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1、1,第三节 陆源碎屑岩,一、碎屑岩的一般特征 二、砾岩和角砾岩 三、砂岩 四、粉砂岩 五、粘土岩,2,一、碎屑岩的一般特征,3,4,(一)碎屑 碎屑岩中碎屑的含量大于50,是决定碎屑岩特征的基本组分。碎屑的特征可用成分、粒度、形状、表面特征来描述。 1.碎屑成分:矿物碎屑、岩石碎屑 主要是母岩在风化、剥蚀过程中形成的,数量大,是陆源碎屑岩的主要结构成分。 碎屑成分取决于母岩矿物的稳定性、粒度、搬运距离、埋藏或堆积速度等因素。,5,6,矿物碎屑:是指母岩机械破碎后呈单一状态出现的矿物颗粒。 目前已发现的矿物碎屑约有160种,常见的约有20种。在一种碎屑岩中通常不过35种。 碎屑矿物按比重可分为和
2、两类: 轻矿物:比重2.86,主要为石英、长石; 重矿物:比重2.86,主要为岩浆岩中的副矿物、部分铁镁矿物(如辉石、角闪石)以及变质岩中的变质矿物(如石榴石、红柱石)。 最常见分布最广泛的矿物碎屑有:,7,石英碎屑:碎屑岩中分布最广一种矿物。砂岩及粉砂岩中平均含量达66.8,在砾岩中含量较少,粘土岩中含量更少。 肉眼观察石英碎屑多呈碎屑粒状,棱角有磨圆现象,表面灰白色或烟灰色,玻璃光泽,新鲜断口油脂光泽,硬度为7,无解理。,8,长石碎屑:长石的稳定性远小于石英,在碎屑岩中长石的含量远较石英为少。在砂质岩中长石的平均含量为1015,粘土岩中占4。长石主要分布于粗砂中。 碎屑岩中钾长石多于斜长石
3、。都呈颗粒状。 钾长石未风化时,呈肉红色,玻璃光泽,一般易风化成高岭土,颗粒表面变得不光洁,略带浅土黄色,硬度也降低。 斜长石白色,玻璃光泽,表面少见污染,较光洁,常被绢云母、碳酸盐矿物交代,而略带浅灰色或浅灰黄色,透明度降低。,9,云母碎屑:在成分成熟度较低的砂岩和粉砂岩中,云母极为常见。由于白云母比黑云母抗风化能力强,常见白云母呈鳞片状分布于细砂岩、粉砂岩中。黑云母常分解为绿泥石和磁铁矿,在海洋中可分解为海绿石。 重矿物碎屑:种类很多,有些抗风化能力强,分布广,如锆石、金红石、石榴石、刚玉、电气石;有些抗风化能力弱,分布不远,主要分布在靠近母岩区的地方。如橄榄石、辉石、角闪石、磷灰石、重晶
4、石。,10,岩石碎屑:是母岩岩石的碎块,简称岩屑或岩块。因直接保持着母岩的矿物组合、结构及构造特征,对确定母岩类型有最重要的意义。 岩屑含量与下列因素有关: 碎屑岩的粒度,砂岩细砂中岩屑少,砾岩砂砾岩中岩屑多; 母岩抗风化能力的强弱,强则容易成为岩屑,弱则难以成为岩屑; 岩屑大量出现反映了一种特殊的地质条件,如干燥的气候条件,快速的剥蚀和堆积环境,离母岩近,而搬运不远。,11,2.碎屑粒度及粒度分级 碎屑粒度是指碎屑颗粒的大小,是碎屑岩的基本特征之一。 在自然界分布最多的是20.005 mm之间的碎屑颗粒。 通常分为四级:砾、砂、粉砂、粘土(泥)。,12,常用的碎屑颗粒粒度分级表,13,石油行
5、业碎屑颗粒粒度分级标准表,重要性一、是陆源碎屑岩分类的基础,据粒度通常分为砾岩、砂岩、粉砂岩和泥岩四类; 重要性二、是陆碎屑岩最常用命名的基础。,14,(1)碎屑岩的粒度分析法 直接测量法:用于粗大的松散碎屑,获大(dl)中(di)小(ds)三个直径; 筛析法:用于松散碎屑(砾、砂、粉砂),获得中径; 显微镜电镜:用于固结的砂、粉砂和泥,获得视长径; 沉降分析法:用于粉砂和泥级碎屑,获体积(有效)直径(dn) 。,15,(2)粒度三级命名法 含量大于或等于50的粒级定岩石的主名,即基本名; 含量介于5025的粒级以形容词“XX质”的形式写在主名之前; 含量在 2510的粒级作次要形容词,以“含
6、XX”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。如粉砂质细砂岩,含砾粗砂岩,含泥粉砂质细砂岩。,16,假如碎屑岩的粒度分选较差,所含粒级较多,但没有一个粒级的含量是大于或等于50,而含量在 5025的粒级又不止一个。这时则以含量为 5025的粒级进行复合命名,以“ XXXX岩”的形式表示,含量较多的写在后面。其它含量少的粒级仍按第一条原则处理。如:中-粗砂岩,粉-细-中砂岩;含砾的粗-细-中砂岩(不等粒砂岩)。 若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5025的粒级也没有或者只有一个。则应将此岩石的全部粒度组分分别合并为砾、砂和粉砂三大级,然后按前两
7、条原则命名。 如:含砾砂岩,含泥砾质砂岩。,17,(3)分选性 碎屑颗粒大小的均匀程度,即称为“分选性”。 在肉眼研究时常将分选性分为好、中、差三级: 主要粒级成分的含量75%时,碎屑大小近于相等者,称为分选性好; 主要粒级成分的含量在75%至50%时,碎屑大小有明显差异者,称为分选性中等; 没有一个粒级成分的含量50%时,碎屑大小相差悬殊者,称为分选性差; 实际应用中常用目测法与标准模板(或标准砂样管)对比确定。,18,19,3.碎屑形状 (1)圆度: 指颗粒的棱和角被磨蚀、圆化的程度。 尖棱角状:颗粒棱角尖锐,保持机械破碎时的形状。 棱角状:颗粒棱角比较尖锐,棱线或表面内凹或外凸,不显磨损
8、痕迹。 次棱角状:棱角清晰可见,其顶缘已稍现磨蚀。 次圆状:棱角已磨损而圆化,但其基本轮廓尚存,只是其棱缘、顶端呈弧形。 圆状:棱角已全部磨损而消失,颗粒表面呈弧形,但颗粒原始轮廓仍保存,表面有内凹或外凸的弧面。,20,滚圆状:棱角全部磨损,颗粒表面呈平滑的外凸弧面,无内凹外凸现象,只能据其特征大致推断原始的颗粒形状。,21,(2)球度:指碎屑颗粒磨蚀接近球体的程度。通常是用福克(1958)提出的公式来计算球度系数:,A:为颗粒最大扁平面上的最大直径; B:为最大扁平面内垂直A轴的最大直径; C:是垂直最大扁平面的最大直径; A、B、C三轴互相垂直,不一定交于一点; 最大球度值l,最小值则趋近
9、于零。 球度的高低与碎屑的成分、介质性质、搬运方式、搬运距离等有关。,22,23,(3)表面特征:一般主要观察表面的磨光程度及表面刻蚀痕迹两个方面。如丁字擦痕、压蚀坑、毛玻璃表面、沙膜膝。在电镜较为普及的现今,许多砂粒表面的蚀坑也被发现。 表面特征的形成主要是环境条件改造的结果,也与碎屑自身的属性有关,因此,研究表面特征同样有重要的成因和环境意义。,24,颗粒形状和表面特征,25,(二)填隙物 是碎屑颗粒空隙之间的粘土和化学沉淀充填物,其总量小于碎屑岩总体积的50,它对碎屑起胶结作用。 粘土:主要是与碎屑颗粒同时沉积的混入物,称为杂基,也称基质。 化学沉淀物:主要是碎屑颗粒沉积以后滞留或环流于
10、颗粒之间的空隙溶液中的溶解物经化学沉淀作用而成,称为胶结物。常见为蛋白石(经陈化、重结晶为玉髓)、氧化铁、方解石、白云石。,26,27,按碎屑岩中填隙物充填空隙的方式可分为: 基底胶结:碎屑互不接触,它比较均匀地分布于胶结基底之上。 凝块胶结:类似于基底胶结,但碎屑分布不均匀,呈凝块状聚集。 孔隙胶结:碎屑相互接触,填隙物充填于颗粒间的空隙中。 接触胶结:碎屑相互接触,填隙物仅粘着于颗粒接触点上。 充填胶结:孔隙胶结的填隙物被淋滤,又再次被次生胶结物充填。,28,29,二、砾岩和角砾岩 碎屑岩中砾石(粒度2mm)的含量大于50者叫砾岩。一般把砾石呈磨圆状者叫砾岩,而砾石呈棱角状者叫角砾岩。 (
11、一)角砾岩 按成因分为冰川角砾岩、洞穴角砾岩、滨岸角砾岩、构造角砾岩。,30,角砾岩,31,角砾岩,32,(二)砾岩 1.按砾石成分为单成分砾岩和复成分砾岩。单成分砾岩中砾石多由石英岩、脉石英组成。 2.根据砾岩在地层上的意义可分为底砾岩和层间砾岩。,33,砾岩,34,砾岩,35,砾岩,36,三、砂岩 (一)砂岩的一般特征,1、概念:砂级(20.1mm)陆源碎屑颗粒含量50的陆源碎屑岩石称“砂岩”。 2、成分特征:碎屑颗粒主要为石英碎屑、长石碎屑及各种岩屑,少量重矿物及其它碎屑;杂基为0.03mm的粘土及矿物的细小碎屑,胶结物多为钙质、硅质和铁质。 3、结构特征:砂岩的粒度、分选性、圆度等均与
12、形成环境有关而变化较大。,37,4、构造特征:沉积构造极其多样复杂,类型及发育程度与沉积环境有关,反之依其沉积构造的类型与特征,能有效地推断形成时的环境条件。 5、岩石分布特征:分布远比砾岩广,约占沉积岩1/3左右,仅次于粘土岩。 6、研究意义:砂岩中孔隙发育,一般均是良好的储水层和油层、气层。据统计,世界上半数以上的油气资源储集在砂岩中。我国绝大部分油气都是储集在砂岩中。,38,砂 岩,39,(二)砂岩的成分分类 1、分类原则与依据 从具体标志来说,选择砂岩中的石英、长石、岩屑和粘土基质四种组分作为分类依据。 因为这些变量容易鉴别,它们彼此间的数量关系可以反映砂岩的成因。,40,各组分的意义
13、: 不稳定碎屑组分可以反映物质来源。 长石是花岗质母岩的标志,岩屑则是火山岩、沉积岩和浅变质岩的标志。长石和岩屑的比值可以反映出来源区母岩组合的基本特征。单晶石英来源是多方面的,石英岩、花岗岩、片麻岩等岩石,也可以是经历多次沉积旋回的产物,不能反映来源区的母岩性质。 搬运和磨蚀通过稳定组分和不稳定组分相对量比来表示。即:Q/FR,称矿物成熟度。矿物成熟度越高,磨蚀条件越好,搬运历史也越长。 粘土基质有无和数量多少,是机械分异作用好坏的具体指标。流动指数表示:碎屑与基质比值C/M。,41,2、教材推荐分类方案内容,(1)四组分体系中首先按基质含量将砂岩分为砂岩和杂砂岩两大类: 砂岩:基质含量15
14、; 杂砂岩:基质含量15的。 当粘土杂基含量超过50时,则过渡为粘土岩。 (2) 三个端元组分为石英(Q)、长石(F)及岩屑(R),其中岩屑组合含燧石、硅质岩屑和花岗质岩石在内的各类岩屑及碎屑状云母及绿泥石; 相对含量的划分界线为:10%、25%和50%; 命名名称用三角图及表格表示。,42,A,B,A:Q65% F25% R10%,B:Q65% F10% R25%,含各种岩屑、云母及绿泥石等,65,43,砂岩(杂砂岩)分类表,注:当基质含量15时,岩石名称相应改称石英杂砂岩,44,(三)砂岩的主要类型 1.石英砂岩类: 碎屑组分中石英含量多于50,长石和岩屑的含量都少于25的砂岩均属此类。
15、常按粒度进行三级分类命名;也常按结构成分进行分类命名。 (纯)石英砂岩是其典型代表,其次是分布更为广泛的长石质石英砂岩、岩屑质石英砂岩和长石岩屑质石英砂岩。,45,石英砂岩,46,47,2.长石砂岩类: 长石含量25,长石岩屑,石英含量75的一大类砂岩; 长石砂岩是典型的代表,当岩屑数量较多时过渡为岩屑质长石砂岩。,48,长石砂岩,49,50,3.岩屑砂岩类: 岩屑25,长石岩屑,石英75的一类砂岩; 典型代表是岩屑砂岩;当长石较多时则为长石质岩屑砂岩。 岩屑砂岩的颜色一般为浅灰色、灰绿色或灰黑色。 岩屑成分复杂,主要决定于母岩,常见者为喷出岩类和浅变质岩类。,51,52,4.杂砂岩类: 杂基
16、含量多于15的,分选不好的,泥砂混杂的砂岩均属此类。 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,通常构成碎屑部分半数左右。 长石主要是斜长石,钾长石少见。 岩屑多样,以细结构的风化能力较强的岩屑常见,其它不稳定岩屑可或多或少的产出。其成分成熟一般较低。 填隙物以杂基为主。胶结物极少,常有交代成因的斑点状的方解石、白云石等碳酸盐矿物。,53,54,四、粉砂岩 (1)概念:主要由0.10.01mm粒级(含量50)碎屑颗粒组成的细粒碎屑岩;按颗粒大小又可分为:粗粉砂岩(0.10.05mm)和细粉砂岩(0.050.01mm)。 (2)成分特征:稳定组分较多,成分较
17、单一,常以石英为主,长石较少,多为钾长石,常含较多白云母。重矿物含量比砂岩多,可达23,多为稳定性高的组分,如锆英石、电气石。 粘土基质含量一般相当高,常向粘土岩过渡形成粉砂质粘土岩。碳酸盐胶结物较常见,铁质和硅质较少。,55,(3)结构与构造特征:磨圆度不高,呈棱角状。而分选性一般较好,当有较多砂粒混入时可能较差。 水平层理及波状层理发育;交错层理较少,小型;常见水下滑动所形成的包卷层理等变形构造。,56,57,五、粘土岩 粘土岩类又叫泥质岩或泥状岩,是主要由粘土矿物及粒径小于0.005mm的细碎屑(含量50)组成的沉积岩。 粘土岩是分布最广的沉积岩,它约占沉积岩总量的60。 是重要的生油岩
18、石,也是重要的盖油层岩石。因此,研究粘土岩有很大的实际意义。 粘土岩中的粘土矿物绝大部分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,它属陆源性质;而水盆地中原地堆积的粘土少见。,58,(一)粘土岩的一般特征 1.结构 泥质结构:粘土物质质点占95以上。因其细腻,手触之有滑感,以刀切之则呈平滑切面,断口则呈贝壳状。常有粉砂混入物,就叫泥质粉砂结构,有粗糙感。砂质越多,粗糙感越强。 胶状结构:为沉积物凝胶脱水后形成的干缩裂隙,裂隙表面具贝壳状纹线。 鲕状结构:外形似鲕,直径2mm,内部具同心圈。直径大于2mm,内部无同心圈结构称为豆状结构。,59,2.构造 层理(如水平层
19、理、块状层理); 层面特征(如干裂、雨痕、虫迹、结核、晶体印痕); 水底滑动构造、搅混构造。 水平细层的厚度小于1cm者称为页状层理或页理; 水平细层的厚度小于1mm者称为纹理,在粘土岩中也较常见。,60,3.粘土岩的物质成分 粘土岩的物质成分以粘土矿物为主,其次为陆源碎屑物质、化学沉淀的非粘土矿物及有机质。其化学成分以SiO2、Al2O3和H2O为主,其次为Fe、Mg、Ca、Na、K的氧化物及一些微量元素。 粘土矿物:细分散的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。主要是高岭石、蒙脱石、水云母。,61,高 岭 石,62,蒙 脱 石,63,伊 利 石,64,绿 泥 石,65,可塑性:粘
20、土质岩粉碎后加适当的水份,受压后可塑制成一定的形体,在压力取消后,形态不变。 耐火性:是指在高温下不熔融的性能; 烧结性:粘土矿物在低于耐火度的低温下局部熔化,因而质点相互粘结成坚硬的陶质石块。 结合性:粘土与砂质粘合,塑造出良好的泥坯,干燥后形成坚硬生坯的性能。 干缩性:粘土沉积物风干或加热烧干后,质点表面结合水分的蒸发,所产生体积收缩的现象。 吸附性:粘土质点能从周围介质中吸附各种气体、液态及有机质色素的能力。 吸水性:有些粘土具有极强的吸水能力,同时产生体积膨胀。,粘土矿物的主要物性,66,4.粘土岩的颜色 红色、紫红色是因粘土颗粒间或颗粒表面存在分散状的高价氧化铁(赤铁矿、褐铁矿)薄膜
21、,是强氧化条件下形成的。颜色的不同与含铁总量无关,而与Fe3+与Fe2+的比值有关。 绿或灰绿色是因粘土岩中存在绿泥石或因伊利石晶格中含有Fe2+所致,是弱氧化弱还原环境下形成的。 灰色、灰黑、黑色大多是岩石中富含有机质和分散状低价铁的硫化物(如黄铁矿)所致,为还原或强还原环境中形成的。因此,灰、灰黑、黑色常是生油粘土岩的标志之一。,67,(二)泥质岩的研究方法简介,1、薄片鉴定,在显微镜下观察。 2、粒度分析,通过筛析、沉速分析和高速离心机。 3、差热分析,利用差热仪测定各种粘土矿物在加热过程中发生吸热或放热效应的不同,来研究粘土矿物。 4、热重分析,粘土矿物在加热过程中,层间水、结构水、吸
22、咐水会逐渐脱出,用热天平来测定粘土矿物在不同温度下所失去的重量而获得水失重曲线。 5、电子显微镜法,在电子显微镜下放大几千倍,几万倍,可以鉴别出各种矿物的形态,从而确定其成分。 6、X射线衍射法,这是最有效的和最常用的方法。 7、其它方法,染色方法、油浸法、化学全分析法,红外光谱分析法,有机质的测定。,68,(三)粘土岩的常见岩石类型 1.按粘土岩的成因分为: 残积粘土岩:它是母岩风化分解后形成的粘土原地堆积而成。 沉积粘土岩:主要是母岩风化分解后形成的粘土物质搬运至水盆地中沉积而成的成层粘土岩,它可产在湖泊、沼泽及海洋中。 2.按矿物成分可分为:高岭石粘土岩、蒙脱石粘土岩和水云母粘土岩。,6
23、9,3.按后生作用强度可分为:粘土、泥岩和页岩、泥板岩和页板岩。,按后生作用强度划分的粘土岩类型,70,页岩的类型很多,按照混入物的成分,可分出如下种类: 黑色页岩:含有大量有机质和细分散状黄铁矿,岩石呈黑色但不染手,页理发育。它多形成于缺氧而富含H2S的闭塞海湾、湖泊内水较深的地带。有些黑色页岩是良好的生油层,有些黑色页岩中则含有许多稀有、稀土和放射性元素以及一般金属和非金属元素。 碳质页岩:岩石中含大量碳质,呈黑色,能染手,以此可与黑色页岩相区别。多形成于湖泊、沼泽地区,常出现于煤系地层中并成为煤的夹层。,71,油页岩:黑色或棕黑色,含有较多的沥青,因而比其它页岩轻,具有弹性,燃之有沥青味
24、。它主要形成于闭塞的海湾和湖沼环境中。其沥青质是由低等植物和浮游生物死亡后,遗体在与空气隔绝的还原条件下转化而形成的,常与生油岩系或含煤岩系共生。 钙质页岩:含碳酸钙,但其量不超过25。钙质页岩分布很广。 硅质页岩:页岩中含有较多的游离SiO2,它多呈玉髓、蛋白石存在,也常含硅藻、海绵、放射虫化石。岩石致密、性脆,具贝壳状断口。,72,第四节 火山碎屑岩(自学),火山碎屑岩是介于火山熔岩与正常沉积岩之间的岩石类型,兼有二者的特点,与二者相互过渡,又与火山熔岩、次火山岩及正常沉积岩相伴产出。 火山碎屑岩是主要由火山碎屑物质(50%)组成的岩石。是典型的主要由来源于地下深部的沉积岩原始物质组成的沉
25、积岩类型,因其结构成分主要是矿物与岩石的碎屑,常将其划入碎屑岩的范畴。,73,火山碎屑岩在时间上分布十分广泛,从前寒武纪至第四纪均有分布;在空间上主要分布在火山活动带及附近地区。我国东部地处环太平洋火山活动地带,中、新生代沉积中有着发育的火山岩系。 由于不少重要矿产常与其有关,现在在世界各地区的火山碎屑岩中,还陆续发现了一些工业性油气田,例如日本新泻盆地的35个油气田,其中有11个油气田的油气储集在凝灰岩中,有4个储集在火山角砾岩中,有5个储集在集块岩中。近20年来,对于这些地区的火山作用及火山碎屑岩的研究有较大的进展。,74,一、火山碎屑岩的特征 (一)火山碎屑岩的物质成分 主要由火山碎屑物
26、质组成,还有正常沉积物质和熔岩物质。 火山碎屑物质主要来自凝固的熔岩碎屑,也有一部分来自构成火山通道和基底的岩石。 按成分,火山碎屑物:玄武质的、安山质的和流纹质的; 按物态,火山碎屑物:熔岩碎屑(岩屑)、晶体碎屑和玻璃碎屑。,75,(二)火山碎屑岩的结构、构造及颜色 根据四种基本粒级的火山碎屑物在火山碎屑岩中的含量,可分为四种基本结构类型: 集块结构:大于l00mm的火山集块占50以上的火山碎屑岩具有的结构。 火山角砾结构:100mm2mm的火山角砾占50以上的火山碎屑岩具有的结构。 凝灰结构:2mm0.0lmm的火山灰占75以上的火山碎屑岩所具有的结构。 火山尘结构:主要以小于0.0lmm
27、的尘状火山碎屑物为主的火山碎屑岩所具有的结构。,76,在火山碎屑岩中,常见的构造如下: 层理构造:火山碎屑岩通常不显层理,但在水携或风携的火山碎屑沉积中,也可出现小型和大型交错层理及平行层理。 递变层理:主要出现在沉积物重力流火山碎屑岩类中,系陆上或水下火山碎屑重力流以悬浮和递变悬浮搬运和沉积作用所致,如有正递变、反递变以及叠覆递变层理,是反映重力流水道微环境。 斑杂构造:是火山碎屑物在颜色、粒度、成分上分布不均,且无排列性,而表现出来的一种杂乱构造。,77,平行构造:泛指由伸长形的火山碎屑物,如透镜体、饼状体、熔岩团块和条带等定向排列所组成的构造,它的连续性与平行性不及假流纹构造。 假流纹构
28、造:主要出现在流纹质熔结凝灰岩中,是塑性玻屑为拉长状、透镜状、揉皱状呈定向排列所显现的构造。根据塑性玻屑可见燕尾状分叉,在刚性碎屑边部可见塑变不强的弧面棱角状外形,“假流纹”延伸不远,无气孔及杏仁体等而有别于流纹构造。 其它构造:除上述构造外,有时还见气孔、杏仁构造、火山泥球及豆石构造,甚至在某些火山细屑岩中还见有生物搅动构造及实体化石。,78,颜色: 火山碎屑岩常具有特殊鲜艳的颜色,如浅红、紫红、嫩绿、浅黄、灰绿等,它是野外鉴别火山碎屑岩的重要标志之一。 颜色主要取决于原始物质成分,中基性火山碎屑岩色深,为暗紫红、墨绿等色;中酸性者色则浅,常为粉红、浅黄等色。 其次取决于次生变化,如绿泥石化
29、则显绿色,蒙脱石化则显灰白或浅红色。,79,二、火山碎屑岩的分类及各类特征,80,第五节 碳酸盐岩,碳酸盐岩是主要由方解石和白云石等碳酸盐矿物组成的沉积岩; 石灰岩和白云岩是碳酸盐岩的主要岩石类型; 碳酸盐岩分布很广 ,在沉积岩中居第三位 ; 重要的生油岩和储油岩。在当前国内外的大油气田中,碳酸盐岩产层占50,产量占60。,81,一、碳酸盐岩的一般特征 (一)碳酸盐岩的成分 碳酸盐矿物:主要是方解石、文石、白云石,还有菱镁矿、菱铁矿、菱锰矿。 陆源碎屑混入物:主要是石英、长石和粘土。粘土的含量可以很高,其中以含水云母为多,高岭石也可见及,不含蒙脱石。 非碳酸盐的自生矿物:如海绿石、黄铁矿、石膏
30、、硬石膏及自生的石英、长石。,82,碳酸盐岩按主要矿物成分分为石灰岩、白云岩两个基本类型,它们之间有一系列的过渡类型。和粘土岩、碎屑岩之间也存在着过渡类型。一般以525、2550的含量界限进行划分和命名。,碳酸盐岩成分分类及命名表,83,碳酸盐岩主要由颗粒、晶粒、生物格架、泥、胶结物五种主要的结构组分组成。 还有一些次要的结构组分,如陆源物质、其它化学沉积矿物、有机质; 派生的结构组分如孔隙。 这些次要的和派生的结构组分对岩石性质也有一定的影响,对岩石的成因分析有重要意义。,(二)碳酸盐岩的结构,84,在碳酸盐岩中,常见颗粒类型有内碎屑、鲕粒、生物颗粒、球粒、藻粒、以及其它颗粒。 说明: (1
31、)颗粒与砾岩、砂岩、粉砂岩中砾、砂、粉砂相似。 (2)按其是否在沉积盆地内生成,可分为盆内颗粒和盆外颗粒两大类。 盆内颗粒又称内碎屑。碳酸盐岩中的颗粒,主要就是这种盆内颗粒。盆外颗粒是极少的或是次要的。在碳酸盐岩中,凡提到颗粒,只要不特别注明是陆源的,均是指盆内颗粒。,1.粒屑结构,85,定义:内碎屑是沉积盆地中沉积不久的、半固结或固结的各种碳酸盐沉积物,受波浪、潮汐水流、风暴流、重力流等的作用,破碎、搬运、磨蚀、再沉积而形成的盆内颗粒。 特征及与陆源碎屑的区别: 常具有复杂程度不同的内部结构,可含有化石、鲕粒、球粒以及早先形成的内碎屑; 有明显的不同程度的磨蚀改造的痕迹,磨蚀的边缘常切割它所
32、包含的化石、鲕粒等颗粒; 结构特征表现为粒度、分选性、圆度等方面; 成分几乎均为碳酸盐沉积物。,(1)内碎屑,86,分类:内碎屑根据其颗粒直径大小,划分为砾屑、砂屑、粉屑和泥屑四个级别;砂屑和粉屑还可以再细分,但其分类的界限有所不同: 砾屑:粒度2mm; 砂屑:粒度20.1mm; 粉屑:粒度0.10.01mm; 泥屑:粒度0.01mm。 其中泥屑常充填于较大的内碎屑之间的空隙中时,则称为泥晶。 内碎屑可呈磨圆状、棱角状或有其它塑性变形的痕迹。,87,88,89,90,91,(2)生物碎屑 生物碎屑是指经过搬运和磨蚀的和没有经过搬运和磨蚀的生物化石碎屑和完整的生物化石个体。 同义术语很多,如“化
33、石”、“化石颗粒”、“生物颗粒”、“生屑”、“生物骨骼”、“骨骼”、“骨骼颗粒”、“骨粒”、“骨屑”、“骨片”、“骨壳”。 生物化石的原始形态、矿物成分和内部微细结构与生物的门类和种属有关,其差异十分巨大;生物颗粒种属的鉴别,主要是依据化石的矿物成分、形态特征和微细结构鉴别。,92,93,生物碎屑,94,95,96,(3)鲕粒 概念:是具有核心和包壳(同心层结构)的球状颗粒。很象鱼卵。 核心可以是内碎屑、化石、陆源碎屑、以及其他物质。 包壳主要由泥晶方解石组成;现代海洋环境中鲕粒主要由文石组成。有的鲕粒具有放射状结构,有的则只限于几个同心层中。 粒径一般为:20.25mm,大于2mm和小于0.
34、25mm均较少见。粒径大于2mm者叫豆粒。 类型:正常鲕、表皮鲕、复鲕、负鲕、单晶鲕。,97,鲕粒,98,99,表皮鲕,100,(4)团粒:是内部均一的米粒状矿物集合体,粒径一般0.030.2mm。团粒的聚合体叫团块。,101,2.生物骨架结构 概念:是原地生长原地保存的群体造礁生物,如珊瑚、苔藓、海绵、层孔虫等的骨骼所造成的坚硬的碳酸盐岩的结构组分。 骨架结构的特征:群体造礁生物的骨骼;原地生长原地保存,与层面垂直,保持原来的生长状态。 与生物碎屑的区别:生物及生长状态不同;原地生长原地保存;具有抗浪性。 粘结格架:由蓝藻和红藻等藻类的粘液粘结灰泥、颗粒、生物碎屑等其它碳酸盐组分形成的具有抗
35、浪性的格架。 生物格架和粘结格架均是碳酸盐岩的不可缺少的结构组分,所以也称礁格架。,102,现代南海礁格架,103,3.晶粒结构:是生物化学作用、化学作用、交代作用和重结晶作用形成的碳酸盐晶粒。 按晶粒大小分为: 巨 晶:粒度 4mm; 极粗晶:粒度 41mm; 粗 晶:粒度 10.5mm; 中 晶:粒度 0.50.25mm; 细 晶:粒度 0.250.05mm; 隐 晶:粒度 0.05mm。,104,粉晶白云岩,溶孔洞中自形白云石,有少量柱状石英,电镜照片,马家沟组,,105,106,4.碳酸盐泥 是指泥级的碳酸盐质点,是与颗粒同时以机械方式从流体中直接沉积的,是与颗粒相对应的另一种结构组分
36、。 “微晶碳酸盐泥”、“微晶“、“泥晶”、“泥屑”是它的同义词。根据它的具体成分,可分“灰泥”和“云泥”。 关于泥与颗粒的界限,目前还没有一致的意见。,107,5.胶结物 是指沉淀于颗粒之间的结晶方解石或其他自生矿物,是在沉积的阶段从孔隙溶液中以化学方式沉淀形成受化学因素控制。基本特征: (1)这种方解石胶结物的晶粒,一般比灰泥的晶粒粒大,通常0.003mm或0.01mm。由于其晶体较清洁明亮,故常称做“亮晶方解石”、“亮晶方解石胶结物“或“亮晶”。 (2)第一世代的胶结物一般呈栉状,第二世代多呈亮晶嵌晶粒状,108,(3)在碳酸盐岩中,胶结物的矿物成分常有方解石、白云石、石膏,与孔隙溶液的性
37、质有关。 (4)在碳酸盐岩中,常见的胶结类型有栉壳状胶结(也称晶簇状胶结)、粒状嵌晶胶结、连晶胶结。,109,110,111,(三)碳酸盐岩的构造 叠层构造:是蓝绿藻类分泌的粘液,将细屑碳酸盐物质逐层粘结后硬化而成,因季节的变化,藻类分泌物的多少也有变化,因而出现纹层。具叠层构造者称叠层石。叠层石由两种基本纹层组成: 富藻纹层,又称暗层,藻类组分含量多,有机质高,碳酸盐沉积物少,故色暗。 富碳酸盐纹层,又称亮层,藻类组分含量少,有机质少,故色浅。这两种基本纹层交互叠置,即成叠层石构造。 现代叠层石广泛分布于潮汐浅水带,是良好的环境标志。,112,叠层构造,113,叠层构造,114,鸟眼构造:在
38、隐晶状石灰岩或白云岩中,常见大致平行层理排列的鸟眼形孔隙,约13mm大小,其间被亮晶方解石、石膏充填,因其形状似鸟眼,有时成群出现。该构造多出现于潮汐带形成的灰岩中,若鸟眼孔隙未被方解石等充填,则可成为油气的储集空间。 一般认为,鸟眼构造多形成于沉积期和准同生期,产于潮上及潮间带。,115,116,示底构造 :在碳酸盐岩的孔隙中,常见有两种不同特征的充填物;在孔隙的底部或下部为泥晶或粉晶方解石,色较暗;在孔隙的顶部或上部为亮晶方解石,色较浅,多呈白色;二者界面平直,且同一岩层中的各个孔隙的类似界面都是相互平行一致的。这两种孔隙充填物代表两个不同时期的孔隙充填作用,二者之间的平直界面代表它们沉淀
39、时的沉积界面,此界面应与当时的水平面平行。,117,示底构造,118,119,叠锥:由一系列的圆锥面套叠而成,锥体一般垂直于层面,故在层面上呈同心环状分布,在纵剖面上呈一系列的套叠的“V”字,锥顶角3060,锥高110mm。石灰岩中最为常见,其成因和缝合线相同。 缝合线:常见于石灰岩中,其特征是在垂直于层面的断面上呈现出类似头盖骨接缝的线状裂隙,多平行于层面。缝合线的缝隙内充填的粘土就是溶解的残余物质。有的是油气运移后的残留沥青质。,120,121,122,虫孔和虫迹构造 生物钻孔:是指生物在固结或半固结的岩石中或生物组分中,通过钻孔方式所形成的一种孔状或管状构造。 生物潜穴:是指在尚未固结的
40、沉积物中,由于生物的生活活动所造成的一种洞穴、孔穴、管穴构造。 虫迹构造:是指生物在尚未固结的沉积物表面上爬行的痕迹,123,124,(四)碳酸盐岩的孔隙 按形成时期可分为两大类孔隙: 1.原生孔隙:在沉积时就存在和产生的孔隙是原生孔隙。如存在于碳酸盐颗粒之间的粒间孔隙,碳酸盐岩本身之内的粒内孔隙,以及生物礁灰岩所具有的生物骨架孔隙,未被充填的虫孔,未被充填的鸟眼构造。 2.次生孔隙:在沉积之后,在成岩后生阶段的改造过程中产生的孔隙。如在沉积之后,由次生溶蚀作用而产生的粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔以及溶洞、溶沟。,125,按孔隙大小,碳酸盐岩中可分出三类孔隙: (1)隐孔:很小,孔径1mm。洞壁
41、常被晶簇状方解石或白云石充填或半充填。晶洞多是孤立的。,126,二、碳酸盐岩的结构成因分类 1.石灰岩的结构分类 首先把石灰岩划分为三个大的结构类型: I.颗粒灰泥石灰岩; .晶粒石灰岩; .生物格架礁石灰岩。,127,128,教材推荐方案:结合我国的具体实际情况,本书提出简明扼要并适当照顾习惯的石灰岩的结构分类方案。 首先把石灰岩划分为三个大的结构类型,即.颗粒灰泥石灰岩;.晶粒石灰岩;.生物格架礁石灰岩。 第大类颗粒灰泥石灰岩分布最广,按灰泥与颗粒的比例依三级命名法进行细分命名。它的分类是两端元的,这两个端元组分即颗粒与灰泥。颗粒与灰泥的相对百分含量定量地反映了沉积环境的水动力条件和能量,
42、因此上表的颗粒灰泥石灰岩部分,从下往上水能量逐渐增强,即从静水逐步变为强动荡水。因此,这一定量标志有重要的成因意义。,129,在颗粒石灰岩中,如果能够较确切地把基质中的亮晶方解石胶结物和灰泥(或泥晶)区分开,也可以使用亮晶颗粒石灰岩和灰泥(或泥晶)颗粒石灰岩的术语。这两个术语均具有一定的成因意义。 第大类晶粒石灰岩可根据晶粒的粗细,再细分为粗晶石灰岩、中晶石灰岩、粉晶石灰岩、泥晶石灰岩。此处的泥晶石灰岩与颗粒灰泥石灰岩中的灰泥石灰岩是一种岩石。除泥晶石灰岩外,其他较粗的晶粒石灰岩大都是次生变化即重结晶作用或交代作用的产物。 第大类生物格架礁石灰岩,是一个独特类型的石灰岩,其特征是含有原地的生物
43、格架组分。,130,2.白云岩的成因分类 根据白云岩的生成机理,可把白云岩划分为两大类: 原生白云岩:是指由以化学沉淀方式从水体中直接沉淀的白云石所组成的白云岩。由地下水的沉淀作用所形成的淡水白云石晶洞或脉,是名符其实的原生白云石。澳大利亚南部考龙泻湖及美国加利福尼亚深泉盐湖的白云石,有人认为可能是原生的。,131,次生白云岩:是指一切非原生沉淀作用生成的白云岩,即指一切由交代作用或白云化作用生成的白云岩。 由此可知次生白云岩是一个相当大的范畴的术语,它还可再分为同生白云岩、准同生白云岩、成岩白云岩、后生白云岩等成因类型。,132,三、碳酸盐岩的主要岩石类型 1.竹叶状灰岩:是一种典型的砾屑灰
44、岩。,133,2.砂屑灰岩,134,棘屑灰岩,3.生物碎屑灰岩,135,136,4.鲕粒灰岩:,137,5.藻灰岩:是一种原地形成的生物化学灰岩。某些钙质藻类如绿藻、红藻体内含有大量针状碳酸钙物质,当这些藻类死亡后即产生钙质堆积物,并进一步固结成藻灰岩。 6.隐晶灰岩:包括泥晶(0.025mm的内碎屑)和隐晶质晶粒(0.05mm的化学成因晶粒)组成的颗粒很细的石灰岩。 7.泥灰岩:石灰岩中含有2550的粘土时即成泥灰岩,岩石质地细腻,风化面光滑。多呈薄层状层理。多产于淡水湖泊中,很纯的泥灰岩是良好的水泥原料。,138,8.白垩:是一种柔软、易碎的隐晶质晶粒组成的石灰岩。其主要成分是方解石和文石
45、,大部分颗粒小于5,也可含少量微体化石。白垩形成于一定深度的海洋环境中,其深度大约为数百米。 9.白云岩:主要由白云石组成,其含量大于50,常含方解石、粘土混入物。具隐晶质或细晶结构。在成岩后生作用中经过较强烈的重结晶或交代作用后,白云岩常具有中粗粒结构,一般叫砂糖状结构,很少有生物化石,岩石多呈灰白色,野外露头上多呈刀砍状裂隙,颇为特征。一般按晶粒大小命名即可,如隐晶白云岩、细晶白云岩。,139,三、碳酸盐岩的地质分布及实际意义 在我国分布较广,特别是西南地区。从地质时代来看,华北地区主要产于中晚元古代、寒武纪、奥陶纪、石炭纪。华南地区产于奥陶纪至三叠纪的地层中。 碳酸盐岩是重要的矿产资源。
46、 碳酸盐岩中蕴藏着许多金属和非金属矿产。此外,它是良好的生油层和储集层。 在碳酸盐岩中,常有由溶蚀作用、重结晶作用及其它次生变化作用形成的孔洞。钻井遇到这类孔隙,会出现钻具放空和泥浆漏失现象,洞越大,漏失愈严重,易造成井喷。,140,第六节 硅质岩、蒸发岩、煤及油页岩(自学) 一、硅质岩 硅质岩是指由化学作用、生物作用和某些火山作用所形成的富含SiO2的岩石。由机械作用形成的石英砂岩不在此列。 硅质岩的主要矿物成分是蛋白石、玉髓和石英,常见粘土、碳酸盐、氧化铁混入物,多为胶状结构、隐晶结构、鲕状结构、生物结构。岩石颜色多样,随杂质而异,常见为灰白色、灰绿色或红色。岩石坚硬而脆,化学性质稳定,不
47、易风化分解。,141,142,燧 石,143,二、蒸发岩 蒸发作用使介质中的可溶盐类发生化学沉淀而形成的沉积岩叫蒸发岩。包括氯化物岩、硫酸盐岩、硼酸岩和部分碳酸盐岩。其中以氯化物岩和硫酸盐岩分布较为广泛。由于它们的主要组分都是盐类矿物,也叫盐岩。 世界上许多大的蒸发岩盆地也是含油气盆地。在世界上已知的大油气田中,油气层和盐类地层有重要关系的几乎占一半左右。在油盐共存的盆地中,有46的盆地油气层产于盐类地层之下,41盆地油气层产于盐类地层之上,13的盆地油气层产于盐类地层之间。,144,石 膏,145,岩盐,146,三、煤及油页岩 煤和油页岩属于有机成因的沉积岩,是固态的可燃有机岩。 成煤的原始
48、物质主要是植物。植物分低等植物和高等植物。低等植物构造简单,无根、茎、叶之分,主要由脂肪及蛋白质组成,呈丝状或带状,多繁殖于安静的湖泊或低洼的沼泽地区,如各种藻类便是。高等植物构造较复杂,它已有根、茎、叶之分,主要由木质素和纤维素组成,还有树脂、角质层、果壳、孢子、花粉等稳定组分,它们都生长在陆地上或浅水沼泽地带。,147,油页岩是一种高灰分(灰分常达70)的腐泥质岩石。能燃烧(其中不能燃烧的固体残渣称灰分),是以经过干馏而能生成石油为特征。油页岩的矿物组成有粘土和硅酸盐矿物等碎屑。但有时方解石或白云石的含量可超过50。所以油页岩,有些是真正的页岩,有些则是泥灰岩、灰岩或白云岩。 油页岩一般为
49、深棕色、黑色或浅黄色不等。色愈深,其含油率也愈高。质地细致,比普通页岩轻。干燥的油页岩比重只有1.31.8。用指甲刻划出现油脂光泽的刻痕;用小刀刮,刮起的薄片可发生卷曲。断口常为极细的平介壳状。含油率高的油页岩,用火柴即可点燃。,148,本章小结 一、沉积岩的形成过程:母岩破坏阶段(风化、剥蚀)、搬运、沉积(机械、化学、生物)、成岩(压实、胶结、重结晶);沉积岩的分类(依据、类型)。 二、沉积岩的化学成分、矿物成分、颜色、结构、构造(层面构造、变形构造、层理构造)、层理的基本类型(细层、层系、层系组、层、水平、平行、波状、交错、压扁、透镜状、波状复合、递变、韵律、块状层理)。 三、碎屑岩的一般特征:碎屑成分(矿屑、岩屑)、碎屑粒度及分级、碎屑形状、填隙物(成分、类型)。,149,四、砾岩和角砾岩:概念和类型。 五、砂岩:一般特征(概念、成分、结构、构造、分布)、分类(依据、类型)、各类型的特征。 六、粉砂岩:概念、成分、结构构造。 七、粘土岩:概念、结构、构造、成分、颜色、研究方法、岩石类型。 八、火山碎屑岩(自学
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