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第四章第五、六节 砂岩及粉砂岩.ppt

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第四章第五、六节 砂岩及粉砂岩.ppt
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第五节 砂岩,砂岩—主要由砂(2~0.1mm的陆源碎屑颗粒)组成的碎屑岩,其中砂的含量50%。,砂岩的特点:⑴碎屑成分较为复杂,以轻矿物为主,重矿物1%。⑵砂级碎屑以Q为主,其次是F和R,有时含云母和绿泥石等。⑶结构上,由砂级碎屑、基质和胶结物、孔隙组成。⑷化学成分极不一致,取决于碎屑组分和胶结成分。,一、 砂岩的分类1.结构分类与命名 根据砂岩结构特征,主要是粒度大小,砂岩可分为:粗砂岩中砂岩细砂岩,2、成分-成因分类为现代砂岩分类方案奠定基础的却是克里宁(Krynine, 1948)。目前砂岩分类普遍采用三角形图解,也有用表格形式的。就分类依据的组分而言,概括起来,可大致分为三组分和四组分两种体系。,1)三组分体系主要是根据砂岩的三种砂级碎屑组分,如Q、F、R,对砂岩进行分类。如克里宁(1948)、福克(Folk, 1954,1968)、麦克布赖德(Mcbride, 1963)等以及前苏联的一些分类。,(1)克里宁(1948)的分类以来源区和构造变动为分类准则石英+硅质岩屑—代表岩石成熟度 三端元 长石+高岭石—代表母岩性质云母+绿泥石—表示构造变动强度,缺点:云母和绿泥石常常是在成岩和后生阶段由粘土矿物转变而成的,并非原生陆源物质。(Mcbride, 1963)等以及前苏联的一些分类。,,(2)福克的分类福克(1948)早期分类强调来源区的母岩类型,石英+硅质岩(Q)—表示沉积来源 三端元 长石+火成岩屑(F)—表示火成来源云母+变质岩屑(M)—表示变质来源,,福克1968年的分类则偏重于母岩类型和矿物成熟度两个因素,端元组分的选择、分类界限和岩石名称的确定都有较大的变动。,缺点:(1)把云母看成都是变质成因的;(2)把岩屑分成火成及变质两类,复杂化,2)四组分体系除了考虑碎屑成分外,还把粘土基质作为一个组分,引入到砂岩分类中来,如裴蒂庄(Pettijohn, 1949, 1954,1975)、吉尔伯特(Gilbert, 1955)和岗田博友(Okada, 1971, 1972)等的分类。,(1)Gilbert(1955)的砂岩分类粘土基质10%的,分选不好的混杂砂岩——杂砂岩(wacke,瓦克岩)粘土基质10%的,分选良好的纯净砂岩——砂屑岩(arenite),(2)Pettijohn(1975)的分类该分类把反映沉积物的来源区,矿物成熟度及流动因素(介质的密度和粘度)作为砂岩分类的准则。首先把砂岩分为两大类:砂屑岩:基质15%然后再以砂岩的主要碎屑组分石英(Q)、长石(F)、岩屑(R)为三个端元,进一步分类和命名。,裴蒂庄(Pettijohn,1975)的砂岩分类,(3)信醛麟的分类A.按杂基15%区分砂岩和杂砂岩,B.在砂岩和杂砂岩中,按照三角图解中三个端元:石英(Q)、长石(F)、岩屑(R)的相对含量进行划分。,其中R包括燧石、硅质岩屑和花岗质岩石在内的各种岩屑以及碎屑状云母及绿泥石。,二. 主要砂岩类型 1.石英砂岩类,铁质石英砂岩 石英砂岩 钙质石英砂岩 硅质石英砂岩硅质石英砂岩 石英岩状砂岩沉积石英岩,,,1)石英砂岩主要特征 (1)石英碎屑90%,含少量长石和燧石等岩屑,重矿物含量极少。 (2)石英大都为单晶石英,磨圆好,分选好,缺少泥质。 (3)几乎所有的石英都含有包裹体。 (4)长石主要是微斜长石、正长石和钠长石。 (5)岩屑可能只包含少量磨蚀好的燧石和石英岩等。 (6)胶结物大多为硅质,次为钙质、铁质及海绿石等。,(7)化学成分:SiO2含量高,可达99%,甚至更高。(8)颜色:大多为灰白色,有些略带浅红、浅黄、浅绿等色调,主要取决于胶结物的颜色。(9)沉积构造:波痕、交错层理。,2)长石质石英砂岩,石英Q=75~90%,长石F=5~25%,岩屑RR,,3)岩屑质石英砂岩,石英Q=75~90%,岩屑R =5~25%,长石F15%。FR,,4)长石岩屑质石英砂岩,石英Q=50~75%,岩屑R 25%,长石F25%。成分较复杂,实例,河北宣化庞家堡中、上元古界串岭沟组铁质石英砂岩,北京昌平和河北唐山龙山组的海绿石石英砂岩,单偏光,×80,川中侏罗系长石石英砂岩和长石岩屑质石英砂岩,正交光,×80,正交光,×80,成因石英砂岩是高度成熟的砂岩,它是风化作用、分选作用和磨蚀作用持续较久和深化的终极产物。它的产出需要稳定的大地构造条件和砂的多旋回沉积作用。,母岩:多数人认为石英砂岩不可能直接来源于花岗岩的风化,而是来自于先前存在的砂岩,也就是说,它们是长期、多次再沉积的结果。沉积环境:石英砂岩主要产于海洋环境构造环境:石英砂岩主要发育在稳定的地台区,标志着稳定的大地构造环境。基准面的夷平作用以及长期的风化作用。,2. 长石砂岩类,1)主要类型A. 长石砂岩(1)主要由石英和长石组成,Q25%,R25%。(2)石英颗粒一般不规则,磨圆度差,有较多的多晶石英。,(3)长石含量高,F25%,以钾长石和酸性斜长石为常见。,(4)含有大量云母碎屑,白云母和黑云母都常见,含量高达10%以上。(5)岩屑在长石砂岩中通常作为附属成分。(6)重矿物一般比石英砂岩类含量高,可达1%,成分较复杂。(7)含有少量粘土基质。(8)胶结物常为钙质,有时为铁质,硅质较少。,(9)化学成分与其花岗质母岩极其相似,富含Al2O3和K2O。(10)粒度一般较粗,分选性和磨圆度变化很大。(11)颜色,一般为肉红色(钾长石),也有呈灰色或白色的。(12)沉积构造类型多样。,B.岩屑质长石砂岩,石英QR,,2)实例,河北唐山中、上元古界长城系底部的长石砂岩,正交偏光,×80,渤海湾地区济阳拗陷下第三系沙河街组中岩屑质长石砂岩,单偏光,×65,3)成因长石砂岩的形成在很大程度上取决于母岩成分,其次是构造条件和气候条件。母岩(物质基础):要有富含长石的母岩,如花岗岩、花岗片麻岩等。,有利于母岩崩解条件:构造条件、气候条件。构造条件,在构造活动比较强烈的地区,形成高差较大的地形起伏,花岗质基底隆起,相邻地带发生沉陷,从而使母岩遭受到剧烈侵蚀、快速堆积。气候条件:一般为极其干旱或寒冷的气候条件;温湿气候条件也有长石砂岩的堆积。,形成环境:多在特定的环境下生成。(1)在地台区少见,多为基底型长石砂岩,分布不广,厚度较小。(2)在地槽区有大量长石砂岩堆积,山间坳陷、边缘坳陷的河、湖环境中,海成者很少见。,3. 岩屑砂岩类,1)主要类型A.岩屑砂岩(1)含有丰富的岩屑,R25%,F25%,Q75%(2)岩屑成分复杂,有时在一种砂岩之内岩屑可达20种之多,但一般只有几种是主要的。,(3)石英一般也是岩屑砂岩的主要成分在含沉积岩岩屑的砂岩中,Q圆度较高。在含变质岩岩屑的砂岩中,Q为多晶,棱角状~次棱角状。,(4)长石含量一般较少,常见的为斜长石(主要为酸性斜长石)、正长石、条纹长石、微斜长石。,(5)可以含有碎屑云母 (6)常见的重矿物有锆石、电气石、角闪石、绿帘石、斜黝帘石、榍石、柘榴石等。 (7)常见碳酸盐和氧化硅胶结物,一般缺乏基质物质,有时出现假基质。,B.长石质岩屑砂岩,石英Q65%,岩屑R =25~75%,长石F=10~25%。FR,,2)实例,四川某地三叠系的长石质岩屑砂岩,正交偏光,×80,3)成因1.岩屑砂岩的形成条件与长石砂岩基本类似,需要有利于不稳定物质产生和沉积的条件,即:强烈的物理风化和近源快速堆积。2.燧石岩屑砂岩则相反,它表示构造条件稳定,地形起伏小,长距离搬运及较彻底的风化条件。,4.杂砂岩类杂砂岩(wacke)一词与砂屑岩(arenite)相对应,由Gilbert(1955)首创的。杂砂岩——粘土基质15%(50%)的、分选不好的、泥砂混杂的砂岩称为杂砂岩。,1)一般特征(1)杂砂岩一般富含石英,有不同比例的F、R,少量云母碎屑。(2)石英一般有棱角,常有显著的波状消光,含量50%±。(3)长石主要是斜长石,钾长石少见。(4)岩屑主要是泥页岩、粉砂岩、板岩、千枚岩和云母片岩,燧石、细粒石英岩及多晶石英也可以较丰富。,(5)碎屑云母常见,但含量不高。(6)可见方解石、铁白云石等碳酸盐矿物。(7)富含杂基,颗粒越细,基质含量越高。(8)总的化学成分在世界各地都很相似,一般富含SiO2、FeO、 Fe2O3、 MgO、Na2O。,(9)颜色:暗灰色、黑色。(10)一般坚硬,固结良好。(11)常具递变层理和底面印模构造,一般与泥岩或板岩呈韵律互层。(12)磨圆度和分选性均不好,颗粒一般呈尖锐棱角状。,2)主要类型和实例杂砂岩的进一步分类和命名的原则与纯砂岩相同。,北京西山侏罗系九龙山组中的岩屑杂砂岩,正交偏光,×80,华北地区济阳坳陷下第三系沙河街组中的岩屑质长石杂砂岩,单偏光,×65,3)成因杂砂岩的形成条件与长石砂岩类似,即需要侵蚀、搬运及沉积的快速进行。杂砂岩所反映的来源区与长石砂岩不同,它比长石砂岩更富于变化。典型的杂砂岩通常堆积在急速沉降的地槽中,并且主要是在较老层系的复理式建造中。,第六节 粉砂岩粉砂岩——主要由0.1~0.01mm粒级(50%)的碎屑颗粒组成的细粒碎屑岩。,1)一般特征(1)碎屑物质中,稳定组分较多,成分较单纯,常以石英为主,长石较少,岩屑极少或不存在。(2)重矿物含量比砂岩多,可达2~3%,多为稳定性高的组分。,(3)粘土基质含量一般相当多。,(4)碳酸盐胶结物较常见,铁质和硅质较少。(5)颗粒圆度不高,分选一般较好。(6)常见薄的水平层理和波状层理,亦见小型交错层理和包卷层理。,2)分类及主要类型(1)据粒度分:粗粉砂岩(0.1~0.05mm)细粉砂岩(0.05~0.01mm)(2)据碎屑成分分:单成分粉砂岩-石英粉砂岩复成分粉砂岩,(3)据胶结物成分分铁质粉砂岩钙质粉砂岩(4)黄土一种半固结的泥质粉砂岩,粉砂50~60%,泥质可达30~40%,砂(0.25mm)10%±。,3)成因粉砂岩是经过较长距离搬运,在稳定的水动力条件下缓慢沉降形成的。粉砂岩分布极其广泛,几乎在所有的砂-泥质岩系中都有粉砂岩层或夹层。,本章复习思考题《沉积岩石学实验指导书》 P.80.90~97题,
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