长江大学地球科学学院

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1、长江大学地球科学学院第四章 陆源碎屑岩第四章 陆源碎屑岩clastic rocks of terrigenous origin长江大学地球科学学院 第一节 碎屑岩的成分第一节 碎屑岩的成分 Composition of clastic rocks一、概述 按照成因，碎屑岩的组成部分包括： 陆源碎屑物质、化学沉淀物质。碎屑岩碎屑岩陆源碎屑物质陆源碎屑物质化学沉淀物质化学沉淀物质碎屑颗粒碎屑颗粒杂 基杂 基胶结物胶结物矿物碎屑矿物碎屑岩 屑岩 屑长江大学地球科学学院 按照按产出形式，碎屑岩的基本组成部分包括：碎屑颗粒（矿物碎屑和岩石碎屑）、填 隙物（杂基和胶结物）、孔隙。碎屑岩的 基本组成碎屑岩的

2、 基本组成碎屑颗粒碎屑颗粒填隙物填隙物杂 基杂 基胶结物胶结物矿物碎屑矿物碎屑岩 屑岩 屑孔 隙孔 隙长江大学地球科学学院碎屑颗粒填隙物长江大学地球科学学院碎屑岩中的矿物碎屑岩中 的 矿 物碎屑岩中 的 矿 物陆源碎屑 矿物陆源碎屑 矿物自生矿物自生矿物在后生阶段生 成的矿物在后生阶段生 成的矿物他生矿物，亦 称继承矿物他生矿物，亦 称继承矿物沉积、成岩阶 段生成的矿物沉积、成岩阶 段生成的矿物后生矿物后生矿物长江大学地球科学学院二、碎屑成分（Clastic constituents）碎屑：矿物碎屑、岩石碎屑（岩屑）（一）矿物碎屑（Mineral clastics）沉积岩中已发现的碎屑矿物约有

3、160种，最常见的约有20种。在一种碎屑岩石中，其主要的碎屑矿物通常不过35种。按照相对密度，碎屑矿物可分为：轻矿物：2.86，榍石、锆石等长江大学地球科学学院1.石英（Quartz）石英抗风化能力强，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。所以石英是碎屑岩中分布最广的一种碎屑矿物。石英主要出现在砂岩及粉砂岩中（平均含量66.8%），在砾岩中含量较少，在粘土岩中则更少。长江大学地球科学学院 石英具有油脂光泽，但只在新鲜断口上表现 得明显。在结晶岩中，深成中酸性岩浆岩、石英一长石质片麻岩及片岩含有大量石英，这是碎屑 石英的主要来源。不同来源的石英具有不同的特点。通过石英中所含包

4、裹体及波状消光现象，结合颗粒大 小及形状等特征，有助于判断石英的来源。长江大学地球科学学院?来自深成岩浆岩的石英：来自中酸性深成岩的石英，常含有细小的液体、气体包裹体，或含锆 石、磷灰石、电气石、独居石等岩浆岩副矿物包裹 体。矿物包裹体颗粒细小，自形程度高，排列无一 定方位。尘状气、液包裹体使石英颗粒呈云雾状。过去认为岩浆岩中的石英很少见到波 状消光，但更多观察 表明：较老的岩浆岩 中的石英常常也表现 有明显的波状消光。长江大学地球科学学院?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。变质石英表面常见裂纹，不含气液包裹体。大多数的石英晶粒都具有波状消光。长江大学地球科

5、学学院?来自喷出岩及热液岩石的石英：火山喷出岩中的石英为高温石英，多为单晶，不具波状消光，不含包裹体，表面光洁如水，具有石英外形和破裂纹、港湾状溶蚀边缘。来自热液脉的石英常含很多水、气包裹体。长江大学地球科学学院?再旋回石英：呈浑圆状或带自生加大边，以 单晶的非波状消光石英为主。长江大学地球科学学院2.长石（Feldspar）在碎屑岩中，长石的含量少于石英。砂岩中长石的平均含量为1015%，长石主要分布于巨、粗砂岩中，有时见于中粒砂岩中，在砾岩和粉砂岩中长石矿物碎屑含量较少。长江大学地球科学学院长石主要来源于花岗岩和花岗片麻岩。地壳运动比较剧烈，地形高差大，气候干，物理风化作用为主， 搬运距离

6、近以及堆积迅速等条件，是长石大量出现的有利因素。在碎屑岩中， 钾长石（正长石微斜长石）斜长石（钠长石钙长石）。长江大学地球科学学院 在长石中，最新鲜的是微斜长石，其颗粒表面极光洁，网格双晶清晰可见，常呈圆粒状。正长石常见高岭石化，使表面呈云雾状，颗粒轮廓模糊不清。酸性斜长石常具有清晰的钠长石双晶。斜长石常被绢云母或碳酸盐矿物所交 代，表面呈云雾状，轮廓模糊。长江大学地球科学学院 再旋回长石的特征是微斜长石、正长石或斜长石具有自生加大边，与石英的自生加大不同，长石自生加大与原长石碎屑的光性方位不 同，不同时消光。长江大学地球科学学院3.云母（Mica）在碎屑岩中，白云母黑云母。长江大学地球科学学

7、院4.重矿物（Heavy mineral）在碎屑岩中含量极少，一般不超过1%，在粒级为0.250.05mm的范围重矿物含量最高。按重矿物的风化稳定性可分为：稳定的重矿物和不稳定的重矿物。长江大学地球科学学院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，因此，利用 重矿物解释母岩是非常有用的。长江大学地球科学学院各类岩石的轻、重矿物组合各类岩石的轻、重矿物组合长江大学地球科学学院（二）岩屑（Rock fragments）岩屑是母岩岩石的碎块，是保持着母岩结构的矿物集合体。所以，岩屑是提供沉积物来源区的岩石类型的直接标志。岩屑的含量决定于粒度、母岩成分及成熟度等因素。长江大学

8、地球科学学院在砂岩的碎屑中，岩屑的平均含量为1015%，常见的岩屑类型有：?花岗岩岩屑：花岗岩是地壳上分布最广 的一类岩浆岩，沉积碎屑岩的主要母岩。长江大学地球科学学院?喷出岩岩屑：在砂岩中较丰富酸性酸性中性中性基性基性碱性碱性长江大学地球科学学院?片麻岩、片岩岩屑：易形成大量多晶石英长江大学地球科学学院?脉石英岩屑长江大学地球科学学院?石英砂岩岩屑： 较少或很少长江大学地球科学学院?燧石：稳定，抗风化能力较强长江大学地球科学学院粘土岩岩屑长江大学地球科学学院在碎屑岩中，碎屑成分与粒度分布具有一定关系。长江大学地球科学学院三、填隙物成分（Interstitial minerals）碎屑颗粒间的

9、填隙物包括：杂基和胶结物长江大学地球科学学院（一）杂基（Matrix）1.杂基是碎屑岩中的细小的机械成因组分， 其粒级以泥级为主，可包括一些细粉砂。2.杂基成分：高岭石、水云母、蒙脱石等粘土矿物，亦见灰泥、云泥以及一些细粉砂级 碎：绢云母、绿泥石、石英、长石等。3.不同碎屑岩中，杂基含量不同。杂基含量高是不成熟砂岩的特征。长江大学地球科学学院长江大学地球科学学院（二）胶结物（Cement）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。胶结物成分主要有： ?硅质（石英、玉髓、蛋白石）?碳酸盐（方解石、白云石） ?铁质（赤铁矿、褐铁矿等）?硬石膏、石膏、黄铁矿 ?粘土矿物长江大学地球科

10、学学院1.硅质胶结物（Siliceous cement）包括非晶质的蛋白石、隐晶质的玉髓和结晶质的石英。重结晶转变：蛋白石玉髓石英长江大学地球科学学院长江大学地球科学学院有时石英颗粒边缘较干净，与自生加大边之间没有明确的界线，借助阴极发光才能看到。长江大学地球科学学院硅质胶结物是由砂岩的过饱和孔隙水中沉淀出来的，孔隙水中溶解的SiO2可以有不同的来源：?海相沉积物孔隙水中，大量硅藻、放射虫、硅质海绵以及其它非晶质氧化硅骨骼发生 溶解。 ?在强大压力下，石英颗 粒的局部溶解。 ?长石、粘土矿物等硅酸盐矿物以及火山玻璃等物质的分解。长江大学地球科学学院 2.碳酸盐胶结物（Carbonate cem

11、ent）在砂岩中最常见的碳酸盐胶结物是方解石由方解石胶结的砂岩常形成嵌晶结构长江大学地球科学学院铁白云石胶结物长江大学地球科学学院菱铁矿胶结物长江大学地球科学学院3.其它类型的胶结物?氧化铁：赤铁矿、纤铁矿、针铁矿?石膏及硬石膏长江大学地球科学学院?磷灰石、沸石、海绿石等长江大学地球科学学院长江大学地球科学学院?重晶石、天青石、高岭石、水云母、蒙脱 石、萤石、岩盐、钾盐、黄铁矿、绿泥石等长江大学地球科学学院长江大学地球科学学院长江大学地球科学学院长江大学地球科学学院长江大学地球科学学院碎屑颗粒杂基化学胶结物孔隙含 义母岩机械破 碎的颗粒,是 碎屑岩的主 体和骨架,决 定着碎屑岩 的生要特征与碎

12、屑颗粒同 时沉积下来并 充填在碎屑颗 粒之间的细小 机械混入物, 其粒级与碎颗 粒有明显区别在碎屑颗粒沉积之 后由粒间孔隙水中 某些物质达到过饱 和时而产生化学沉 淀的物质,对碎屑 颗粒起着胶结作用碎屑岩中未被固 体物质充填的碎 屑颗粒之间的那 一部分空间,沉 积时或沉积后形 成的分布状况及 所起的作用岩石的主体 和骨架充填于碎屑颗 粒之间,起胶 结作用碎屑颗粒之间、杂 基之间的空孔隙, 起主要胶结作用分布于碎颗粒之 间搬运方式挪动、滚动、 跳跃悬浮溶解沉积方式及 控制因素机械沉积,受 流体力学定 律支配机械沉积,受 流体力学定律 支配化学沉积,受化学 和物理化学定律支 配水动力条件强而稳定由

13、强急剧减弱弱而稳定水动力强而稳定 时,孔隙多形成阶段二者同时沉积同生、成岩、后生 沉积时或沉积后长江大学地球科学学院四、化学成分（Chemical composition）碎屑岩的成分可以用所含矿物成分表示，也可以用化学成分表示。化学成分对岩浆岩、变质岩的研究十分重要。当前化学分析方法在研究碎屑岩中的应用还是日 趋广泛。长江大学地球科学学院砂岩中不同碎屑组分的砂岩，其化学成分特点亦不相同主要砂岩类型的平均化学组分主要砂岩类型的平均化学组分长江大学地球科学学院化学成分与粒度之间存在明显关系粗细 SiO2减少，Al2O3和FeO 增加长江大学地球科学学院五、成分成熟度成熟度指碎屑物质在风化、搬运过

14、程中，被改造趋向于最终产物的程度。碎屑物质被改造趋于的最终产物是什么样的程度？?化学成分与矿物成分： SiO2、Al2O3含量；石英、长石、岩屑等含量成分成熟度?结构：圆度、球度、分选性等方面结构成熟度长江大学地球科学学院成分成熟度指碎屑物质成分上被改造趋向于最终产物的程度，亦称“化学成熟度”或“矿物成熟度”。化学成分：SiO2含量高，Al2O3含量少；矿物成分：石英含量高、长石、岩屑等含量少长江大学地球科学学院成熟度指数判别砂岩或其它碎屑岩在化学上及在矿物学上成熟度高低的一个指数： SiO2/Al2O3， Q/F， Q/（F+R）， ZTRQ= Quartz 石英 F= Feldspar 长

15、石 R= Rock fragments 岩屑Z= zircon 锆石 T=tourmaline 电气石 R=rutile 金红石长江大学地球科学学院SiO2/Al2O3， Q/F， Q/（F+R）， ZTR 值与成分成熟度的关系？SiO2/Al2O3 越大，成分成熟度越？Q/F 越大，成分成熟度越？Q/（F+R）越大，成分成熟度越？ZTR 越大，成分成熟度越？长江大学地球科学学院按成分成熟度来划分，砂岩可以分为成熟砂岩和未成熟砂岩。成熟的砂岩以最稳定组分Q为主，Q 75%，甚至90%以上，SiO2含量极高，Al2O3含 量极低，SiO2/Al2O3比值高。未成熟的砂岩最稳定组分含量低，不 稳定组分含量高，SiO2/Al2O3比值低，如长石砂岩、岩屑砂岩。长江大学地球科学学院本节要点：本节要点：?陆源碎屑岩的四种基本组成部分陆源碎屑岩的四种基本组成部分?碎屑颗粒、杂基、胶结物及孔隙四种组分的区别（从含义、在碎屑岩中的分布状况及所起的作用、搬运方式、沉积方式及控制因素、水动力条件、形成阶段等方面）（重点）。碎屑颗粒、杂基、胶结物及孔隙四种组分的区别（从含义、在碎屑岩中的分布状况及所起的作用、搬运方式、沉积方式及控制因素、水动力条件、形成阶段等方面）（重点）。?成熟度和成分成熟度的概念、成熟度指数的含义（重点）成熟度和成分成熟度的概念、成熟度指数的含义（重点）