07-第七讲 陆源碎屑岩各论-砂岩,泥岩

2.分类端元选择的依据 石英（单晶石英颗粒，不包括燧石和多晶石英）、长石 （钾长石和斜长石）、岩屑（各种岩浆岩、变质岩和沉 积岩的岩屑）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
层。
顶部四面体片
中间八面体片
底部四面体片 层间域的八面体片 另一晶层
第四节 粘土岩
叶绿泥石★★★、鲕绿 泥石★、铁绿泥石 绿色
单体针叶状、玫瑰花 状
集合体绒球状
叶绿泥石最常见--辉石、角闪石、 石榴石、长石等的蚀变产物
鲕绿泥石--沉积铁矿的重要组成部 分，与菱铁矿、黄铁矿、菱锰 矿等共生——<200m米的温暖 浅海，水温20℃。
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
第二节 砂岩
（二）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 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
顶部四面体片
中间八面体片
底部四面体片 层间交换性阳离子 层间水
另一晶层
第四节 粘土岩
蒙脱石/胶岭石/微晶高岭石 偏光镜下细鳞片状，干 涉色比高岭石、伊利石 高。
扫描电镜下细鳞片状、 鹅毛状、棉絮状，轮廓 不清楚。
加水膨胀或呈浆糊状
质纯白色/灰白色，含杂质呈黄色、桃红色、灰 绿色等。致密块状呈蜡状光泽，疏松土状 光泽暗淡。硬度1～2,相对密度2～3。 常与未变化的火山玻璃一同产出
镍、钼、钒、铅、铂、铈、钇等
第四节 粘土岩
二、粘土岩的物质成分 1.粘土矿物 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
由位于四面体中心的一个硅 和位于四面体角顶的四个氧组成。
铝/镁氧八面体
由位于一个八面体中心的铝和 六个位于八面体角顶的氧组成。 在铝氧八面体中，Mg2+、Fe3+等可置换Al3+。
主要由粘土矿物（含量大于50%）组成的沉积岩。
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
第四节 粘土岩
2.研究意义
分布最广，约占沉积岩总体积的55～60%。
沉积岩成因、沉积环境分析吸附的微量元素可判断古环境和古气候。 重要的石油地质意义
重要的生油母质；良好盖层；泥岩裂缝油气藏
工业用途 可塑性、耐火性、烧结性、吸水膨胀性、吸附性等 经济意义 富集稀有元素和稀土元素，形成工业矿床黑色页岩和碳质页岩中
粘土杂基含量<10%——纯净砂岩（砂屑岩）
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
第二节 砂岩
4.吉尔伯特（Gilbert）分类
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
晶体0.01～0.001mm，重结晶>1mm相对密度 2.61，硬度<2质纯白色，含杂质——浅红 色、浅黄色
状长 、石 六溶 方蚀 板孔 状内 高自 岭生 石蠕 虫
郑418井，1358.64m
书 页 状
蠕虫状
六方板状
手风琴状
第四节 粘土岩
（2）蒙脱石族 蒙脱石★★拜来石★★、绿脱石★、皂石★， 2：1型三层结构单元两层四面体夹一层八面体层
长石砂岩 河北唐山， 中、上元古界长域系底部。正交 偏光×80
岩屑质长石砂岩 山东下第三系沙河街 组。单偏光×65
三、砂岩的主要类型
5.岩屑砂岩类：Q<75% R>25% R>F 岩屑砂岩类包括岩屑砂岩和长石质岩屑砂岩。 岩屑砂岩, Q<75%，R>25%，F<10%。 长石质岩屑砂岩， Q<65%，R>25%，F>10%。
第二节 砂岩
2.福克的分类方案 1954年的分类强调来源区母岩性质，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
Βιβλιοθήκη Baidu
把岩屑分开，使分类复杂化
没有考虑杂基。
第二节 砂岩
2.福克的分类 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）
第二节 砂岩
3.北京石油学院（1965）分类 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
第二节 砂岩
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）
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2～3%。多为钾长石，
次为酸性斜长石。
填隙物常为粘土、钙质、铁质等。
第三节 粉砂岩
2.结构 分选性较好，磨圆性较差 ——碎屑颗粒常呈棱角～次棱 角状。 WHY？ 搬运距离远，但多为悬浮搬运。 3.构造
水平层理及波状层理
第二节 砂岩
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1904年葛利普以来有50多种），如
结构分类按粒度：粗砂岩、中砂岩、细砂岩
成分分类：Q、F、R、M、C
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。
三、砂岩的主要类型
1.石英砂岩:Q>90% F<5% R<5% 根据胶结物的成分，可将石英砂岩进一步分类和命名，如 铁质石英砂岩、钙质石英砂岩及硅质石英砂岩等
图4－3 铁质石英砂岩 河北庞家堡， 中、上、元古界串岭沟组。 单偏光×40
图4－4 海绿石沉积石英岩 河北唐山， 中、上元古界龙山组单偏光 ×80
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。
第三节 粉砂岩
沉积学专题之七
沉积岩各论——砂岩，泥岩
郭 峰 guofeng@xsyu.edu.cn
西安石油大学 2010.1.18
第二节 砂岩
一、概述 （一）定义 主要由砂级（ 2 ～ 0.1mm ）（ >50% ）的陆源碎屑颗粒组成的中碎 屑岩。
（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。
五、实例 黄河三角洲现代沉积 颜色 黄色、灰黄色、土黄色 成分 颗粒（70～80%）：石英、长石、云母、重矿物（锆石、磷灰 石、角闪石、绿帘石、金红石） 杂基<15%
胶结物＝10～30%，方解石、白云石为主
结构 分选好、磨圆差
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：
粒表丝状、 不规则网状
不规则网状
粒表蜂窝状－网状S/I
郑370井，1408.30m，Es1
三、砂岩的主要类型
2.次长石砂岩：Q<95% 25%>F>5% 25%>R>0%
图4－5 次长石砂岩 四川，侏罗系，正交偏光×80
三、砂岩的主要类型
3.次岩屑砂岩：Q<95% 25%> R >5% 25%> F >0%
图4－6 次岩屑砂岩 四川， 侏罗系，正光偏光×80
三、砂岩的主要类型
4.长石砂岩类：Q<75% F>25% F>R 长石砂岩类包括长石砂岩和岩屑质长石砂岩。 长石砂岩, Q<75%，F>25%，R<10%。 岩屑质长石砂， Q<65%，F>25%，R>10%。
若粉砂岩中混有较多的砂和粘土，按三级命名法命名。
第三节 粉砂岩
（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 山东莱阳上侏罗统白云质粉砂岩
第三节 粉砂岩
四、成因 经过较长距离搬运，在稳定的水动力条件下缓慢沉降
3.分类方案
岩 净砂
Ⅰ′
泥岩
杂砂岩
5
50
石英 5 25
Ⅳ′
25 Ⅱ′ Ⅲ′
Ⅱ Ⅲ
25
Ⅴ′
Ⅵ′
Ⅶ′
Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ
50
0μ 3 < 15 径 (粒 基 杂
量 含 分 百 m)
长石 90 50 10 0 岩屑
3.分类方案
（1）按杂基含量将砂岩分为两大类， 杂基<15%的净砂岩（简称砂岩）
杂基>15%的杂砂岩（相当于瓦克砂岩、硬砂岩）。
第四节 粘土岩
（5）混层粘土矿物 两种或两种以上不同类型的粘土矿物结构单元叠置而成 有序（规则）混层 伊—蒙有序混层、绿—蒙有序混层 无序（不规则）混层 伊—蒙无序混层、绿—蒙无序混层、伊—蒙—绿 无序混层
（4）扫描电镜下伊/蒙无序间层形态特征
（郑366井，1217.00m，Es1）
（郑370井，1408.30m， Es1 ）
第四节 粘土岩
（1）高岭石族 高岭石★★★、地开石★、珍珠陶土★
1：1型双层结构单元层由一层Si-O四面体和一层Al(O-OH)八面体组成
四 面 体 片 八 面 体 片
高岭石
单个晶体：六边鳞片状、书页状。 集合体：蠕虫状、手风琴状； 成因 长石类矿物在酸性介质中分解的产物
富含Al3+的硅酸盐转变
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
第三节 粉砂岩
三、粉砂岩的分类 （一）按颗粒大小 1.粗粉砂岩 0.1～0.05mm 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 0.05～0.01mm
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，
（2）再看长石、岩屑 若 F<5%、R<5% 若F>25%、R>25% F>25% F>R R>10% F<10% F>10% R<10% 长石砂岩 岩屑质长石砂岩 岩屑砂岩类 岩屑砂岩 长石质岩屑砂岩 R>25% R>F 石英砂岩 次长石砂岩或次岩屑砂岩 长石砂岩或岩屑砂岩 长石砂岩类 若5%<F<25%、5%<R<25%
第四节 粘土岩
（3）伊利石族/水云母族 伊利石★★、海绿石★ 2：1型结构单元层 顶部四面体片 中间八面体片 底部四面体片 层间阳离子 另一晶层
第四节 粘土岩
伊利石 偏光显微镜下 弯曲叶片状，低—中正 突起，干涉色可达二级 扫描电镜下 圆滑鳞片状或带尖角和 直边的片状
第四节 粘土岩
（4）绿泥石族 2：1：1型结构单元层2：1结构单元层再叠置和连接一个八面体
第二节 砂岩
（一）分类方案应解决的问题----原则 1.来源区的母岩性质；
2.搬运和磨蚀历史，即岩石成熟度；
3.沉积时的介质条件，即流动因素。
（二）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。
三、砂岩的主要类型
6.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）
第三节 粉砂岩
一、定义 主要由 0.1～ 0.01mm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：
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 有的界线、名 称不合适
第二节 砂岩
（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