典型实例

西加拿大盆地沥青砂资源非常丰富，盆地面积30×104km2(图9-8)。盆地西南部构造复杂一侧，地层总厚度约6000m，几乎从泥盆系至上白垩统均有油气藏分布。沥青砂分布在盆地东翼浅部的白垩系下部地层中，总体处于不整合面之上。其中阿萨巴斯卡、冷湖、瓦巴斯卡和皮斯河4个最大的油田地质储量合计在0177×1012t以上。

图9-8 西加拿大盆地油气田分布图，等值线为沉积岩总厚度

西加拿大盆地沥青砂和重油资源可分为3类。

第一类是指丰富的白垩系沥青砂矿床，包括阿萨巴斯卡、冷湖、瓦巴斯卡和皮斯河等(图9-9)。实际上，绝大部分储量都存在于下白垩统Mannville地层及相对应的层系当中。Mannville地层厚度变化在150～320m之间，主要由源于海相和陆相的胶结疏松的硅质碎屑沉积物组成。在阿萨巴斯卡和皮斯河油田，天然沥青赋存于连续单一的储集岩层当中。而在瓦巴斯卡和冷湖地区，储集岩相互叠置，其间由厚层非渗透页岩相隔(图9-10)。

第二类是指该区白垩系重质油，包括Lloydminster至Suffield地区的大量重质油藏(图9-9)，重质油的比重为097～0934，而第一类的天然沥青比重为1014～0986。在Lloydminster地区，Mannville地层被分为9个不同的地层组，有20个含重质油层位，构成复杂。

第三类是指阿尔伯达中北部大面积分布的白垩系底不整合面之下古生界碳酸盐岩中赋存的天然沥青和重质油(图9-9)。分布的范围落实程度低，仅依据非常有限的零散井孔资料确定。

Outtrim等(1978)对上述各类地质储量进行了估算(表9-8)。在1842×1011t白垩系天然沥青中，仅1×1010t可进行露天开采，分布于阿萨巴斯卡地区的北部，其表层土厚度均小于50m。Lloydminster及其以南地区的重质油初步估算在55×109t以上。前白垩系天然沥青和重质油地质储量为2128×1011t。三类资源储量合计超过04×1012t。

表9-8 西加拿大盆地焦油砂与重质油地质储量统计

(据Outtrim et al，1978)

图9-9 西加拿大盆地沥青重油分布图

图9-10 西加拿大盆地下白垩统油砂各区栅状综合对比示意图

一、西加拿大盆地沥青砂的地质特征

西加拿大盆地最著名的沥青砂赋存在下白垩统。下白垩统的详细特征及地层组之间的关系见图9-11。该图展示了各油区地层和含油层系的分布特征及对比关系。在阿尔伯达北部的东部地区，白垩系直接覆于泥盆系灰岩之上。至西部，白垩系先覆于较年轻的古生界之上。至皮斯河地区，则覆于泥盆系至二叠系之上。

图9-11 西加拿大盆地下白垩统地层关系

1白垩系沥青砂

对白垩系沥青砂的主要控制因素是沉积相型式，即受沉积环境的控制。Mannville地层埋藏浅，胶结作用弱。至今沉积物大部分未固结，保存了原始孔隙度和渗透率。除在一些油藏中出现底水外，沥青饱和度基本上是原始孔隙度和渗透率的函数。所以，搞清沉积微相特征，就可摸清油富集层段的展布特征。

(1)阿萨巴斯卡沥青砂

阿萨巴斯卡是阿尔伯达盆地中最大的油藏，估算地质储量1258×108t，也是唯一的一个出露地表的油藏，进行了露天开采。实际上，所有的储量均赋存在McMurray组当中，该组平均厚度变化在40～60m之间，由未胶结的细粒至中粒石英砂组成，具页岩和稀有铁矿夹层。在阿萨巴斯卡大部分地区，McMurray地层从底部至顶部均含油。较纯净砂岩的孔隙度总体上变化在25%～35%之间。含油率一般变化在10%～18%。

从阿萨巴斯卡油藏北部的剖面(图9-12)可看出，油藏处于一个不整合面之上的凹陷之上，McMurray地层向泥盆系凸起方向减薄。McMurray地堑最初主要充填了来自于东部和东北部的沉积物，属于河流-三角洲相沉积环境。由于大型的河道或分支河道受后期改造，形成交错层理，也是最主要的含油层段。

图9-12 阿萨巴斯卡焦油砂构造剖面图

Clearwater组海相页岩构成了全区的油藏盖层。油藏东侧的上倾边缘为一陡倾的油水接触界面。原因可能是由于下伏的泥盆系蒸发岩溶解，造成垂直下陷作用引起的。也可能是由沥青塞在该处截然封堵造成的。

(2)瓦巴斯卡沥青砂

瓦巴斯卡油藏的储量主要赋存在上Mannville组GiandRopids地层的海相和陆相沉积砂岩当中，储层埋深75～300m。图9-13为瓦巴斯卡油藏的地质剖面。GrandRapids地层为一套砂、泥岩层系，地层最大厚度100m。主要为细粒砂岩，局部为中粒砂岩和零散的燧石砾石层。矿物组分主要为石英、燧石、长石、火山岩碎屑和粘土矿物。有3个主要砂体，其间由相对较厚的泥岩段隔开。上面的两套砂体(A和B)构成了主要含油层段。最大产层厚25m。圈闭形成主要受地层因素控制，局部地区受构造因素控制。

(3)皮斯河沥青砂

石油主要赋存于Gething-Bluesky地层。该层对应于阿萨巴斯卡地区的McMurray-Wabiskaw地层。储层埋深为300～750m。Gething地层由砂岩和泥质砂岩组成，主要为石英和燧石，具碳酸盐颗粒和岩屑。最大含油率为12%。Gething地层被认为在东南部为陆相沉积，向北东方向逐渐变为海相沉积。Bluesky地层为一套Boreal海的早期水进砂岩沉积，厚度很少超过几米，含丰富的海绿石。从皮斯河油藏剖面(图9-14)可看出，砂岩向古生界凸起的地层超覆是其主要的圈闭机制，Spirit河地层页岩是其封盖层。在NW和SE方向呈构造闭合。

图9-13 瓦巴斯卡焦油砂构造剖面图

图9-14 皮斯河焦油砂构造剖面图

(4)冷湖沥青砂

石油富集在Mannville组的3套地层当中，储层埋深为300～600m。图9-15为油藏北部的油藏地质剖面。

图9-15 冷湖焦油砂构造剖面图

McMurray地层(冷湖C油藏)由很细粒至中粒石英砂岩组成，具页岩夹层。单个油层分布范围局限，以河流相为主。

Clear Water地层(冷湖B油藏)，主要由近岸海相砂岩和伴随沉积的海相页岩构成。由于该处的海相砂岩平面分布稳定，内部均质性好，所以成为开采中的主力产层。主要ClearWater储层平均厚10～15m，局部最大厚度可达35m。孔隙度为18%～35%，含油率为14%～16%。

Grand Rapids地层在冷湖地区被分成上段(冷湖A1油藏)和下段(冷湖A2油藏)。该层系由海相近岸和陆相环境下沉积的砂、泥岩间互层构成。砂岩矿物成分主要为石英、长石、火山岩屑、燧石和粘土。尽管绝大部分石油均富集于Grand Rapids地层，但储集层并不像下伏的Clear Water地层中储层那样分布稳定和具良好均质性，从而不利于开采。

冷湖地区的圈闭机制主要是地层控制，古生界凸起则受构造因素的控制。倾斜油水接触界面很常见。

2白垩系重质油藏

重质油藏发现于加拿大艾伯塔省和萨斯喀彻温省的交界附近，沿北部的Lloydminster至南部的Suffield区块展布(图9-9)。最主要的油藏是指分布在Lloydminster-Wainwright地区的油藏。重质油赋存在下白垩统的Mannville地层中。该区的Mannville地层由砂岩和页岩夹层组成，可分出9套次一级地层单元(图9-16)。底部的Dina地层可与北部的McMurray地层相对比。Cummings组至Colony组则可与沥青砂分布区的Mannville地层上段对比。这也反映出上Mannville地层在Lloyd-minster地区变化较大。单个重质油藏分布范围很局限。Mannville地层的各个层段均有展布。大部分油藏具底水或边水。最好的储层是在Sparky和Waseca地层当中。Cummings和Colony砂岩含油性最差。

图9-16 Lloydminster地区Mannville地层含重质油层段录井剖面

3碳酸盐岩中的天然沥青

该类资源包括前白垩系不整合面之下的所有含沥青岩，由上泥盆统和下石炭统碳酸盐岩组成，主要为白云岩和白云质灰岩，夹钙质页岩。地质储量是依据有限的井孔资料计算的。推测区域油水界面处于不整合面以下30～200m。许多储层相对致密，储量少。主要储集层是泥盆系的Grosmont和Wabamun组以及下石炭统Pekisko组。石油富集的控制因素除裂缝发育带外，还与古风壳有密切关系。

二、西加拿大盆地沥青和重油的形成

大量的地球化学分析表明，该区天然沥青和重质油遭受了广泛的生物降解和水洗作用。石油在储层中的分布特征又表明:原油在聚集之时，要稀得多和轻得多，因为石油赋存于现今储层各种发育程度的孔渗带内，即高孔渗带和低孔渗带均充满石油。但是，关于油源问题却有很大的争论。总体上看，有两种看法:一是源于上覆的以Clearwater页岩为代表的烃源岩层，烃类是向下运移进入McMurray砂岩储集层的;另一种看法是源岩为古生界，生成的油气沿不整合面向上运移进入白垩系McMurray地层。

在阿尔伯达盆地，从泥盆系至白垩系共富集164×109t的常规油，下白垩统则另赋存有1774×108t的天然沥青和至少546×108t的重质油。这些天然沥青和重质油属于巨大常规油聚集的生物降解等因素作用后的残留物质。因此，需要具备相当大规模的成熟烃源岩体才能生成和供给如此丰富的油气。据Roadifer(1986)的分析对比，白垩系Mannville组烃源岩在体积和热演化方面，是不足以成为阿尔伯达天然沥青和重质油的主要烃源岩的，他认为这些沥青和重质油要么来自于盆地西部山前带与Mannville组相对应地层的富含有机质烃源岩，要么就是来自于前白垩系的其他烃源岩层。由此可看出，阿尔伯达盆地丰富的天然沥青和重质油来自于多套烃源岩(图9-17)。

图9-17 西加拿大盆地综合剖面

砂岩的成因：砂岩是源区岩石经风化、剥蚀、搬运在盆地中堆积形成。岩石由碎屑和填隙物两部分构成。

碎屑常见矿物：石英、长石、白云母、方解石、粘土矿物、白云石、鲕绿泥石、绿泥石等。

填隙物包括胶结物和碎屑杂基两种组分。常见胶结物有硅质和碳酸盐质胶结；杂基成分主要指与碎屑同时沉积的颗粒更细的黏土或粉砂质物。

：

砂岩是一种沉积岩，主要由各种砂粒胶结而成的，颗粒直径在005-2mm，其中砂粒含量要大于50%，结构稳定，通常呈淡褐色或红色，主要含硅、钙、黏土和氧化铁。绝大部分砂岩是由石英或长石组成的。

分布：

砂岩是一种沉积岩，是由石粒经过水冲蚀沉淀于河床上，经千百年的堆积变得坚固而成。后因地球地壳运动，而形成今日的矿山。虽然中国的砂岩的品种非常的多，但是主是集中在四川、云南和山东，这是中国砂岩的三大产区，同时河北，河南，山西，陕西等也有，但是产品知名度不高，影响力较小。

特点：

⑴特点：砂岩，隔音、吸潮、抗破损，户外不风化，水中不溶化、不长青苔、易清理等。砂岩的优点：

⑵优点：砂岩是一种无光污染，无辐射的优质天然石材，对人体无放射性伤害。它防潮、防滑、吸音、吸光、无味、无辐射、不褪色、冬暖夏凉、温馨典雅；与木材相比，不开裂、不变形、不腐烂、不褪色。产品安装的简单化，只要用云石胶就能把雕刻品固定在墙上，产品能够与木作装修有机的连接，背景造型的空间发挥更完善，克服了石材传统安装繁琐和减少安装成本。装饰好的房子无需增加其它工序和油漆就能直接把雕刻品安装上墙。

⑶材质方面，一种暖色调的装饰用材，素雅而温馨，协调而不失华贵；具有石的质地，木的纹理，还有壮观的山水画面，色彩丰富，贴近自然，古朴典雅，在众多的石材中独具一格而被人美谓“丽石”。

1岩屑

岩屑的含量、种类及粒度取决于物源区的构造性质、母岩岩性及沉积物搬运距离等。岩屑常见于砾石级陆源碎屑岩中，而粉砂岩中则极少见岩屑，这与粒度越小矿物成分越趋于单一化有关。砂级颗粒中极少见粗晶岩石（如粗晶花岗岩）的岩屑，而结构相对致密的喷出岩、板岩和燧石岩屑却比较常见。砂岩中许多燧石岩屑并非来自层状硅质岩，而是来自石灰岩等岩石中的燧石结核。

岩屑在研究古地理方面很有意义，根据砾或角砾的区域堆积规律，可以描绘出古陆边缘带的分布特征，或盆地中斜坡水道的发育状况。岩屑在沉积之后，仍可进一步遭受破坏。例如花岗岩岩屑在化学风化的情况下，很容易解离，或改造成为“杂基”支撑的砂岩（长石变为黏土，在石英颗粒中呈类似杂基的物质），地表砾岩中的岩屑常易沿解理面破坏。

2石英

石英的矿物标型特征如包裹体、消光类型、颜色、形状、圆度和表面结构等都具有环境和成因意义。石英中的包裹体可作为陆源区分析的判别标志，源自火成岩的石英常具针状包裹体，例如，具针状金红石包裹体的石英一般来自花岗岩类；源自云母片岩的石英一般具等轴状自形矿物包裹体；而含绿泥石包裹体的石英多来自脉石英，含非常多的水泡或气泡的石英（乳白色）则几乎全都源自热液脉；具有自生加大边的石英通常是古老沉积岩再循环的产物，而含碳氢化合物的包裹体则表明可能与油气成藏作用有关。

石英的波状消光主要是由于石英晶体c轴被压扭变形造成的，因此，具波状消光的碎屑石英可能主要源自变质岩或深成岩，但也不能仅仅根据波状消光来确定其来源，因为波状消光的石英也常见于褶皱带，或源自逆掩断层附近的花岗岩。

石英颗粒经盐酸煮沸处理后，其颜色可作为矿物标型特征研究的重要依据：石英颗粒呈红色，可能含有赤铁矿或黑云母包裹体，或含金属离子；石英颗粒呈褐色，可能含针铁矿包裹体；石英颗粒呈**，可能含氢氧化铁包裹体，或含金属离子；石英颗粒呈白色，可能含气态或液态包裹体；石英颗粒呈灰色，可能含云母、炭质、金属矿物、石墨的包裹体，或与辐照产生的一种“色心”作用有关；石英颗粒呈绿色，可能含绿泥石、黑云母或角闪石包裹体；石英颗粒呈蓝色，可能含有金红石包裹体；石英颗粒呈紫色，可能与“色心”作用有关；石英颗粒呈粉色，可能含有金红石、赤铁矿或锰化合物。

石英颗粒的形状、圆度和表面结构特征与沉积环境关系十分密切，例如，高能、稳定动荡的沉积环境下，石英颗粒的球度、圆度和表面光滑度均较好，形成的石英砂岩结构成熟度和成分成熟度均较高，反之则差；风成的石英颗粒分选极好，圆度很高，颗粒发育具毛玻璃状的平滑表面，同时具有圆形撞击凹坑等。

值得注意的是，仅仅利用石英颗粒的磨圆度来判别其搬运距离要格外小心，磨圆度好的石英也可能是“再旋回”的古老沉积岩，而具有圆化边缘的石英可能来自土壤。另外，石英颗粒埋藏后，层间溶解作用也可以使原来不圆滑的石英颗粒被溶圆。

3长石

由于长石易风化、分解，抗风化能力比石英差，故可作为砂岩成分成熟度的判别标志之一。长石砂岩常常与河流、三角洲及冲洪积环境关系密切，而高能海滩及滨岸冲洗带往往很难沉积长石砂岩。我们也可以根据古代沉积岩中新鲜长石与风化长石的数量比，判断当时古陆是化学风化弱、冲刷作用强的陡地形，还是化学风化强、已被夷平的缓地形。

影响长石含量的因素主要有气候、构造及地形条件。化学风化易破坏分解长石，因此，干旱气候带和寒冷气候带容易保存长石，这就是所谓的“气候长石砂岩”。当构造抬升作用强烈，被快速剥蚀的未风化长石被快速埋藏下来，形成了所谓的“构造长石砂岩”。另外，当地形高、具有陡崖时，新鲜的基岩可以暴露出来，被大量冲刷、快速埋藏的长石也可以保存下来；同样，由于河流、三角洲及冲洪积环境具快速搬运、快速堆积和快速埋藏的特点，因此，这些沉积环境中常常可见大量的长石砂岩或岩屑长石砂岩。

长石的环带结构可指示其来源：火山岩的斜长石具有一种由交替消光的薄纹组成的“振荡式”消光环带；岩浆岩的斜长石具有正常的环带，而变质岩中则几乎没有环带长石。

长石从母岩区侵蚀分离，经过搬运至沉积区埋藏下来，并不损失其放射性氩，故可用K-Ar法研究沉积岩中长石的年龄，推断物源区母岩时代及其岩性特征。

4重矿物

重矿物分析主要用于哑地层对比、追溯物源区、判别母岩性质和推断物源区侵蚀顺序。根据重矿物的抗风化能力，按稳定性可把重矿物分为四组。

最稳定重矿物：锆石、金红石、电气石。

中等稳定重矿物：蓝晶石、十字石、矽线石、红柱石、绿帘石。

低稳定重矿物：磷灰石、石榴子石。

最易风化的重矿物：角闪石、辉石、橄榄石。

根据沉积物搬运分异原理，重矿物在沉积物搬运过程中，其稳定组分逐渐增加、不稳定组分逐渐减少而依次远离物源区，这是判别沉积环境、追溯陆源区和推断物源区侵蚀顺序的重要依据。例如，法国罗纳河冲积物中的重矿物组合为辉石、角闪石和绿帘石，而远离物源区邻海的三角洲的重矿物组合中缺失了辉石，这是因为，辉石系由法国中部的火山沉积供给，其粒径比阿尔卑斯供给的角闪石与绿帘石粒径大得多，故只能在临近物源区的河流冲积物中沉积，不能搬运至临海的三角洲前缘的浅海环境中去。

由于重矿物在不同粒级部分其富集程度不同，取样时要注意粒度对其成分的影响。研究表明，在0105～0150mm的粒级中，重矿物只占砂岩中总重矿物含量的极少部分，锆石只占1%左右，电气石相对较多；在002～006mm粒级中，重矿物很少，锆石常见。

5黏土矿物和自生矿物

黏土矿物是研究碎屑岩结构类型的重要依据，因此它具有重要的环境意义。碎屑岩中，同生沉积的黏土矿物与细粉砂一起常以杂基形式出现。杂基含量是判别水动力条件强弱的重要依据：是颗粒支撑还是杂基支撑，这是判别牵引流与重力流的关键，重力流沉积物（特别是浊积岩）通常是杂基支撑，而牵引流形成的沉积岩一般是颗粒支撑。

黏土矿物的成分，在一定程度上能反映古气候与原生沉积环境：河流相砂岩中，黏土矿物以高岭石为主，有少量伊利石；海相沉积物中，绿泥石较多，同时也有大量的伊利石；高岭石与温暖潮湿的大陆环境有关，而海洋碱性环境则有利于蒙脱石及水云母的形成。

最具环境意义的自生矿物是海绿石。海绿石通常呈颗粒，常以胶结物、包壳、裂隙充填物或孔隙（包括生物体腔）充填物等形式产出，一般产于温度小于15℃、水流缓慢的水体中，常常形成于无沉积的间断面之上。海绿石在温暖陆棚分布广，在寒暖流汇合处最丰富。据研究，10Å型生成于清洁的中浅海环境，7Å型形成于内浅海和滨海沼泽中，多铁亚种产于开阔浅海，多铝亚种产于近岸相，贫铁贫钾高铝的过渡型可产于非海相环境。

作为相标志，海绿石除指示海相（区分于陆相）外，它的出现往往与海侵作用有关，它常产于海侵层位的底部。作为地层学标志，海绿石可指示不整合面的存在：不整合面上的海绿石为有序型，粒径大，颜色深，常与磷共生，而整合地层中的海绿石为无序型，颗粒小，色浅。海绿石还指示沉积速度缓慢，因此在三角洲等快速堆积的地带很少有海绿石。它还可以作为古气候的标志：潮湿气候的海绿石中富铈（δCe为080～20），稀土浓度高（ΣT为95～1406g/t）；干旱气候的海绿石中缺铈（δCe为028～082），稀土浓度低（ΣT为20～77g/t）。

分属火沉变三大岩类，从外表简单地区分一下吧。

花岗岩：主要矿物成分为长石、石英和云母，长石云母半自形，石英它形，矿物分布较均一，矿物定向性不强，有时可见有粗的长石斑晶。不同产地或期次的花岗岩矿物粒径可相差较大。为酸性岩浆冷却形成。

片麻岩：成分与花岗岩类似，云母或其它暗色矿物常呈不平整的带状（或层状）分布，而长石类形成眼球状产于带间，矿物定向较性强，这就是典型的“片麻状”构造。为深度变质岩。

砂岩 ：是沉岩一种，具有层理。矿物成分以石英为主，可见石英呈粒状有磨园现象，粒间为粘土质、铁泥质、硅质等所胶结，云母多为浅色碎片，一般含量少，并有向层面集中的趋势。有时砂岩中还可见不同岩石成分的、磨园较好的砾石。如砾石含量多则过渡为砾岩了。

碳酸盐岩的物质组成可分三类。

第一类是碳酸盐矿物。主要是低镁方解石、高镁方解石、文石、白云石，还有菱镁矿、菱铁矿、菱锰矿等。

第二类是陆源碎屑混入物，主要是石英、长石和粘土。

第三类是非碳酸盐的自生矿物，如海绿石、黄铁矿、石膏、硬石膏及自生的石英、长石等。

楼主你问的都是沉积岩的内容：下面的就是相关的资料~~~沉积岩按成因及组成成分，可以分为两类，即碎屑岩类、化学岩和生物化学岩类一、碎屑岩类根据碎屑物质的来源，又分为沉积碎屑岩和火山碎屑岩两个亚类。（一）沉积碎屑岩亚类这一类岩石是由母岩风化和剥蚀作用的碎屑物质所形成的岩石，又称陆源碎屑岩。除小部分在原地沉积外，大部分都经过搬运、沉积等过程。根据组成碎屑岩的碎屑颗粒大小，本类岩石又可分为：砾岩类——碎屑直径在2mm以上。砂岩类——碎屑直径在2—005mm之间。粉砂岩类——碎屑直径在005—0005mm之间。粘土岩类——碎屑直径小于0005mm。上述各碎屑岩类的相应粒级，碎屑含量必须占碎屑总量的50％以上，如砾岩中大于2mm的砾石碎屑含量应占一半以上；如果其中含有25—50％的砂，则可称为砂质砾岩；如果其中含有5—25％的砂，则可称为含砂砾岩。其余岩类命名原则，依此类推。1砾岩类凡直径在2mm以上的碎屑（含量大于50％）组成的岩石都属此类。砾岩中砾的成分一般是比较坚硬的岩石碎屑。根据碎屑的磨圆程度可分为角砾岩和砾岩两类。（1）角砾岩组成角砾岩的砾带有棱角，分选情况一般不好，或未经分选，多为搬运距离很近或未经搬运堆积而成。根据成因，它们可能是由山崩重力堆积而成；由海浪冲击海岸而成；由母岩风化在原地残积而成；或者由冰川搬运的冰碛堆积而成（称冰碛岩）；也可能因断层作用而成（称断层角砾岩，碎屑多呈尖棱状）。（2）砾岩组成砾岩的砾多为次圆状或圆状。根据成因，砾岩可能是在海滨潮间带由海浪反复冲刷磨蚀堆积而成，分选和磨圆度都比较好，成分比较单纯；也可能是由河流短距离搬运而成，分选和磨圆度较差，砾石成分也比较复杂。砾岩中一般少有化石，或含贝壳等生物碎屑化石。2砂岩类由2—005mm的碎屑（含量大于50％）胶结而成的岩石统称砂岩。砂岩的矿物成分通常以石英颗粒为主，其次为长石、白云母、粘土矿物以及各种岩屑。根据粒级大小，砂岩可以分为：粗粒砂岩（2—05mm）中粒砂岩（05—025mm）细粒砂岩（＜O25mm）根据矿物成分，砂岩可分为：（1）石英砂岩砂岩中石英颗粒含量占90％以上，称石英砂岩。砂粒纯净，SiO2含量可达95％以上，磨圆度高，分选性好。岩石常为白、黄白、灰白、粉红等色。这种砂岩是原岩经过长期破坏冲刷分选而成。（2）长石砂岩砂岩主由石英和长石颗粒组成，而长石颗粒含量一般在25％以上。通常为粗粒或中粒，常呈淡红、米黄等色，碎屑多为棱角或次棱角状，胶结物多为碳酸盐或铁质。此种砂岩多为花岗岩类岩石经风化残积而成，或在构造上升地区强烈风化、迅速堆积而成。砂岩可以作为建筑材料，纯净石英砂岩可用为玻璃工业原料；胶结不好的砂岩可形成含水层或含油层。3粉砂岩类由005—0005mm的碎屑胶结而成的岩石称粉砂岩。矿物成分比较复杂，以石英为主，次为长石，并有较多的云母和粘土类矿物，显微镜下观察多具棱角。胶结物以铁质、钙质、粘土质为主。（1）粉砂岩岩石质地致密、颜色多样，随胶结物和混入物而变异。具轻微砂感，或具贝壳状断口。湖成粉砂岩常具水平薄层理，河成粉砂岩或具细斜层理，海成粉砂岩常具复杂的层理。粉砂岩多是细颗粒悬浮物质在水动力微弱条件下，缓慢沉积而成。其沉积环境为河漫滩、三角洲、潟湖、沼泽或海湖的较深水部位。（2）黄土是一种未充分胶结或半固结的粘土粉砂岩。黄灰色或棕色，粉砂含量一般为40—60％，其次为粘土，并多含有10％以下的砂粒。矿物成分以石英和长石为主，此外还有白云母、角闪石、辉石等。黄土中含有这些易于分解而未分解的矿物，说明黄土的形成与干燥气候有关。胶结物以粘土及CaCO3为主，多钙是黄土的重要特征之一。一般没有层理，但发育有直立节理，常形成峭壁。黄土在我国分布很广，堆积很厚，形成晋、陕、甘等省黄土高原，还有些地区分布有冲积或洪积黄土。4粘土岩类由直径小于0005mm的微细颗粒（含量大于50％）组成的岩石。矿物成分以粘土矿物为主，如高岭石、水云母、蒙脱石等，结晶微小（0001—0002mm），多呈片状、板状、纤维状等。粘土矿物主要来源于母岩的风化产物，即陆源碎屑粘土矿物；还有一部分来源于沉积或成岩过程中的自生粘土矿物。此外还含有粉砂级的陆源碎屑如石英、长石、白云母等颗粒。除此，在沉积和成岩过程中还形成一些胶体和化学沉积物（如铁、锰、铝的氧化物，碳酸盐、硫酸盐、硅质矿物、硫化物、有机质等）。从宏观看多具致密均一、质地较软的泥质结构。粘土岩是介于碎屑岩和化学岩之间的过渡岩石，在沉积岩中分布最广。（1）页岩为粘土岩类中固结较强的岩石，具薄层状页理构造，页理主要是鳞片状粘土矿物层层累积、平行排列并压紧而成。常含石英、长石、白云母等细小碎屑。致密，不透水。可有各种颜色，含有机质者呈黑色，含氧化铁者呈红色，含绿泥石、海绿石等呈绿色。性软，抵抗风化能力弱，在地形上常表现为低山低谷。（2）泥岩 是一种厚层状、致密、页理不发育的粘土岩。（3）粘土主要由粘土矿物组成、固结程度较差的粘土岩。细腻质软，颜色浅淡为主。分布较多的为高岭石粘土，简称高岭土，具吸水性（粘舌）、可塑性（加水成泥）、吸收性（从溶液中吸收各种矿物质及有机质的性质）、耐火性（熔点：＜1350°—1770℃）、烧结性（煅烧后变硬）等一系列特点，是陶瓷工业、耐火材料工业的重要原料。还有一种粘土叫膨润土，主由蒙脱石（胶岭石）组成，蒙脱石是粘土矿物的一种，为含水层状结构的硅酸盐矿物，化学组成为（Na，Ca）033（Al，Mg）2［Si4O10］（OH）2·nH2O，吸水后体积可膨胀10—30倍，广泛用于铸模、陶瓷、钻探、纺织工业等方面。此外还有漂白土，与膨润土相似，但含钙较多，含钠较少，吸水性和膨胀性较差，而具强吸附力，可吸收大量色素、胶状物、各种杂质等，在炼制石油和植物油工业中，可作脱色剂和漂白剂。（二）火山碎屑岩亚类主要是火山喷发碎屑由空中坠落就地沉积或经一定距离的流水冲刷搬运沉积而成。从物质来源看它与火山活动有关，但从成岩过程来看又从属于沉积岩的形成规律。有些火山碎屑岩的组成以各种火山碎屑为主；还有些火山碎屑岩中夹有很多熔岩，同时火山碎屑为熔岩所胶结；另有一些是由火山碎屑和正常碎屑（砾、砂、粉砂、泥等）混合堆积而成，其中夹有砂、页岩等，并常含有化石。由此可见，火山碎屑岩与熔岩之间，火山碎屑岩与正常碎屑岩之间，包含许多过渡岩石，根据火山碎屑粒度大体可以分为：1火山集块岩是主要由粗火山碎屑（大于64mm）如熔岩碎块等（占50％以上），固结而成的岩石。熔岩碎块带棱角或经搬运磨圆，填充物和基质为熔岩、火山灰、泥砂、钙质、硅质等。分选性一般不好，层理不清，常形成厚层和块状层。根据岩石中熔岩碎块的成分，可以命名为安山集块岩、流纹集块岩等。此种岩石质地较坚硬，堆积厚度从数百米可达数千米，我国东部在中生代中后期形成大量火山碎屑岩，常形成高山。2火山角砾岩是主要由粒径为2—64mm的熔岩碎块或角砾（含量50％以上）固结而成的岩石，也常含其它岩石的角砾，多数具明显棱角，分选差，大小不等。填充物和基质为熔岩、火山灰或泥砂等，也可以是钙质、硅质等。根据角砾成分可命名为流纹角砾岩、安山角砾岩、玄武角砾岩等。3凝灰岩是主要由粒径小于2mm的火山灰（岩屑、晶屑、玻屑）及火山碎屑等（含量50％以上）固结而成的岩石。分选差，碎屑多具棱角。岩石外貌有粗糙感，可具清楚的层理。根据碎屑成分可分为玻屑凝灰岩、晶屑凝灰岩、岩屑凝灰岩、混合型凝灰岩等。玻屑凝灰岩常保存于时代较新的火山碎屑岩中，经过脱玻作用和蚀变作用可以形成膨润土或漂白土等。凝灰岩可有黄、灰、白、棕、紫等不同颜色。有时凝灰岩中含有正常碎屑，而形成砂质凝灰岩、凝灰质砂岩等。上述各类火山碎屑岩，多形成于火山口附近或其周围的有水盆地中。在地层剖面中火山碎屑岩可以反映地史发展过程中的火山活动情况和古地理环境。二、化学岩及生物化学岩类这类岩石是岩石风化产物和剥蚀产物中的溶解物质和胶体物质通过化学作用方式沉积而成的岩石和通过生物化学作用或生物生理活动使某种物质聚集而成的岩石，前者属于化学岩，后者属于生物化学岩。这类岩石大多是在海、湖盆地中形成，有一小部分也可以在地下水的作用下形成。成分常较单一，具有结晶粒状结构、隐晶质结构、鲕状结构、豆状结构或具有生物结构、生物碎屑结构等。其中有许多岩石本身就是有重要意义的沉积矿产，如石盐、钾石盐、石膏、芒硝、石灰石、白云石、铁矿、锰矿、铝土、磷矿、硅藻土等。根据化学沉积分异的一般顺序，简述主要岩类和岩石如下。（一）铝、铁、锰质岩类是富含铝、铁、锰质矿物的化学或生物化学岩。Al、Fe、Mn是溶液中活动性较差的元素，往往以胶体形式在原地或海湖边缘沉积，但在深海盆Fe、Mn等也有大量沉积。1铝土岩 又称铝矾土。主要由三水铝石（Al［OH］3）、软水铝石和硬水铝石（AlO［OH］）等组成，故根据成分有一水硬铝石、一水软铝石、三水铝石之分。常含有SiO2、Fe2O3等混入物。铝土岩和粘土岩外貌和性质相似，一般称Al2O3/SiO2＞1者为铝质岩；≥26者称铝土矿；若＜1者则称粘土岩。和粘土岩相比，铝土岩岩性致密，硬度和比重较大，没有可塑性。致密块状、鲕状或豆状结构。因含杂质不同，颜色有白、灰、黄等。成因不一，主要由铝硅酸盐矿物（如长石等）化学风化分解后形成的氧化铝经搬运在海、湖盆中沉积而成，也有一部分是残积而成。是炼铝的主要原料。我国河北、辽宁、山东、河南、贵州、云南等省分布甚广。2铁质岩为富含铁矿物的化学岩或生物化学岩。主要矿物成分有赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等。常混入砂质、粘土、硅质等。致密块状、鲕状、豆状或肾状结构。含铁在30％以上即可称为铁矿。在地质时代的陆地表面，更主要是在浅海边缘形成。我国中、上元古界、泥盆系、石炭系等地层中常富含沉积型的铁质岩（铁矿）。3锰质岩为富含锰矿物的沉积岩，一般含锰20％以上即成锰矿。主要矿物有软锰矿、硬锰矿、菱锰矿等，常混入砂、粘土、氧化铁、二氧化硅等杂质。多呈黑、黑褐、黑紫等色。有的性软、染手、呈土状；有的很硬，呈鲕状、肾状等。在地质时代锰质岩多在海、湖盆边缘形成，也可在风化壳中形成。目前全世界都在瞩目一种现代海底形成的金属矿源，即锰结核。1873年被英国海洋调查船首先在大西洋发现，但到1958年世界上才对锰结核进行正式有组织的调查，并逐步开展锰结核的勘探、试采和提炼技术的研究工作。锰结核广泛分布于世界各大洋3000至6000m深的洋底表层，估计储量达3万亿吨，太平洋约占一半，其次为印度洋，故被称为世界上最大的金属资源，并被预测是人类下一个世纪的主要矿产之一。据最近分析，锰结核中含有56种元素（据McKel-vey，1983），其中锰、铜、镍、钴等金属蕴藏总量分别是陆地储量的几十倍到1000多倍。按目前世界年消耗量计算，这些金属可供全世界使用上千年至数万年。而且锰结核是年有形成，仅太平洋每年就能增长1000万吨，相当于一个大型矿床。关于锰结核的成因问题，尚未得出确切结论，有人认为在洋底淤泥表层因为有机物频繁沉降，促使底土沉积物中的锰和有色金属层层堆积形成结核，由于底层淤泥具有一种弹性，因此把锰结核总是挤出淤泥，位于底土之上。还有人认为锰和其它金属来源可能与从洋底喷出的热水矿液有关。也有人认为由海洋中脊（裂缝）喷出的高温熔岩，经海水冲洗、析出含金属的热液，形成“重金属泥”，在一定条件下形成锰结核或热液多金属矿床。（二）硅、磷质盐类硅质岩是一种以二氧化硅为主要化学成分的岩石。二氧化硅是通过化学或生物化学沉积作用或某些火山作用生成的，主要矿物成分是玉髓、蛋白石、石英，常混入碳酸盐、氧化铁、粘土矿物等。磷质岩是一种富含磷酸盐矿物的岩石。主要矿物成分为磷灰石，常混入砂、粉砂、粘土、方解石、石英、海绿石等。大多数为经海洋生物化学作用沉积而成的。1燧石岩一种致密坚硬的硅质岩石，俗称“火石”。主要矿物成分为玉髓、微粒石英、蛋白石等。常为浅灰至黑灰色，具蜡状光泽和贝壳状断口。主要产于石灰岩中，形成燧石结核、不规则团块或燧石条带（夹层），很少成为独立稳定的岩层。我国中、上元古界碳酸盐岩层中常含有燧石结核或薄层。多为海洋沉积或成岩交代而成。2碧玉岩也是一种致密坚硬的硅质岩石，主要矿物成分为玉髓、细粒石英，常混入氧化铁等，呈红、棕、绿、玫瑰等色，具贝壳状断口，蜡状光泽。其性质和燧石岩基本相同，但碧玉岩常产于火山岩、火山碎屑岩中，其成因与火山沉积有关。质佳的碧玉可作各种工艺品。3硅藻土是一种疏松粉状的硅质岩石，由硅藻遗体组成，硅藻含量可达70—90％。主要成分为蛋白石，常和粘土或碳酸盐混在一起。白或浅**，质轻而软，孔隙度可达90％左右，粘舌，吸咐力很强，是良好的吸附剂，可作炼油、制糖的吸附剂和净化剂，也是优良的隔音、隔热材料。多分布于新生代沉积层中，我国山东临朐、吉林、湖南等皆产硅藻土。4磷块岩 通常把含P2O5大于5—8％的岩石统称磷块岩或磷质岩，其结构变化很大，有砂状结构、泥状结构等，外表有时以砂岩、页岩或碳酸盐岩，一般需用化学鉴别方法（与磷灰石同）。（三）碳酸盐岩类碳酸盐矿物含量大于50％，主要矿物成分为方解石、白云石等，常混入二氧化硅、氧化铁、粘土、砂等。常具结晶粒状结构、鲕状结构、豆状结构、生物结构或碎屑结构等。过去认为本类岩石主要形成于海湖盆地中的较深浅水环境，成因和形成环境比较简单。近来研究结果认为其沉积环境可以是浅水、较深水，也可以是潮上带，有许多是在有丰富生物和极浅水条件下形成的；其成因可以是化学沉积、生物化学沉积、生物沉积，也可以是机械作用的碎屑沉积，后一种虽然也具有碎屑岩类的特点，但其碎屑并非来源于陆地，而是由海盆内形成的碎屑，即内碎屑。本类岩石分布很广，仅次于粘土岩和其它碎屑岩，约占沉积岩总量的20％，在我国约占沉积岩总面积的55％。本类岩石的代表岩石为石灰岩和白云岩，但二者间有许多过渡类型的岩石，如表4-6。表4-6石灰岩与白云岩及其过渡岩石的划分 1石灰岩类一类以方解石为主要组分的岩石，有灰、灰白、灰黑、黑、浅红、浅黄等颜色，性脆，硬度不大，小刀能刻动，滴盐酸剧烈起泡。由于石灰岩易溶，在石灰岩发育地区常形成石林、溶洞等，称喀斯特地貌。石灰岩是制石灰、水泥的主要原料和冶炼钢铁的熔剂，也是制化肥、电石的原料，并广泛用于制碱、制糖、陶瓷、玻璃、印刷等工业中。根据结构和成因，主要种类有：（1）竹叶状灰岩（砾屑灰岩）是一种典型的内碎屑灰岩。所谓内碎屑，也称盆地碎屑、同生碎屑，是沉积于水盆地底部的未完全固结或已固结的碳酸盐沉积物，经水流或波浪作用破碎、搬运、磨蚀而成的碎屑，这些碎屑根据大小可以称为砾屑、砂屑、粉屑、泥屑等。它们再沉积形成岩石，就是内碎屑灰岩。而竹叶状灰岩是由灰岩扁砾被钙质胶结而成的典型砾屑灰岩，其砾屑为扁圆或长椭圆形，垂直层面切开形似竹叶，故名。砾屑大小不一，磨圆度高，其表皮常有一层紫红色或**铁质氧化圈，砾屑约占60—70％。砾屑成分单一，多为泥晶方解石（泥晶指泥状碳酸钙细屑或晶体，又称灰泥）；胶结物和填充物多为微晶或细晶方解石，约占30—40％。我国华北寒武系上部和奥陶系下部有广泛分布。一般认为这种灰岩是在潮汐和波浪活动频繁的海滩地区（潮间带或潮下带），先沉积了泥晶灰岩，然后被潮汐或波浪破坏，形成碎块，并被磨蚀成砾，然后又被CaCO3胶结而成。沉积环境是氧化环境。有些灰岩是由砂屑或粉屑胶结而成的，可以称为砂屑灰岩或粉屑灰岩。这类灰岩可具交错层理、干裂、波痕等构造。（2）生物碎屑灰岩是由各种生物碎屑被碳酸钙胶结而成的灰岩，常见的有生物贝屑（贝壳碎屑）灰岩。它多形成于水流或波浪作用强烈的地区或生物礁的侧翼。（3）鲕状灰岩（鲕粒灰岩）指鲕粒含量大于50％的灰岩。鲕粒直径小于2mm，大于2mm者则称豆粒。这种灰岩的形成条件，一般认为是海水中溶解的CaCO3成过饱和状态，沉积环境为潮汐和波浪作用强烈的浅海，并且海水中富含泥砂等陆源碎屑、内碎屑、生物碎屑且比较混浊。潮汐和波浪作用经常引起水介质的搅动，每搅动一次，水中各种碎屑便处于悬浮状态，并促使CO2从水中逸出，这样就导致海水中过饱和的CaCO3发生沉淀，并以各种细小碎屑为结核中心，层层围绕，形成鲕粒。如此周而复始，鲕粒越来越大，当其重量超过波浪、水流搅动的能量，便堆积在海底，并为CaCO3所胶结，形成鲕状灰岩。所以，这种灰岩是一种化学成因和机械成因的灰岩。我国北方中寒武统有典型的鲕状灰岩。（4）化学石灰岩指通过化学及生物化学方式由海湖中沉淀而成的石灰岩。多具隐晶或结晶结构，致密均一，或具贝壳状断口。这种灰岩多形成于温暖浅海地区，气候温暖，有利于蒸发及水生植物进行光合作用，使海水中CO2释出或被植物吸收，导致CaCO3沉淀。另外，在泉水出口处，由于温度升高和压力减小，使水中CO2逸出，也导致CaCO3的沉淀，形成疏松多孔的石灰华。（5）结晶灰岩指主要由方解石晶粒组成的灰岩，它常由泥晶灰岩（由0001—0004mm的灰泥组成）及其它灰岩重结晶形成。2白云岩类指以白云石为主要组分（50％以上）的碳酸盐岩。常混入方解石、粘土矿物、石膏等杂质。外貌与石灰岩相似，但硬度略大，较坚韧，滴稀盐酸（5％）不起泡或微弱发泡，风化面常有白云石粉及纵横交叉的刀砍状溶沟。按结构分，有碎屑白云岩、微晶白云岩、结晶白云岩等。按成因，可分为原生白云岩、交代白云岩（或次生白云岩）等。原生白云岩是在干热气候条件下的高盐度海湾、潟湖、咸化海或内陆咸水湖泊中通过化学沉淀而成的白云岩；或者是咸水中Mg2+离子交代置换底部CaCO3灰泥中一部分Ca2+离子（这种作用叫同生交代作用）而成的白云岩。原生白云岩的特征是成层稳定，生物化石稀少，常和石膏等共有些白云岩是在成岩过程中沉积的碳酸钙和被渗透下来的咸水中的硫酸镁、氯化镁等反应交代而成。这种作用叫白云岩化作用，这种白云岩叫成岩白云岩或交代白云岩。白云岩化的条件一般认为必须是水溶液中Mg/Ca比值相当大。这种白云岩层位不甚稳定，常呈似层状、透镜状、斑块状产于灰岩中，横向常过渡为白云质灰岩或灰岩。由于方解石被白云石交代后，体积缩小13％，故成岩白云岩孔隙发育，可为良好的储油层或某些矿床的控矿层。白云岩在冶金工业中可作熔剂和耐火材料，部分用来提炼金属镁，也可用作化肥、陶瓷、玻璃工业的配料和建筑石材。在上述石灰岩和白云岩之间，因二者含量比例不同，可有多种过渡岩石，如含白云质灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、含灰质白云岩等，其成分变化如表4-6所列。3泥灰岩类是碳酸盐岩与粘土岩之间的一类过渡类型岩石。石灰岩中泥质（粘土）成分增加到25—50％，即可称泥灰岩；若白云岩中泥质（粘土）成分增加到25—50％，则称泥云岩。岩石致密，呈微粒或泥状结构，黄、灰、绿、紫等色。常分布于石灰岩和粘土岩的过渡地带，或夹于薄层灰岩和粘土岩之间，多呈薄层状或透镜体状产出。加冷盐酸起泡（泥云岩起泡微弱或不起泡），并有泥质残余物出现。（四）蒸发盐岩类指由钾、钠、钙、镁等卤化物及硫酸盐矿物为主要组份的纯化学沉积岩，又称盐类岩。这种岩石广泛分布于闭塞海湾、潟湖、内陆盐湖等沉积中。它们是在干燥气候条件下，由于海、湖水分强烈蒸发，卤水浓度增大，致使其中盐类结晶析出沉淀而成。常见的有石盐（NaCl）、钾石盐（KCl）、石膏（CaSO4·2H2O）、硬石膏（CaSO4）、芒硝（Na2SO4·10H2O）、苏打（Na2CO3·10H2O）、硼砂（Na2B4O7·10H2O）等，混入物有粘土、碎屑物以及方解石、白云石、氧化铁凝胶等，还经常伴生溴、碘等元素。这类岩石在沉积岩中所占比重很小，但其本身常构成重要的矿产。如青海柴达木盆地中有许多盐湖，估计盐类储量可达500多亿吨，其中钾盐达1亿多吨。新疆吐鲁番盆地艾丁湖是我国最低的地方（－154m），就是一个以芒硝为主的盐湖。（五）可燃有机岩类这是由各种生物（动物、植物）堆积，经过复杂变化所形成的、含有可燃性有机质的一类沉积岩，它们本身也是非常重要的地壳能源矿产。按照成分可分为二类：一是碳质可燃有机岩，包括煤、褐炭、泥炭等；一是沥青质可燃有机岩，化学成分以碳氢化合物为主，包括石油、天然气、地蜡、地沥青等。本类岩石的存在形式多种多样，有固体、液体和气体。在矿床一章将要进一步介绍。