沉积岩与沉积相内容简介

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塌陷角砾岩(Collapse breccia):这种砾岩虽与后期(沉积期后)岩盐的溶蚀作用有关,但一般指示干旱气候条件。 滑塌角砾岩(Slump breccia):多与准同生变形构造相伴生,分布于礁体前缘,台地边缘、斜坡带等地。

第五节 砂岩

Section Five Sandstone

一、概况

1、沙的来源

陆源:石英、长石、岩屑、云母、重矿物等 内源:生物碎屑、内碎屑、鲕粒、团粒等 2、砂岩的成分

四结构组分:碎屑颗粒—石英为主,其次为长石、岩屑、云母、重矿物等;基质—粘土矿物;胶结物—钙质和硅质为主,其次为铁质、盐岩等;孔隙—各种类型孔隙

化学组分:石英砂岩、石英质砂岩呈白色、灰白色,以SiO2为主;长石砂岩呈肉红色和黄色,以SiO2和 Al2O3为主;岩屑砂岩呈灰黑色、灰绿色,以SiO2、铁质和其它深色矿物成分为主。 3、砂岩的结构

成分成熟度(Maturity of Composition):组成砂岩的矿物接近最终稳定组分的程度。 最终稳定矿物:轻矿物—石英、高岭石 重矿物—锆石、电气石、金红石 常用指标:石英+燧石/长石+岩屑 单晶石英/多晶石英

锆石+电气石+金红石/总重矿物

结构成熟度( Maturity of Texture):砂岩在沉积过程中接近无杂基、分选与磨圆极好的程度。

福克(Folk,1951)将砂岩的结构成熟度划分为5极。 不成熟期:砂岩中粘土>5%,碎屑颗粒分选、磨圆不好 次成熟期:砂岩中粘土<5%,碎屑颗粒分选、磨圆不好 成熟期:砂岩中粘土<5%,碎屑颗粒分选好,磨圆不好 超成熟期:砂岩中粘土<5%,碎屑颗粒分选、磨圆好 运用上述指标时,应结合实际情况,注意多解性。

二、砂岩的分类(Classification of Sandstone)

1、分类原则

成分—成因分类:即采用能反映砂岩成因的碎屑组分,对砂岩进行分类、定名。砂岩分类方法较多,有采用三角图、四面体图、三棱柱体图的,也有采用表格的。目前采用较多的是三角图。

2、裴蒂庄(1987)砂岩分类 ?三种碎屑颗粒成分,石英、长石和岩屑;?根据粘土含量把砂岩分为净砂岩和杂砂岩两类,基质>15%为杂砂岩,基质<15%为净砂岩。

3、余素玉(1988)砂岩分类

?粘土含量:>15%,杂砂岩; <15%,??砂岩;?混积砂岩,长石、岩屑<25%,石英< 75%;

? Q为单晶石英;F为长石;R包括各种岩屑,如多晶石英、燧石等。

主要砂岩名称

石英砂岩:Quartz Arenite

长石砂岩:Feldspathic Arenite or Arkose 岩屑砂岩:Lithic Arenite

杂砂岩:Wacke or Greywacke

亚长石砂岩:Subfeldspathic Arenite 亚岩屑砂岩:Sublithic Arenite

长石质石英砂岩:Feldspathic Quartz Arenite 岩屑质石英砂岩:Lithic Quartz Arenite 岩屑质长石砂岩:Lithic Feldspathic Arenite 长石质岩屑砂岩:Feldspathic Lithic Arenite

三、典型砂岩特征

1、石英砂岩(Quartz Arenite)

特征:碎屑颗粒中单晶石英颗粒占95%以上,含少量长石和岩屑,重矿物(锆石、电气石、金红石)和粘土含量极低;胶结物多为石英,其次为蛋白石、玉髓和钙质;石英容易发生压溶作用,因此,石英砂岩中硅质胶结物发育。

硅质石英砂岩:胶结物为蛋白石、玉髓,石英颗粒无加大边。

沉积石英岩:石英颗粒的自生加大边极为发育,肉眼很难辨别颗粒和胶结物的界限。

成因:?现今石英砂岩多分布于海滩,因此有人认为石英砂岩是海水反复冲刷的结果;?与风的沉积作用有关,不可能简单地由河流搬运形成。

2、长石砂岩(Feldspathic Arenite)特征:石英颗粒含量< 75%,长石颗粒含量>25%,岩屑含量<25%。长石多为正长石、斜长石和条纹长石;胶结物主要为钙质和铁质;重矿物和粘土的含量比石英砂岩高;由于长石化学上不稳定,砂岩中蚀变和交代现象丰富。

成因:富长石的母岩,如花岗岩、花岗片麻岩等;近源快速堆积;有利的构造、气候条件。 分布:长石砂岩广泛分布于冲积扇、河流、三角洲环境。由于长石硬度较大,抗机械压实能力强;压溶作用不明显,抗化学压实能力也较强;同时,由于化学性质不稳定,易发生溶解、交代等化学反应,有利于次生孔隙的发育。总之,长石含量较高的长石砂岩,在埋藏成岩过程中,有利于其孔隙的保存。 3、岩屑砂岩(Lithic Arenite)特征:石英颗粒含量< 75%,岩屑颗粒含量>25%,长石含量<25%。岩屑主要有:火山岩的熔岩岩屑;低级变质岩的板岩、千枚岩及云母片岩岩屑;沉积岩的页岩、粉砂岩、燧石、碳酸盐岩岩屑。胶结物主要为钙质和硅质;重矿物和粘土的含量较高,发育假基质;分选、磨圆差,色调较深,呈灰色、灰绿色及灰黑色。 成因:近源快速堆积。

分布:长石砂岩广泛分布于冲积扇、扇三角洲、河流环境。由于岩屑硬度较大,抗机械压实能力弱,在埋藏过程中,容易发生假杂基化,砂岩的孔隙不易保存,一般储集性能不好。

四、砂岩的成岩作用与储集性能 Diagenesis and Reservoir Properties

1、成岩演化(Diagenetic Evolution)

同沉积期:砂岩处于大气水环境中,水介质中离子浓度低,pH值低,富含腐质酸和CO2。压实作用不明显,砂岩中长石发生溶蚀作用,部分胶结物沉淀。如砂岩处于海水中,水介质为

中性。

浅埋藏期:砂岩处于同生水(残留孔隙水)环境中。

随着埋深增加,由于压实作用砂岩孔隙减少;同时,孔隙水的盐度增加,由氧化、酸性水介质向还原性、碱性水介质转化。

深埋藏期:砂岩处于高温、高压的热流体环境(热液)中,石英的化学压实(压溶)明显。

2、储集性能的变化

PD=Po–G.D

PD为砂体深度D处的孔隙度,Po地表孔隙度,G孔隙度梯度。孔隙度梯度G是预测砂岩孔隙度的关键,与砂岩的组成、孔隙流体性质、埋藏史、温度和时间有关。

矿物组成:结构成熟度和成分成熟度低的砂岩易于压实,在埋藏阶段孔隙度迅速降低;富含石英颗粒的砂岩,易发生压溶作用,因此,这些砂岩的深部孔隙不发育。 地温:在高地温梯度盆地,砂岩孔隙度降低较快。

流体压力:超孔隙流体可以减少碎屑颗粒所承受的有效应力,有利于砂岩孔隙的保存。 烃类侵入:烃类流体早期侵入砂岩孔隙中,可以抑制孔隙内的胶结作用,有利于孔隙的保存。 时间:深埋时间长,不利于砂岩孔隙的保存。

第六节 粉砂岩和泥质岩

Section Six Siltstone and Argillaceous Rocks

一、粉砂岩

特征:0.05~0.005mm的碎屑颗粒>50%,石英含量较高,长石、岩屑含量低;重矿物含量较多,多为稳定重矿物;基质含量较高;胶结物为碳酸盐、铁质等;分选好,磨圆度差。

成因:水动力能量弱,沉积速率低。分布于低能环境,如泻湖、河漫滩、沼泽、三角洲前缘及盆地洼陷带等,发育低能环境的沉积构造:水平纹理和波状层理;常与泥质岩共生,分布于砂岩区和泥岩区的过度带。

储集性能:储集性能不好,孔隙较小,有效孔隙不发育,渗透率低。

二、泥质岩 1、主要粘土矿物

高岭石(Kaolinite):无色、淡黄色,正低突起,晶体呈蠕虫状、书状和手风琴状。形成环境为湿热的气候条件和酸性水介质环境。成因:在酸性水介质环境,硅酸盐矿物,如长石等发生蚀变而成。

埃洛石(Halloysite):多水高岭石,无色,均质体光性,在电子显微镜下呈“管状”。 蒙脱石(Smectite, Montmorillonite):无色、淡绿色,电子显微镜下呈“蜂窝状”状或蜷曲片状。在碱性介质条件下,由硅酸盐矿物、火山玻璃水解而成。

伊利石(Illite):俗呈水云母,无色、淡绿色,电子显微镜下为丝状或带“丝”的蜂窝状。形成于相对封闭的碱性水介质环境。

绿泥石(Chlorite):无色、绿色,电子显微镜下为 “包心菜”状。形成于相对还原的碱性水介质环境。

2、泥质岩的颜色、结构

颜色:氧化环境—含三价铁,红色、黄色;还原环境—二价铁,灰绿色、绿色;深水环境—富含有机碳,深灰色、灰黑色、黑色。 结构:块状、纹理、页理

3、成岩演化

随着温度、压力增高,喷涨粘土脱水?非喷涨粘土、无序混层粘土?有序混层粘土?伊利石、绿泥石。

蒙脱石?伊利石、绿泥石 高岭石?伊利石、绿泥石

第七节 火山碎屑岩

Section Seven Volcaniclastic Rocks

一、组成

1、颗粒成分

岩屑(Rock Fragments):火山岩岩屑,钢性—棱角状;半塑性—火山弹(Bomb)、火山砾(Lapilli),纺锤形,发育气孔,在中基性火成岩中常见;塑性—扁平状、火焰状、透镜状,在中酸性火成岩中常见。

晶屑(Crystal Fragments):岩浆岩中的斑晶—长石、石英、黑云母等。 玻屑(Glass Fragments):内部结构均一,没有斑晶。

2、结构与构造

结构:分选、磨圆较差,近源堆积的产物。集块结构:大于2mm的碎屑占50%以上,且以大于64mm 的碎屑为主;火山角砾结构:大于2mm的碎屑占50%以上,且以大于64~2mm 的碎屑为主;凝灰结构:小于2mm的碎屑占50%以上,且以2~0.01mm 的碎屑为主;火山尘(灰)结构:小于0.01mm的碎屑为主。

构造:以块状构造为主,少数发育交错层理和平行层理,此外还有一些典型构造:假流动构造(颗粒定向排列)、斑杂构造(颗粒大小不一)、递变层理等。

3、成因

?陆上喷发?水上沉降堆积,火山口附近为粗的角砾岩,远离火山口为凝灰岩或火山灰沉积; ?陆上喷发?水下搬运堆积,火山碎屑有一定的分选、磨圆,发育层理,有时演变为重力流; ?水下喷发?水下沉降堆积,喷发高度小,近源堆积。

二、类型

1、火山碎屑岩:火山碎屑颗粒经水流的改造不明显,以块状构造为主。

以塑性颗粒堆积为主,溶结集块岩、溶结角砾岩、溶解凝灰岩,发育假流纹构造;以钢性—半塑性堆积为主,集块岩、角砾岩、凝灰岩,主要发育块状构造;成层性较好,层状集块岩、层状角砾岩、层状凝灰岩。

2、沉积火山碎屑岩:火山碎屑颗粒明显经过水的改造和搬运,发育各种类型层理。 沉集块岩、沉角砾岩(凝灰质角砾岩)、沉凝灰岩 凝灰质砂岩:2~0.1mm

凝灰质粉砂岩:0.0~0.01mm 凝灰质泥岩:<0.01mm 凝灰质碳酸盐岩:

第二章 沙漠沉积体系


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