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1、沉积岩石学 第三章 碎屑岩的成分,碎屑岩由碎屑成分、化学沉淀物质和杂基三部分组成。其中碎屑成分占50%以上。,一、碎屑成分： 碎屑岩的碎屑成分，主要包括陆源矿物碎屑和各种岩石碎屑二部分。 岩石碎屑是以矿物集合体的形式出现的碎屑，反映母岩的岩石类型。 碎屑成分主要是母岩机械破碎的产物。常在碎屑岩中出现的矿物和岩屑主要有石英、长石、岩屑、云母和重矿物等几种组分。,（一） 矿物碎屑： 目前已发现的碎屑矿物约有160多种、最常见的约20种。但在一种碎屑岩中，其主要碎屑矿物通常不过35种。,1、 石英： 石英抗风化能力很强，既抗磨又难分解，同时在大部分岩浆岩和变质岩中石英含量又高，因此，石英是碎屑岩中分
2、布最广的一种碎屑矿物，尤其在较细的碎屑岩（砂岩及粉砂岩）中含量相当高（平均含量可达66.8%）。 石英在沉积岩中，一般呈不规则粒状，完整晶形极少见，灰白或烟灰色、常因胶结物的浸染光泽不明显。,（2）来自变质岩的石英： 片麻岩和片岩风化崩解后，会产生大量的单晶及多晶石英。 来自变质岩的单晶石英比来自深成岩的单晶石英颗粒细小，表面常见裂纹，大多数石英晶粒具有波状消光、带状消光、云状的波状消光。,（3）来自喷出岩石英： 喷出岩石英多为单晶，干净，不含包裹体，不具波状消光。 在外形特征上如果发现石英颗粒具有六边形外形，则说明其来源于喷出岩。,另外颗粒具有破裂纹、港湾状熔蚀边缘等也是喷出岩石英的特征。,
3、（4）再旋回石英： 来自先期沉积岩的石英为再旋回石英，其特征是呈浑圆状或带自生加大边。 再旋回石英应以单晶的非波状消光石英为主。,2、 长石： （1）一般特征： 长石比石英易风化，所以一般情况下在碎屑岩中长石含量低于石英，且随搬运距离的增加而减少。较长见的是稳定度较高的钾长石和钠长石 。,（2）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、搬运距离近以及堆积迅速等条件，是长石大量出现的有利因素。,对长石含量、长石类型及其特征的研究，有助于追溯母岩、推断古气候、古构造等情况。比如，具有自生加大边的长石属再旋回长石，来自沉积岩；微斜长石来自于深成岩及变质岩（不
4、会是喷出岩）；长石含量高，说明气候干燥，地形起伏大等。,3、云母： 黑云母和白云母是碎屑岩中常见的重矿物组分。 云母是片状矿物，因此在搬运过程中沉降速度较低，常与细砂级甚至粉砂级的石英、长石共生。 黑云母 K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH,F)2 ： 黑云母的风化稳定性差，主要见于距母岩较近的砾岩或杂砂岩中。经风化及成岩作用常分解为绿泥石Mg5AlAlSi3O10(OH)8(Fe3O4)和磁铁矿； 经海底风化还可海解为海绿石(K,HO)(Fe,Mg,Al)2(Si,Al)Si3O10(OH)2 。 白云母：抗风化能力强于黑云母，相对密度也略小，常见其呈鳞片状平行分布于细砂岩、粉砂岩的层
5、面上，有时会富集成层。,4、重矿物： 碎屑岩中相对密度大于2.86的矿物称为重矿物，含量一般不超过1%。 （1）重矿物的风化稳定性：,锆石、金红石最稳定；橄榄石最不稳定。,成分纯、分选好的石英砂岩中重矿物含量少，而且其中只含有那些风化稳定度高的重矿物组分（如锆石、电气石、金红石等）； 在成分复杂、分选差的岩屑砂岩中，则重矿物含量高，稳定与不稳定的重矿物（如辉石、角闪石、绿帘石等）均可出现。,（2）利用重矿物推断母岩类型： 不同类型的母岩其矿物组分不同，经风化破坏后会产生不同的重矿物组合。,（二） 岩屑：岩屑是母岩破碎而成的岩石碎块。 1、碎屑岩中岩屑含量的影响因素： （1）碎屑岩粒度：碎屑岩中
6、岩屑的含量随其粒级的增大而增加，砾岩中岩屑含量最大。 （2）母岩性质：细粒或隐晶结构的岩石，如燧石岩（硅质岩）、中酸性喷出岩等岩石的岩屑分布最广；而石灰岩等易受化学分解的岩石，只有在离母岩区很近的地方，在快速搬运和迅速堆积埋藏的条件下形成的碎屑岩中才能见到。 （3）碎屑岩成熟度：结构上成熟的砂岩，其碎屑的圆度和分选都较好，岩屑含量一般较低；而岩屑砂岩则常表现出很差的结构成熟度。,2、碎屑岩中所含岩屑的类型特征： 花岗岩和片麻岩等粗粒结构岩石的岩屑多分布在颗粒较粗的砾岩中；砂岩中只存在有细粒结构及隐晶结构的岩屑。 3、岩屑可以直接用来推断母岩： 岩屑是保持着母岩结构的矿物集合体，是母岩破碎时矿物
7、颗粒尚未完全分开的岩石碎块，因此，岩屑是提供沉积物来源区的岩石类型的直接标志。,（三）盆内碎屑： 盆内碎屑是指在盆地内生成的碎屑，不是陆地搬运来的（但其物质成分可以是陆源的）。相对于陆源碎屑而言，盆内碎屑又称为内源碎屑。 盆内碎屑主要是：碳酸盐鲕粒、化石碎屑、泥质内碎屑、球粒、内碎屑等。,（四）碎屑岩中颗粒大小与碎屑成分之间的相互关系：,二、化学沉淀物质：胶结物和自生矿物。 （一）自生矿物：指在同生、成岩、后生阶段生成的矿物。 自生矿物的特点：自生矿物可形成于不同的阶段、不同的介质环境。但其共同特点是：成分一般较单一、结晶颗粒较小，清洁透明、晶形完好。 研究自生矿物的意义：可以了解沉积、成岩及
8、后生阶段的环境，对于了解岩石的形成和变化很有帮助。 比如，海绿石是海解作用阶段最特征的产物，是海相沉积的标志。,（二）胶结物： 胶结物是碎屑岩中以化学沉淀方式形成于粒间孔隙中的自生矿物。它们有的形成于沉积同生期，但大多数是成岩期的沉淀产物。 1、硅质胶结物： （1）硅质胶结的主要形式： 硅质作为胶结物出现的形式主要有非晶质的蛋白石、隐晶质的玉髓和结晶质的石英。,蛋白石、玉髓： 蛋白石可以围绕砂粒沉淀，形成自生环边；也可以大量充填孔隙，从而胶结砂岩。 石英： 在砂岩中，特别是古老的石英砂岩中，自生加大石英是常见的，从而因石英颗粒的自生加大而起到胶结作用。,（2）硅质胶结物的来源： 硅质胶结物是在
9、成岩阶段由砂岩的过饱和孔隙水中沉淀出来的，孔隙水中溶解的二氧化硅可以有不同的来源。 溶解生物硅质骨骼：海相沉积物孔隙水中的二氧化硅，大量是由硅藻、放射虫、硅质海绵以及其他非晶质氧化硅骨骼的溶解所提供的。 石英颗粒的压溶作用：在强大的压力作用下，碎屑沉积物中相邻的石英颗粒接触处会发生局部溶解，这部分溶解的二氧化硅也会进入孔隙水。 母岩风化产物中的二氧化硅溶解物质。,2、碳酸盐胶结物： （1）碳酸盐胶结的主要形式： 多以方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿等碳酸盐矿物作为胶结物。最常见的是方解石，它在砂岩中大量分布。 （2）碳酸盐胶结物的来源： 一种观点认为是在沉积同生阶段生成的： 即由于碎屑物质被搬
10、运到了碳酸盐沉积的环境里，碎屑砂与化学成因的碳酸盐同时沉积而形成的。,另一种观点认为是在成岩阶段沉淀在孔隙中的。孔隙水中碳酸盐的来源： 碳酸盐介壳溶于孔隙水中，当条件变化时又从孔隙水中以胶结物形式进行再沉淀。 压溶作用：沉积物埋藏后由于承受压力作用，沉积体内的碳酸盐物质会发生溶解，经重新分布后再沉淀成胶结物。,3、铁质胶结：赤铁矿、褐铁矿。 砂岩中的氧化铁物质，一部分是与碎屑颗粒同时从溶液中沉淀出来的原始孔隙充填物（即沉积同生阶段生成的）。另一部分铁质是含铁矿物在成岩作用过程中不断被孔隙水分解，从而将氧化铁释放出来。 4、硫酸盐胶结物：石膏、硬石膏、重晶石。 硫酸盐胶结物是在蒸发的环境中由沉积物中的超盐度孔隙水沉淀而成。,三、杂基： 杂基是机械方式沉积下来的细粒碎屑物质，是悬浮载荷经卸载后形成的堆积产物（是碎屑成分）。 杂基成分包括： 粘土矿物（最常见）：高岭石、蒙脱石、水云母等，有时为碳酸盐灰泥、云泥。 细粉砂级碎屑：如绢云母、绿泥石、石英、长石及隐晶结构的岩石碎屑。 杂基含量是重要的水动力强度的标志，因为杂基是悬浮载荷卸载后形成的，在强的水动力条件下不会沉积下来。杂基含量也是沉积速率的反应标志，一般沉积越快，杂基含量越高。,四、化学成分： 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。,
