第三章碎屑岩的成分.docx
《第三章碎屑岩的成分.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章碎屑岩的成分.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第三章碎屑岩的成分
第四章陆源碎屑岩各论
（DiscriptionoftheClasticRocks,Respectively）
学时：
6学时
基本内容：
1、基本概念
砾岩、角砾岩、粗碎屑岩、单成分砾岩、复成分砾岩、底砾岩、层间砾岩、滨岸砾岩、河成砾岩、洪积砾岩、冰川角砾岩、滑塌角砾岩、岩溶角砾岩；砂岩；粘土岩。
碎屑沉积物沉积后作用的概念：
压实作用、压溶作用、胶结作用、交代作用、重结晶作用、溶解作用。
2、基本原理
砾岩和角砾岩的各种分类方案、砾岩和角砾岩的主要成因类型及其特征、砾岩和角砾岩的形成条件及其特征、砾岩和角砾岩的研究意义和研究方法。
砂岩的一般特征，砂岩的分类，各类砂岩（石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩、杂砂岩）的特点及其形成环境，粉砂岩的一般特征及粉砂岩的成因，通过砂岩资料研究物源区构造背景。
粘土岩的一般特征，粘土岩的分类及其主要类型的特点，粘土沉积物的沉积后变化及其与油气关系。
碎屑沉积物沉积后作用的一些基本原理：
压实作用形成的各种现象、压溶作用的影响因素及所产生的结果、交代作用的原理及识别标志、溶解作用与次生孔隙的形成、碎屑岩成岩作用阶段的划分。
教学重点与难点：
砾岩和角砾岩的基本概念、砾岩和角砾岩的主要成因类型及其特征；砂岩的分类，石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩、杂砂岩的主要特征及其形成条件；粘土岩的结构与构造，粘土沉积物的沉积后变化及其与油气关系；压溶作用、胶结作用、交代作用与溶解作用等沉积后作用的机理。
教学思路：
逐节从碎屑岩的主要岩石类型出发，介绍分类原则、分类、不同分类的特征和形成条件。
首先是粗碎屑岩——砾岩和角砾岩。
首先介绍砾岩和角砾岩的概念及宏观特征，然后介绍砾岩和角砾岩的分类、不同类型砾岩的特征及形成条件，最后简要介绍砾岩和角砾岩的研究意义和研究方法。
其次介绍砂岩的概念及其基本特征，然后重点讲解砂岩的分类，并且较详细地介绍石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩、杂砂岩的主要特征及其形成条件，最后简要介绍粉砂岩的一般特征及粉砂岩的成因、砂岩的研究方法及其与油气的关系。
再次是粘土岩，从其物理特性讲起，然后介绍粘土岩的矿物成分，重点讲解粘土岩的结构、构造与分类、以及粘土沉积物的沉积后变化及其与油气关系，最后简要介绍粘土岩的研究方法。
最后沉积后作用，结合大量的显微照片，从各种现象入手，重点讲解各种沉积后作用的机理、识别标志，最后介绍碎屑岩成岩作用阶段的划分
主要参考书:
1、冯增昭主编《沉积岩石学》上册第六、七、八章，石油工业出版社，1993.
2、曾允孚、夏文杰主编《沉积岩石学》第六、七章，地质出版社，1986.
3、郑俊茂，庞明编著《碎屑储集岩的成岩作用研究》，北京：
中国地质大学出版社，1989.
4、Schmidt,V.,andD.A.Mcdonald著（1979），陈荷立，汤锡元译.砂岩成岩过程中的次生储集孔隙.北京：
石油工业出版社，1982，21-32.
5、翟光明等著.中国石油地质志（卷一）.北京：
石油工业出版社，1996，190-193.
复习思考题：
1、试述砾岩和角砾岩的五种分类方案及命名原则。
2、试述底砾岩和层间砾岩的特点、成因及环境意义。
3、试总结滨岸砾岩、河成砾岩、洪积砾岩、冰川角砾岩、滑塌角砾岩和岩溶角砾岩的异同点。
4、克里宁（1948）、福克（1954,1968）和裴蒂庄（1975）的砂岩分类方案的优缺点。
5、评述本教材采用的砂岩的四组分三端元分类体系的原则、分类依据和分类方案。
6、总结对比石英砂岩类、长石砂岩类、岩屑砂岩类、杂砂岩类在成分、结构、构造、沉积环境、形成条件（母岩、气候、大地构造）等方面的特点。
7、砂岩中长石含量的大地构造意义？
8、试述石英含量极高（95%）的石英砂岩的形成条件。
9、试述杂砂岩的沉积条件。
浊流沉积中主要是砂屑岩还是杂砂岩？
10、试对粉砂岩的一般特征进行成因解释。
11、地壳上分布最的一类沉积岩是哪一类？
12、试述粘土岩的定义、一般特征及主要物理性质。
13、试述粘土岩结构、构造及形成条件。
14、粘土岩如何分类命名？
手标本如何定名？
15、粘土岩成岩作用与石油生成之间的关系如何？
16、粘土岩的研究方法有哪些？
简述各种方法的原理和用途。
17、简述压实作用、压溶作用的含义以及在岩石薄片中的识别标志。
18、试述砂粒间的缝合线状接触是怎样形成的?
19、何谓溶解作用？
何谓胶结作用？
它们在岩石薄片中如何识别?
20、试述砂岩中氧化硅胶结物的类型、特征及形成环境以及氧化硅胶结物的可能来源。
21、试述碎屑岩中交代作用和溶蚀作用的含义、发生的时期、交代作用的证据、常见的交代作用类型。
它们产生交代作用的介质条件是什么?
22、何谓重结晶作用？
常见重结晶作用的类型有哪些？
重结晶作用与交代作用有何区别?
教学内容提要：
第一节砾岩
一、基本概念和基本特征
砾岩和角砾岩合称粗碎屑岩,习惯上常常把＞2mm的碎屑岩称为粗碎屑岩。
主要由砾岩和角砾岩组成，作为填隙物的基质总是存在的，常见大型斜层理及递变层理，一般搬运距离比较近。
二、砾岩的分类
1、根据砾石圆度的分类：
可分为砾岩、角砾岩。
2、根据砾石大小的分类：
细砾岩、中砾岩、粗砾岩、巨砾岩。
3、根据砾石的成分分类：
单成分砾岩和角砾岩、复成分砾岩和角砾岩。
4、根据砾岩在剖面中的位置的分类：
底砾岩、层间砾岩、层内砾岩。
三、主要成因类型及实例（重点）
滨岸砾岩，河成砾岩，洪积砾岩，冰川角砾岩，滑塌角砾岩，岩溶角砾岩。
砾岩的主要类型及特征（据R.G.沃克，1975）
a（p）a（i）代表砾石长轴A平行水流长轴呈叠瓦状排列
A（t）b（i）代表砾石长轴垂直水流，中轴B呈叠瓦状排列
四、研究方法和意义
1、研究方法
砾岩的研究方法有野外（岩心）和室内之分，但应强调野外阶段的研究，因为砾岩通常根据外貌就能很好地识别。
野外研究工作主要应注意以下几点：
粒度和分选，砾石成分，砾石的磨圆度、球度及表面特征，杂基的成分结构特点，构造特点，砾石层的产状与其他岩层的关系、以及在平面上分布情况。
2、研究意义
常作为沉积间断的标志和划分地层的依据；有助于了解地质发展历史，如地壳运动情况、古气候条件、冰川的存在等；在古地理研究中具有重要的作用；砾岩本身就是矿石；未胶结或中等胶结的砾岩常常是含水层，也可以含油、气。
第二节砂岩及粉砂岩
一、砂岩的分类
（一）三组分体系（简介）
主要介绍克里宁（1948）的分类和福克的分类
（二）分类方法
1、分类原则和依据
2、分类方法
教材采用裴蒂庄（Pettijohn，1987）的分类方案，为四组分三端元分类体系，四组分指的是杂基、石英、长石和岩屑，三端元指的是石英、长石和岩屑。
教材中的砂岩分类方案
二、砂岩的主要类型
（一）石英砂岩类
石英砂岩最突出特征是石英碎屑占95%以上，含有少量长石和燧石等岩屑。
重矿物含量极少，往往不超过千分之几，且多为稳定组分，通常由极圆的锆石、电气石、金红石等组成，有时有钛铁矿及其衍生的白钛石。
长石主要是微斜长石、正长石和钠长石，通常在大多数比较细粒的石英砂岩中至少含少量长石。
岩屑可能只包括少量磨蚀好的燧石和石英岩等，这些岩屑虽然含量很少，但可能是寻找来源区的线索。
根据胶结物的成分，可将石英砂岩进一步分类和命名，如铁质石英砂岩、钙质石英砂岩及硅质石英砂岩等。
在硅质石英砂岩中，根据胶结物性质又可划分以下三种：
硅质石英砂岩；石英岩状砂岩：
大部分碎屑石英具次生加大现象；沉积石英岩：
几乎全部碎屑石英具次生加大现象。
石英砂岩主要发育在稳定的地台区，因此，通常认为石英砂岩标志着稳定大地构造环境，并进而表明基准面的夷平作用以及长期的风化作用。
（二）次长石砂岩
又叫长石质石英砂岩，是向长石砂岩的过渡，长石的含量多于岩屑，一般为5～25%，而岩屑<15%。
（三）次岩屑砂岩
又叫岩屑质石英砂岩，这类砂岩是向岩屑砂岩的过渡类型。
其中石英含量大于50%，岩屑含量有所增加，但不超过25%。
（四）长石砂岩
（五）岩屑砂岩类
（六）杂砂岩类
将杂砂岩定义为杂基含量>15%的砂岩，在分类上与净砂岩并列，进一步分类和命名原则与净砂岩相同。
杂砂岩一般富含石英，有不同比例的长石和岩屑，通常含少量云母碎屑。
石英一般有棱角，常有显著的波状消光，通常构成碎屑部分半数左右。
（七）砂岩用于物源区构造背景的研究
砂岩的成分直接受物源区的影响，而物源区与沉积盆地之间的关系则受构造作用的控制，这实际上也就是板块构造活动控制了各类砂岩以及其它沉积岩类的出现与分布。
迪金森的QFL、QmFLr.OpLvLs.QmPK图解（转引自曾允孚等1986）
三、粉砂岩（简单介绍）
四、砂岩的油气储集性能及其与岩性的关系（简单介绍）
五、砂岩的研究方法及其意义
第三节粘土岩
一、概念和基本特征
粘土岩是指以粘土矿物为主（含量>50%）的沉积岩。
粘土岩是沉积岩中分布最广泛的一类，约占沉积岩总量的60%，它是重要的生油母岩，我国许多大型油气田的生油岩多是粘土岩，而且它的渗透性极差，可作为油气储集的良好的盖层。
二、粘土岩的主要物理特性（简介）
非渗透性、吸附性、吸水膨胀性、可塑性、耐火性、烧结性、粘结性、干缩性等。
三、粘土岩的物质成分
粘土岩的矿物成分以粘土矿物为主，次为陆源碎屑矿物、化学沉淀的非粘土矿物及有机质。
其化学成分以SiO2、Al2O3、H2O为主，次为Fe、Mg、Ca、Na、K的氧化物及一些微量元素。
（一）粘土矿物
粘土矿物是一种含水的硅酸盐或铝硅酸盐，可分为非晶质和结晶质两类。
后者又分为层状和链层状两种结构类型。
最常见者为层状结构的粘土矿物。
粘土矿物分类简表
晶
质
的
结构单元层类型
层间物
族
种
层
状
的
简
单
层
状
的
1:
1
[Si4O10]（OH）8
有或无水分子
高岭石
高岭石、地开石、珍珠陶土等
埃洛石
埃洛石（多水高岭石）、变埃洛石等
2:
1
[S4O10]（OH）2
阳离子或
水化阳离子
蒙脱石
蒙脱石、拜来石、绿脱石、皂石
水云母
水云母（伊利石）、海绿石
2:
1:
1
[Si4O10]（OH）2
氢氧化物
绿泥石
各种绿泥石、单热石等
混
层
状
的
有序混层
水云母－蒙脱石组合、绿泥石－蒙脱石组合等
无序混层
水云母－蒙脱石组合、水云母－绿泥石组合
水云母－蒙脱石－绿泥石组合等
链层状的
2:
1
水化阳离子
海泡石
海泡石、坡缕石（凹凸棒石）
半晶质和非晶质的
伊毛缟石、水铝英石等
（二）非粘土矿物
非粘土矿物包括陆源碎屑矿物和化学沉淀的自生矿物。
陆源碎屑矿物中有石英、长石、云母、各种副矿物。
其中最主要的还是石英，呈单晶出现，圆度差，边缘较模糊，多分布于不纯的粘土岩中。
（三）有机物质
（四）粘土岩的化学成分
四、粘土岩的结构、构造和颜色
（一）粘土岩的结构
1、按颗粒的相对含量划分
按粘土质点和粉砂（砂）相对含量划分的粘土岩结构类型
粘土及粉砂（砂）含量
结构类型
粘土%
粉砂（砂）%
粘土结构
含粉砂（砂）粘土结构
粉砂（砂）质粘土结构
>90
75～90
50～75
<10
25～10
50～25
2、按粘土矿物的结晶程度及晶体形态划分：
非晶质结构；隐晶质结构；显晶质结构。
3、鲕粒及豆粒结构
4、内碎屑结构
5、残余结构
（二）粘土岩的构造
粘土岩的构造分宏观和微观两种类型。
（三）粘土岩的颜色
四、粘土岩的分类和主要类型
（一）分类
表4－4粘土岩的综合分类
岩石名称
固结程度结构及成分
未－弱固结
（未重结晶）
固结
（未－中等重结晶）
强固结
（重结晶矿物>50%
无页理
有页理
结构
（粉砂
或砂
含量
<10%
粘土
泥岩
页岩
泥
板
岩
10～25%
含粉砂（砂）粘土
含粉砂（砂）泥岩
含粉砂（砂）页岩
25～50%
粉砂（砂）质粘土
粉砂（砂）质
粘土岩
粉砂（砂）质岩
粘
土
矿
物
成
分
高岭石
高岭石粘土
（高岭土）
高岭石泥岩
高岭石页岩
蒙脱石
蒙脱石粘土
（膨润土）
蒙脱石泥岩
蒙脱石页岩
伊利石
伊利石粘土
伊利石泥岩
伊利石页岩
海泡石
海泡石粘土
海泡石泥岩
海泡石页岩
高岭石、蒙脱石
高岭石
－蒙脱石粘土
高岭石
－蒙脱石泥岩
高岭石
－蒙脱石页岩
高岭石，伊利石
高岭石
－伊利石粘土
高岭石－
伊利石泥岩
高岭石
－伊利石页岩
蒙脱石，伊利石
蒙脱石
－伊利石粘土
蒙脱石
－伊利石泥岩
蒙脱石
－伊利石页岩
混
入
物
成
分
钙质
钙质泥岩
钙质页岩
泥
板
岩
铁质
铁质泥岩
铁质页岩
硅质
硅质泥岩
硅质页岩
有机质
碳质泥岩
暗（黑）色泥岩
碳质页岩
黑色页岩
油页岩
（二）粘土岩的主要类型
高岭石粘土岩，蒙脱石粘土岩，伊利石粘土岩，海泡石粘土岩，泥岩及页岩
第四节碎屑沉积物的沉积后作用
一、砂、砾沉积物（岩）的沉积后作用
砂、砾岩积物（沉）的的沉积后作用类型主要有：
机械压实及压溶作用、胶结作用、交代作用、重结晶作用及溶解作用等。
（一）压实和压溶作用
机械压实作用类型示意图
颗粒的接触类型
（二）胶结作用
胶结作用是指从孔隙溶液中沉淀出矿物质（胶结物），将松微的沉积物固结起来的作用，胶结作用是沉积物转变成沉积岩的重要作用，也是使沉积层中孔隙度和渗透度降低的主要原因之一。
碳酸盐胶结物、二氧化硅胶结物、粘土矿物胶结物。
（三）交代作用
交代作用是指一种矿物代替另一种矿物的现象，交代作用可以发生于成岩作用的各个阶段及至表生期。
（四）重结晶作用和矿物的多形转变（简介）
（五）溶解作用与次生孔隙
二、粘土沉积物（岩）的沉积后作用
（一）粘土岩的沉积后作用的主要类型
压实作用，粘土矿物的转化作用，粘土矿物的脱水作用
（二）粘土沉积物沉积后作用与油气生成的关系
三、碎屑岩成岩阶段划分及主要标志
石油系统于1992年建立了由应凤祥起草的中华人民共和国能源部行业标准“碎屑岩成岩阶段划分规范”。
本教材采用的是该划分方案。
（一）划分依据
主要考虑与古地温等有关的四方面依据。
1、自生矿物组合、分布、演变及其形成顺序；
2、有机质热成熟度指标（孢粉颜色、最高热解温度、镜质体反射率、油田水及干酪根中低碳有机酸类型与含量）；
3、粘土矿物及其混层粘土矿物的转化；
4、岩石的结构构造特点及孔隙类型；
5、古温度、流体包裹体均一温度及自生矿物形成温度；
以上依据在划分成岩阶段时，可根据不同盆地各自地质特点选择使用，可以有所侧重。
（二）成岩阶段的划分和命名
同生期；
早成岩期，进一步划分出A亚期和B亚期；
晚成岩期，进一步划分出A亚期和B亚期及C亚期；
表生期；
（三）各成岩阶段的主要标志
四、成岩作用对储层物性的影响
石英砂岩的孔隙最大含量与埋深的关系（据Schmidt，1979修改而成）
升级会员 