第三章 碎屑岩的成分

AL2O3 16.14 19.17 16.11 16.94 15.36 H2O+ 1.16 4.87
-
3.20 1.35
Fe2O3 4.36 6.50
5.07 2.81 H2O- 1.15 3.74 9.64 0.36
-
4.65
FeO
3.24 2.52
1.59 1.89 P2O5 0.17 0.14
一、矿物碎屑 4、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
锆石,石榴石,角闪石
长石
斜长石,方解石交代,中原油田,下第三系,200(+)
斜长石,中原,下第三系,100(+)
长石,中原,下第三系
LD-22-1,微斜长石,加大
斜长石破裂,中原,沙河街组
条纹长石
斜长石,白云石胶结,细砂岩,东濮,100(+)
陕甘宁,G1-6井,1579m长石粒内溶孔
陕甘宁,榆27井,石盒子组,长石粒内溶孔及微裂缝
锆石 绿帘石 角闪石
金红石,绿帘石,绿泥石,石榴石
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
矿物组合（包括部分岩屑）
重矿物
锆石 榍石 磷灰石
黑云母
轻矿物 石英 正长石 微斜长石 酸性斜长石
重矿物
辉石 角闪石
轻矿物 安山岩或玄武岩岩屑 中性和基性斜长石
陕219井，2994m,铁白云石胶结作用
桃6井，3453m 含铁方解石胶结
夏2井，4717.55m，P2w ，粒间浊沸石 ，放大倍数800
岩屑细砂岩，沙1井，5453m，浊沸石胶结
方解石胶结及交代,陕甘宁,二叠系
海绿石石英砂岩,海绿石胶结
铁质石英砂岩,褐铁矿胶结
硬石膏胶结,陕100井,3433m,太原组,
镇川1井，h8，黑云母受压 变形 100倍
一、矿物碎屑 （2）粘土矿物 ①常见粘土矿物有蒙脱石、水云母、高岭石等，是砂岩中最
细粒的碎屑。 ②在碎屑岩中的含量不等，有的含有大量粘土矿物，有的却
完全不含，粘土矿物的含量可反映水动力条件、反映结构 成熟度等。 ③成因：机械沉积→碎屑型；
化学沉淀→胶体沉淀、孔隙水中水溶液直接沉淀。
第二节 填隙物成分
一、杂基 1、定义： • 分布于碎屑颗粒之间的，以悬移载荷方式与颗粒同时 沉积的，粒径一般小于0.03mm的，细小的机械成因碎 屑沉积物。 • 成因：机械成因
• 2.成分 – （1）高岭石、蒙脱石和绿泥石、伊利石等粘土矿物 – （2）灰泥、云泥 – （3）细粉砂级别的石英、长石及岩屑。
B.布鲁恩分析。
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
CO2
0.1
5.0
0.0
粘土岩的化学成分（引自裴蒂庄，1975）
组分
A
B
C
D
E
组分
A
B
C
D
E
SiO2 59.20 50.33 52.00 62.74 66.87 Na2O 3.82 1.78 2.76
1.21
6.07
TiO2
1.20 1.13
-
-
0.47 K2O 1.97 4.03 1.74
6.60
第三章 碎屑岩的成分
第一节 碎屑成分
一、矿物碎屑 二、岩屑 三、盆内碎屑
第二节 填隙物成分
一、杂基 二、胶结物 三、其它类型填隙物
第三节 化学成分
本章重点
碎屑岩的结构组分，识别常见矿物和岩屑，识别杂基和 常见胶结物
概述 碎屑岩：主要由母岩风化作用所形成的碎屑物质经过机械搬
运、沉积作用及沉积后作用形成的一类岩石，又叫陆源碎 屑岩（Terrigenous Clastic Rocks） 碎屑岩的成分： –碎屑颗粒（grain）：由母岩物理风化破碎而成的碎屑 –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）
岩屑类型
花岗片麻岩岩屑
来自变岩的多晶石英
岩屑类型
岩屑类型
岩屑类型
榆24井，2682m,粉砂岩岩屑
桃6井，3340m,石英岩岩屑
夏2井，4717m, 流纹岩岩屑
镇川1井，二叠பைடு நூலகம்，石英砂岩岩屑、千枚岩屑
燧石
千枚岩屑
镇川1井， 2083m，h8，千枚岩岩屑
镇 川1井h8，h8，燧石、石英岩岩屑 镇 川1井h8，石英岩、脉石英岩屑
重矿物 尖晶石 铬铁矿 橄榄石 紫苏辉石
轻矿物 基性岩岩屑 基性斜长石 蛇纹石
重矿物 蓝晶石 十字石 硅线石 石榴石
轻矿物
具波状消光和镶嵌结构的石英
重矿物 锆石（圆）
金红石 石榴石 （较圆）
电气石
轻矿物
颗粒圆滑或具次生加大的石英
二、岩屑（岩石碎屑）
岩屑：是母岩机械破碎形成的碎块 • 提供母岩区岩石类型的直接标志 • 岩屑含量取决于粒度、母岩成分及成熟度等。 • 砾岩中岩屑含量最大
•
主要类型砂岩的平均化学组分（裴蒂庄，1963）
砂岩类型 化学成分
石英砂岩
岩屑砂岩
长石砂岩
•
SiO2
95.4
66.1
77.1
Al2O3
1.1
8.1
8.7
Fe2O2
0.4
2.8
0.5
FeO
0.2
1.4
0.7
MgO
0.1
1.4
0.5
CaO
1.6
6.2
2.7
Na2O
0.1
0.9
0.5
K2O
0.2
0.3
0.8
第一节 碎屑成分
一、矿物碎屑
1、石英（quartz） 石英抗风化能力强，稳定，在沉积岩中相对富集，主
要出现在砂岩及粉砂岩中（平均含量可达66.8%）。
石英的主要来源于富含石英的岩石，不同来源的石英特点不同， 主要包裹体、波状消光、颗粒大小、颗粒形态、边缘特征主要等来判 断石英的来源。
（1）来自深成岩浆岩的石英 （2）来自变质岩的石英（片麻岩、片岩） （3）来自喷出岩的石英及热液岩石的石英 （4）再旋回石英
陕参1井,3285m,上古生界,高岭石交代石英加大边
石英
桃6井，3411m,石英加大
一、矿物碎屑 2、长石（feldspar） （1）分布：
主要分布于粗砂岩中，有时见于中粒长石砂岩中，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。
-
-
0.23
MnO 0.09 0.13
-
-
0.05 CO2
-
-
-
-
0.28
MgO 3.14 3.77 4.10 3.05 2.40 SO3
-
-
0.09
-
-
CO
2.52 1.43 8.26 1.39 0.34
C
1.94 0.41
-
-
0.04
A—夏季粉砂，芬兰，晚期冰川沉积（Eskola,1932）。 B—冬季粘土，与A相同。C—纹泥粘土，蒂米士开明湖北 端（Miller，1905）。D—泥板岩，安大略，前寒武纪， （Miller，1905）。E—泥板岩，密执安州，前寒武纪，
二、胶结物 （－）概念
胶结物：碎屑岩在沉积、成岩阶段，以化学沉淀方式从 胶体或真溶液中沉淀出来，充填在碎屑颗粒之间的各种自 生矿物 （二）常见的胶结物类型 1、硅质胶结物：蛋白石、玉髓、石英 2、碳酸盐胶结物：方解石类、白云石类、菱铁矿等 3、铁质胶结物：赤铁矿、褐铁矿 4、其它胶结物：粘土矿物、石膏、硬石膏、黄铁矿、磁铁矿、 磷酸盐类矿物等
方解石、高岭石胶结及交代, 石英加大，榆20井，2751m,
沙1井， 5452.34m ，T1b ，粒间高岭石与绿泥石胶结，放大倍数3000
伊利石胶结
第三节 化学成分
• 碎屑岩的成分可用矿物成分表示，也可用化学成分表示。
• 微量元素的研究；
• 不同碎屑岩组分的砂岩其化学成分特点亦不相同；
• 成分成熟度：可用SiO2 / Al2O3比值表示成熟度高低
几种与杂基有关的，分布于颗粒之间的细粒物质 原杂基：原始沉积状态，。 正杂基：经成岩作用明显重结晶后的原杂基。
淀杂基：从孔隙水析出的粘土矿物胶结物。晶体干净，透明度好， 常呈栉壳状或薄膜状。
似
外杂基：成岩及后生期充填于粒间孔隙中的外来杂基物质。分布
杂
不均、污浊、透明度差。
基
假杂基：软碎屑经压实碎裂形成的类似杂基的填隙物。。
粗粘土 48.07 0.89 18.83 6.91 3.56 4.96 1.17 2.57
细粘土 40.61 0.79 18.97 7.42 3.19 6.24 1.19 2.62
思考题
• 1、试述碎屑岩的物质组成及其主要类型和特征？ • 2、常见胶结物类型及识别标志？
酸性喷出岩岩屑
镇川1井 ， h8， 千枚岩
燧石
镇川1井，山2，石英岩，燧石
三、盆内碎屑 我国中、新生代陆相碎屑岩中经常含少量盆内碎屑
或称内源碎屑，主要是碳酸盐鲕粒、球粒、内碎屑和化 石碎屑，其次是泥质内碎屑，有时随着碳酸盐颗粒的增 加也可过度为含陆源碎屑的颗粒碳酸盐岩（石灰岩或白 云岩）。
成分成熟程度：以碎屑岩中最稳定组分的相对含量表示 A. 轻组分——Q/（F+R） B. 重矿物——ZTR指数 锆石（Zircon）＋电气石（Tourmaline）＋金红 石（Rutile）在重矿物中所占的比例。
二、常见的胶结物类型
1、硅质胶结物：蛋白石、玉髓、石英 2、碳酸盐胶结物：方解石类、白云石类、
菱铁矿等 3、铁质胶结物：赤铁矿、褐铁矿 4、其它胶结物：粘土矿物、石膏、硬石
膏、黄铁矿、磁铁矿、磷酸盐类矿物 等
苏3井，3602m 石英加大
石英加大(硅质胶结),桃6井，3411m,
镇川1井，h8，石英加大、方解 石胶结，（100+）
长石变形,柴达木盆地,西岔沟
一、矿物碎屑 3、云母及粘土矿物
都属于层状硅酸盐，云母常作为大碎屑出现，而 粘土矿物则属于泥粒级。绿泥石介于二者之间。 （1）云母 ①白云母比黑云母抗风化，常与粉、细砂岩伴生。 ②黑云母易风化为海绿石或绿泥石、磁铁矿，常分布在距母 岩较近的砾岩或杂砂岩中。 ③云母呈薄片状，常分布于细、粉砂岩的层面，平行层理排 列，可作为层面的判断标志，在成岩中可发生变形→反 映压实作用。
深成岩浆岩中的石英
来自喷出岩和古老沉积岩的石英
来自喷出岩的石英 具六边形β、破裂纹、 熔蚀港湾状
来自老沉积岩中的 石英圆度好、常见 次生加大边。
中-细砂岩,分选差,方解石胶结及交代 作用,100(+)
再旋回石英,硅质岩屑,方解石胶结,吐哈盆地,40(+)
G78井,3429m,石盒子组,次生加大