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1、1,第七章 砂岩和粉砂岩,第一节 砂岩基本特征,1、概念：砂级(20.1mm)陆源碎屑颗粒含量50的陆源碎屑岩石称“砂岩”,或称中碎屑岩。2、成分特征：屑碎颗粒主要为石英屑、长石屑及各种岩屑，重矿物及其它碎屑少量；杂基为0.03mm的粘土及矿物的细小碎屑，胶结物多为钙质、硅质和铁质等；总体上成分成熟度及各成的数量比例变化大，与形成时环境条件相关；3、结构特征：砂岩的粒度、分选性、圆度等均与形成环境有关而变化较大，一般分选性与结构成熟度中等(或差至好)。,2,3,4、构造特征：沉积构造及其多样复杂，沉积构造的类型及发育程度与环境主要任务有关，反之依其沉积构造的类型与特征，能有效的推断形成时的环境
2、条件。5、岩石分布特征：分布远比砾岩广，约占沉积岩13左右，仅次于粘土岩。6、研究意义：砂岩中孔隙发育，一般均是良好的储水层和油层、气层。据统计，世界上半数以上的油气资源储集在砂岩中。我国绝大部分油气都是储集在砂岩中。,4,5,6,7,8,第二节 砂岩的分类,一、砂岩分类的现状 1、克里宁的分类(1948)(三组分分类),9,2、褔克的1954和1968和分类分类(三组分分类),10,3、北京石油学院1977年砂岩分类(三组分分类),强调母岩类型,11,4、吉尔伯特的分类(四组分分类),12,5、裴蒂庒的分类(四级分分类),13,14,15,16,二、教材(冯增昭赵澄林等)推荐分类方案 1、分
3、类原则与依据 从具体标志来说，选择砂岩中的石英、长石、岩屑和粘土基质四种组分作为分类依据。因为这些变量容易鉴别，又有成因意义，它们彼此间的数量关系可以反映砂岩的成因特征。,综上所述，国内外砂岩分类现状都是以碎屑岩的结构组分作为分类的依据(称为结构组分分类),分类均用三角图与表格表示；各分类的差异在于：粘土杂基(基质)的处理；端元组分的选择、组合方式及成因解释；三角图的形式及其划分(各组分的分界点和命名)；辅助三角图的采用及关于硬砂岩的使用等。,17,各组分的 意义：不稳定碎屑组分(长石和岩屑)可以反映物质来源(母岩性质)。长石是花岗质母岩的标志，岩屑则是火山岩、沉积岩和浅变质岩的标志。长石和岩
4、屑的比值（即FR，称来源指数）可以反映出来源区母岩组合的基本特征。单晶石英来源是多方面的,石英岩、花岗岩、片麻岩等岩石，也可以是经历多次沉积旋口的产物，不能反映来源区的母岩性质。搬运和磨蚀通过稳定组分和不稳定组分相对量比来表示成熟度：QFR，称矿物成熟度。矿物成熟度越高，磨蚀条件越好，搬运历史也越长。粘土基质有无和数量多少，是机械分异作用好坏的具体指标。流动指数表示：碎屑与基质比值CM。,18,2、教材(赵澄林等)推荐分类方案内容,(1)四组分体系中首先按基质(杂基)含量将砂岩分为砂岩和杂砂岩两大类：(纯净)砂岩:基质含量15、分选性好至差；杂砂岩:基质含量15的、是向粘土岩过渡的混杂砂岩。当
5、粘土杂基含量超过50时，则过渡为粘土岩。(2)三个端元组分为石英(Q)、长石(F)及岩屑(R)，其中岩屑组合含燧石、硅质岩屑和花岗质岩石在内的各类岩屑及碎屑状云母及绿泥石；相对含量的划分界线为：10%、25%和50%；命名名称用三角图及表格表示。,19,含各种岩屑、云母及绿泥石屑等,20,21,三、现行石油行业标准(SY/T5368.2-1995)砂岩分类(三组分类),(含燧石屑),(含各种岩屑),(含各种长石),22,注意：三角图及表格中各碎屑组分按相对含量计；命名不遵循三级命名原则；杂基的数量按岩石总量计算,23,例：某砂砂岩样品由正长石屑12%、微斜长石10%、钠长石屑8%、石英屑47%
6、、岩浆岩屑6%、变质岩屑8%、燧石岩屑2%、石英胶结物4%、杂基3%组成，如何分类定名？,按教材推荐方案：第一步：分组石英屑组：47%；长石组(含正长石、微斜生和钠长石等)30%；岩屑组(含岩浆岩、变质岩和燧石岩屑屑)16%；杂基3%。杂基小于15%，属净砂岩类。,第二步：碎屑组分的相对含量(碎屑颗粒总量93%)：石英组=47/93=50.54%；长石组=30/93=32.26%；岩屑组=16/93=17.20%.第三步：依据三角图及分类命名表定名：岩屑质长石(净)砂岩,24,注意：当长石屑25%且长石岩屑时，(R-10)25%且岩屑长石时，(F-10)0.3(R-25)为岩屑砂岩，相反长石质
7、岩屑砂岩；,25,按行业标准方案：第一步：分组石英屑组(含石英和燧石)：49%；长石组(含正长石、微斜生和钠长石等)30%；岩屑组(含岩浆岩、变质岩和沉积岩屑)14%；杂基3%，不参与分类。,第二步：碎屑组分的相对含量(碎屑颗粒总量93%)：石英组=49/93=52.69%；长石组=30/93=32.26%；岩屑组=14/93=15.05%.第三步：依据三角图及分类命名表定名：长石砂岩,26,第三节、石英砂岩类,石英含量50，长石和岩屑的含量皆小于25；常按粒度进行三级分类命名；也常按结构成分进行分类命名。(纯)石英砂岩是其典型代表，其次是分布更为广泛的长石质石英砂岩、岩屑质石英砂岩和长石岩屑
8、质石英砂岩；,27,一、(纯)石英砂岩的突出特征1、成分特征几乎全由单晶石英屑(90)组成，多晶石英及波状消光石英很少；长石很少，均为正长石、微斜长石和钠长石；重矿物极少，且多为很稳定的锆石、电气石和金红石；岩屑无或极少量燧石和石英岩屑。表明是成分成熟度极高的碎屑岩类型。填隙物中胶结物为主，杂基很少。胶结物以石英最常见，少数情况下是蛋白石或玉髓；方解石胶结物较常见，呈小的多面体产出白云石也较常见。石膏、重晶石、天青石、铁质和海绿石等胶结物在特殊条件下在局部地区也可出现。矿物成分中石英占绝对多数，化学成分与岩浆岩有较大的差异，SiO2为主，Al2O3及铁、钾、钠等很少。,28,2、结构特征大部分
9、石英碎屑常磨得很圆，光泽暗淡呈雾状，大小均一，分选良好，缺少泥质。结构成熟度很高，表明它是接近理论上砂岩演化的终极产物。石英胶多为自生加大胶结；方解石胶结物有三种形式：每一单独的孔隙被一个单晶方解石充填；呈大的“嵌晶状(连晶)”斑块；在碎屑颗粒上形成栉状包壳。3、构造颜色特征波痕和交错层理是石英砂岩的特征构造。石英砂岩的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。其颜色主要取决于胶结物的颜色。,29,4、形态、产状、分布及意义一般为厚度不大的稳定层状。主要产于构造条件相对稳定的海洋滨岸地区、大型河流入海的海口地区，在湖泊的滨岸及湖泊三角洲中也有产出。(纯)石英砂岩是成分成熟
10、度与结构成熟度均极高的岩石类型，岩屑等不稳定组分数量极少或无，母岩留下的信息极少。一般仅可据石英屑的“标型特征”(包体、消光特性)来确定母岩的类型。,30,31,32,33,二、其它类型的石英砂岩随着长石和岩屑含量的增加，石英含量的相对减少,而过渡为长石质石英砂岩或岩屑质石英砂岩.这两类砂岩的共同特点是石英含量仍较高(75)仍可以看做是“净化”较高的砂岩。这类岩石的形成，一方面取决于来源区的母岩性质，另一方面还取决于碎屑物质搬运和磨蚀的历史。长石质石英砂岩内长石的含量多于岩屑，一般为525，常见钾长石和酸性斜长石，而岩屑小于15且小于长石。重矿物除稳定组分外，一般尚含稳定性差的组分，如十字石、
11、蓝晶石等。岩屑质石英砂岩中岩屑的含量多于长石，一般为525，而长石15且小于岩屑。岩屑多为抗风化能力较强的石英岩、燧石和硅质岩等岩屑，重矿物也相应增加了不稳定组分。,34,长石岩屑质石英砂岩是向长石砂岩和岩屑砂岩的过渡类型，其中石英含量已显著减少，为5075，长石和岩屑含量有所增加，但均不超过25；其成分较复杂，不稳定组分明显较前几类岩石增多，碎屑颗粒的圆度和分选性亦明显变差，杂基数量常有所增多，即成分成熟度与结构成熟度明显降低。一般常与其它的长石质石英砂岩和岩屑质石英砂岩共生，或与长石砂岩、岩屑砂岩共生过渡。其数量远较()纯)石英砂岩多，广泛分布于河流、三角洲、湖泊、海洋等多种环境之中。这三
12、类石英砂岩中岩屑及重矿物类型较多，为母岩区岩性的确定提供了更多的选择。三、实例,35,36,37,四、成因母岩：富石英的花岗岩、片麻岩、变质石英岩、沉积石英岩。风化类型与强度：温湿或热湿气候、强化学风化作用。搬运与分异：(纯)石英砂岩经由流水和波浪的长距离长时间的搬运改造，相当彻底的分异作用。,沉积环境：(纯)石英砂岩主要见于滨海、滨湖、三角洲河口沙坝中；其它石英砂岩广布于河流、湖泊、海洋等多种环境之中。,38,39,长石含量25，长石岩屑，石英含量75的一大类砂岩；长石砂岩是典型的代表，当岩屑数量较多时过渡为岩屑质长石砂岩。,第四节 长石砂岩类,40,一、基本特征,1、成分特征：主要由石英屑
13、和长石屑组成，石英含量75，长石含量25，岩屑含量25且小于长石屑。岩屑质长石砂岩中岩屑含量在10-50%间。长石以钾长石和酸性斜长石为主；常含云母碎屑,多者可达10以上；重矿物少量(1%以上),成分复杂，不稳定的重矿物常见。岩屑是觉的次要成分，其类型与母岩性质及环境条件有关；总体上成分成熟度较石英砂岩类差,依环境条件的不同而在较大范围内变化.可含少量粘土杂基,胶结物常为钙质，有时为铁质,硅质的较少。长石砂岩的化学成分与其花岗岩质母岩极其相似，富含 A1203及 K20。,41,2、结构特征结构特征与环境条件有关而在较大范围内变化。一般粒度较粗，圆度、分选性中等，即其结构成熟明显较石英砂岩的差
14、。胶结物多为细粒镶嵌状，较古老的长石砂岩可有石英及长石的自生加大胶结物。3、构造与颜色构造类型与形成环境有关，常见各种斜层理、递变层理、波痕、冲刷充填构造。一般因钾长石含量多而呈肉红色，当风化作用较强时也可呈灰至灰白色。当岩屑较多时也呈灰黑色等其它色调。,42,二、实例,43,44,45,三、成因与环境意义母岩：富含长石的母岩如花岗岩、花岗片麻岩等为源区，是物质基础。有利于物理风化及碎屑堆积的环境条件：构造运动比较强烈地区，形成高差较大的地形起伏，母岩遭受剧烈侵蚀，快速堆积，有利于形成长石砂岩，称构造型长石砂岩。其成分及结构成熟度均较差。干燥和寒冷的气候条件，物理风化为主，也可形成长石砂岩，称
15、为气候型长石砂岩。其成分成熟度较低而结构成熟度较好。,46,有的长石砂岩直接覆盖在花岗质结晶基底的侵蚀面上，它是古老花岗质岩石的崩解产物，在海侵过程中经过改造并在原地堆积而成，称残余长石砂岩或基底长石砂岩。其成分及结构成熟度均很低，且分布于古风化壳之中。形成环境：母岩区花岗岩、片麻岩发育的于山间拗陷、边缘拗陷地区的河、湖泊环境中较常见,海成少见.因其形成条件较为特殊，其分布不如石英砂岩广泛.,47,第五节 岩屑砂岩类,岩屑25，长石长石岩屑，石英75的一类砂岩；典型代表是岩屑砂岩；当长石较多时则为长石质岩屑砂岩。,48,一、基本特征,1、成分特征岩屑25，长石屑25%且长石屑岩屑；石英屑75。
16、岩屑成分复杂，有时一种砂岩内岩屑可达20余种，但一般只有几种是主要，尤以搞风化能力强的岩屑常见：即：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，甚至还有单晶石英和多晶石英，这种石英往往呈棱角状至次棱角状。长石常是次要组分，数量变化大，常见各种斜长石、正长石、条纹长石和微斜长石等，但主要的长石一般为酸性斜长石。当长石较多时则过渡为长石质岩屑砂岩。,49,石英屑数量变化大，常与岩屑互为消涨，多晶石英常见。碎屑云母常(黑云母和白云母)常见，一般平行层理面富集。常见多种重矿物，直接与母岩及搬运改造程度有关，依据重矿物及其组合可较好的确定母岩的类型在。表明
17、岩屑砂岩一般成分成熟度较低。杂基数量较多(与环境条件有关)；胶结物多为钙质及硅质；因塑性的岩屑较多而常可见假杂基。岩屑砂岩化学成分有较大变化，与其岩屑组成有关。,50,2、结构和构造特征：结构特征与形成条件有关而变化较大，一般粒度较粗，分选性、磨圆度均不好，结构成熟度较低。沉积构造与环境条件有关，常见各种层理构造、冲刷充填构造等。颜色一般深暗,多呈浅灰色,灰绿色及灰黑色等色.二、实例,51,52,53,三、成因及环境意义：岩屑砂岩形成的成因复杂，与源区岩石类型及比例，与地形及气候有关的风化作用类型及强度，与搬运距离的远近，还与分异作用的彻底程度及成沉积后作用等多种因素有关。研究其成因应结合区域
18、地质情况进行综合的具体的分析。一般源区岩石类型复杂、强烈的物理风化和近源快速堆积，常可形成岩屑砂岩。在冲积扇、河流、湖泊、海洋、重力流等环境中均发育。,54,第六节 杂砂岩类,本文将杂砂岩定义为粘土基质为15的、分选不好的、泥砂混杂的砂岩。在分类上与纯净砂岩并列，进一步分类和命名原则与纯净砂岩相同。,55,一、一般特征 1、成分特征 杂砂岩一般富含石英，有不同比例的长石和岩屑，通常含少量云母碎屑。石英一般有棱角，常有显著的波状消光，通常构成碎屑部分半数左右。长石主要是斜长石，钾长石少见。岩屑多样，以细结构的搞风化能力较强的岩屑常见，其它不稳定岩屑环境条件可或多或少的产出。其成分成熟一般较低。填
19、隙的中杂基为主，基质含量似乎是砂级大小的函数，即颗粒越细，基质含量越高。胶结物极少，常有交代成因的斑点装的方解石白云石等碳酸盐矿物。,56,杂砂岩就是由这些紧密互生的绿泥石和绢云母以及石英。长石粉砂级细粒基质粘连起来的，而不是像其他砂岩由充填孔隙的沉淀胶结物胶结在一起。杂砂岩的总化学成分在世界各地都很相似，一般富含SiO2、FeO,Fe2O3,MgO和Na2O。Na2O的含量高反映出长石是钠长石，FeO含量高与绿泥石基质有关。其中通常FeOFe2O3，MgOCaO，Na2OK2O，这些正是与长石砂岩的不同。2、结构构造特征：具杂基支撑结构；磨圆度和分选性均不好，多为基质胶结。沉积构造极其丰富多
20、档：递变层理、块状层理、韵律层理、槽模、沟模、同生变形构造、生物摄食迹等沉积构造和鲍玛序列。杂砂岩呈暗灰色或黑色，一般是坚硬固结良好的砂岩。,57,二、实例,58,三、成因及意义杂砂岩由于含较多的石英和长石，并常混有低级变质岩屑，甚至火山岩岩屑，表明它比长石砂岩来源区更富于变化。侵蚀、搬运及沉积的快速进行，这可使物质不发生完全的化学风化。有利于杂砂岩的形成。杂砂岩可在不同气候条件下形成，既可以形成于湿热条件，也可以形成于干旱的或寒冷的气候条件。典型的杂砂岩通常堆积在急速沉降的活动构造单元中，在较老层的复理石建造中广泛发育，因此不少人认为大多数杂砂岩是海相浊积岩。,59,第七节 粉砂岩,一、一般
21、特征（1）概念：主要由0.l0.01mm粒级（含量50）碎屑颗粒组成的细粒碎屑岩；按颗粒大小又可分为：粗粉砂岩（0.10.05mm）和细粉砂岩（0.050.0lmm）；（2）成分特征：稳定组分较多，成分较单纯，常以石英为主，长石较少，多为钾长石，常含较多白云母。重矿物含量比砂岩多，可达23，多为稳定性高的组分，如锆英石、电气石等。粘土基质含量一般相当多，常向粘土岩过渡形成粉砂质粘土岩。碳酸盐胶结物较常见，铁质和硅质较少。,60,（3）结构与构造特征：磨圆度不高棱角状的。分选性一般较好，当有较多砂粒混人时可以较差。水平层理及波状层理；交错层理较少，多为小型；常见水平滑动所形成的包卷层理等变形构造
22、。,61,62,63,64,二、分类粉砂岩的进一步分类可根据粒度、碎屑成分和胶结物成分。根据粒度：一般分为粗粉砂岩和细粉砂岩之外，如果粉砂岩中混有较多的砂和粘土时，亦可按三级复合命名原则来命名，如含砂质粉砂岩、含泥砂质粉砂岩等。根据碎屑成分：分为单成分粉砂岩和复成分粉砂岩；前者以石英为主，后者除石英外，含较多长石、云母或其他碎屑。如四川侏罗系凉高山组粉砂岩，即是以石英为主的单成分粉砂岩。根据胶结物的成分对粉砂岩命名，如铁质粉砂岩和钙质粉砂岩等。如山东莱阳上侏罗统中，有白云质粉砂岩。,65,黄土为粉砂质沉积的典型代表之一。它是一种半固结泥质粉砂岩，其中粉砂含量超过50%60%；泥质含量常可达30
23、%40%；再次为砂粒，粒径一般小于0.25mm，含量约10。碎屑成分以石英、长石为主，重矿物有电气石、钻石、铁云母、榴石等，含量可达50。黄土中常含有形态奇特的钙质结核，俗称姜石。一般认为黄土是风成的，即认为粉砂由沙漠地区被吹扬搬运至他地堆积而成。我国黄土主要分布在西北的黄土高原上，其次分布在华北平原及东北的南部。,66,67,三 成因,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或经风力沉积而成。因为长距离搬运不仅能使碎屑物质破碎形成粉砂级颗粒，而且还可使粗细混杂的物质逐渐分异，使粉砂颗粒相对集中。这些物质因颗粒细小故需在稳定的环境中方可沉降堆积。粉砂岩的分布极其广泛，几乎在所有的砂泥质岩系中，都有粉砂岩层或夹层。它在横向上的分布也有一定的规律性，一般出现在砂岩向泥岩过渡的水流缓慢地带，多产于海、湖底部较深处，另外在河漫滩、三角洲、渴湖、沼泽地区亦较常见。,68,本章小结,1、砂岩是以砂级碎屑(与粒级划分方案有关)为主的陆源碎屑岩类型；常按粒度和结构成分的不同进行成分分类；粒度分类通常按三级命名原则进行命名；而结构成分分类依方案的不同有不同的命名系统。要求掌握1-2种分类命名方案。2、掌握(纯)石英砂岩类及石英砂岩大类的基本特征及成因意义；3、熟悉长石砂岩类、岩屑砂岩类及杂砂岩类的基本特征及成因意义；4、熟悉粉砂岩的基本特征及分类命名方法。,69,
