度较高，杂基含量少，颗粒支撑。,二、主要特征、构造波痕和交错层理是石英砂岩的特征构造。、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为多构造相对稳定的海洋滨岸地区。,三、实例东河砂岩：塔里木盆地下石炭统底部东河砂岩段的海相石英砂岩，我国首例大型海相碎屑岩油气田龙山砂岩：北京昌平、河北唐山龙山组含海绿石长石石英砂岩铁质石英砂岩：河北宣化庞家堡中、上元古界串岒沟组铁质石英砂岩,铁质
11、石英砂岩,石英加大及线-凹凸接触,河北庞家堡,Z1(+100),海绿石石英砂岩,示海绿石及石英加大,唐山,景儿峪组(+100),岩屑质石英砂岩,硅质岩屑及压实作用优选,四川,川中,J(+100),长石岩屑质石英细砂岩,方解石胶结,塔里木,羊屋1井(+100),四、成因：形成于构造条件相对稳定地区（地台区，海洋环境），是长期，多旋回再沉积（母岩：花岗岩，砂岩）的结果。,第四节长石砂岩类,一、主要类型石英(Q)75，长石(F)25，岩屑(R)25长石砂岩和岩屑质长石砂岩。二、主要特征、成分长石：长石含量较高（25-100），长石以钾长石和酸性斜长石为主。岩屑：附属成分，因陆源区的母岩类型而异。常具
12、有混合来源，即在同一岩石中会有多种岩屑类型。,一、主要特征、成分含大的云母碎屑，含量高达10%以上，黑云母常见绿泥石化。重矿物：比石英砂岩类含量高，可达1以上，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。杂基：含有少量粘土杂基（高岭石，云母和绿泥石）。胶结物：常为钙质，铁质，硅质较少。化学成分：与其花岗岩母岩类似，富含Al2O3及K2O。,一、主要特征、结构：粒度较粗（中-粗砂），分选性和磨圆度变化较大（分选差、棱角状分选好、磨圆好），结构成熟度中等。、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
13、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。,三、实 例1、大庆白垩系姚家组，钙质岩屑长石砂岩（湖泊环境）、渤海湾地区各油田下第三系沙河街组中细粒岩屑质长石砂岩、河北唐山青龙山中、上元古界长城系底部长石砂岩（海相）,钙质岩屑质长石砂岩,嵌晶式胶结,大庆,K(+100),长石中-细粒砂岩,正长石高岭土化及粒内溶解,唐山,Z1(+100),长石中-细粒砂岩,微斜长石及长石加大,唐山Z1(+100),云质次岩屑长石砂岩,强烈交代作用,JZ14-2-1,2696m(+100),四、成因：取决于母岩，古构造，古气候条件及古地形条件母岩：母岩富含长石，如花岗岩，花岗片麻岩等。构造
14、条件：构造活动强烈地区。气候条件：干旱，寒冷（温、湿条件下亦可），主要是物理风化，机械破碎。地形：高差较大，花岗质基底崩解产物近源快速堆积（就地取材，快速堆积）。,第五节 岩屑砂岩类,一、主要类型岩屑25，长石25，石英75岩屑砂岩和长石质岩屑砂岩。二、主要特征1、成分岩屑：岩屑丰富，成分复杂，但一般只有几种是主要的。常见三类：各种隐晶质的喷出岩屑；板岩、千枚岩及云母片岩等低级变质岩屑；粉砂岩、粘土岩、硅岩及燧石岩屑等沉积岩屑。,二、主要特征1、成分长石：一般含量较少，可见到各种斜长石、正长石、条纹长石和微斜长石等，但主要的长石为酸性斜长石。云母：黑云母和白云母。重矿物：种类较多，稳定的，不稳
15、定的。胶结物：碳酸盐和氧化硅。化学成分：AlO3，K2O含量比较高反映岩屑的泥质性质；Na2O和MgO含量一般较低。,二、主要特征2、结构成熟度低，分选性及磨圆度均不好。、构造各种交错层理。、颜色岩屑砂岩一般呈浅灰色，灰绿色，灰黑色也常见。,三、实例我国石炭系、二叠系、侏罗系、第三系含煤地层中普遍分布岩屑砂岩类。吐哈盆地侏罗系岩屑砂岩渤海湾地区下第三系沙河街组岩屑砂岩,岩屑细砂岩,塔里木,哈1井,6308m(+40),钙质岩屑细砂岩,二连盆地,哈2-3井,947m(+100),岩屑细砂岩,泥晶方解石胶结(表鲕),XCG-48(+100),岩屑细砂岩,次棱解状,方解石栉状胶结,黄铁矿充填孔隙并交
16、代方解石,柴达木,XCG(-40),次长石岩屑中砂岩,方解石嵌晶式胶结,JZ14-2-1,1445m(+100),岩屑砂岩,泥质重结晶强,薄膜状胶结,JZ14-2-1,1345m(+100),长石质岩屑砂岩,方解石胶结,吐哈盆地(+100),岩屑细砂岩,石膏胶结,柴达木,月牙山(+40),四、成因：分布较广，占全部砂岩1/51/4，形成条件与长石砂岩基本类似，需要有利于不稳定物质产生和沉积的条件。构造活动强烈，强烈的物理风化和近源快速堆积,第六节 杂砂岩类,一、定义杂砂岩：杂基大于15%、分选不好的、泥砂混杂的砂岩。二、一般特征:以石英为主，一定量的长石和岩屑，杂基15%，岩屑多样。、成分成分
17、成熟度低石英：一般有棱角，常有显著的波状消光。,二、一般特征:1、成分：长石：主要是斜长石，钾长石少见。岩屑：泥页岩、粉砂岩、板岩、千枚岩和云母片岩，隧石和细粒石英岩，多晶石英也可以较丰富。云母：白云母和黑云母（绿泥石化）。杂基15%，富含杂基。常具强烈交代作用，使颗粒边缘模糊不清。化学成分：一般富含SiO2、FeO、Fe2O3、MgO和Na20。,二、一般特征2、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。基底式胶结。、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。一般与泥岩或板岩呈韵律互层。、颜色暗灰色、褐色、黑色
18、。,三、主要类型和实例、主要类型 长石质杂砂岩 岩屑质杂砂岩 岩屑质长石杂砂岩 长石质岩屑杂砂岩,三、主要类型和实例、实例：（1）、渤海湾地区下第三系沙河街组浊积岩中发育岩屑长石质杂砂岩：石英45、长石35、岩屑20、粘土20。（）、北京西山侏罗系九龙山组有典型的岩屑杂砂岩。（）、北京西山二叠系红庙岭组砂岩为：岩屑质石英杂砂岩（河流相）：岩屑20，杂基15。,杂砂岩,杂基绢云母化,强烈交代颗粒,北京西山,J(+100),岩屑杂砂岩,泥质重结晶强,薄膜状胶结,辽东湾,第三系(+100),岩屑质石英杂细砂岩(海相),泥质绢云母化,巢县,S2(+100),四、成因：形成条件与长石砂岩、岩屑砂岩类似，
19、需侵蚀，搬运及沉积的快速进行，可以形成于不同的气候条件，也与长石砂岩类似，但杂砂岩反映的物源区更富于变化，其中常含较多的石英，长石，低级变质岩屑，火山岩屑等。,第七节 粉砂岩,一、一般特征定义：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。、成分：以石英为主，长石较少，岩屑极少或不存在，较多白云母，重矿物含量比砂岩多，可达23,多为稳定性高的组分，填隙物常为粘土、钙质、铁质等。,一、一般特征3结构：分选一般较好、磨圆差，碎屑颗粒常呈棱角次棱角状。（悬浮搬运）4构造：交错层理较少，常见水平、波状层理，同生变形构造发育，有重荷、变形层理（包卷层理）、潜穴等。,二、分类和
20、主要类型、按颗粒大小粗粉砂岩：01005mm，有储集性，可作储集岩。细粉砂岩：005 001mm，可作为生油岩。、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。、根据胶结物成分铁质粉砂岩、钙质粉砂岩等,三、成因：长距离搬运，在稳定的水动力条件下缓慢沉降形成的，一般分选好，磨圆差。分布广泛，在砂、泥过渡地带分布。如海、湖较深处、河漫滩、三角洲、泻湖、沼泽等。四、实例：黄土：粉砂岩及泥质粉砂岩（半固结）,云母质粉砂岩，(+100),粉砂岩,东濮凹陷,下第三系,(-100),粉砂质页岩,泥化,压实作用,北京西山,J(-100),第八节 砂岩油气储集性能及其
21、研究方法,一、砂岩的油气储集性能1、砂岩的储集性能通常以孔隙度和渗透率两个参数来衡量。、中浅层以高孔高渗砂岩储层为主，中深层以低孔低渗储层为主。砂岩的孔隙由原生孔隙和次生孔隙组成。、影响砂岩储层的因素主要是成分、粒度、分选性，也受沉积徽相、成岩作用、构造作用控制。、良好的储集岩大多为中-细砂岩，其次为粗砂、粗粉砂岩。5、我国储集岩大多为砂岩类型，中新生代陆相碎屑岩储层主要是长石砂岩、岩屑长石砂岩和岩屑砂岩类。,二、砂岩的研究方法研究方法：包括野外、室内研究野外研究：宏观研究，颜色、成分、结构、构造、产状等；室内研究：薄片鉴定：成分、结构、成岩作用、成因分析；其它有机械分析、重矿物分析、扫描电镜、阴极发光、X射线衍射、压汞分析、包裹体分析等；,思考题,1、试述国内外的主要砂岩分类方案，主要依据，并评价之？2、试绘图并解释中国石油大学（1997）的砂岩分类方案？并评价之？3、试述石英砂岩类的一般特征及其形成条件？4、试述长石砂岩类的一般特征及其形成条件？5、试述岩屑砂岩一般特征及其形成条件？并对岩屑杂砂岩进行详述解释及有关述语？6、试述砂岩的油气储集性能与岩性的关系，简述我国中新生代陆相砂岩储集层的岩性特征？7、试述砂岩的主要研究方法？,
