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1、应用沉积学主讲：杜振川研究生课程第二章 沉积相（环境）的判别标志第四节 岩石结构和粒度标志一、岩石结构标志岩石结构主要指碎屑岩的结构对沉积环境的意义。碎屑岩的结构包括碎屑颗粒的特征（粒度、形状及颗粒表面结构）、填隙物（包括杂基和胶结物）特征以及碎屑颗粒与填隙物之间的关系（即支撑和胶结类型）。 第二章 沉积相（环境）的判别标志第四节 岩石结构和粒度标志一、岩石结构标志1、碎屑颗粒特征 碎屑颗粒特征：圆度球度粒度分选性颗粒的表面结构1、碎屑颗粒特征 圆度是指碎屑颗粒的原始棱角被磨圆的程度 经长距离搬运或长时间的磨蚀比短距离搬运或短时间的磨蚀的磨圆度好。 第四节 岩石结构和粒度标志一、岩石结构标志1
2、、碎屑颗粒特征 球度是指颗粒近于球体的程度。球度与颗粒本身的性质有关，如石英颗粒无解理，故搬运愈远，球度愈大，而片状的云母，虽经远距离搬运，其球度仍较低。球状大的颗粒易滚动搬运，球状小的片状颗粒易悬浮搬运。 第四节 岩石结构和粒度标志一、岩石结构标志2、填隙物特征 填隙物包括杂基和胶结物 杂基是碎屑岩中与粗碎屑一起沉积下来的细粒填隙组分，粒度一般小于0. 03 mm，它们是机械沉积产物，而不是化学沉淀组分。杂基的含量和性质可以反映搬运介质的流动特性及碎屑组分的分选性，因而也是碎屑岩结构成熟度的重要标志。同时，杂基的含量也是重要的水动力强度标志，在高能中，杂基含量少，砂岩纯净；相反，在低能中，杂
3、基含量高，表明分选能力差。 第四节 岩石结构和粒度标志一、岩石结构标志2、填隙物特征 填隙物包括杂基和胶结物 胶结物是化学成因物质，其结构与化学岩的结构类似，是由晶粒大小、晶体生长方式及重结晶程度决定的。胶结物是颗粒沉积物沉积之后形成的，其成分与结构特征主要反映沉积时的粒间溶液的成分和成岩期的物理、化学条件。3、胶结类型和支撑结构1）胶结类型 胶结类型：在碎屑岩中，胶结物与碎屑颗粒的接触关系胶 结 类 型 基底胶结，填隙物含量较多，碎屑颗粒在其中互不接触呈漂浮状，填隙物主要为杂基，代表高密度流快速堆积的特征；孔隙胶结，碎屑颗粒构成支架状，颗粒之间多呈点状接触，胶结物含量少，只充填在碎屑颗粒之间
4、的孔隙中；接触胶结，颗粒之间呈点状接触或线接触，胶结物含量很少，分布于碎屑颗粒相互接触的地方；镶嵌结构，在成岩的压固作用下，特别是当压溶作用明显时，砂质沉积物中的碎屑颗粒会更紧密地接触，颗粒之间由点接触发展为线接触、凹凸接触。 3、胶结类型和支撑结构1）胶结类型 胶结类型：在碎屑岩中，胶结物与碎屑颗粒的接触关系3、胶结类型和支撑结构1）胶结类型 胶结类型：在碎屑岩中，胶结物与碎屑颗粒的接触关系基底胶结 孔隙胶结 接触胶结 镶嵌结构 3、胶结类型和支撑结构1）胶结类型 胶结类型：在碎屑岩中，胶结物与碎屑颗粒的接触关系3、胶结类型和支撑结构2）支撑结构 杂基支撑结构：杂基含量高，颗粒在杂基中呈漂浮
5、状；基底胶结即时杂基支撑结构。颗粒支撑结构：颗粒之间有接触点，包括点接触、线接触、凹凸接触、缝合状接触；孔隙胶结 、接触胶结 为颗粒支撑结构。第二章 沉积相（环境）的判别标志第四节 岩石结构和粒度标志二、粒度分布特征及其环境意义 沉积物的颗粒大小称为粒度。研究碎屑沉积物和碎屑岩的粒度大小和各种粒级的分布特征的方法称为粒度分析。粒度大小及分布特征，可反映沉积介质的流体力学性质和能量，即可直接用来反映沉积时的水动力条件。 第四节 岩石结构和粒度标志二、粒度分布特征及其环境意义 研究 粒度可提 供 明确搬运介质性质，如风、水、冰川、泥石流、浊流等；判断搬运介质的能量条件，如流速、强度、起动能力等；明
6、确搬运方式，如滚动、跳跃、悬浮；明确沉积作用的形式，如牵引流、浊流等。 第四节 岩石结构和粒度标志二、粒度分布特征及其环境意义 1、粒度分析的主要方法 1）直接测量法一般用于砾岩或砾石，其方法是用度量工具直接测量砾石的直径或视直径大小；一般测量一定面积内的全部砾石（粒径大于2mm的颗粒）不少于100个，用于河流、滨海、冰川、洪积等砾岩的分析。 第四节 岩石结构和粒度标志二、粒度分布特征及其环境意义 1、粒度分析的主要方法 2）筛析法用于未固结或胶结较差的含砂岩到粉砂岩，它是用一套筛孔直径不同的筛子将砂样过筛，以分成不同的粒级组分，一般筛孔直径按1/4间隔选择，称出每层筛内砂的重量，并求出其百分
7、含量。 第四节 岩石结构和粒度标志二、粒度分布特征及其环境意义 1、粒度分析的主要方法 3）薄片粒度法一般用于较致密的岩石，其方法是在显微镜下，用测微尺直接测量岩石薄片中颗粒的最大视直径，并将测量值换算成值，按1/4间隔分组，计算各组内颗粒百分数。二、粒度分布特征及其环境意义 2、颗粒粒级的划分 一般采用伍登温特沃思标准，它是以毫米（mm）为单位的一个分类方案，后来克鲁宾（1934）提出了一种对数换算，称其为值（-log2D，其中D为颗粒直径）。 粒级划分标准比较表 二、粒度分布特征及其环境意义 3、粒度参数和粒度曲线1）直方图和粒度曲线 直方图和粒度曲线都是沉积环境分析的参考标志。常用的粒度
8、曲线包括直方图、频率曲线、累积曲线、概率累积曲线。 三种常见的粒度曲线 1频率曲线；2累积曲线；3概率累积曲线二、粒度分布特征及其环境意义 3、粒度参数和粒度曲线1）直方图和粒度曲线 直方图和频率曲线直方图是最常用的粒度组分图件，它由一系列相邻的长方块构成。各长方形的底边等长，其长度代表粒度区间；长方形的高代表每种粒度的频数，即表示各粒度区间的重量百分比。横坐标代表颗粒直径 值，纵坐标是算数百分坐标。 由直方图所作频率曲线 二、粒度分布特征及其环境意义 3、粒度参数和粒度曲线1）直方图和粒度曲线 直方图和频率曲线a直方图；b频率曲线；c累积曲线 将直方图上各方块的顶边中点连接起来，绘制成一条圆
9、滑曲线，这就是频率曲线图 二、粒度分布特征及其环境意义 3、粒度参数和粒度曲线1）直方图和粒度曲线 累积曲线: 是以累积百分含量为纵坐标，以粒径为横坐标，从粗粒一端开始，在图上标出每一粒级的累计百分含量。将各点以圆滑的曲线连接起来，即成累积曲线。累积曲线一般呈S型，从图上可看出其粒级分选的好坏，在计算粒度参数时也可由图上读出某些累计百分比对应的粒径值。累积曲线的形态，可用来区分不同的沉积环境。如滨海沉积和风成沉积的碎屑物质分选好，粒度范围窄，因而累积曲线很陡；洪流及冰川沉积分选差，粒度分布范围宽，累积曲线表现得平缓。 二、粒度分布特征及其环境意义 3、粒度参数和粒度曲线1）直方图和粒度曲线 累
10、积曲线不同成因碎屑沉积的累积曲线 A一海滨砾石；B一海滨砂；C一冰川沉积物； D一页岩；E一黄土3、粒度参数和粒度曲线1）直方图和粒度曲线 概率累积曲线：它是在正态概率纸上绘制的，横坐标代表粒径；纵坐标为累积百分数，并以概率标度，概率坐标不是等间距的，而是以50处为对称中心，上下两端相应地逐渐加大，这样可以将粗、细尾部放大，并清楚地表现出来。概率曲线中碎屑沉积物的粒度不是一个简单的对数正态分布，而是由几个呈对数正态分布的次总体组成，一般包含有三个次总体，在概率图上表现为三个直线段，代表了三种不同的基本搬运方式，即称为悬浮总体、跳跃总体和滚动总体（牵引总体）；概率图上除三个次总体之外的其他参数有
11、：截点、混合度、次总体百分含量、分选性。3、粒度参数和粒度曲线1）直方图和粒度曲线 概率累积曲线：3、粒度参数和粒度曲线1）直方图和粒度曲线 概率累积曲线：截点：指两个次总体直线的交点，以横坐标表示，细截点（S截点）是悬浮总体和跳跃总体的交点，表示能悬浮的最粗颗粒；粗截点（T截点）是跳动总体和滚动总体的交点，表示能跳跃的最粗颗粒。 混合度：指两个次总体直线段相交时，在截点处有些点不在直线上，而是零散过渡的，也称为过渡带，反映沉积分异情况。分选性：以各次总体直线段的斜率，即直线段倾斜角度表示。 概率累积曲线：不同类型沉积环境砂质沉积物粒度概率分布特征 3、粒度参数和粒度曲线2）粒度参数 常用的粒
12、度参数有平均粒度（Mz）、标准偏差（i）、偏度（Ski）、峰度（KG）过去多用特拉斯克（TrasK）公式计算，当前应用更广的是用福克和沃克(Folk and Ward）公式来计算相关粒度参数 3、粒度参数和粒度曲线2）粒度参数 平均粒度（Mz）：表示一个样品的平均粒度大小，反映搬运介质平均动能，计算公式为：M z二（165084）/ 3标准偏差（1）：表示分选程度，即反映颗粒的分散和集中状态，计算公式为：将分选程度分为七级： 分选极差。 3、粒度参数和粒度曲线2）粒度参数 偏度（Sk）：用来表示频率曲线对称性的参数按其对称形态可分为 单峰对称曲线，以峰为对称轴的对称曲线，曲线为正态分布；不对称
13、正偏态曲线，曲线不对称，主峰偏粗一侧，即沉积物以粗组分为主；不对称负偏态曲线，曲线不对称，主峰偏细一侧，即沉积物以细组分为主。 3、粒度参数和粒度曲线2）粒度参数 偏度（Sk）：用来表示频率曲线对称性的参数正态频率曲线及正偏态和负偏态曲线示意图 3、粒度参数和粒度曲线2）粒度参数 峰态或尖度（KG）：用来在与正态频率曲线相对比时，说明曲线的尖锐或钝圆程度。峰态或尖度的计算公式为：3、粒度参数和粒度曲线2）粒度参数 峰态或尖度（KG）：用来在与正态频率曲线相对比时，说明曲线的尖锐或钝圆程度。二、粒度分布特征及其环境意义 4、粒度分析在区分沉积环境中的应用 沉积岩的粒度是受搬运介质、搬运方式及沉积
14、环境等因素控制的，反过来这些成因特点，必然会在沉积岩的粒度性质中得到反映，这正是应用粒度资料确定沉积环境的依据。 二、粒度分布特征及其环境意义 4、粒度分析在区分沉积环境中的应用 在利用粒度资料研究沉积环境时应注意： 1) 正确合理取样，取样时要考虑沉积成因单元；2) 采用同一体系计算公式计算粒度参数并作图；3) 研究碎屑岩成岩作用历史，了解碎屑颗粒是否比原始颗粒发生了粒径增大或缩小的作用；4) 采用标准坐标作累积概率图，以便进行对比研究；5) 结合沉积构造、沉积背景、沉积序列特征研究，考察粒度参数及图形在垂向上的变化规律；6) 注意采用多种粒度参数综合研究分析沉积水动力条件。二、粒度分布特征
15、及其环境意义 4、粒度分析在区分沉积环境中的应用 l）粒度判别函数及成因图解 萨胡（Sahu, 1964)在碎屑沉积物研究中应用了判别分析。他从世界各地采集大量碎屑沉积物样品，其中有砾石、砂以及粉砂，采样的环境类型有：河道、泛滥平原、三角洲、海滩、风坪、风成沙丘、浅海以及浊流。在对这些样品进行分析研究的基础上，求得了各类沉积环境间的判别函数。二、粒度分布特征及其环境意义 4、粒度分析在区分沉积环境中的应用 l）粒度判别函数及成因图解 二、粒度分布特征及其环境意义 4、粒度分析在区分沉积环境中的应用 2）用概率累积曲线区分沉积环境沉积物存在着滚动、跳跃和悬浮三种搬运方式。前人研究表明，沉积物的三
16、种搬运方式可以在粒度概率曲线上产生响应。一般来说，一个理想的粒度概率曲线包含三个次总体，它们分别代表着样品中的悬浮搬运组分、跳跃搬运组分和滚动搬运组分 二、粒度分布特征及其环境意义 4、粒度分析在区分沉积环境中的应用 2）用概率累积曲线区分沉积环境二、粒度分布特征及其环境意义 4、粒度分析在区分沉积环境中的应用 2）用概率累积曲线区分沉积环境1)悬浮搬运组分：最细的颗粒在水流中呈悬浮搬运，其颗粒大小一般小于0.1 mm。大多数沉积物中都包含一些从悬浮状态沉积下来的细粒组分，它们在粒度概率图中形成一个独立的悬浮搬运次总体（即细粒尾部），居于图的右上方。二、粒度分布特征及其环境意义 4、粒度分析在区分沉积环境中的应用 2）用概率累积曲线区分沉积环境2)跳跃搬运组分：呈跳跃搬运的颗粒，其大小一般0.lmm以上，最大可达lmm跳跃搬运的方式在动荡的水中或流水中容易对颗粒进行分选，因此跳跃次总体是沉积样品中分选最好的组分，它往往作为主要部分构成沉积物的格架。在几种常见的河成、海成沉积中都是以跳跃次
