3第三讲 碎屑岩沉积相分析
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储层沉积学(碎屑岩)
饶
凸
起
41
Mc6下降
河70
湖 相
牛89 牛43 王53 王70
牛48
牛32
广
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凸
起
42
Mc5下降
河70
湖 相
牛89 牛43
牛47 牛9 通52
王94
广
2014-5-10 Wang X.L.
饶
凸
起
43
Mc4下降
辛158 河70 河3
湖 相
牛89 牛43
牛9
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官11
牛 99 牛 牛9
牛303 牛 47 牛牛 4848 牛32 牛32 牛32 王108 通52 王108 通52 王108 管1管1 王111 通11
王94
官110
官8 管125
广
2014-5-10 Wang X.L.
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凸
起
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（二）碎屑岩储层的主要成因类型
湖泊相
扇三角洲砂体 1、发育于湖盆陡坡，冲积扇进入湖处，位于岸上－滨 浅湖－（半深湖） 。 2、所含泥岩为红黄－浅灰、灰绿－灰色，不纯泥岩 。 3、以砂砾岩夹泥岩为主，粒度较粗。三层结构： 1）三角洲平原－水上辫状河沉积或冲积扇沉积； 2） 三角洲前缘－水下河道（辫状河）叠合砂岩发 育，河口砂坝较差； 3 ）前三角洲泥 2014-5-10 47
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（二）碎屑岩储层的主要成因类型
三角洲相
一般特征 1、河流与海洋或湖泊的汇合处所形成的锥形沉 积体。
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65
2、三角洲的类型：以河流作用为主的鸟足 状、以波浪作用为主的尖头状（喙状） 和以潮汐作用为主的三角洲三类。
沉积学与沉积相课件第三章 碎屑岩的构造和颜色
b. 随流速增大，波脊形态平直 复杂，连续
c. 直脊 板状层理，曲脊
槽状层理。
断续；
崩落面的崩落与回流带的悬浮物沉积交互，形成前积层粒度变化。
4.研究层理的意义 1) 确定地层顶底，正确划分对比底层，恢复地层正常产状。
2) 交错层理可确定古水流方向，判断沉积环境。
1) 推断古水深。
层系厚度与形成时的沙波高度大体相当，一般不超过河流水深的1/6。
在沉积物内部或表面形成的构造，属机械成因构造。
包括：层理构造、层面构造、冲刷充填和侵蚀面构造。
（一）层理 1.概述 是沉积物沉积时在层内形成的成层构造。可通过 矿物成分、颜色、结构、形状、排列或填集方式沿垂 向变化而显现出来。
最典型最重要的沉积构造，沉积环境的重要标志之一。
层：在基本稳定的介质条件下沉积的一个单元，表示最小 的岩石地层单位，由成分上基本一致的沉积物组成。
V≈0，Fr << 1，只有悬浮载荷沉积。 形成水平层理。
2）低流态 b V≤20cm/s，Fr＜＜1，砂粒移动，出现不对称沙纹。波高 0.5～3cm，波长<30cm。 层理：小型波状、上攀层理。
3） 低流态 c
V≤50cm/s，Fr＜1，波高由3cm→10～20cm，波长可达数米。
流速由低～增高，底形：波脊较平直的沙浪 ~ 波脊较弯曲的 沙丘。 异相位。
水动力能量小，Fr << 1；
（6）交错层理 又称斜层理，由一系列与层系界面斜交的纹层（前积
层，介质流动形成的）组成。
层理按层系的厚度划分： 特大型 >200cm 大型 >10～200cm 中型 10~3cm 小型 <3cm
1）流水成因的交错层理：
3 陆源碎屑岩总论(成分结构)
锆石、电气石、金红石、 重晶石、磷灰石、绿帘石、 锆石、电气石、金红石、石榴 山石、 石、刚玉、锡石、白钛矿、板 帘石、阳起石、符山石、红柱 钛矿、磁铁矿、榍石、十字石、 钛矿、磁铁矿、榍石、十字石、 、硅线石、黄铁矿、普通角 石 硅线石、黄铁矿、 蓝晶石、 蓝晶石、独居石 闪石、透辉石、普通辉石、 闪石、透辉石、普通辉石、斜 方辉石、橄榄石 方辉石、
28
第二节
碎屑岩的结构
碎屑岩结构是组成岩石的颗粒大小、 碎屑岩结构是组成岩石的颗粒大小 、 形状 及基组合方式。具体包括碎屑颗粒的结构 碎屑颗粒的结构、 及基组合方式。具体包括碎屑颗粒的结构、填 隙物的结构、碎屑与填隙物之间关系等三部分 隙物的结构、碎屑与填隙物之间关系等三部分 内容。 内容。
一、碎屑颗粒的结构
2
砂岩的红色铸体薄片
3
砂岩的红色铸体薄片
粉砂岩的扫描电镜照片
4
一、碎屑颗粒
碎屑颗粒主要是由母岩物理风化作用过程 中机械破碎而成的矿物碎屑和岩石碎屑组成。
（一）矿物碎屑
目前已经发现的碎屑矿物约有160种 目前已经发现的碎屑矿物约有160种，最常 160 见的约20 20种 但在一种碎屑岩中， 见的约20种。但在一种碎屑岩中，其主要碎 屑矿物通常不过3 屑矿物通常不过3至5种。
5
（一）矿物碎屑
碎屑矿物按比重可分为和两类: 碎屑矿物按比重可分为和两类: 轻矿物:比重＜ 86，主要为石英 长石； 石英、 轻矿物 : 比重 ＜ 2.86 ， 主要为 石英 、 长石 ； 重矿物:比重＞ 2.86， 主要为岩浆岩中的 重矿物 : 比重 ＞ 86 ， 付矿物（榍石、铝英石） 部分铁镁矿物（ 付矿物（榍石、铝英石）、部分铁镁矿物（如 辉石、角门石）以及变质岩中的变质矿物（如 辉石、角门石）以及变质岩中的变质矿物（ 石榴石、红柱石） 此外， 石榴石、红柱石），此外，重矿物中还包括沉 积和成岩过程中形成的比重大于2 86的自生矿 积和成岩过程中形成的比重大于2.86的自生矿 如黄铁矿、重晶石） 物（如黄铁矿、重晶石），但它们属于化学成 因物质范畴。 因物质范畴。
3第三讲 碎屑岩沉积相分析
相分析流程表
I、从被研究地层的最完整露头或岩心剖面着手 A．作详细的垂向剖面
（1）描述所有构造——数目、大小、层序 （2）确定水流的类型 （3）描述结构变化的层序 （4）描述岩性层序 （5）描述层理类型和特征 B．确定沉积间断、冲刷面、不整合、小间断等 （l）寻找少见的构造、生物潜穴等 （2）确定少见的矿物组合 C．确定动物群的存在和缺失 （1）古生物或微古生物化石 （2）生物痕迹类型和层位 II、确定和解释可能的层序成因 A．与已知沉积作用层序联系 （l）把沉积层序和已知作用过程对比 （2）确定可能的形成条件——水的深度、沉积速度、沉积环境能量 和可能的水化学性质 B．确定剖面内沉积相的重复情况 （1）一种成因层序的简单类型 （2）多次沉积周期、沉积变动、沉积层系的复合体
利津三维173测线扇三角洲地震反射
近岸水下扇地震反射特征
王庄361测线湖底扇地震相
研究区以层序Ⅰ和层序II时期的单家寺近源浊积扇和 永安镇湖底扇最为典型，同时这两个地区也是相应时期断 裂活动最强烈的地区。
野外相分析、室内相分相、地下相分析等各种相分析方 法在实际应用中应相互结合，只有在综合了各种实际资料后， 才能正确确定相的类型和恢复沉积环境。在这些相分析方法 中，野外相分析是基础和对比的标准，室内相分析是野外相 分析的补充，室内研究必须在野外研究的基础上进行。地下 相分析应与地面相分析结合，地下相分析也能起到地面相分 析所不能起到的作用，因为地表露头常受地形、植被以及风 化剥蚀的影响，地质记录往往零散而不完备，常常难以获得 连续而完整的资料。
三、单剖面相分析
根据勘探进展、资料丰富程度，相的剖面分析法大致划分 为三个阶段，即单剖面相分析、剖面对比相分析和平面剖面相 分析。
单剖面相分析的一个重要成果，就是根据相标志的研究， 初步判定剖面中各组、段、亚段，乃至层的相类型，待获得分 析化验资料，再予以补充和修改。当某些层段相标志不甚明显 时，可借助相的共生组合规律加以判定。
沉积学 第三章 碎屑岩的结构
2. 次生孔隙 在埋藏成岩过程中受次生溶解作用形成的孔隙，
也包括岩石因破碎或收缩造成的缝隙。
次生孔隙是最重要的油气储集空间
3. 孔隙的演化 原生孔隙因压实作用、胶结作用→随深度增加而减少。
性质不很稳定的组分溶解 岩石破碎和收缩
次生孔隙 ↓
次生孔隙发育带 ↓
有效的储集空间
四、胶结类型和颗粒接触类型 1.支撑方式、胶结类型：
（三）粒度参数 平均粒径和中值——粒度的集中趋势 Mz＝（φ16+φ50+φ84）/3 中值Md是累积区县上50%对应的粒径。 标准偏差和分选系数——分选程度 σ1=（φ84-φ16）/4＋（φ95-φ5）/6.6 So=P25/P75 偏度(SK1)——判别粒度分布的不对称程度 正、负偏态 峰度(尖度)——频率曲线尖锐程度
颗粒磨圆度分级标准
磨圆度
颗粒形状
差
较差
中等
较好 好 ∣
极好
尖棱角状 棱角状
次棱角状
次圆状 圆状
滚圆状
（五）颗粒的表面结构
碎屑颗粒表面形态 成因：机械磨蚀作用、化学溶蚀和沉淀作用 类型：
1.霜面：似毛玻璃，表面模糊、不透明。 2.磨光面：光滑的磨亮表面。 3.刻蚀痕和撞击痕 ：碰撞形成
（六）颗粒的组构
第二节 碎屑岩的结构
碎屑岩内各结构组分的特点和相互关系。 包括：碎屑颗粒的结构、杂基、胶结物和孔隙结构， 以及其间的关系。
沉积岩鉴别、描述、分类命名的依据，成因分析的重要标志。
一、 碎屑颗粒的结构 （一）粒度
碎屑颗粒的大小。
（1）体积值：同体积球体直径。 （2）线性值——直观测量
含大（A）、中（B）、小 （C）三个直径 实际工作中常用线性值。
沉积相的分类及详解
沉积相的分类及详解沉积相是地球表面上由沉积物形成的地质单位，在地质学中具有重要的研究价值。
根据沉积物的特征和形成环境的不同，沉积相可以分为多种类型。
本文将对沉积相的分类及其详解进行阐述。
一、根据沉积物的颗粒大小和颗粒组成，可以将沉积相分为以下几类：1.碎屑岩相：碎屑岩相主要由岩屑颗粒组成，岩屑颗粒的大小和组成决定了岩性。
碎屑岩相可以进一步分为砂岩相、砾岩相和泥岩相。
砂岩相主要由砾石、砂粒和粉砂粒组成，颗粒较粗，常见于河流、河口和河口三角洲等环境。
砾岩相主要由砾石和卵石组成，颗粒更大，常见于冲积扇和冲积台地等环境。
泥岩相主要由粉砂粒和粘土颗粒组成，颗粒较细，常见于湖泊和海洋等环境。
2.碳酸盐岩相：碳酸盐岩相主要由碳酸盐矿物组成，如石灰石、白云石等。
碳酸盐岩相常见于海洋和湖泊等浅水环境，是海洋生物的主要构造物。
碳酸盐岩相又可以分为浅海碳酸盐岩相和深海碳酸盐岩相。
浅海碳酸盐岩相主要由珊瑚、藻类和浅海生物的骨骼等构成，常见于热带和亚热带地区。
深海碳酸盐岩相主要由微生物的残骸和颗粒物质组成，常见于深海盆地和大陆边缘沉积区。
3.有机质岩相：有机质岩相主要由有机质组成，如煤和页岩等。
有机质岩相常见于湖泊和海洋等富含有机质的环境，是石油和天然气的主要来源。
有机质岩相可以进一步分为煤相和页岩相。
煤相主要由植物残体和腐殖质组成，常见于湖泊和沼泽等湿地环境。
页岩相主要由有机质和粉砂粒组成，颗粒较细，常见于海洋和湖泊等深水环境。
二、根据沉积物的形成环境和沉积过程的特点，可以将沉积相分为以下几类：1.河道相：河道相主要由河流运输的颗粒物质沉积形成，常见于河流底部和河口沉积区。
河道相的沉积物主要由砾石、砂粒和粉砂粒组成，颗粒较粗，呈现层理结构和交错纹理。
2.冲积扇相：冲积扇相是由冲积扇形成的沉积相，常见于山区和山前平原。
冲积扇相的沉积物主要由砾石和卵石组成，颗粒更大，呈现扇形堆积的特点。
3.三角洲相：三角洲相是由三角洲形成的沉积相，常见于河口沉积区。
《沉积岩石学》第三章 碎屑岩的成分
表3—8 化学成分与粒度的关系（引自裴蒂庄，1975）
组成 SiO2 TiO2
AL2O3 氧化铁 MgO
CaO Na2O K2O
细砂 71.15 0.50 10.16 3.72 1.66 3.65 0.86 2.20
粉砂 61.24 0.85 13.30 3.94 3.31 5.11 1.32 2.33
镇川1井，h8，黑云母受压变形 100倍
3、重矿物
指碎屑岩中比重大于2.86的矿物。
在岩石中含量很少，一般<1%，主要分布在在0.25～ 0.05mm的粒级范围内（细砂—粗粉砂岩） 根据风化稳定性
稳定重矿物
电气石、锆英石、金红石、石榴石、榍石、磁 铁矿 等
不稳定重矿物
重晶石、磷灰石、绿帘石、黄铁矿等
长石砂岩中，砾岩、粉砂岩中含量较少。
（2）来源：主要来自花岗岩、花岗片麻岩 （3）长石大量出现的有利因素：
地壳运动比较剧烈，地形高差大，气候干燥， 物理风化作用为主，搬运距离近，快速堆积。
（4）稳定性：钾长石>钠长石>钙长石；正长石>微 斜长石。
长石
斜长石,白云石胶结,细砂岩,东濮,100(+)
锆石,石榴石,角闪石
各类岩石的轻重矿物组合
母岩 花岗岩 花岗闪长岩 安山岩和玄武
岩 橄榄岩和辉长
岩 变质岩
沉积岩
重矿物 轻矿物 重矿物 轻矿物 重矿物 轻矿物 重矿物 轻矿物
重矿物
轻矿物
矿物组合（包括部分岩屑） 锆石 金红石 榍石 磷灰石 黑云母 石英 正长石 微斜长石 酸性斜长石
辉石 角闪石 安山岩或玄武岩岩屑 中性和基性斜长石
碎屑岩的成分可以用其所含的矿物成分表示，也可用化学成 分表示。
(沉积岩石学课件)第三章 碎屑岩的成分
第二篇 碎屑岩及火山碎屑岩
第三章 碎屑岩的成分
第一节 概述
一、碎屑岩的概念 主要由母岩风化作用所形成的碎屑物质经过机 械搬运和沉积作用、少量化学搬运和沉积作用， 并经沉积后作用形成的一类岩石，又叫陆源碎 屑岩（Terrigenous Clastic Rocks）
第一节 概述
二、基本组成 碎屑颗粒（grain） 碎屑岩的骨架，主要由母岩物理风化作用过程中机械 破碎而成的矿物碎屑和岩石碎屑组成。 杂基（matrix） 细小的碎屑，与碎屑颗粒同时沉积 胶结物（cement） 化学沉淀物质，成岩期的产物 孔隙 （pore）
第一节 概述
2. 产出形式/物质成分 碎屑颗粒（grain） 杂基（matrix） 胶结物（cement）
第二节 碎屑颗粒
碎屑颗粒 来自母岩区的陆源碎屑（继承矿物） ★★★★ 来自沉积区的（再旋回）碎屑、生物碎屑 ★★★ 来自火山的岩屑、晶屑、玻屑及火山灰尘 ★★ 来自宇宙的陨石碎屑 ★
矿物碎屑：母岩中及沉积区内所有的矿物都可能出现 石英、长石最多，重矿物含量少
第三节 胶结物——二、常见的胶结物类型
1. 碳酸盐质：方解石类、白云石类、菱铁矿等（方解石胶
结遇酸起泡）
2. 硅质：蛋白石、玉髓、石英（隐晶质：在显微镜下才能辨认单体的
矿物）（岩石致密。次生加大边）
3. 铁质：赤铁矿、褐铁矿（岩石发红） 4. 泥质：粘土矿物（有时实际上包括了粘土杂基。岩石相对较疏松） 5. 其它：石膏、硬石膏、黄铁矿、磁铁矿、磷酸盐
第二节 碎屑颗粒
4. 重矿物 不超过10%（一般为1%±），小（多为0.25~0.05mm） 根据风化稳定性
稳定重矿物
电气石、锆英石、金红石、石榴石、榍石、磁铁 矿等
第三章 碎屑岩的成分
第一节 概述
一、碎屑岩的概念 主要由母岩风化作用所形成的碎屑物质经过机 械搬运和沉积作用、少量化学搬运和沉积作用， 并经沉积后作用形成的一类岩石，又叫陆源碎 屑岩（Terrigenous Clastic Rocks）
第一节 概述
二、基本组成 碎屑颗粒（grain） 碎屑岩的骨架，主要由母岩物理风化作用过程中机械 破碎而成的矿物碎屑和岩石碎屑组成。 杂基（matrix） 细小的碎屑，与碎屑颗粒同时沉积 胶结物（cement） 化学沉淀物质，成岩期的产物 孔隙 （pore）
第一节 概述
2. 产出形式/物质成分 碎屑颗粒（grain） 杂基（matrix） 胶结物（cement）
第二节 碎屑颗粒
碎屑颗粒 来自母岩区的陆源碎屑（继承矿物） ★★★★ 来自沉积区的（再旋回）碎屑、生物碎屑 ★★★ 来自火山的岩屑、晶屑、玻屑及火山灰尘 ★★ 来自宇宙的陨石碎屑 ★
矿物碎屑：母岩中及沉积区内所有的矿物都可能出现 石英、长石最多，重矿物含量少
第三节 胶结物——二、常见的胶结物类型
1. 碳酸盐质：方解石类、白云石类、菱铁矿等（方解石胶
结遇酸起泡）
2. 硅质：蛋白石、玉髓、石英（隐晶质：在显微镜下才能辨认单体的
矿物）（岩石致密。次生加大边）
3. 铁质：赤铁矿、褐铁矿（岩石发红） 4. 泥质：粘土矿物（有时实际上包括了粘土杂基。岩石相对较疏松） 5. 其它：石膏、硬石膏、黄铁矿、磁铁矿、磷酸盐
第二节 碎屑颗粒
4. 重矿物 不超过10%（一般为1%±），小（多为0.25~0.05mm） 根据风化稳定性
稳定重矿物
电气石、锆英石、金红石、石榴石、榍石、磁铁 矿等
沉积岩石学——碎屑岩的结构及粒度分析(3)
偏度的分级：
SK1=－1～－0.3，很负偏； SK1=－0.3～－0.1，负偏； SK1=－0.1～＋0.1，近对称； SK1=＋0.1～＋0.3，正偏； SK1=＋0.3～＋1，很正偏；
偏度的实际意义：
粗切 点
分选性：以每个直线段的 陡缓反映分选好坏。线段陡 （＞500～600）分选好，线段
平缓（200～300）分选差。
滚动组分
悬浮 组分
（二）粒度参数：
粒度参数是以一定的数值定量地表示碎屑物质的粒度特征。 单个粒度参数及其组合特征可作为判别沉积水动力条件及沉积 环境的参考依据。
常用的粒度参数包括：平均粒度、分选系数、偏度、峰度。
2、累积曲线：
作累积曲线时，横坐 标仍表示粒径，而纵坐标 则表示各粒级的累积百分 含量。
作图时从粗粒级的一 端开始向细粒级的一端依 次点出每一粒级的累积百 分含量，然后将各点以圆 滑曲线连接起来，即得累 积曲线。
累积曲线用途：分析粒度分布特征，进而帮助区 分不同的沉积环境。
从累积曲线图上可看出曲线的陡缓和粒级分布 范围，进而判断分选的好坏。粒度范围窄，曲线陡， 表示分选好；反之亦然。
概率坐标不是等间距 的，而是以中央50%处为 对称中心，向上、下两端 相应地逐渐加大，这样可 将粗、细尾部放大，并清 楚地表示出来。
累积概率曲线一般为三段式：
滚动组分、跳跃组分和悬浮组 分。
每个直线段需要有4个以上的 点构成。
细切 点
跳跃组分
概率累积曲线的主要结构参数： 粗切点：表示能跳跃的最粗颗 粒（水动力强则粗切点左移）； 细切点：表示能悬浮的最粗颗 粒。
第三节：粒度分析
粒度分析的目的是研究碎屑岩的粒度大小 和粒度分布。
对砂级颗粒进行粒度分析最常用的是筛析 法。即将处理好的碎屑颗粒通过孔径大小不同 而且按顺序排列的一套套筛（上边孔大，向下 依次减小），使直径大小不同的颗粒分别集中， 筛后称出每层筛中砂的重量，并求出其百分含 量。从而得到被分析样品各粒级组分的数据。
沉积岩与沉积相5.3陆源碎屑岩各论
郑366井，1217.00m，Es1 粒表丝状、不规则网状
扫描电镜下伊/蒙无序间层形态特征
第四节 粘土岩
2.非粘土矿物 • 陆源碎屑矿物； • 化学沉淀的自生矿物（< 5% ）； • 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
• 粘土结构/泥质结构 粘土>90%。 • 含粉砂粘土结构 粘土>75%，粉砂10～25%； • 粉砂质粘土结构 粘土=75～50%，粉砂25～50% （二）按粘土矿物的结晶程度和晶体形态划分 • 非晶质结构 • 隐晶质结构★★★ • 显微晶质结构 • 粗晶结构
第四节 粘土岩
一、概述 1.定义
广义： 主要由粒径<0.01mm的细碎屑物质（>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。
第四节 粘土岩
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★ 将粘土岩归为细碎屑岩 • 疏松或未固结成岩者——粘土 • 固结成岩者——粘土岩/泥质岩/泥状岩 • 有无页理——泥岩和页岩
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 铝/镁氧八面体
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
四 面 体 片
八
面
体
片
○ O2-面 ○ （OH）-
● AL3+面 ● ○ Si4+
第四节 粘土岩
六．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
扫描电镜下伊/蒙无序间层形态特征
第四节 粘土岩
2.非粘土矿物 • 陆源碎屑矿物； • 化学沉淀的自生矿物（< 5% ）； • 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
• 粘土结构/泥质结构 粘土>90%。 • 含粉砂粘土结构 粘土>75%，粉砂10～25%； • 粉砂质粘土结构 粘土=75～50%，粉砂25～50% （二）按粘土矿物的结晶程度和晶体形态划分 • 非晶质结构 • 隐晶质结构★★★ • 显微晶质结构 • 粗晶结构
第四节 粘土岩
一、概述 1.定义
广义： 主要由粒径<0.01mm的细碎屑物质（>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。
第四节 粘土岩
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★ 将粘土岩归为细碎屑岩 • 疏松或未固结成岩者——粘土 • 固结成岩者——粘土岩/泥质岩/泥状岩 • 有无页理——泥岩和页岩
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 铝/镁氧八面体
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
四 面 体 片
八
面
体
片
○ O2-面 ○ （OH）-
● AL3+面 ● ○ Si4+
第四节 粘土岩
六．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
03-沉积地质学-沉积相
重力流： 指泥、砂、砾混杂的、重力驱动的沉积底流
• 沉积物重力流的基本类型
据支撑机理划分重力流类型
泥石流 碎屑流 颗粒流 液化流 浊流
二、重力流沉积物（岩）基本特征
1、典型浊积岩-具Bouma 序列的重力流
E D C B A
浊流沉积的扇形分布示意图
叠覆冲刷 粒度减小
A-E
C-E B-E D-E
不同水深生物（化石）分布
三、海相碎屑岩沉积模式
（一）无障壁滨岸沉积特征
滨岸沉积序列
古代沉积序列多为 进积式， 多为砂砾质滨岸进 积式沉积序列； 表现为向上变粗的 反韵律
粗
细 前滨
上临滨 中临滨
下临滨
陆架泥
（二）浅海陆棚沉积特征 1、一般沉积特征
位于正常浪基面与陆棚边缘之间； 陆棚浅ห้องสมุดไป่ตู้区阳光充足、氧分多、生物发育； 平均海平面
Unknown sed. processes in inactive & active tectonic settings
Related to volcanism Related to biogeologic process Related to biochemical process
重力流
• 沉积物重力流的形成过程 • 重力流沉积物（岩）基本特征 • 重力流沉积模式
• 碳酸盐岩沉积相模式：补充 （一）陆表海沉积相模式
1、陆表海的概念（Shaw,1964） 是位于大陆内部或陆棚内部的、低坡度的 （海底坡度一般小于1英尺/英里）、范围 广阔的（延伸可达几百到几千英里）、很 浅的（水深一般只有几十米）浅海。
（一）陆表海沉积相模式
2、陆表海清水沉积作用（Irwin,1965） 清水沉积作用是指没有或几乎没有陆源 物质流入陆表海沉积环境的碳酸盐沉积 作用。
碎屑岩沉积与储层特征研究
碎屑岩沉积与储层特征研究碎屑岩是一类矿物颗粒直径小于2毫米的岩石，主要由砂砾石、砂岩和泥岩等颗粒状物质组成。
碎屑岩的沉积和储层特征对于石油勘探和储层评价具有重要意义。
本文将从碎屑岩的沉积环境、物性特征和储层评价几个方面展开讨论。
碎屑岩的沉积环境是形成和发育碎屑岩的重要因素之一。
在地质历史长河中，碎屑岩的形成与大陆沉降、气候变化、河流流域的侵蚀速率等有着密切关系。
在陆相环境中，由于河流流速变化频繁，沉积物颗粒易于堆积，形成粒度较大的砂砾岩。
而在海相环境中，海浪、潮汐等水动力作用会导致颗粒运动和分选，形成较细的砂岩和泥岩。
此外，还有一些特殊的沉积环境，如湖泊、河口等，对碎屑岩的形成也有一定影响。
除了沉积环境外，碎屑岩的物性特征也是研究的重点之一。
砂砾岩和砂岩是碎屑岩中常见的类型，其物性特征与沉积粒度和岩石成分有关。
一般来说，砂砾岩的物理性质较好，如孔隙度高、渗透性好，是较好的油气储集体。
而砂岩的物理性质则较差，多为低孔隙、低渗透的储层。
泥岩由于颗粒较细且胶结作用强，其孔隙度和渗透性都很低，一般很难成为有效的储集岩。
储层评价是研究碎屑岩沉积和储层特征的关键环节。
常用的储层评价方法包括大地物理勘探、岩心分析以及岩石地力学实验等。
通过大地物理勘探，可以获取地下岩石的物理性质参数，如密度、声波速度等，从而对储层进行初步评价。
岩心分析则是通过对岩心样品的粒度组成、矿物成分等方面的分析，来了解储层的粒度分布规律和岩性特征。
岩石地力学实验则能够进一步探测岩石的力学性质，如抗压强度、渗透性等，从而评价储层的岩石力学状态。
除了上述研究方法，现代科技的发展也为碎屑岩沉积与储层特征研究提供了新的手段和途径。
例如，扫描电子显微镜（SEM）可以获取岩石微观结构的高分辨率图像，从而进一步了解岩石的成因和演化过程。
同位素地球化学技术可以通过对岩石中的同位素含量和比例进行分析，探测储层物性和成因，为石油勘探提供科学依据。
综上所述，碎屑岩沉积与储层特征研究对于石油勘探和储层评价具有重要意义。
沉积学 第三章 陆源碎屑岩的特征
(3) 粒度分类命名原则 ①当碎屑颗粒的分选性为中等－好时，采用三级 命名法。 即以含量大于或等于 50%的粒 级定岩石的主名， 含量在 50－25%的粒 级以“××质”的形式写在主名之前；含量在 25—10% 的粒级以“含××” 的形式写在最前面；含量小于 10%的粒级不参与命名。 例：细砾(2－10mm)含 量占 15%，粗砂(2－0.5mm)占 55%，细砂(0.25－0.1mm)占 30%，其 粒度命名 为含细砾细砂质粗砂岩。 ②当碎屑颗粒的分选性为差时， 各粒级含量都小于 50%， 而含量在 50－25%的粒级又不止 一个， 这时以含量为 50–25%的粒级进 行复合命名，以“××－××岩”的形式表示，含量较 多的写在后面，其它 含量少的粒级仍按第一条原则处理。 例：细砾(2-10mm)含量占 25%，粗砂 (2-0.5mm)占 40%，细砂(0.25-0.1mm)占 35%，其粒度 命名为细砾质细砂－粗 砂岩。 ③当碎屑颗粒分选性更差时， 不但各粒级含量都小于 50%， 而且含 量为 50－25%的粒级也 没有或只有一个，则应将此岩石的全部粒度组分分别 合并为砾、砂、粉砂三大级，按前两条 原则命名。 例：细砾占 15%，粗砂占 20%，中砂占 30%，细砂占 20%，粉砂占 15%，其 粒度命名为含粉 砂含细砾砂岩。 2.碎屑颗粒的圆度 圆度是指碎屑颗粒的原 始棱角被磨圆的程度。 在手标本的观察描述中， 通常把碎屑颗粒 的圆度分 为四级。 1.棱角状：碎屑颗粒具有尖锐的棱角，棱角没有或很少有磨蚀的痕迹。反 映未经搬运。 次棱角状：碎屑颗粒的棱角稍有磨蚀现象，但棱角仍清楚可见。 反映颗粒经过短距离搬 运。 次圆状：碎屑颗粒的棱角有明显的磨损，棱角圆 化，但颗粒的原始轮廓、棱角所在位置 还清楚。反映颗粒经过了较长距离搬 运。 圆状：碎屑颗粒的棱角已磨损消失，颗粒圆化，原始轮廓、棱角位置难 于推断。这是颗 粒经过长距离搬运，长期磨蚀的结果。 颗粒的圆度主要与搬 运距离、 搬运方式有关但还受矿物习性影响， 如推移搬运的颗粒比 悬移搬 运的颗粒易磨圆， 软的颗粒比硬的颗粒易磨圆。 研究圆度主要是针对推移载荷， 而悬 移载荷的圆度研究意义不大。 2. 碎屑颗粒的球度 球度是指碎屑颗粒接近球体形态的程度，常用颗粒 长、中、短三轴长度来确定，如三轴 长度近相等则球度好。三轴长度差别大 则球度差。因颗粒球度不仅决定于磨蚀程度，在很大 程度上决定于原始形状 和晶形。球度和圆度并不完全一致，球度好并不一定圆度也 好。如晶形好的
第三讲——沉积岩——陆源碎屑岩(2)
本次课程的砾岩分类表
残积的 残积角砾岩、 残积角砾岩、倒石堆 正砾岩（ 正砾岩（杂基 <15%） ） 沉积的 副砾岩（ 副砾岩（杂基 >15%） ） 同生的 成岩期 后的 稳定组分 >90% 稳定组分 <90% 纹层基质 非纹层基 质 石英质砾岩 岩块砾岩 纹层状砾质 泥岩 冰碛砾岩
同生砾岩和角砾岩 滑塌角砾岩 岩溶角砾岩（洞穴角砾岩）、岩溶角砾岩 岩溶角砾岩（洞穴角砾岩）、岩溶角砾岩 ）、
砾岩是长期搬运的正常沉积物， 砾岩是长期搬运的正常沉积物，而角砾岩的成因则 多种:构造作用、火山作用、 多种:构造作用、火山作用、溶解作用
粗碎屑岩—砾岩和角砾岩 第一节 粗碎屑岩 砾岩和角砾岩
2. 按砾石的大小 巨砾>256mm 巨砾 粗砾 256-64mm 中砾 64-4mm 细砾 4-2mm 当砾石分选差时， 当砾石分选差时，可用混积法命名 3. 按成分： 按成分： 单成分砾岩：单一成分大于 单成分砾岩：单一成分大于75% 复成分砾岩：每种成分小于 复成分砾岩：每种成分小于50%
粗碎屑岩—砾岩和角砾岩 第一节 粗碎屑岩 砾岩和角砾岩
野外砾岩剖面
粗碎屑岩—砾岩和角砾岩 第一节 粗碎屑岩 砾岩和角砾岩
四、粗碎屑岩的分类
分类原则：粒度、形状、成因、地理位置等， 分类原则：粒度、形状、成因、地理位置等， 理想的分类是成因分类但很难做到， 理想的分类是成因分类但很难做到，常用多级分类 按圆度： 1. 按圆度： 砾岩：圆状或次圆状>50%（占碎屑含量） 砾岩：圆状或次圆状>50%（占碎屑含量） >50% 角砾岩：次棱角状或棱角状>50% 角砾岩：次棱角状或棱角状>50%
3. 三端元四组分分类 三端元四组分分类方案详解： 三端元四组分分类方案详解：
碎屑岩岩相
沉积相的类型
• 沉积岩的相可分陆相、海相、海陆过渡相三种类 型。岩相是随时间的发展和空间条件的改变而变 化的。岩相的变化可以从横向和纵向两方面来观 察。同一岩层在水平方向的相变反映了，同一时 期不同地区的自然地理条件（即沉积环境）的差 异。如海洋沉积物可由滨海相过渡到浅海相，一 般依次沉积砾岩、砂岩、粘土类，石灰岩等，而 且所含生物化石也不相同。在垂直岩层剖面方向 上的相变则反映了同一地区但不同时间的自然地 理环境的改变，而自然地理环境的重大改变则往 往是地壳运动的结果
三 角 洲
深 湖
盐湖
席状强振幅地 震相
谢谢
变化
差
无极 限
少
单一悬浮组分
中 中 差
差
多
＞4.5
0～5 0～ 40 中 差 无极 限
无
常只有悬浮组分, 层内有递变现象
差
多
＞4.5
多
沉积 背景
地震相名称 斜方形 地震相
地震相 外形 斜方形 陡丘形 缓丘形 不规则 饼状 无特异 外形 无特异 外形 厚楔形, 丘状 长楔形 尖楔形 无特异 外形 无特异 外形 楔形 透镜形
相标志
• 颜色——粘土岩颜色分区图 粘土岩颜色分区图
• 继承色：主要取决于碎屑颗粒颜色——碎屑岩继承的母岩的颜色 继承色： • 自生色：决定于沉积物沉积及早期成岩过程中自生矿物的颜色 自生色：
• 继承色和自生色是碎屑岩的原生色，可判断沉积环境
• 红色、黄色反映氧化环境； • 绿色反映半氧化环境； • 灰色、黑色反映还原环境。 • 次生色：后生作用阶段或风化作用阶段碎屑岩原生组分发生次生变化， 次生色： 由新生成的次生矿物造成的颜色 ——不能作为相标志
岩性标志
碎屑颗粒结构之沉积环境与粒度概率特征
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三、单剖面相分析
根据勘探进展、资料丰富程度，相的剖面分析法大致划分 为三个阶段，即单剖面相分析、剖面对比相分析和平面剖面相 分析。
单剖面相分析的一个重要成果，就是根据相标志的研究， 初步判定剖面中各组、段、亚段，乃至层的相类型，待获得分 析化验资料，再予以补充和修改。当某些层段相标志不甚明显 时，可借助相的共生组合规律加以判定。
二、划相精度
随着油气勘探开发工作的不断发展，划相的精度要求越 来越高，目前已经要求到亚相、微相级别。
沉积体系
沉积相
沉积亚相
沉积微相
例如在三角洲相中，前三角洲泥质沉积区可能是生 油的有利部位，三角洲前缘亚相是储层发育的有利地区， 并包括了水下分流河道、河口砂坝、远砂坝，甚至席状砂 发育区才是有利储层的砂体类型，这样就要求要研究到微 相级别或层次。
在碎屑岩岩相研究中，应该重点关注的是冲积扇相、河 流相、（扇）三角洲相、湖泊相、无（有）障壁海岸相、陆 棚相、海（湖）重力流浊流相、近岸水下扇相等。
三、相分析流程
如何进行相分析，大致要有个流程，维谢尔（G.S.Visher，1972） 建立的流程表，至今有一定参考意义（下表）。这个流程表基本体现 了近代沉积学研究的基本要点，可以作为开展相分析研究工作的指导 提纲。进一步概括起来，在研究中应注意以下四点：
在局部范围内也可以应用。这
些标志晨通过测井资料是比较
容易确定的。
华北晚古生代沉积建造层序地层格架
在大型沉积盆地中，等时地层单位通常用层序地 层学的方法确定。层序地层学是通过识别海平面周期 性变化产生的沉积特征，划分对比地层、定年和解释 地层记录的方法。这种方法的前提是认为海平面的升 降变化具有全球的周期性，因此在沉积记录中可以形 成以不整合及与之相应的整合面为边界的成因地层单 位。这种单位称为沉积层序。如果能够排除构造运动 和其它干扰因素的影响，识别出这些全球性的沉积层 序，并予以准确定年，就能为沉积相和古地理的重塑 提供一种年代地层骨架。这种方法在内陆湖盆的研究 中也可以借鉴。
V、归纳和确定 A．确定剖面或许多剖面与大地构造特征之间的天系 （l）盆地中的位置 （2）在大的沉积旋回或类型中的整个位置 B．获得补充岩心，露头剖面或别的一些新资料，并用以核对所得到的
沉积类型。
第二节 相分析
相分析主要是通过对一定地层单位的各种沉积特征，特 别是岩相组合、相序关系和骨架砂体（岩体）几何形态的分 析和区域沉积背景的综合研究，重塑古环境的方法。在相分 析中，野外露头及录井剖面沉积特征的描述，是第一性资料 的来源和分析的基础。但是，在大多数沉积盆地的资源勘探 中，通常缺乏露头，钻井取芯也十分有限，所以在相分析中 主要依赖于地下资料的获取与分析，其中最常用的是测井资 料和地震剖面。由于相分析是在等时地层单位中进行的，所 以在这种情况下，通过对盆地形态和沉积物构型的恢复、总 体岩性的确定，骨架砂体几何形态的定量描述，以及垂向上 与侧向上相序和岩相组合的识别等手段，也能进行古环境的 重塑。
粒度概率曲线图 曲线形态呈上拱弧形两段式，表
明悬浮总体含量高，分选差；跳跃总 体分选相对较好，为水下分流河道。
点群平行于C=M基线，有向上翘的 趋势，略具QR段和PQ段，以递变悬浮 搬运为主，但具有少量滚动组分。体 现扇三角洲牵引流沉积作用。（坨145 井）
氧化还原指标 粘土矿物、微量元素、特征矿物
地下相分析是利用钻井过程 所测得的地下各个地层的物性资 料（简称测井曲线）进行岩性判 别和岩相分析。也包括利用地震 测量资料通过对各沉积体和沉积 界面的反射曲线研究而进行沉积 相的分析，即地震相分析。地下 相分析是研究油区地下地层和沉 积相以及圈定油气储集层的重要 手段。
近岸水下扇相垂向序列（利561井）
一、相分析单位的确定
在地质工作中，按照岩层的不同特征和属性，可以将地层分 为岩石地层单位、生物地层单位和年代地层单位三种主要类型。
岩石地层单位是指岩性或者相均一的三维岩层体。这是一种 以岩性特征在纵横向上的具体延伸为基础的客观物质单位。而不 考虑其年龄。
生物地层单位是以含生物地层单位常常接近年代地层单位， 但也有穿时性。
剖面对比相分析的成果以岩相对比剖面图的形式表示。
川鄂盆地早三叠世飞仙关组岩相剖面图 1-石灰岩；2-鲕状灰岩；3-泥灰岩；4-砂砾岩；5-砂岩；6-泥岩
地层对比
东营沙三中三角洲地层对比
在剖面沉积相分析中应注意以下几个问题： 1、定时问题
主要解决同一时期、不同地区的沉积相的变化， 选择等时对比界面是首要问题。
相分析流程表
I、从被研究地层的最完整露头或岩心剖面着手 A．作详细的垂向剖面
（1）描述所有构造——数目、大小、层序 （2）确定水流的类型 （3）描述结构变化的层序 （4）描述岩性层序 （5）描述层理类型和特征 B．确定沉积间断、冲刷面、不整合、小间断等 （l）寻找少见的构造、生物潜穴等 （2）确定少见的矿物组合 C．确定动物群的存在和缺失 （1）古生物或微古生物化石 （2）生物痕迹类型和层位 II、确定和解释可能的层序成因 A．与已知沉积作用层序联系 （l）把沉积层序和已知作用过程对比 （2）确定可能的形成条件——水的深度、沉积速度、沉积环境能量 和可能的水化学性质 B．确定剖面内沉积相的重复情况 （1）一种成因层序的简单类型 （2）多次沉积周期、沉积变动、沉积层系的复合体
第三讲 碎屑岩沉积相分析
第一节 沉积相分析方法及程序 一、沉积相分析方法
根据沉积岩的岩性特征、古生物特征和地球化学特征划分 沉积相的全过程称为沉积相分析（相分析，facies analysis）。 相分析和相识别是油区岩相古地理研究中一项最基础的工作， 包括野外露头剖面相分析和地下地质相分析，两者紧密结合、 相辅相成。
扇三角洲相
递变层理，砾岩氧化圈
紫红色泥砾
粒序层理
前缘，平行层理
脉状、波状、透镜状层理 三级扰动，通心粉管迹
近岸水下扇砾岩， 石灰岩砾石磨圆好
水下扇沟道相， 砾石棱角状
沟道间砂泥质沉 积，正粒序
室内相分析指的是在实验室内对野外所取得的标本样品
用各种仪器进行各种必要的分析和测试，对野外所测量的数 据进行加工整理和分析研究，以充实补充野外观察的不足。
III、作观察特征的比较表 A．比较全新世或古沉积过程有关的特点 B．作沉积过程的推测 C．选择样品作详细分析，确定可能的沉积过程 （1）根据选择样品，进行古生态的评价 （2）详细研究样品的结构 （3）确定选样的岩性成分 （4）测定粘土矿物 （5）作适当的其它一些试验和研究
IV、扩大研究其它露头和岩心 A确定横向上成分分析的变化 （1）与邻近剖面对照和比较垂向上的类型 （2）逐层对比 B．编制有意义的变量图 （1）选择少数有系统变化的因素——粒度、层厚、交错层理、岩性 （2）很多变量可以作成常见形式的图，或表示在单一的图上 C．平面和垂向沉积类型 （1）与已知沉积过程相联系 （2）与全新世或古沉积类型相比较
泥炭沼泽 河漫湖泊 泛滥盆地 分流河道
河口砂坝
席状砂 前三角洲
三角洲沉积体系垂向序列
三角洲沉积体系山西组（山东淄博）
扇三角洲沉积体系山西组（京西军庄镇）
河流沉积体系（下石盒子组,河北邢台）
陆表海堡岛沉积体系太原组（北京西山）
地层中有成因联系的共生相称为相组合。它们在剖面中可
以是随机的互层，也可以彼此呈现规律地过渡。从一种岩相规 律地过渡为另一种岩相的剖面序列称为相序。大部分沉积体系 都有其特征的岩相组合和相序类型，因此相组合与相序可以作 为环境或体系解释的一个重要识别标志。在碎屑沉积体系中有 二种常见的相序，一种是粒度向上变细的相序，另一种是粒度 向上变粗的相序。这两种相序在野外剖面和钻井资料（包括测 曲线）中很容易识别。向上变细的相序通常以突变或冲刷的基 底为界，反映水动力条件由强至弱的变化，如浊积岩的鲍玛序 列，曲流河的边滩沙坝序列等。这些相序按其特有的沉积构造 序列很好区分。向上变粗的相序以渐变的底界和突变的或冲刷 的顶界为特征，它们反映水动力条件由弱至强或沉积环境由深 水向浅水的连续演变。由于它们是从边缘向盆地内部进积而成 的，所以又称进积序列，如三角洲沉积、滨岸沉积和河流决口 扇沉积等。
利津三维173测线扇三角洲地震反射
近岸水下扇地震反射特征
王庄361测线湖底扇地震相
研究区以层序Ⅰ和层序II时期的单家寺近源浊积扇和 永安镇湖底扇最为典型，同时这两个地区也是相应时期断 裂活动最强烈的地区。
野外相分析、室内相分相、地下相分析等各种相分析方 法在实际应用中应相互结合，只有在综合了各种实际资料后， 才能正确确定相的类型和恢复沉积环境。在这些相分析方法 中，野外相分析是基础和对比的标准，室内相分析是野外相 分析的补充，室内研究必须在野外研究的基础上进行。地下 相分析应与地面相分析结合，地下相分析也能起到地面相分 析所不能起到的作用，因为地表露头常受地形、植被以及风 化剥蚀的影响，地质记录往往零散而不完备，常常难以获得 连续而完整的资料。
相分析是在等时地层单位
中进行的，由于等时地层单位
可以反映沉积作用的同时性和
在时间上、空间上的变化规律，
所以对它们的确定就成了相分
析的关键。等时地层单位的界
限可以根据时间—岩性标志层、
区域性的沉积间断面和水进相
等特征确定。一般认为最好的
时间—岩性标志层是薄层的凝
灰岩或薄层石灰岩。煤层和黑
色页岩在查明不穿时的情况下，
区域剖面相分析中，主要利用标准化石定时。
2、穿时问题
传统的群、组、段这类岩石地层单位时常存在 “时侵”或“穿时”问题，在以陆源碎屑沉积为主的 地层单元中尤其常见。
3、相变问题
在准确定时的基础上，相对比剖面中主要有 “同期异相”、“同相异期”两种相变类型。
年代地层单位是在特定的地质时间间隔内形成的岩层体，它 代表地史中一定时间范围内形成的全部岩石，其顶底界线以等时 面为界。