陆源碎屑岩的特征.docx
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陆源碎屑岩的特征
第三章陆源碎屑岩的特征
（CharacteroftheClasticRocks）
学时：
6学时
基本内容：
1、基本概念：
矿物碎屑、岩屑、填隙物、杂基、胶结物、自生矿物、后生矿物、他生矿物、继承矿物；
粒度、圆度、球度、杂基、原杂基、正杂基、淀杂基、外杂基、假杂基、胶结物、非晶质结构、隐晶质结构、显晶粒状结构、嵌晶粒状结构、自生加大结构、胶结类型、基底胶结、孔隙胶结、接触胶结、镶嵌胶结、平均粒径、中值、标准偏差、偏度、尖度、C-M图；
沉积构造、层理、纹层、层序、层系组、平行层理、水平层理、斜层理、交错层理、板状交错层理、槽状交错层理、楔状交错层理、爬升交错层理、羽状交错层理、压扁层理（脉状层理）、透镜状层理、波状层理、递变层理、韵律层理、均质层理、层面构造、波痕、泥裂、沟模、槽模、晶体印痕、结核、生物遗迹构造、自生色、继承色、次生色。
2、碎屑岩的主要碎屑成分、填隙物成分和化学成分。
3、碎屑岩的基本结构组分及其含义、粒级的划分方案、粒度的分类及命名、值的定义及换算、胶结物的结构分类、碎屑岩的支撑性质及胶结类型、粒度分析资料的整理及其应用。
4、基本原理：
用以层理描述的一些基本术语、层理的分类及类型、层理的研究意义及研究方法、三种成因类型波痕的特征、不同类型沉积构造与沉积环境的关系、碎屑岩颜色的成因意义。
教学重点与难点：
1、碎屑岩中碎屑颗粒与填隙物的基本概念；胶结物与杂基的区别、矿物碎屑与岩屑的异同。
2、粒度的概念及划分方案、杂基的概念及其分类、胶结物的概念及其结构分类、碎屑岩的支撑性质及胶结类型、粒度分析资料的应用
3、描述层理的一些基本术语、层理的分类与基本类型、各交错层理的特征、各类层理的特征与其形成时的水动力条件之间的关系、常见层面构造的特征及其环境意义。
教学思路：
依循成分组成－结构－构造顺序讲解。
即先介绍组成碎屑岩的基本组成，和各组成部分的关系，核心是对矿物碎屑与岩屑、杂基与胶结物之间的异同要重点讲解。
之后是讲解碎屑岩的结构，依次讲解碎屑岩的结构组分；分别讲解碎屑颗粒和填隙物（杂基、胶结物）的结构特征，对粒级的划分和命名要重点讲解；碎屑岩的支撑性质及胶结类型；简要介绍粒度分析的过程，重点讲解粒度分析资料的处理与应用。
最后一节是碎屑岩的沉积构造，在分类的基础上，分别讲解机械成因、化学成因和生物成因的沉积构造，在机械成因的沉积构造中重点介绍波痕和层理；简要介绍碎屑岩的颜色及其成因意义，这一部分重点是利用大量实物图片以增强学生的感性认识。
主要参考书:
1、冯增昭主编《沉积岩石学》上册第三、四、五章，石油工业出版社，1993.
2、曾允孚、夏文杰主编《沉积岩石学》第六章，地质出版社，1986.
复习思考题：
1、试述碎屑岩中的碎屑物质、非碎屑物质的主要类型和特征及研究意义？
2、在砂岩薄片中岩屑的识别标志。
3、碎屑岩中来自不同母岩的石英各有什么特点？
4、试述碎屑岩中碎屑颗粒、杂基、化学胶结物的含义；并如下五方面比较：
在岩石中分布状况和所起的作用；搬运方式；沉积方式及其控制因素；沉积时水动力状况；形成阶段等五个方面比较它们特点。
5、碎屑岩有哪四种基本结构组分？
试述每种结构组分的含义。
6、碎屑岩的碎屑颗粒结构包括哪些内容？
对它们的研究各具什么意义？
7、碎屑岩如何按颗粒分类命名？
其对应的岩石结构名称是什么？
8、碎屑岩的杂基可分哪几种？
每种杂基的识别标志是什么？
不同杂基之间的关系？
何种杂基才能反映沉积时流体的粘度和密度？
9、在碎屑中常见的胶结物成分有哪些？
它的最大含量界限是多少？
常见的胶结物结构类型有哪些？
请举出相应的胶结物成分。
并用图表示。
10、什么是碎屑岩的结构成熟度？
它主要取决于哪些因素？
结构成熟度与矿物成熟度有何差别？
11、什么是碎屑岩的胶结类型？
它可分哪四种？
试绘图表示。
并简述它们的各自特点、成因及环境意义。
12、什么是粒度分析？
对它的研究有何意义？
13、如何用粒度分析资料通过图算法以福克和沃德的公式求各粒度参数？
它们的地质意义是什么？
14、什么是C—M图？
牵引流和重力流（以浊流为例）的典型C—M图有何显著差别？
15、什么是层理?
层理的基本类型有哪些?
试述每种层理的形态特点、成因及环境意义，并用图表示。
16、试述层理的研究意义和研究方法。
17、试述流动体制、底床形态和层理类型之间的关系，并用图表示。
18、试述流水型交错层理和浪成交错层理的形成机制和主要控制因素。
19、什么是层面构造?
试述与机械成因有关的主要层面构造类型的形态特点、成因机制及环境意义。
20、试对比不同成因类型（浪成的、流水的、风成的）波痕的特点及指数变化范围。
21、举例说明波痕的研究意义。
22、什么是同生变形构造?
它包括哪些类型?
试述每种类型的形态特点、成因及环境意义。
23、试述晶体印痕特点、成因及指相意义。
24、试述结核的成因类型及其形成机理以及研究结核的地质意义。
图示同生、成岩、后生等结核与层理的关系。
25、什么是生物成因构造?
什么是痕迹化石?
以塞拉克（Seilacher,1964）研究成果为例，指明复理式和磨拉式沉积中的主要痕迹化石类型。
26、与实体化石比较，痕迹化石在相分析中有哪些优点?
27、什么是自生色、继承色、次生色?
试以粘土岩为例，说明自生色产生的原因。
并说明自生色在岩相石地理研究中的意义。
教学内容提要：
第一节碎屑岩的组成
一、颗粒
（一）矿物碎屑
1、石英（包括来自深成岩浆岩的石英、变质岩的石英、喷出岩和热液岩石的石英、再旋回石英）
火山型石英
保存六边形β－石英外形或呈熔蚀港湾状
再旋回石英
2、长石
3、云母
4、重矿物
密度大于2.86的矿物称为重矿物，它们在岩石中含量少，一般不超过1%，其分布的粒度受重矿物的晶形大小，相对密度及硬度的控制，可分为稳定重矿物及不稳定重矿物两类。
各种碎屑长石
1.半自形高岭石化正长石；2.来自花岗片麻岩的微斜长石；3.双晶纹很细的中酸性斜长石；
4.绢云母化长石；5.再旋回微斜长石；6.再旋回斜长石
（二）岩屑
二、填隙物
（一）杂基
杂基是碎屑岩中细小的械机成因组分，其粒级以泥为主，可包括一些细粉砂。
其成分通常是高岭石、水云母、蒙脱石等粘土矿物，有时见有灰泥和云泥。
杂基的含量高低表明沉积环境中水动力条件的强弱，反映搬运介质的流动特性，和碎屑组分的分选性，因而也是碎屑岩结构成熟度的重要标志，这正是我们认识杂基重要性的意义所在。
通常主要依靠结构来识别杂基。
（二）胶结物
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。
1、硅质，主要是石英、玉髓和蛋白石。
2、碳酸盐，主要为方解石和白云石。
3、其他非碎屑成分，赤铁矿、褐铁矿、硬石膏、石膏、黄铁矿、海绿石、绿泥石。
第二节碎屑颗粒的结构
一、碎屑颗粒的结构
（一）粒度（重点）
1．粒度的概念：
粒度是指碎屑颗粒的大小，是碎屑颗粒最主要的结构特征。
2．粒级的划分：
十进制
2的几何级数制
颗粒直径，mm
粒级划分
颗粒直径，mm
>1000
1000～100
100～10
10～2
巨砾
粗砾
中砾
细砾
砾
巨砾
中砾
砾石
卵石
>256
256～64
64～4
4～2
2～1
1～0.5
0.5～0.25
0.25～0.1
粗砂
中砂
细砂
砂
极粗砂
粗砂
中砂
细砂
极细砂
2～1
1～0.5
0.5～0.25
0.25～0.125
0.125～0.0625
0.1～0.05
0.05～0.01
粗粉砂
细粉砂
粉砂
粗粉砂
中粉砂
细粉砂
极细粉砂
0.0625～0.0312
0.0312～0.0156
0.0156～0.0078
0.0078～0.0039
<0.01
粘土（泥）
<0.0039
3．碎屑岩的粒度分类及命名：
三级命名法则
（二）球度（简单介绍）
球度是用来衡量一个颗粒接近于球体的程度，颗粒的三个轴愈接近相等，其球度愈高。
（三）形状（简单介绍）
颗粒的形状是由颗粒中A、B、C三个轴的相对大小决定的。
可分为圆球体、椭球体、扁球体、长扁球体。
（四）圆度（简单介绍）
圆度是指碎屑颗粒的原始棱角被磨圆的程度，它是碎屑的重要结构特征之一。
圆度的形状和分级（据鲍尔斯）
同一方框的颗粒圆度相似但球度不同
（五）颗粒的表面结构：
一般表显为磨光程度及表面刻蚀痕迹两个方面。
（六）颗粒组构：
沉积岩中颗粒的排列方式、充填方式和颗粒之间的接触关系。
颗粒的组构，示颗粒填集、接触、定向性及颗粒-杂基之间的关系（Tucker,1991）
二、填隙物的结构
（一）杂基
杂基是碎屑岩中与粗碎屑岩一起沉积下来的细粒填隙组分，粒度一般小于0.03mm，它们是机械沉积产物而不是化学沉淀组分，可分为原杂基、正杂基、假杂基。
（二）胶结物
胶结物是化学成因物质，其特点是由晶体大小、晶体生长方式及重结晶程度等决定的。
可分为：
非晶质及隐晶质结构，显晶粒状结构，嵌晶结构，自生加大结构。
胶结物的结构类型
（三）孔隙结构（孔隙和喉道）
1、喉道是孔隙的缩小部分（a）
2、可变断面收缩部分是喉道（b）
3、片状或弯片状喉道（d）
4、管束状喉道（e）
图3－16 孔隙喉道类型
孔隙喉道类型
（四）胶结类型及颗粒支撑性质
支撑类型、胶结类型和颗粒接触关系
（五）结构成熟度
结构成熟度的概念首先由福克（1954）提出，所谓结构成熟度是指碎屑沉积物在其风化、搬运和沉积作用的改造下接近终极结构特征的程度。
（六）粒度分析
1、粒度分析方法的选择（包括筛析，沉降分析，薄片粒度分析）
2、粒度资料图解
（1）直方图和频率曲线
（2）累积曲线
（3）概率值累积曲
3、粒度参数（重点讲解计算与应用）
平均粒径和中值，标准偏差和分选系数，偏度，峰度（尖度）
4、粒度分析在区分沉积环境中的应用（重点）
第三节沉积构造和颜色
一、沉积构造的分类
3－16沉积岩构造的分类
物理成因构造
化学成因构造
生物成因构造
流动成因构造
同生变形构造
暴露成因构造
一、层理构造
块状层理
韵律层理
粒序层理
水平层理
平行层理
波状层理
交错层理
二、层面结构
（一）上层面构造
波痕
剥离线理构造
（二）底层面构造
侵蚀模—槽模
刻蚀模—沟模
跳模、刷模、锥模等
三、其它
冲刷充填构造
侵蚀面构造
重荷模构造
包卷构造
砂球和砂枕构造
碟状构造
柱状构造
滑塌构造
干裂
雨痕
冰雹痕
泡沫痕
流痕
结核
缝合线
叠锥
晶体印痕
成岩层理
生物遗迹构造
二、流动成因的沉积构造
（一）层理构造
1、概念
层理构造是沉积岩中最重要的一种构造。
它是沉积物沉积时在层内形成的成层构造。
层理由沉积物的成分、结构、颜色及层的厚度、形状等沿垂向的变化而显示出来。
组成层理的要素有细层、层系、层系组。
层系组是由两个或两个以上的相似层系组成的，是在同一环境的相似水动力条件下形成的。
例如由厚度不等的板状层系所组成的层系组。
层理的基本术语
2、流态（也译为流动体制）与层理的形成
流速、粒度与床沙形体关系图（据曾允孚等，1986）（实验水深40cm，破折线以上的沙纹故不稳定）
3、层理分类及主要类型
水平层理及平行层理，波状层理，交错层理（可分为板状交错层理、楔状交错层理、槽状交错层理），压扁层理和透镜状层理，递变层理，韵律层理，均质层理。
4、层理的研究意义及其研究方法
①有助于正确划分和对比地层，恢复地层的正常产状；②交错层理是最有价值的指向构造，可以确定古水流系统；③根据层理类型可以推断沉积环境。
（二）层面构造
当岩层沿着层面分开时，在层面上可出现各种构造和铸模，有的保存在岩层顶面上，如波痕、剥离线理、干裂纹、雨痕等；有的在岩层的底面上，特别是下伏层为泥岩的砂岩底面上成铸模保存下来，如沟模、槽模等，总称为层面构造。
1、波痕
波痕是非粘性的砂质沉积物层面上特有的波状起伏的层面构造。
在砾岩和泥岩中见不到波痕。
波痕是保留在层面上的床沙形体痕迹，在层内的痕迹就是层理。
按形成波痕的介质条件不同，可分为流水波痕、浪成波痕、风成波痕、冰成波痕。
按照不对称指数可分为对称波痕（RSI≈1），不对称波痕（RST>1）。
流水波痕和风成波痕属于不对称波痕，浪成波痕有对称的和不对称的。
波痕要素及流动方式示意图
2、原生流水线理或剥离线理构造
这种构造常出现在具有平行层理的薄层砂岩中，沿层面剥开，出现大致平行的非常微弱的线状沟和脊，常代表水流方向，所以斯托克斯（W.L.Stokes,1947）定为原生流水线理；因它在剥开面上比较清楚，所以又称剥离线理构造。
它是由砂粒在平坦床沙上作连续的滚动留下的痕迹，所以与平行层理经常共生。
3、底层面构造
冲刷面，侵蚀模－槽模，刻蚀模，
三、同生变形构造
引起沉积物形变的机理有几种：
①的沉积物（如砂层）覆盖在密度小的沉积物（如被水饱和的泥和粉砂层）之上，形成密度差，在不均匀压力的作用下，引起物质垂向移动。
②积物的液化和流化作用。
③积在斜坡上的沉积物因重力作用而产生移动及滑塌。
常见同生变形构造有：
重荷模和火焰状构造，砂球和砂枕构造，包卷构造和滑塌构造，碟状构造和柱状构造。
四、暴露成因的构造
包括干裂，雨痕及冰雹痕，流痕，泡沫痕，冰成痕。
五、化学成因的构造
包括结核和缝合线。
六、生物遗迹构造
1、概念和分类
生物遗迹构造，即生物遗迹化石，是指保存在沉积物层面上及层内的生物活动的痕迹，遗迹化石可按形态及行为方式不同分类。
主要分为七种常见类型。
遗迹化石的行为习性分类（据胡斌，1997）
2、生物的梯阶式开发与遗迹分层
生物阶梯式扰动的一般模式（示五个梯阶）（（据胡斌，1997）
3、生物扰动构造
广义的生物扰动构造即遗迹化石。
根据相对于原始沉积组构的改造量而划分的生物扰动等级（据胡斌，1997）
扰动等级
扰动量/%
描述
0
0
无生物扰动
1
1~5
零星生物扰动，极少量清晰的遗迹化石和逃逸构造
2
6~30
生物扰动程度较低，层理清晰遗迹化石密度小，逃逸构造常见
3
31~60
生物扰动构造程度中等，层理界面清晰，遗迹化石轮廓清楚，叠复现象不常见
4
61~90
生物扰动程度高，层理界面不清，遗迹化石密度大，有叠复现象
5
91~99
生物扰动程度强，层理彻底破坏，但沉积物再改造程度较低，后形成的遗迹形态清晰
6
100
沉积物彻底受到扰动，并因反复扰动而受到普遍改造
七、碎屑岩的颜色
碎屑岩的颜色是碎屑岩最醒目的标志，是鉴别岩石、划分和对比地层、分析判断古地理的重要依据之一。
1、碎屑岩颜色的成因类型：
按成因可分为三类，即继承色、自生色和次生色。
继承色和自生色都是原生色。
2、引起碎屑岩颜色的原因：
碎屑岩的颜色主要决定于岩石的成分，即决定于岩石中所含的染色物质－色素。
换句话说，碎屑岩的颜色多半是由于含铁质化合物（绿、红、褐、黄色）或含游离碳（灰、黑色）等染色物质即色素造成的。
3、颜色的意义和描述方法
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