单击此处编辑母版标题样式,,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,第四章 沉积岩与沉积相,沉积岩的形成及,分类,,沉积岩的一般特征,,陆源碎屑岩,,碳酸盐岩,,沉积相,一、沉积岩的根本概念,,沉积岩:是在地壳表层条件下,由风化作用、生物作用和各种火山作用形成的产物经过搬运作用、沉积作用及沉积后作用而形成的岩石——地壳表层条件:常温、常压、水、CO2、生物活动、重力作用等——形成的动力:外动力地质作用〔风化、剥蚀、搬运、沉积、成岩等〕,第一节 沉积岩的形成及分类,沉积岩的分布,沉积岩分布很广,它构成的所谓成层岩石圈〔地壳表层的沉积岩石圈〕,占大陆面积的75%,最大厚度13km,平均厚度1.8km;洋底几乎全部由沉积岩或沉积物覆盖,厚度0.2—3km,平均1.0km沉积岩种类繁多,在自然界分布最广的为泥、页岩,其次为砂岩和碳酸盐岩〔灰岩〕,沉积岩的年龄,地壳最古老的岩石的年龄为46亿年,,沉积岩最老的年龄为36亿年〔原苏联的科拉半岛〕,,有生命记载的岩石年龄为31亿年〔南非〕,二、沉积岩的形成,,——沉积岩的形成及其形成后的演化过程大致分为以下几个阶段:,,沉积岩原始物质〔主要是母岩的风化产物〕的形成阶段,,沉积岩原始物质的搬运和沉积阶段〔沉积物的形成阶段〕,,沉积后作用阶段〔包括沉积物的同生作用和准同生作用阶段、沉积物的成岩作用阶段、沉积岩的后生作用阶段〕,1、沉积岩的物质来源〔母岩破坏阶段〕,——母岩:是供给沉积岩原始物质成分的岩石,主要是岩浆岩和变质岩,也包括早先形成的沉积岩。
——沉积岩的原始物质有:,,母岩的风化产物,,火山物质,,有机物质,,宇宙物质等——其中母岩的风化产物是最主要的——,风化作用:,岩石在地表或接近地表的地方,由于温度变化、水溶液、大气及生物等作用的影响下发生的破坏作用,包括:物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用——,岩石遭受风化之后,这就给流水、地下水、冰川和海洋等对岩石的破坏提供了有利的条件各种外界地质营力对地面岩石及风化产物的破坏作用称剥蚀作用剥蚀作用可以分为机械剥蚀作用和化学剥蚀作用——,风化作用的产物:,,碎屑物质,:母岩机械破碎的产物,岩石碎屑和矿物碎屑粘土物质,:化学风化作用过程中生成的粘土矿物溶解物质,:化学风化作用过程中被溶解的成分这三类风化产物当其沉积时,就形成了沉积岩:碎屑物质构成碎屑岩;粘土物质组成粘土岩;溶解物质组成化学岩和生物化学岩2、搬运作用阶段,,风化作用和剥蚀作用的产物被流水、冰川、海洋、风、重力等转移离开原来的位置的作用,叫做搬运作用搬运方式有机械搬运和化学搬运两种一般说来,风化和剥蚀产生的碎屑物质及大局部粘土物质多以机械搬运为主,而胶体和溶解物质那么以胶体溶液及真溶液形式进行搬运3,、沉积作用阶段,,母岩风化和剥蚀产物在外力的搬运途中,由于流速或风速的降低、冰川的融化以及其他因素的影响,便会导致搬运物质的逐渐沉积,这种作用称沉积作用。
根据沉积物沉积的地区不同,分为,海洋沉积,、,陆地沉积,二类海洋沉积又分滨海、浅海和深海等沉积;陆地沉积又分河流、湖泊、冰川等沉积沉积的方式有,机械沉积,、,化学沉积,和,生物化学沉积,三种,沉积物以在水中沉积者为最普遍4,、沉积后作用阶段,就沉积岩的形成过程而言,按大多数沉积学家的意见,完整的沉积岩形成作用过程应包括:,,——沉积物的形成阶段〔风化、剥蚀,搬运、沉积作用〕,,——沉积物转变为沉积岩〔同生和成岩作用〕,——,作为石油与天然气的储集岩石的孔、洞、缝,其生成和演化,即其生成以及增大或减小的演变历史,也主要是由沉积后的各种作用决定的因此,对沉积后作用阶段进行全面的和历史的研究,不仅具有重要的理论意义,同时也具有重大的实际意义三、沉积岩的分类〔华东石油学院〕,第二节 沉积岩的一般特征,一、沉积岩的颜色,——,沉积岩的颜色主要决定于:,,构成岩石的矿物颜色,,混入杂质的颜色,,沉积环境和成岩以后的变化——,沉积岩的颜色,根据成因可分三类:,继承色——岩石的颜色主要继承了原来母岩风化后碎屑的颜色如长石砂岩为肉红色是继承了正长石的颜色,纯石英砂岩为白色是继承了石英的颜色等原生色——是在沉积作用中从溶液中沉淀出来的各种矿物以及成岩作用中新生矿物所表现的颜色。
原生色往往可以反映沉积当时的地理环境如红色、黄褐色多因富含Fe2O3,灰色、黑色多因富含碳质、沥青质和分散的硫化铁,反映复原环境;,,又如海绿石砂岩是绿色,反映浅海环境、等等不含色素的铝土、高岭土、石灰岩、白云岩、石膏、岩盐等,一般呈白色和灰白色次生色——是沉积岩在风化过程中所产生的颜色如绿色页岩在风化过程中铁的氧化程度不一致,可产生一些红色斑点其特点是颜色不均匀,分布与层理不一致沉积岩颜色的地质意义,——,颜色是沉积岩命名的根据之一,如黑色页岩、红色砂岩等;,,沉积岩的颜色也可以提供找矿的线索,如黑色碳质页岩可以提供找煤的线索;,,沉积岩的颜色还往往反映岩石的成分和沉积时的古地理环境常见的沉积岩颜色,白色,,——白色系因不含色素离子或含钙量很高而形成的如纯洁石英砂岩、高岭土、岩盐等灰色和黑色,,——灰色和黑色系因有机质含量高和在复原、强复原环境中形成的当有机含量多时呈黑色,量少时呈灰色在复原和强复原环境中,常含有分散状的硫化物,如黄铁矿、白铁矿等,因此这些矿物又称为指相矿物如粘土岩呈灰色或黑色,并具有相当的厚度时,往往被认为是具有生油能力的生油层红色、紫红色、褐红色、黄棕色,,——这些颜色通常决定于其中所含铁的氧化物和氢氧化物的量。
假设为原生色时,说明当时的沉积介质处于氧化或强氧化环境中,其中的黄色常见于炎热枯燥气候条件下的陆相沉积物(岩)中;红色常见于炎热潮湿的气候条件下的陆相或海相沉积物(岩)中绿色、蓝色和天青色,,——绿色系含有二价铁和三价铁的硅酸盐矿物(海绿石、鲕绿泥石)在弱氧化或弱复原的介质条件中形成的——蓝色和天青色是石膏、硬石膏、天青石和岩盐等特有的颜色,也有的蓝色是由蓝铁矿或蓝铜矿引起的颜色的描述——描述岩石的颜色与描述矿物的颜色一样,多用复合色和比喻色来表达,有时也加深、浅字样二、沉积岩的结构,沉积岩的主要结构类型包括:,,——碎屑结构就是由母岩机械风化产生的碎屑沉积后被胶结起来所形成的岩石结构,为砾岩、砂岩所特有——泥状结构是细小的粘土矿物(粒度<0.005mm)构成粘土岩后所形成的岩石结构——晶粒结构是指由化学作用和生物作用从溶液中沉淀的晶粒或成岩后生作用中重结晶形成的晶粒所构成的岩石结构,主要在石灰岩、白云岩、硅质岩中发育——生物结构那么直接由生物遗体构成,在某些生物灰岩、硅质岩中出现碎屑结构,泥状结构,晶粒结构,生物结构,三、沉积岩的构造,,沉积岩的构造是指沉积岩各个组成局部之间的空间分布和排列方式。
它是沉积物在沉积期或沉积后通过物理作用、化学作用和生物作用形成的沉积岩的构造必须在野外研究,岩芯标本中只能观察到小型的沉积构造现象利用原生沉积构造可恢复古沉积环境,如古水流的水深、流速、流动方向等,分类标准,构造类型,形成阶段,实例,按形成阶段,原生构造,沉积期形成的构造,层理、波痕,,次生构造,沉积物固结前形成的,负荷构造、包卷层理,,,沉积物固结为岩石后产生的,缝合线,按观察位置,层理构造,沿原始沉积平面的垂直方向上矿物成分、颜色、结构等特征发生变化所构成的一种层状构造在断面上观察,,,层面构造,沉积物表面上由于流水、风、生物活动、阳光曝晒等作用所留下的痕迹在层面上观察,波痕、干裂、雨痕、痕迹化石,按成因,物理成因构造,流动成因、同生变形、曝露成因,,,化学成因构造,,,,生物成因构造,,,,复合成因构造,,,物理成因构造,,,化学成因构造,生物成因构造,复合成因构造,流动成因,同生变形,曝露,,,,层理构造,,1.,块状层理,,2.,韵律层理,,3.,粒序层理,,4.,水平层理,,5.,平行层理,,6.,波状层理,,7.,交错,/,斜层理,,层面构造,,上层面,,1.,波痕,,2.,剥离线理,,下层面,,1.,侵蚀模(槽模),,2.,刻蚀模(沟模、跳模),,其它,,1.,冲刷充填,1.,重荷模,,2.,包卷,,3.,砂球,,4.,蝶状、柱状,,5.,滑塌,,6.,帐篷,,7.,铁丝鸡笼状,1.,干裂,,2.,雨痕,,3.,冰雹痕,,4.,泡沫痕,,5.,流痕,1.,结核,,2.,缝合线,,3.,叠锥,,4.,晶体印痕,,5.,成岩层理,1.,生物生长,,2.,叠层构造,,3.,生物遗迹,孔洞充填构造,,1.,示底构造,,2.,窗孔构造,,鸟眼构造,,3.,层状孔洞构造,,硬底构造,〔一〕流动成因的构造,1,、层理构造,,——,层理是岩石性质沿垂向变化的一种层状构造,它是沉积物沉积时在层内形成的成层构造,它可以通过矿物成分、结构、颜色、层的厚度、形状等的突变或渐变而显现出来。
层理是沉积物沉积时水动力条件的直接反映,,,也是沉积环境的重要标志之一——纹层:通常也称细层纹层是组成层理的最根本的最小的单位,纹层之内没有任何肉眼可见的层它是在一定条件下同时沉积的结果其厚度甚小,一般为数毫米至数厘米,后者仅见于砾岩中——层系:由许多在成分、结构、厚度和产状上近似的同类型纹层组合而成,它们形成于相同的沉积条件下,是一段时间内水动力条件相对稳定的产物一般来说,由一系列倾斜纹层组合而成的斜层系是容易被划分出来的,而水平和波状纹层的组合,由于缺乏明显标志,划分起来比较因难,所以,一般情况下不再为划分层系——层系组:也称层组,由两个或两个以上岩性(成分、结构)根本一致的相似层系或性质不同但成因上有联系的层系叠覆组成,其间没有明显间断——层:是组成沉积地层的根本单位由成分根本一致的岩石组成,它是在较大区域内,在根本稳定的自然条件下沉积而成的层可以根据它在成分和结构上的不连续性与上下邻层区分开一个层可以包括一个或假设干个纹层、层系或层系组层没有限定的厚度,其厚度变化范围很大,可自数毫米至数十米层理类型,,按层内组分和结构性质,均质层理,,,,递变层理,,,,韵律层理,,,,非均质层理,按几何形态细分,水平层理,,,,波状层理,,,,交错层理(斜层理),,,,压扁层理,,,,透镜状层理,按层内粒度递变特征,块状层理,物质均匀分布,无细层,,,韵律层理,相互重复规律出现,,,粒序层理,正粒序、逆粒序,,块状层(>1米) 〔或块状层>2,巨厚层2—1米〕,,厚层(1.0—0.5米),,中层(0.5—0.1米),,薄层(0.1—0.01米),,微细层或页状层(<0.01米 〕,厚层岩层,水平层理,水平层理(horizontal bedding)的特征是薄的纹层呈线状平行排列并平行总的层面。
是在比较稳定的水动力条件下,由悬浮物质或溶解物质沉积而成,主要发育于细砂岩、粉砂岩、粘土岩和微晶灰岩中,常见于海、湖的深水带或介质循环受限制的海湾、泻湖、潮坪和沼泽等地区层理的显现是由于进入沉积物中的物质发生变更所致,如粒度变化、不透明矿物的分布、云母片和碳质碎片的顺层排列等页岩中的水平层理,水平层理与平行层理,水平层理不同于平行层理,虽然它们的外貌极相近似在实际工作中,正确区分这两种层理有助于相分折的顺利进行平行层理是由平行而又几乎水平的纹层状砂组成的,纹层厚,1,—,2,毫米,它是在较强水动力条件下流动水作用的产物,而非静水沉积这种层理的一般特点是颗粒大小不同的纹层叠覆,或是含有不同重矿物的纹层叠覆,或二者兼备多在细秒和中砂中发育良好,偶见于粉砂中层系间通常被极低角度的侵蚀面分开它常与大型交错层理共生平行层理可有多种形成方式,并可分布于不同环境中,一般在海滩、河流等易受波浪作用的砂质地区分布最多平行层理,波状层理,特点是纹层呈对称或不对称的波状,但其总的方向平行于层面波状层理形成于水介质稍浅地区,如在海、湖的浅水地带和河漫滩等地区较常见,在海湾、泻湖等地区也可见这些地区的波浪和水流作用能影响到水底沉积界面,使沉积物呈波状起伏,形成波状层理。
其波状起伏的大小反映当时水动力条件的振荡程度细层的波状形态是对称的或不对称的,连续的或不对称的波状层理主要是沉积介质的波浪振荡运动造成的,其次是单向水流的前进运动造成的前者主要形成对称形态的波状层理,多见于湖泊浅水地带、海湾、泻湖环境的沉积物中;后者形成不对称波状层理,同时叠理层的相位错开,多见于河漫滩沉积物中波状层理,波状层理,斜层理〔交错层理〕,细层与层系界面斜交、且层系之间可以重叠、交错它是水流,(,或风,),中形成的沙纹或沙波被埋藏以后在岩层剖面上所呈现出的构造特征这种层理是沉积介质,(,水流及风,),的流动造成的当介质具有一定流速时,底床上可以产生一系列的砂波,这种砂波顺流移动的结果,在陡坡一侧形成了由一系列纹层组成的斜层系,纹层倾向表示介质流动力向斜层系互相平行或彼此切割构成不同形态的交错层理细层的倾向反映了介质的流向,(,风向,),,细层的厚度,(,相当于沙纹或沙波的高度,),反映介质的流速因此,斜层理常用来作为水流动态,(,流速、方向、水深等,),和沉积环境的重要标志斜层理,单向斜层理,单向斜层理,交 错 层 理,槽状交错层理,羽状层理,——,是交错层理的一种特殊类型其特点是纹层平直或微向上弯曲,相邻斜层系的纹层倾斜方向相反,延伸至层系界面时彼此呈锐角相交,呈羽毛状。
这种层理是在有反向水流存在的情况下形成的常见于河流入湖、海的三角洲地带有时见两个倾向相反的斜层系之间隔以薄的泥层,这种羽状层理在潮汐环境中具有代表性透镜状层理,——,砂质小透镜体连续地且较有规律地包裹于泥质层中——,砂岩透镜体内部又具有斜层理它在潮汐沉积物中最常见又叫递变层理是无明显的细层界线,整个层理主要表现为粒度的变化,即由下至上粒度由粗到细逐渐递变〔或相反〕它是浊流的沉积特征,并且比较常见递变层理分为两种类型:一种是所有的岩石组分都显示粒度递变,层的下部也不含细粒基质它是水流强度逐渐减弱的产物另一种是从上而下的整个层都有细粒基质.仅仅是碎屑组分显示粒度递变它是由混浊水流的沉积物所形成这种层理在岩屑杂砂岩中最常见粒序层理,粒序层理,粒序层理,,块状层理,——,岩层自下底面至上顶面之间岩性均一,肉眼看不出其它内部层理构造,一般厚度大于,1m,,它是沉积物快速堆积的产物,甚为常见变形层理,——,未固结的沉积物饱含水份,或呈塑性状态,由于重力或其它偶然性震动很容易发生沿斜坡滑动、沉陷等,使沉积物,(,层理,),变形而产生变形层理构造常见的变形构造有包卷层理、揉皱构造1.,包卷层理,:层理褶皱复杂,多层包卷。
是饱含水分的沉积物受流水推压,(,揉搓,),变形而成2.,揉皱构造,:层理被揉皱成复杂的褶曲,是水底滑坡所致常局限于一定层位,有时分布很广,有时局部产出,常见于湖泊或海底的斜坡地带,(,如三角洲、生物礁、海底峡谷前缘等,),,是海底滑坡的良好标志包卷层理,滑塌构造,2,、,层面构造,层面构造是沉积物外表上由于流水、风、生物活动、阳光曝晒等作用所留下的痕迹,常见有波痕、干裂、雨痕、痕迹化石等它形成于岩石的顶面,在上覆岩石的地面那么形成印模波痕,波痕是在流水(或风)作用下沙质沉积物移动时所形成的沙纹或沙波(沙纹波高<3cm,沙波波高3—10cm其形态因成因而异流水和风成波痕的横断面是不对称的,浪成波痕那么是对称的波痕形态一般用波长(L)和波高(H)、波纹指数〔L/H〕、不对称度〔L1/L2〕来描述波痕的成因,浪成波痕——波浪呈对称状,波峰锋利、波谷圆滑,波纹指数5—10,多见于湖、海的浅水地带,由波浪作用形成流水波痕——不对称度大于2,波纹指数常在5—20之间,波峰波谷都较圆滑,逆流为缓坡、顺流为陡坡它是在水介质定向流动的情况下,砂粒移动而形成多见于河流沉积或湖、海的滨岸地带风成波痕——呈不对称状,不对称度可达20以上,波纹指数为20—50,波谷宽阔、波峰圆滑,逆风向为缓坡,顺风向为陡坡。
它是在风作定向运动时砂粒移动而成波痕,干裂〔泥裂〕,露出水面的沉积物受到曝晒后、干裂而成的不规那么多边形网状裂隙,其断面呈“v〞字形,尖端指向岩层底面,裂隙中常被上覆沉积物充填常出现于河滩、湖滩、海滩〔潮坪〕的泥质、粉砂质沉积物中泥裂,雨痕,雨滴打击未固结的细粒沉积物外表时,留下的圆形或椭圆形凹穴的痕迹保存于沉积岩中,称为雨痕常见于干旱或半干旱的陆相沉积中类似有:冰雹痕等,雨痕,雨痕,晶体印痕,在成岩作用时,粘土中的某些盐类晶体或冰晶溶解后被泥质充填了这局部空间,从而保存下来原晶体的外形,称为晶体假象假象在岩层顶、底面上留下的凹穴,那么称为晶体印痕如假设晶体印痕显示出是盐晶和石膏晶体的形态,那么可推断出当时是高盐度的沉积环境(盐湖或咸化泻湖);假设为冰晶形态,那么反映出当时是处于严寒的沉积条件中痕迹化石,它是古生物在沉积物外表或表层内停息、爬行、居住、摄食等活动而保存下的痕迹,如爬行痕迹、钻行的管穴、食泥痕迹、栖息痕迹等Escape structures,Crawling structures,〔二〕化学成因的构造,1、结核:沉积岩中聚集起来的一种成分、结构或颜色与围岩有明显差异的、形状不规那么的矿物团块,称为结核。
按结核的成因,可分为:,,——同生结核,,——成岩结核,,——后生结核,同生结核:,在沉积过程中,胶体物质呈凝决状析出或围绕它种物体的质点凝集而形成的团块,称为同生结核如石灰岩中的燧石,(,硅质,),结核,砂岩中的铁锰质结核等此种结核类型的特点是结核体不切穿层理,层理在靠近结核时围绕结核发生弯曲结核的大小一般在,1,厘米到数十原米之间成岩结核:成岩阶段物质重新分配的产物其特点是结核体既可切穿层理,又可见层理围绕结核发生弯曲有时结核内还保存剩余的围岩层理,说明其形成是在沉积阶段之后和沉积物固结之前结核体的形态多为扁平状,系软泥水中的物质围绕某些质点进行沉淀所形成此种结核最为常见后生结核:岩石生成后,因后生作用使含矿物质的溶液渗入沉淀或交代而成的结核其特点是结核体形态不规那么,而且明显切割层理常分布于节理面或岩石裂缝附近结核可以零星出现,也可以呈串珠状成群成带状的出现研究结核对了解沉积、成岩或后生阶段的物质运动有一定意义并月富含有用元素的结核大量集中时,可以形成矿床,如结核型磷矿2,、缝合线,——连接两个岩层或同一岩层两个局部的齿形接触面叫缝合面缝合面在纵断面上呈现出锯齿状曲线,称为缝合线。
——这种构造常见于碳酸盐岩中,对油、气、水的运移有一定意义缝合线可以切穿结核、鲕粒和化石等,也可以绕过它们,这是由形成时间的相对早与晚决定的从缝合线与层面的关系来看,那么以平行层面者居多大多数的缝合钱形成于岩石固结之后,一般认为是岩石受力后发生了差异溶解造成的缝合柱齿上的擦痕和缝合面上泥质物的集中,就是压力作用和溶解物质的证据3,、龟背石,是一种具放射状裂纹的大结核,因裂纹形似龟背而得名一般形成于成岩阶段,是由先形成的胶状结核在其外表已成硬壳时,内部仍在脱水而使其外表发生龟裂而形成〔三〕生物成因的构造,沉积岩中保存着各种生物遗体化石以及生物活动留下的痕迹这些生物对沉积构造的形成和改造有极为重要的意义它既可以改变沉积物的原始层理、形成不显任何构造的块状均质岩石,也可通过其生命活动形成特殊的构造类型1,、叠层构造,由砂粒级,粉砂级或泥质的粒屑为藻类生物捕获粘结而形成的一种纹层构造,称为叠层构造其形态变化多端,常见于碳酸盐岩,磷灰岩和铁质岩中叠层构造,2,、虫孔和虫迹构造,虫孔是生物觅食或穴居的孔道,虫迹是生物在末固结的沉积物外表留下的活动痕迹二者在成岩后被保存下来就成为虫孔和虫迹构造前者属岩层的内部构造,后者属层面构造,又都称为是痕迹化石。
陆源碎屑岩,简称碎屑岩,是由母岩经物理风化作用〔机械破碎〕所形成的碎屑物质,经过机械搬运、沉积,并进一步压实、胶结而形成的岩石碎屑岩分布甚广,约占沉积岩总量的25%据统计,石油(或相当量天然气)可采储量在5亿桶(约7000万吨)以上的世界性大油田,有60%以上的储量和65—70%的现在产量都出现在砂岩油气田中第三节 陆源碎屑岩,,一、碎屑岩的组成:,,碎屑岩包括四种根本组成局部〔从物质组分及物质组分构架空间来看〕:,,——碎屑颗粒,,——杂基,,——胶结物,,——孔隙,,其中,杂基和胶结物共称填隙物即实际上为:碎屑颗粒、填隙物、孔隙三局部碎屑岩的物质成分,碎屑岩的物质成分不同于碎屑岩的组成,只包括碎屑颗粒成分和填隙物成分碎屑岩中的碎屑矿物,,——,以石英最多,约,65,%;其次是长石约,15,%;岩屑,(,岩石碎块,),和白云母,(,为数不多,),;,,——,此外,尚有少量的特殊矿物如锆石、磁铁矿、石榴石等,因其比重大于石英,所以一般称为重矿物碎屑成分取决于母岩矿物的稳定性、粒度、搬运距离、埋藏或堆积速度诸因素成分成熟度,,——,碎屑沉积组分在风化、搬运、沉积作用的改造下,接近最稳定的终极产物的程度。
影响成分成熟度的因素:,,——,原始组分本身的性质、抗风化能力,,——,各种外在环境的影响:风化、搬运作用强度;气候条件和大地构造条件成熟度指数,,——,以石英+高岭石的轻矿物组合及锆石+电气石+金红石的重矿物组合为碎屑岩的终极产物——,石英,>,长石,>,不稳定的岩屑,二、碎屑岩的结构,关于碎屑岩的结构:其中的碎屑颗粒有自己的结构、填隙物有填隙物自己的结构,孔隙网络有孔隙自身的结构这三者之间的关系也称为结构因此,碎屑岩结构这个概念具有层次性,在描述时要找准描述的对象 1,、碎屑颗粒的结构,,〔1〕粒度,,——碎屑粒度是指碎屑颗粒的大小,是碎屑岩的根本特征之一,它是矿物稳定性、风化强度、搬运距离的综合反映粒度分析方法,粒度分析方法有直接测量法、筛析法、沉速分析法、显微镜薄片分析法等粒度分析的结果将求得样品中各粒级组分的含量,即样品中各粒级组分的重量百分比和累积重量百分比这些数据是岩石命名、粒度参数计算和图件绘制的根底,也是沉积环境分析的必不可少的资料以含量大于或等于50%的粒级定岩石的主名,在相应的粒级后加“岩〞字;,,含量介于50%—25%的粒级以形容词“××质〞的形式写在主名以前;,,含量在25%—10%的粒级作次要形容词,以“含××〞的形式写在最前面;,,含量小于10%的粒级一般不反映在岩石的名称中。
碎屑粒度三级命名,例如,某碎屑岩含细砾石15%、中砂55%,粗粉砂30%,那么命名为?,含细砾的粗粉砂质中砂岩,假设碎屑岩的粒度分选较差,没有大于或等于50%的粒级,而大于或等于25%小于50%的粒级又不止一个这时那么以含量为50%—25%的粒级进行复合命名,以“××—××岩〞形式表示,含量较多的写在后面其它含量少的粒级仍按第一条原那么处理例如,某碎屑岩含砾石8%,粗砂6%,中砂30%,细砂40%,粗粉砂16%,那么应命名为?,含粗粉砂的中,—,细砂岩,假设碎屑岩的粒度分选更差,不但没有含量大于50%的粒级,而且含量为50%—25%的粒级也没有或者只有一个那么应将全部粒度组分合并为砾、砂和粉砂三大级.然后按前两条原那么命名例如,某碎屑岩含中砾石8%,细砾石10%,粗砂17%、中砂16%,细砂18%,粗粉砂14%,细粉砂17%,那么应命名为?,含砾的粉砂质砂岩,〔2〕形态〔形状〕,圆度:指颗粒的棱和角被磨蚀、圆化的程度,一般分为六级,,——尖棱角状:颗粒棱角锋利,保持机械破碎时的形状——棱角状:颗粒棱角比较锋利,棱线或外表内凹或外凸.不显磨损痕迹——次棱角状:棱角清晰可见、但其顶缘已稍现磨蚀。
——次圆状:棱角已磨损而圆化,但其根本轮廓尚存,只是其棱缘、顶端呈弧形——圆状:棱角已全部磨损而消失,颗粒外表呈弧形,但颗粒原始轮廓仍保存,外表有内凹或外凸的弧面——滚圆状:棱角全部磨损、颗粒外表呈平滑的外凸弧面,无内凹外凸现象,只能据其持征大致推断原始的颗粒形状利用圆度来研究碎屑沉积物的搬运距离、磨损强度、搬运方向等有一定的地质意义球度:颗粒接近球体的程度,,其中,A,代表颗粒长轴,,B,代表颗粒中轴,,C,代表颗粒短轴,显然,最大值为,1,,即球体,最小接近于零,即很薄的片状体注意:圆度和球度是两个不同的概念,相互之间并不存在依赖关系,即圆度好者,球度不一定高,如圆饼状砾石;球度高者,圆度也可能很差,如未磨损的石榴石晶粒〔3〕外表特征,那些与粒度、圆度、球度无关的颗粒外表上的细微起伏,被定义为颗粒外表特征如磨蚀痕、沙漠漆〔干旱环境〕、擦痕、撞痕等均属此类一般砾石的外表结构用肉眼即可观察,而许多砂粒的外表结构那么需用显微镜、电子显微镜来研究分选性:同一粒级颗粒的含量——,分选好:同一级颗粒含量,>75%,——,分选中等:,50,—,75%,——,分选差:,<50%,2,、,填隙物的结构,胶结物的结构,非晶质结构,,如蛋白石、铁质等,,隐晶质结构,,玉髓等隐晶质矿物,,显晶质结构,,碳酸盐胶结,,带状,(,薄膜状,),和栉壳状胶结,,如绿泥石环边,,再生,(,次生加大,),结构,,石英、长石、方解石,,嵌晶(连生)结构,,将几个颗粒连在一起,如碳酸盐的连生胶结,杂基的结构,原杂基,,原始沉积物,未发生后生变化,,正杂基,,经历了成岩变化,明显重结晶的原杂基,如众多的粘土矿物,,似杂基,外杂基,由孔隙水从外界带入,,,淀杂基,从孔隙水中淀出的粘土矿物,,,假杂基,被挤压的塑性变形岩屑,颗粒、胶结物、杂基间的关系,胶结类型,,——基底胶结:碎屑颗粒相互不接触,均匀分布于胶结基底上〔杂基支撑〕。
——凝块胶结:类似于基底胶结,但颗粒分布不均匀,呈凝块状聚集——孔隙胶结:颗粒相互接触,胶结物充填颗粒间的孔隙中——接触胶结:颗粒相互接触,胶结物仅分布于颗粒接触点上——充填胶结:孔隙胶结的胶结物被淋滤,又被次生胶结物充填3,、孔隙结构,孔隙是岩石的重要组成局部,特别是对于沉积岩而言没有孔隙〔包括裂缝〕,就没有油气即孔隙是油气运移聚集的场所孔隙结构是指孔隙的大小及相互关系,决定于岩石固相组成与结构特征孔隙的种类:原生、次生、复合成因孔隙的结构如何描述:大小、配位数、类型、各类型的比例、特点等结构成熟度,碎屑沉积物在风化、搬运和沉积作用的改造下,接近终极结构特征的程度理想的终极结构为等大球体颗粒支撑,化学胶结物充填结构成熟度往往和成分成熟度有着必然联系,三、碎屑岩的分类,粗,,碎,,屑,,岩,,包括砾岩与角砾岩碎屑岩的颗粒组分中,>2mm,的颗粒超过,50%,,杂基多砾石呈磨圆状者叫砾岩,呈棱角状者叫角砾岩冰川角砾岩,,洞穴角砾岩,(,洞穴垮塌形成的,),,滨岸角砾岩,(,海岸垮塌造成,),,构造角砾岩,(,断裂挤压破碎而成,),底砾岩:分布于侵蚀面上,与下伏岩层呈不整合或假整合关系,与其下的不整合面代表一定时期内的沉积间断,,层间砾岩:是流水冲刷底部弱固结的沉积物后破碎、堆积而成,因此砾石成分和下伏岩层基本一致,同时出现底冲刷面,它仅作为冲刷作用的标志,并不代表地层上的沉积间断。
中,,碎,,屑,,岩,砂岩(,2-0.1mm,):碎屑成分以石英、长石、岩屑为主,有少量云母、重矿物,可混有杂基(,>15,%称杂砂岩)孔隙发育者可成为油气储层,如大庆、胜利等世界上,50%,以上的油田为砂岩储油细,,粉砂岩:粉砂质碎屑占,50%,以上反映其在水动力较弱,沉积速度缓慢,环境较安定的情况下形成如河漫滩、三角洲、泻湖、沼泽、海、湖深处有时可作良好的储油气层,有时可作盖层,,,粘,,土,,岩,泥质岩:由粘土矿物、粉砂组成,具泥质结构,水平层理,层薄,常和有机质一起沉积,有机质丰度比砂岩高可作生油层或盖层砂岩成因分类,砂岩分类可以反映岩石生成的三个主要问题:,,——,来源区的母岩性质;,,——,搬运和磨蚀历史.即岩石成熟度;,,——,沉积时的介质物理条件,即流动因素因此,选择砂岩中的石英、长石、岩屑、基质这四种组分作为分类依据因为这些变量容易鉴别、又有成因意义、它们彼此间的数量关系可以反映砂岩的成因特征四、碎屑岩的主要类型,碎屑岩是沉积岩中分布非常广泛的一类岩石,它是陆相环境中主要的沉积岩,在我国东部油田,油气藏主要存储在各种碎屑岩之中四川盆地虽然天然气主要赋存在海相碳酸盐岩中,但目前盆地内陆相地层的勘探已经大规模地在进行,相信在不久的将来,陆相地层中天然气会占一定的地位。
1,、砾岩类,碎屑岩中砾石〔粒度>2mm〕的含量大于50%者称为砾岩——砾石呈磨圆状者称为砾岩——砾石呈棱角状者称为角砾岩角砾岩,砾岩,砾岩,2,、砂岩类,碎屑岩中粒度为,2,~,0.1mm,的陆源碎屑,含量大于,50%,者称为砂岩砂岩分布很广,在沉积岩中仅次于粘土岩而位于第二位约占沉积岩总量的,1/3,左右砂岩的碎屑成分以石英、长石、岩屑为主,含少量的云母和重矿物化学胶结物常为硅质、铁质或钙质等砂岩,石英砂岩类,凡碎屑组分中石英含量多于,50%,,长石和岩屑的含量都少于,25%,的砂岩均属于石英砂岩类石英碎屑含量在,90%,以上称为石英砂岩,此外,还有长石质石英砂岩、岩屑质石英砂岩和长石岩屑石英砂岩石英砂岩,长石砂岩类,凡碎屑组分中长石含量,>25%,,岩屑含量,<25%,的砂岩均属此类,,,包括长石砂岩和岩屑质长石砂岩长石砂岩的颜色一般为红色,也有浅黄色,风化后可呈浅灰色和灰白色主要碎屑组分为石英和长石长石主要是钾长石和斜长石长石砂岩,岩屑砂岩类,凡碎屑组分中岩屑含量多于,25%,,长石含量小于,25%,的砂岩均属于此类包括岩屑砂岩和长石质岩屑砂岩岩屑砂岩的颜色一般为浅灰色、灰绿色或灰黑色。
岩屑的成分复杂,主要决定于母岩岩屑砂岩一般形成于构造运动剧烈,母岩遭受强烈的物理风化,快速搬运沉积而成岩屑砂岩成分复杂、分选及磨圆度较差3,、粉砂岩,碎屑岩中粉砂碎屑〔粒度0.05~0.005mm)占50%以上称为粉砂岩碎屑成分单一,以石英为主,长石次之,岩屑极少粉砂岩是在水动力条件较弱、沉积速度缓慢、环境较安定的情况下形成的,多产于河漫滩、三角洲、泻湖、沼泽以及湖、海的较深处4,、粘土岩,粘土岩主要是指粒度小于0.005mm的细颗粒组成,并含有大量粘土矿物的疏松或固结的岩石,又称为泥质岩粘土岩是沉积岩中分布最广的岩石,约占沉积岩总量的45%以上粘土岩中粘土矿物绝大局部为风化作用的产物经搬运后沉积而成粘土岩中常混入一定量的粉砂,因此它属于陆源性质;在水盆地中原地堆积的粘土少见一、碳酸盐岩的一般特征,碳酸盐岩主要由方解石和白云石组成,主要岩石类型有石灰岩和白云岩该类岩石在地壳中分布较广,约占沉积岩总量的五分之一到四分之一在我国,约占沉积岩总出露面积的,55%,,它广泛分布于各个地质时代的地层中,且年代愈老其分布愈多碳酸盐岩是重要的矿产资源第四节 碳酸盐岩,〔一〕、碳酸盐岩的成分,碳酸盐岩的物质组成可分三类:,,——,碳酸盐矿物:,方解石、文石、白云石、菱铁矿、菱镁矿、菱锰矿。
——,陆源碎屑混入物:,石英、长石和粘土粘土矿物含量可以很高,以水云母为多——,非碳酸盐的自生矿物:,海绿石、黄铁矿、石膏以及自生的石英、长石〔二〕碳酸盐岩的结构,碳酸盐岩的主要矿物成分比较简单,但其成因却十分复杂,既有机械沉积、也有生物和化学沉积;也有些属于交代作用的产物不同成因的岩石其结构是完全不同的碳酸盐岩的结构主要有粒屑结构、生物骨架结构和晶粒结构1、粒屑结构:,,——粒屑相当于碎屑岩中的颗粒碎屑,不过它不是陆源物质,也不是母岩的风化产物,经过搬运、沉积形成的,而是在沉积水盆地内部由化学作用、生物作用及波浪、流水的机械作用形成的“碎屑状〞堆积物,所以也叫“异化颗粒〞,即异常化学沉淀颗粒颗粒成分单一,均为碳酸盐常见的粒屑有内碎屑、生物碎屑、鲕粒、团粒等——内碎屑:指沉积盆地内部未固结或已固结的碳酸盐沉积物,受波浪式水流作用而破碎,搅动而形成的碎屑根据碎屑的大小,又划分为砾屑、砂屑、粉屑和泥屑四级——生物碎屑:生物碎屑式生物分泌的硬体残核骸,可以是已碎片堆积叫生物碎屑〔骨粒〕也可以是完整的化石堆积〔主要指微体生物化石〕叫生物结构——鲕粒:是由方解石组成的有核心和同心层构造的球形颗粒,粒径<2mm。
根据鲕粒的结构特点可分为:表鲕〔鲕的核心半径大于鲕外壳的厚度〕、负鲕〔鲕的核心是空的,如核心为气泡或水滴等〕、复鲕〔一个鲕包裹了两个以上的小鲕〕、复形鲕〔鲕在固结前发生变形,但仍有核心和外壳〕——团粒:外形呈圆形和椭圆形,不具有内部构造,大小均匀,粒径>2mm 生物碎屑,鲕粒,2,、生物骨架结构,生物骨架结构是指由原地固着生长的群体造礁生物构成,如群体珊瑚、海绵、苔癣虫、层孔虫、钙藻等生物骨架结构的空隙可充填泥晶和亮晶3,、晶粒结构,是由生物化学作用、化学作用、交代作用和重结晶作用形成的碳酸盐晶粒巨晶:粒度,>4mm,,极粗晶:粒度,4,~,1mm,,粗晶:粒度,1,~,0.5mm,,中晶:粒度,0.5,~,0.25mm,,细晶:粒度,0.25,~,0.05mm,,隐晶:,<0.05mm,粗晶,细晶,〔三〕碳酸盐岩的构造,层理构造,,波痕,,结核,,叠层构造,,鸟眼构造,,叠锥,,缝合线,,示底构造,叠层构造,〔四〕、碳酸盐岩的孔隙,——,按照形成时期分类:,,,1,、原生孔隙,,,2,、次生孔隙,,——,按孔隙大小分类:,,,1,、隐孔:孔径,<0.01mm,,2,、显孔:孔径,0.01~1mm,,3,、晶洞:孔径,>1mm,碳酸盐岩主要孔隙类型及其成因,孔隙类型,,成 因,原,,生,,孔,,隙,粒间孔,机械沉积作用,,粒内孔(生物体腔孔),生物作用,,鸟眼孔,生物沉积作用,/,化学作用,,生物骨架孔,生物沉积作用,次,,生,,孔,,隙,晶间孔,交代作用,(,白云石化,),,粒内溶孔,溶解作用-选择性部分溶解,,铸模孔,溶解作用-选择性完全溶解,,溶蚀孔、洞,溶解作用-非选择性溶解,,裂缝,构造作用,粒间孔隙,晶间孔和晶间溶孔,粒间溶孔,粒内溶孔,溶蚀孔洞,。