中国石油大学本科必修课
沉积岩与沉积相
鲜本忠(副教授) 中国石油大学资源与信息学院 E-mail: xianbzh@
第二篇 碎屑岩及火山碎屑岩
第三章 碎屑岩成分 第四章 碎屑岩的结构及粒度分析 第五章 碎屑岩的构造和颜色 第六章 砾岩和角砾岩 第七章 砂岩及粉砂岩 第八章 粘土岩 第九章 碎屑沉积物的沉积后作用 第十章 火山碎屑岩
斜长石,方解石交代,中原油田 下第三系,200(+)
微斜长石,加大 LD-22-1
3、重矿物（Heavy Mineral）
• 指碎屑岩中比重大于2.86的矿物。在岩石中含量很少， 一般<1%，主要分布在0.25～0.05mm的粒级范围内（细 砂—粗粉砂岩） 根据风化稳定性 • 稳定重矿物 锆石、金红石、电气石、石榴石、榍石、磁 铁矿等 • 不稳定重矿物 重晶石、磷灰石、绿帘石、黄铁矿等
•
各类岩石的轻重矿物组合
母岩 花岗岩 花岗闪长岩 安山岩和玄武 岩 橄榄岩和辉长 岩 变质岩 重矿物 重矿物 轻矿物 重矿物 轻矿物 重矿物 轻矿物 沉积岩 重矿物 轻矿物 尖晶石 蓝晶石 矿物组合（包括部分岩屑） 锆石 榍石 正长石 辉石 安山岩或玄武岩岩屑 铬铁矿 十字石 基性岩岩屑 磷灰石 微斜长石 角闪石 中性和基性斜长石 橄榄石 基性斜长石 硅线石 紫苏辉石 蛇纹石 石榴石 黑云母 酸性斜长石 轻矿物 石英
碎屑岩的成分 碎屑成分 (颗粒) 填隙物成分
（Interstitial Material）
矿物碎屑 （Mineral Clastics） 岩石碎屑（岩屑）（Rock Fragments） 杂基 （Matrix） 胶结物 （Cement）
孔隙（ Pore）
碎屑
孔隙
胶结物
杂基(基质）， 填隙物
碎屑岩 基本组成： 颗粒（Grain) 杂基（Matrix） 胶结物（Cement） 孔隙（Pore） 描述内容： 成分（Composion） 结构（Texture） 构造（Structure） 颜色（Color）
二、岩屑（岩石碎屑）
岩屑：是母岩机械破碎形成的碎块 提供母岩区岩石类型的直接标志 岩屑含量取决于粒度、母岩成分及成熟 度等 砾岩中岩屑含量最大
岩屑类型
岩屑类型
岩屑类型
榆24井，2682m，粉砂岩岩屑
桃6井，3340m，石英岩岩屑
夏2井，4717m, 流纹岩岩屑
镇川1井，二叠系，石英砂岩岩屑、千枚岩屑
1. 石英（quartz）
1) 抗风化能力强，在碎屑岩中分布最广，含量最 高，在沉积岩中相对富集，主要出现在砂岩及 粉砂岩中。
• • • 在中酸性岩中，石英平均含量10－20％， 在片岩、片麻岩中含量一般小于40％。 在砂岩和粉砂岩中平均含量66.8%，在砾岩中含量较 少，在粘土岩中含量更少。
2) 石英含量高是风化富集的结果。
镇川1井， 2083m，h8，千枚岩岩屑
成分成熟度（Component Maturity）
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。 成分成熟程度以碎屑岩中最稳定组分的相对含量 表示。 A. 轻组分—石英与长石和其它岩屑的比 Q/（F+R） B. 重矿物—ZTR指数：锆石（Zircon）＋电气石 （Tourmaline）＋金红石（Rutile）在重矿物中 所占的比例
具波状消光和镶嵌结构的石英 锆石（圆） 金红石 石榴石 电气石（较圆) 颗粒圆滑或具次生加大的石英
判 断 母 岩 性 质
母岩不同类型 ↓ 矿物组分不同 ↓ 重矿物组合不同
云母
云母为片状矿物，搬运过程中表现为较低的沉降 速度。常作为大碎屑出现 白云母比黑云母抗风化，常与粉、细砂岩伴生 黑云母易风化为海绿石或绿泥石、磁铁矿，常分 布在距母岩较近的砾岩或杂砂岩中 云母呈薄片状，常分布于细、粉砂岩的层面，平 行层理排列，可作为层面的判断标志，在成岩中 可发生变形→反映压实作用
二、胶结物
1.定义：胶结物是碎屑岩在沉积、成岩阶段，以化学 沉淀方式从胶体或真溶液中沉淀出来，充填在碎 屑颗粒之间的各种自生矿物。 2. 成因：化学沉淀 3. 常见的胶结物类型 （1）硅质胶结物：蛋白石、玉髓、石英 （2）碳酸盐胶结物：方解石、白云石、菱铁矿等 （3）铁质胶结物：赤铁矿、褐铁矿 （4）其它胶结物：粘土矿物、石膏、硬石膏、黄铁 矿、磁铁矿、磷酸盐类矿物等
思考题
• 岩石描述包括哪几方面内容？ • 碎屑岩的成分包括哪几部分？ • 石英、长石、岩屑稳定性差别？ • 什么是杂基？为什么说杂基概念不适用于粉砂 岩和粘土岩？ • 什么是胶结物？有哪些类型？ • 什么是填隙物？ • 度量成分成熟度的两种方法分别是什么？
1、碎屑岩的化学成分不稳定； 2、碎屑岩的化学成分与其岩石类型密切相关； 3、碎屑岩的化学成分还受到其粒度的影响； 4、碎屑岩中的粘土物质的微量元素可用于指示 沉积环境、古水深、古盐度等。
沉积岩与岩浆岩平均矿物成分比较表
矿物 粘土矿物 沉积铁质矿物 方解石及白云石 石膏及硬石膏 有机物质 石英（含玉髓） 白云母 磁铁矿及钛铁矿 沉积岩中 岩浆岩中 （%） （%） 14.51 4.00 13.32 0.97 0.73 34.80 15.11 0.09 — — — — — 20.4 3.85 4.60 矿物 正长石 钠长石 钙长石 黑云母 角闪石 辉石 橄榄石 其他矿 物 0.09 沉积岩中 （%） 11.02 4.55 岩浆岩中 （%） 14.85 25.60 9.80 3.86 1.66 12.10 2.65 0.63
• 稳定的多
第一节
一、矿物碎屑
碎屑成分
目前已发现160种，最常见约20种，一种碎屑岩中主要碎屑矿物3-5种。
–
按密度分为 • 轻矿物：比重小于2.86，石英、长石、云母为主。
★★★★★ •
重矿物：比重大于2.86
– 来自岩浆岩：榍石、锆英石、铁镁矿物 ★★★ – 来自变质岩：石榴石、红柱石 ★★ ★属化学 – 碎屑岩自生矿物：黄铁矿、重晶石 成因物质成分
第三篇 碳酸盐岩 第四篇 其他沉积岩及矿产 第五篇 碎屑岩和碳酸盐岩沉积相
第三章 碎屑岩的成分
第一节 第二节 碎屑成分 填隙物成分
一、矿物碎屑 二、岩屑 一、杂基 二、胶结物 三、其它类型填隙物
第三节
化学成分
第三章
碎屑岩的概念
碎屑岩的成分
主要由母岩风化作用所形成的陆源碎屑物质经过机械搬 运、沉积作用及沉积后作用形成的一类岩石，又叫陆源碎 屑岩（Terrigenous Clastic Rocks）
硅质胶结物
苏3井，3602m 石英加大
海绿石石英砂岩,海绿石胶结
铁质胶结物
铁质石英砂岩,褐铁矿胶结
方解石、高岭石胶结及交代, 石英加大，榆20井，2751m
胶结物反映其析出时的温度、pH值 和Eh值等
↓
胶结物类型、物质来源，析出顺序和 起始时间
↓
岩石形成和演化历史
第三节
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 • 按成分成熟度（SiO2 /Al2O3）来划分，可将砂岩 分为成熟的和未成熟的
• 碎屑颗粒
• 来自母岩区的陆源碎屑（继承矿物） ★★★★ • 来自沉积区的（再旋回）碎屑、生物碎屑 ★★★ • 来自火山的岩屑、晶屑、玻屑及火山灰尘 ★★ • 来自宇宙的陨石碎屑 ★
– 矿物碎屑：母岩中及沉积区内所有的矿物都可 能出现
• 石英、长石最多，重矿物含量少
– 岩石碎屑：母岩中及沉积区内所有的岩屑都可 能出现
第二节 填隙物成分
一、杂基 1.定义： 分布于碎屑颗粒之间的，以悬移载荷方式与颗 粒同时沉积的，粒径一般小于0.03mm的，细小 的机械成因碎屑沉积物 2.成因：机械成因 3.成分： （1）高岭石、水云母、蒙脱石、绿泥石、伊利 石等粘土矿物 （2）灰泥、云泥 （3）细粉砂级别的石英、长石及岩屑
杂基
桃6井，3411m，石英加大
石英次生加大, G78井,3429m
2、长石（Feldspar）
（1）分布： 主要分布于粗砂岩中，有时见于中粒长石砂岩 中，砾岩、粉砂岩中含量较少。 （2）来源：主要来自花岗岩、花岗片麻岩 （3）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，快速堆积。 （4）稳定性：钾长石>钠长石>钙长石；正长石>微 斜长石。
主要类型砂岩的平均化学组分 （椐裴蒂庄，1963）
化学 成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MgO 砂岩类型 石英 砂岩 95.4 1.1 0.4 0.2 0.1 化学 岩屑砂 长石砂 成分 岩 岩 66.1 8.1 2.8 1.4 1.4 77.1 8.7 0.5 0.7 0.5 CaO Na2O K2O CO2 砂岩类型 石英 岩屑砂 长石砂 砂岩 岩 岩 1.6 0.1 0.2 0.1 6.2 0.9 0.3 5.0 2.7 0.5 0.8 0
杂基
4.意义
1) 搬运介质的流动性质（流体性质）
• • • • • 牵引流——杂基含量低 重力流——杂基含量高 高——杂基含量低 低——杂基含量高 碎屑岩中保留大量杂基，表明沉积环境中簸选 作用不足以对沉积物进行再改造，而使不同粒 度的泥、砂混杂堆积，是不成熟砂岩的特征。
2) 沉积速率
3. 结构成熟度