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1、 第三章 陆源碎屑岩第一节 碎屑岩的成分Composition of clasticrocks一、陆源碎屑岩的定义及基本组成1.定义陆源碎屑岩是指由母岩经物理风化作用所 形成的碎屑颗粒物质，经过机械的搬运和沉积 ，并进一步压实和胶结而形成的沉积岩类。2、陆源碎屑岩的基本组成：（1）碎屑颗粒是碎屑岩的主要组成部分，占整 个岩石的50%以上，并决定岩石的基本性质。（2）填隙物：杂基由机械沉积作用形成的细粒物质，充 填在碎屑颗粒间。 胶结物是对颗粒起胶结作用的化学沉淀物 。 （3）孔隙是指岩石中未被固体物质所占据的部 分，孔隙可以是原生的，也可以是后期形成的 。二、碎屑颗粒成分碎屑成分主要来源于陆源
2、区母岩机械风 化作用。常见的碎屑颗粒为：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。2.长石（Feldspar）在碎屑岩中，长石的含量少于石英。砂岩 中长石的
3、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。 在碎屑岩中，钾长石（正长石微斜长石） 斜长石（钠长石钙长石）。3.云母（Mica）在碎屑岩中，白云母黑云母。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。（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。在砂岩的碎屑中，岩屑的平均含量为10 15%。
4、岩屑的含量决定于粒度、母岩成分及成熟 度等因素。三、填隙物成分（Interstitial minerals ）碎屑颗粒间的填隙物包括：杂基和胶结物。（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。（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
5、、褐铁矿等）硬石膏、石膏、黄铁矿粘土矿物五、成分成熟度成熟度指碎屑物质在风化、搬运过程中 ，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=
6、Quartz 石英F= Feldspar 长石R= Rock fragments 岩屑Z= zircon 锆石T=tourmaline 电气石R=rutile金红石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。本节要点：u陆源碎屑岩的四种基本组成部分u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
7、及控制因素、水 动力条件、形成阶段等方面）（重点）。u成熟度和成分成熟度的概念、成熟度指数的 含义（重点）一、碎屑颗粒的结构（Textures of clasticgrains）碎屑颗粒的结构特征一般包括：粒度、球 度、形状、圆度、颗粒的表面特征。（一）粒度（Grain size）1.粒度的概念粒度是指碎屑颗粒的大小。粒度是碎屑颗粒的最主要的结构特征，直 接决定着岩石的类型和性质，是碎屑岩分类命 名的重要依据。表示粒度，可用线性值和体积值体积值：可用标准直径（dn）表示，代表 着与颗粒同体积的球体直径。线性值：直观度量出来的线性直径，颗粒 的长、中、短直径:dL（A）、dI（B）、dS（C ）
8、最大投影面2.粒级的划分（1）伍登温特华斯（Udden-Wentworth）的 划分方案，2的几何级数制。它是以1mm为中心 ，乘以2或除以2来进行分级的。2mm 20.0625mm 0.06250.0039mm 1mm 砾 20.1mm 砂 0.10.01mm 粉砂 2mm 20.0625mm 0.06250.0039mm 8 砾 砂 粉砂 粘土（泥 ）3.碎屑岩的粒度分类及命名（1）三级命名法： 50%的粒级定为岩石的主名，即基本名； 介于50-25%之间的粒级以形容词“质”的形式写在基本名之前； 25-10%的粒级作次要形容词，以“含”的形式写在最前面； 含量 10%的粒级一般不反映在岩
9、石的名称中（2）复合命名：若碎屑岩的粒度分选较差，所 含粒级较多，没有含量50%的粒级，而含量介 于5025%的粒级又不止一个，进行复合命名，以“岩”的形式表示，含量较多的写 在后面。（3）若碎屑岩的粒度分选更差，粒度含量均 2/3，C/B2/3u椭球体：B/A2/3u扁球体：B/A2/3，C/B5）。成分主要是细粉砂和粘土，有时有少量的碳酸盐灰泥和铁质。对于更粗的碎屑岩，如砾岩，杂基也相对变粗，除泥以外，还可以包括粉砂甚至砂级颗粒。（2）地质意义：杂基的含量和性质可以反映 搬运介质的流动特性，反映碎屑组分的分选性 ，也是水动力强度的重要标志，是碎屑岩结构 成熟度的重要标志。（二）胶结物胶结物
10、：由化学结晶作用形成充填在碎屑 颗粒孔隙中的化学物质。胶结物的结构，按胶结物的结晶程度和晶体的排列组合关系分为：非晶质结构：蛋白石、磷酸盐、铁质等隐晶质结构：粒度极细，只有在显微镜下 才能分出光性，如玉燧、隐晶质的磷酸盐显晶质结构：明显的晶粒结构三、胶结类型及颗粒支撑类型（Types of cementation and grain-supported characteristics ）（一）概述1.胶结类型在碎屑岩中，填隙物的分布状 况及其与碎屑颗粒的接触关系。2.决定碎屑岩胶结类型的因素：（1）碎屑颗粒与填隙物的相对数量（2）碎屑颗粒之间的接触关系（二）胶结类型的分类1.基底胶结填隙物（杂
11、基）含量较多 ，碎屑颗粒在杂基中互不接触呈漂浮状。代表高密度流快速堆积的特征又可称杂基支撑结构形成于沉积同生期杂基支撑的砾岩2.孔隙胶结最常见的颗粒支撑结构， 碎屑颗粒构成支架状，颗粒之间多呈点状接触 ，胶结物充填在碎屑颗粒之间的孔隙中。胶结物形成于成岩期或后生期化学沉淀的产物。反映稳定强水流的沉积特征。3.接触胶结亦为一种颗粒支撑结构， 颗粒之间呈点接触或线接触，胶结物含量少， 分布于碎屑颗粒相互接触的地方，孔隙中无胶 结物。可能是干旱气候条件下的砂层，因毛细管作用，溶液沿颗粒间细缝流动并沉淀而成；或者是原来的孔隙式胶结物经地下水淋滤溶蚀改造而成的。四、结构成熟度（textural maturity）结构成熟度指碎屑物质结构上被改造 趋向于最终产物的程度。等大 分选好 圆状 球形 无杂基
