碎屑组分

碎屑沉积物的成分反映了物源、构造运动和气候的影响，尤其是物源区的岩石成分对碎屑沉积物的成分具有决定性的作用。对于库车这种分布范围较小的沉积坳陷，基本上可认为气候在整个坳陷乃至整个盆地各处的影响是一样的，可以不予考虑，因而可以认为沉积物在横向空间上的分布只受物源及构造运动的影响，也就是说，物源区及构造运动引起的地形起伏控制着碎屑沉积物的形成过程，进而决定了沉积盆地中碎屑物的组成。

1 砾岩

砾石是对物源区岩石类型最直接的反映，查明砾石的粒度、成分、含量的变化，是确定母岩性质和物源方向的基本手段，也是最直观的方法。砾岩主要分布在盆地边缘，接近于物源区，砾石的成分可直接反映物源区的母岩成分。

塔里木北部地区在白垩系亚格列木组、巴什基奇克组，古近系库姆格列木群、苏维依组均发育大量砾岩，为分析塔里木北部地区物源母岩类型提供了非常好的条件。

曾有不少研究人员分析过天山的构造单元及演化 ( 马瑞士等，1990; Graham et al ，1993; 高长林等，1993; Allen et al ，1993; 高俊等，1997) ，并大致将来自天山的物源构成归结为以下主要岩石类型: 前石炭系变质岩、结晶基底、上石炭统及其以上主要产出于南天山的未变质沉积岩盖层 ( 表3-2) 。

表3-2 库车坳陷砾石成分与物源区母岩类型的对应关系

据库车坳陷北部山前带几条露头剖面的观察，白垩系砾石成分复杂，片岩、千枚岩、硅质岩、大理岩开始大量出现; 相对而言，古近系砾石成分稍单一，主要为石英岩、大理岩、脉石英、碎屑岩、灰岩。砾石多呈棱角状，砾径一般为 15 ～40cm，表明天山造山带石炭系变质岩遭受了大规模剥蚀，有灰岩、碎屑岩与之共生，说明造山期后未变质的沉积盖层和其下伏的造山带共同遭受剥蚀，暗示了造山带内复杂的结构、构造。

2 砂岩

物源物质成分的变化反映了盆地边缘造山带的隆升与盆地沉降的关系，砂岩碎屑组分与受大地构造背景控制的物源区密切相关，不仅反映了母岩的性质，也反映了大地构造的条件，同时受搬运作用、沉积环境和成岩作用的影响。根据 Fork ( 1968) 三角图分类，库车坳陷古近系、白垩系碎屑岩的类型有岩屑砂岩、长石岩屑砂岩、长石砂岩和岩屑长石砂岩。三个端员组分中，岩屑能更为直接反应物源区的母岩性质，砂岩中岩屑主要为中酸性岩浆岩岩屑和变质岩岩屑。主要根据 Dicksen 等 ( 1982) 基于碎屑岩组成与其物源区板块构造背景关系建立的判别图来进行研究区的分析，可看出库车坳陷白垩系、古近系物源区大地构造背景主要包括再旋回造山带和岩浆岛弧区两类。

( 1) 白垩系

库车坳陷卡普沙良群砂岩成分以北部山前带岩屑成分含量高，且略高于巴什基奇克组，二者长石含量相近，石英含量则是巴什基奇克组略高于卡普沙良群。

卡普沙良群在北部山前带克孜 1 井区岩屑含量最高，平均达 58 8%，主要为岩浆岩岩屑，约占岩屑总量的 60%; 吐北 2 井区、吐孜 3 井区也具有相对高的岩屑含量，平均达 38 7% ～39 5%，主要为变质岩岩屑，如吐北 2 井变质岩岩屑占岩屑总量的 62%，岩浆岩岩屑含量也较高，长石含量亦较高。西部乌参 1 井区，岩屑总量非常高，主要为变质岩岩屑和岩浆岩岩屑，长石含量很低。英买力地区岩屑含量较高，平均 25 9% ～ 30%，但英买 5 井与英买 19 井岩屑组成有一定差异，英买 5 井主要岩屑成分为变质岩屑，而英买 19 井以岩浆岩岩屑为主，两者均具有较高的长石含量。

巴什基奇克组在北部山前带岩屑总量仍然较高，迪那 201 井区岩屑总量达 41 7%，主要为变质岩岩屑和岩浆岩岩屑，长石含量低。东秋 8 井区岩屑总量平均为 33%，主要为变质岩岩屑，占岩屑总量的 66 7%。克拉井区岩屑总量平均为 31% ～41 3%，主要为变质岩岩屑，岩浆岩岩屑和沉积岩岩屑含量相近。吐北 2 井区具有高的岩屑总量，平均达46 4% ，主要为变质岩岩屑; 大北 1 井岩屑总量相对较低，平均为 29 4% ，主要为变质岩岩屑。

乌参 1 井岩屑总量最高，主要由变质岩岩屑和岩浆岩岩屑组成，两者所占比例近似。南喀 1 井、却勒、羊塔克地区岩屑含量近似，平均为 28 4% ～ 32 7%，主要由岩浆岩岩屑和变质岩岩屑组成，且岩浆岩岩屑含量高于变质岩岩屑。

从图3-5 可以看出塔里木北部地区白垩系的砂岩几乎全落在再旋回造山带区，再旋回造山带分布于天山南侧，碎屑物来自于天山造山带的隆起区，由于切割剥蚀深度不大，碎屑物质仍以表壳岩系为主。只是在大北 1 井、乌参 1 井与迪那 201 井有一部分数据落在切割弧区，但据白垩纪沉积构造背景分析，当时塔里木盆地周缘不应该发育岩浆岛弧背景，因而认为其应该是一种再旋回的沉积产物，即来自沉积岩区。

图3-5 库车坳陷及塔北地区白垩系砂岩碎屑成分三角图

( 2) 古近系

古近系砂岩岩屑总量仍然是北部山前带高，苏维依组岩屑总量明显高于库姆格列木群，长石含量也是苏维依组高于库姆格列木群，说明苏维依组成分成熟度低于库姆格列木群。

吐孜、迪那井区库姆格列木群均具有高的岩屑总量，主要由岩浆岩和变质岩岩屑组成，且岩浆岩岩屑含量高于变质岩岩屑，吐孜井区还有较高的沉积岩岩屑。克拉、大北井区岩屑总量平均为 27 6% ～ 31 7%，主要由岩浆岩和变质岩岩屑组成，两者含量相近。南喀、却勒、羊塔克井区岩屑总量相近，平均为 29 4% ～ 30 7%，也主要由岩浆岩和变质岩岩屑组成，两者含量相近。

苏维依组岩屑总量高，主要由岩浆岩和变质岩岩屑组成，且岩浆岩岩屑含量大于变质岩岩屑。

塔里木北部地区古近系砂岩碎屑在成分三角图上主要落在再旋回造山带和岩浆岛弧区，如吐孜 1 井、迪那 201 井、南喀 1 井、乌参 1 井均有大部分点落在岩浆弧区的过渡弧和未切割弧区，但从古近系沉积构造背景分析，当时塔里木盆地周缘不应该发育岩浆岛弧背景，因而认为其应该是一种再旋回的沉积产物，即来自沉积岩区 (图3-6) 。

图3-6 库车坳陷及塔北地区古近系砂岩碎屑成分三角图

灰绿色岩屑石英砂岩,风化面为灰褐色,新鲜面为灰绿色,中粒砂状结构,块状构造,岩石裂理、节理发育,主要由碎屑物和胶结物组成,其中碎屑物主要为石英和岩屑,石英含量约为80%,岩屑含量约为15%；岩石为颗粒支撑结构,呈孔隙式胶结

火山—沉积碎屑岩类（volca-sedimentare pyroclastic rocks）是正常火山碎屑岩类和沉积岩类之间的过渡岩石类型。火山碎屑物含量90%～10%之间，是由火山碎屑物质落入水盆地中，与正常沉积物混杂组成，经化学沉积物和粘土杂基胶结与压实作用成岩的火山作用同期产物。由于该类岩石中既含有一定数量的火山碎屑物又含有一定数量的正常沉积物，而且根据二者的相对含量还可进一步分为两种类型：沉火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩。由此可见，区别火山碎屑物和正常沉积物是至关重要的。正常沉积物常见有磨圆的砾、砂粒、硅质矿物（石英、蛋白石、玉髓）、粘土矿物和碳酸盐矿物，有时还保留化石（如硅化木等）。在同一岩石中，火山碎屑物较新鲜，棱角分明，无明显的磨蚀边缘和风化边缘，此外，如出现玻屑或晶屑中的斜长石具有环带结构、黑云母和角闪石具有暗化边等现象，表明它们是火山碎屑物。

一、沉火山碎屑岩沉火山碎屑岩（sed-volcanic pyroclastic rock）含火山碎屑物可达50%～90%之间，其余的10%～50%为正常沉积物（包括陆源碎屑的砂、粉砂、泥质和水盆地内部沉淀的化学物质及少量的碳质、生物碎屑等），经压实和化学物质胶结而成岩。常发育层理构造（照片5-54）。按火山碎屑粒度可进一步分为：沉集块岩、沉火山角砾岩、沉凝灰岩。它们广泛分布在火山岩地区，并夹杂在火山岩—火山碎屑岩系中，是代表火山喷发旋回间断的产物。

1沉集块岩和沉火山角砾岩

沉火山集块岩和沉火山角砾岩（sed-volcanic agglomerate and sed-volcanic breccia）的火山碎屑物含量＞50%，主要为火山岩块（≥64 mm）或火山角砾（2～64 mm）状的岩屑，其中可含少量＜2 mm的岩屑、晶屑或玻屑，此外含有＜50%的正常沉积物，常见的如砾石、砂等，胶结物为细小的砂、粉砂和化学物质（自生粘土矿物、碳酸盐和硅酸盐矿物等）。

2沉凝灰岩

沉凝灰岩（sedimentary tuff）主要由＜2 mm的晶屑、岩屑和玻屑所组成，其含量＞50%，同时岩石中混有一定量的正常沉积物。胶结物一般为化学沉积物质，如次生的粘土矿物、碳酸盐矿物和铁质沉积物等，经常在胶结物中混有火山灰。命名时可根据火山碎屑种类作为前缀，如晶屑沉凝灰岩（照片5-53～55，57）、玻屑沉凝灰岩等。当火山碎屑物和混入的正常沉积物都很细小时，可不加前缀，直接命名为沉凝灰岩。

对沉火山碎屑岩的鉴定、描述首先应注意识别碎屑物中的火山碎屑物和正常沉积物，描述二者的特征及其含量，其次是重点描述胶结物的成分、特征及含量。

例如，岩石新鲜面为浅黄褐色，风化面褐色。具沉凝灰结构，微层理构造。主要由晶屑、少量岩屑（包括少量正常沉积物）和泥质胶结物组成。它们与褐色泥岩互层，构成微层理构造。岩石中的晶屑成分以石英为主，少量长石、黑云母；长石、石英多为棱角状-次棱角状，少数磨圆，黑云母片状，定向排列（与层理一致），晶屑含量55%（其中磨圆者10%左右）。岩屑成分为黄褐色泥岩、硅质岩、安山岩等，多为次棱角状，少数磨圆，含量15%～20%（磨圆者5%左右）。岩石的分选性较好，以上碎屑物粒径015～02 mm。胶结物为浅黄褐色粘土矿物，部分已变为自生矿物绢云母，25%～30%。定名：流纹质岩屑晶屑沉凝灰岩（照片5-53，54）。

二、火山碎屑沉积岩

火山碎屑沉积岩（pyroclastic sedimentary rock）的火山碎屑物含量在10%～50%之间，其特征更接近于沉积岩，与沉火山碎屑岩成过渡关系。通常远离火山口，常见细粒的火山灰与正常的沉积物混杂在一起。当主要成分为陆源砂时，称为凝灰质砂岩；当主要成分为粉砂时，称凝灰质粉砂岩（照片5-58）；主要成分为泥岩时，则称为凝灰质泥岩（照片5-56）；当主要成分为砾石时，称为凝灰质砾岩（照片5-61）；当主要成分为碳酸盐岩时，则称为凝灰质灰岩或凝灰质白云岩。总之，火山碎屑沉积岩的命名原则是以主要沉积岩名称作为基础，在其前面加“凝灰质”前缀。在具体定名时，要根据沉积岩命名原则首先给予沉积岩正确名称，然后加前缀。如凝灰质细砂岩（照片5-59）、凝灰质粗中粒岩屑砂岩（照片5-60）、凝灰质细中粒长石砂岩等。

火山碎屑沉积岩的描述主要以沉积岩为基础，将混入的火山碎屑物成分、特征等描绘清楚。

一、陆源碎屑岩的成分

陆源碎屑岩主要由碎屑和填隙物组成。碎屑是其主要组成部分，它决定着碎屑岩形成时的基本特征（如母岩性质、搬运条件、沉积环境和成岩后生作用等），因此，碎屑在岩石中的含量必须大于50%。而填隙物是碎屑岩中不可缺少的次要组成部分，其含量少于50%，填隙物的数量虽然相对碎屑较少，但对研究碎屑岩的搬运条件、成岩后生变化及成岩历史同样具有极为重要的意义。

（一）碎屑成分

碎屑成分主要是来源于陆源区母岩机械破碎的产物，它包括了岩浆岩、变质岩及早先形成的沉积岩的矿物碎屑和岩石碎屑。但由于各种矿物和岩石的稳定程度不同、风化作用强度不同，再加上搬运和沉积作用的改造，它们在碎屑岩中的丰度不大一样。最常见的碎屑物质有：

1石英碎屑

石英是碎屑岩中出现最多的矿物，且多集中于砂岩和粉砂岩中。其平均含量达668%。由于石英碎屑可来源于花岗岩、片麻岩、片岩及早先形成的沉积岩（主要是碎屑岩），因此常利用石英的各种特点，如包裹体、消光性质、颗粒形态及复晶性质等来确定来源区母岩的性质（表2-1）。

表2-1 母岩性质与石英碎屑的关系

2长石碎屑

是碎屑岩中含量仅次于石英的另一重要组分，在砂岩中的长石平均含量可达10%～15%，在个别岩石中可高达60%。长石碎屑中常见的是钾长石，尤其是微斜长石更为多见，其次是酸性斜长石，而中性和基性斜长石则较少。长石碎屑主要来自花岗岩和花岗片麻岩，一般认为碎屑岩中长石的含量受气候条件、地壳运动强度及母岩性质多种因素的影响，因此，对长石含量、长石类型及其他特征的研究，有助于追溯母岩性质和母源区，推断古气候、古构造等状况。

3云母碎屑

碎屑岩中常见的有白云母和黑云母碎屑，以白云母居多，且多分布于细砂岩和粉砂岩的层面上。

4重矿物碎屑

是碎屑岩的次要碎屑组分，其含量一般不超过1%，多分布于较细的砂岩中。重矿物的含量虽低，但多数性质稳定，种类较多，故常利用重矿物组合类型及标型特征来划分对比地层和追溯母岩性质，在勘探实践中可用以指导找矿。

5岩石碎屑

简称岩屑，是碎屑岩的重要组分，它是由母岩机械破碎形成的岩石屑（块）。岩屑保留了母岩的物质组分和结构特征。岩屑的成分可以是火成岩，也可以是变质岩或沉积岩，所以岩屑是判断母岩性质最直接和最可靠的标志。碎屑岩中岩屑的数量和种类与粒度有关，故岩屑大量出现在砾岩中，特别像粗粒的花岗岩岩屑只能出现在砾岩中；砂岩中的岩屑则是具细粒、细晶、隐晶结构的母岩类型，如火山岩中的玄武岩、安山岩、霏细岩等；变质岩中的千枚岩、板岩、石英岩及片岩等；沉积岩中的泥质岩、粉砂岩、燧石及泥晶、微晶灰岩；粉砂岩中的岩屑数量和种类则很少，有时可含有内源沉积的颗粒或火山碎屑物。

母岩类型与碎屑矿物的组合特征如下：

◎ 再旋回沉积物：重晶石、海绿石、石英（特别是具磨蚀次生加大边的石英）、燧石、石英岩岩屑（沉积石英岩）、白钛石、金红石、圆化的电气石、圆化的锆石。

◎ 低级变质岩：板岩及千枚岩岩屑、黑云母及白云母，一般不含长石、白钛石、石英及石英岩岩屑（变质石英岩类型）、电气石（小的淡棕色自形晶、具碳质包体）。

◎ 高级变质岩：石榴子石、角闪石、阳起石、蓝晶石、矽线石、红柱石、十字石、石英（变质变种）、白云母及黑云母、长石（酸性斜长石）、绿帘石、黝帘石、磁铁矿。

◎ 酸性岩浆岩：磷灰石、黑云母、角闪石、独居石、白云母、榍石、锆石（自形晶）、石英（火成的变种）、微斜长石、电气石（小的粉红色自形晶）。

◎ 基性岩浆岩：锐钛矿、辉石、板钛矿、紫苏辉石、钛铁石及磁铁矿、铬铁矿、白钛石、橄榄石、金红石、斜长石（中性）、蛇纹石。

◎ 伟晶岩：萤石、电气石（蓝电气石）、石榴子石、独居石、白云母、黄玉、钠长石、微斜长石。

（二）填隙物成分

填隙物包括杂基和胶结物两类。

1杂基

杂基是指与碎屑同时沉积的、粒度小于001mm的机械破碎物质，其类型包括起填隙作用的黏土、细粉砂或灰泥等，但不包括孔隙水沉淀的自生矿物。

2胶结物

胶结物是指存在于碎屑颗粒间孔隙内的化学沉淀物质。胶结物成分较复杂，有碳酸盐质矿物、硅质矿物、磷质矿物、铁质矿物和黏土矿物等。

（三）自生矿物

自生矿物是在沉积期后新生成的矿物，如石英、长石、黏土、海绿石、黄铁矿等。对研究沉积环境和成岩作用特征成岩流体性质都具有重要意义。

二、陆源碎屑岩的结构

碎屑岩的结构，总称为碎屑结构。它包括碎屑颗粒的结构、填隙物的结构，以及碎屑与填隙物间的关系（胶结类型和支撑类型）。

（一）碎屑颗粒的结构

碎屑颗粒的结构是指碎屑颗粒的大小（粒度）、圆度、球度、形状和颗粒的表面特征。

1碎屑颗粒的粒度划分及鉴定

（1）粒度划分

粒度是指颗粒的大小，其划分标准有自然粒级标准和φ值粒级标准。自然粒级标准主要是根据碎屑颗粒的水力学行为来划分的；φ值粒级标准则是克鲁宾（1934）根据伍登-温德华的粒级标准经对数变换来的，即。详细划分见表2-2。

表2-2 碎屑颗粒粒级划分标准比较表

（2）粒度的确定

对于大于2mm的砾石，其颗粒的直径可用尺子或卡尺直接测量。对于圆球形或接近圆球的颗粒一般取其直径作为颗粒的大小。对于长形或不规则的碎屑，则往往测其长轴和短轴，或长轴、中轴或短轴的直径来表示其大小。

若为扁圆形砾石则取其扁圆的直径。在测量的基础上注意用肉眼目估碎屑的大小。对于砂级碎屑可用已知粒级的砂（砂样管）进行对比确定其碎屑的粒度。在显微镜下确定碎屑的粒度一般用带微尺的目镜，利用目镜微尺的格值测定其碎屑的视域直径。另外也可测出不同放大倍数下的视域直径（参见表0-1）来确定碎屑的大小（一般是指碎屑的长视直径）如5×10倍的视域直径为2mm，在直径上有10颗碎屑，则碎屑的粒度约为02mm。

（3）分选性

碎屑岩中碎屑颗粒大小的均匀程度称分选性或分选程度。分选性可粗略分为三级：

◎ 分选好：碎屑中主要粒级成分的含量>75%；

◎ 分选中等：碎屑中主要粒成的含量为75%～50%；

◎ 分选差：碎屑中各粒级的含量均

2碎屑颗粒的形态

碎屑颗粒的形态包括颗粒的圆度、球度和形状三个方面。

（1）圆度

指碎屑的棱角被磨蚀圆化的程度。一般分为四级：

◎ 棱角状态；

◎ 次棱角状；

◎ 次圆状；

◎ 圆状。

碎屑的圆度一般主要与搬运距离、搬运条件（介质性质及搬运方式）有关，还与碎屑的粒度、碎屑的性质有关（还应注意物源区气候条件）。碎屑磨圆的好坏一般也可分为三级。

◎ 磨圆好：碎屑多为圆及次圆状；

◎ 磨圆中等：碎屑多为次圆状及次棱角状；

◎ 磨圆差：碎屑多为次棱角状及棱角状。

（2）球度

指碎屑颗粒接近于球体的程度。球度一般用A、B、C三轴长度来确定，三轴长度近于相等，则球度高。球度取决于矿物本身的结晶习性和搬运距离。

球度和圆度是两个不同的概念，球度高的颗粒，圆度不一定好，相反磨圆很好的扁平砾石，球度也可以很差。

（3）颗粒的形状

根据碎屑的圆度和球度及三个轴之间的关系，颗粒的形状可以有四种：

◎ 圆球体；

◎ 扁圆体；

◎ 椭球体；

◎ 长扁圆体。

碎屑颗粒的形状与颗粒本身的性质（大小、晶形、硬度、解理、密度等）、搬运介质、搬运方式、搬运距离和时间的长短有关。因此，对砾级颗粒形状的观察十分重要，描述时应综合描述。对砂级的碎屑来说描述圆度的意义更大，而对粉砂级碎屑来说描述圆度意义并不大。

3碎屑颗粒的表面特征

在碎屑颗粒的表面常有各种磨光面、毛玻璃化、擦痕和刻蚀痕迹等，称为颗粒的表面特征。其成因主要与机械磨蚀作用和化学的溶蚀、沉淀作用有关。颗粒的表面特征用肉眼只能在粗碎屑上观察。而对于砂岩中的碎屑表面特征则常常在扫描电镜（SEM）下进行观察。碎屑颗粒表面的某些特征有助分析其搬运和沉积的历史，恢复形成时的环境，但应注意成岩后生作用对碎屑颗粒表面特征的影响。

（二）填隙物结构

填隙物结构包括胶结物结构和杂基结构。

1胶结物结构

胶结物结构指充填于碎屑之间孔隙内的胶结物的结晶程度、晶粒大小、排列方式及分布的均匀性等。常见的胶结物结构类型有：

◎ 非晶质结构；

◎ 隐晶质结构；

◎ 显晶质结构。

显晶质结构又可根据晶体的排列方式（即组构特征）进一步分为：

◎ 粒状结构：胶结物呈镶嵌粒状他形晶体，晶粒小于碎屑，无一定排列方向。

◎ 带状（薄膜状）结构：胶结物围绕碎屑颗粒分布，呈薄膜状，切面呈带状包绕颗粒。

◎ 栉壳状（丛生）结构：胶结物呈纤维状或细柱状晶体垂直碎屑颗粒表面生长。主要发生在成岩早期阶段。

◎ 再生（次生加大）结构：胶结物沿碎屑边缘结晶，其成分与碎屑的成分相同，其光性方位与碎屑的光性方位一致，胶结物的这种结构称为再生结构或次生加大结构。如石英的次生加大结构，长石和方解石也可形成次生加大结构。这种结构一般发生在成岩晚期及后生期阶段。

◎ 连生（嵌晶）结构：因胶结物重结晶作用，使充填孔隙的细小晶体加大为颗粒镶嵌的粗大晶体，或由海百合茎次生加大或孔隙水沉淀结晶矿物（石膏、方解石等）充填孔隙形成的粗大晶体连生胶结作用，将碎屑颗粒包含在大晶体中。这种结构一般是成岩后生阶段的产物。

2杂基结构

杂基是与碎屑颗粒同时机械沉积的起填隙作用的细屑物质，理论上为粒度

杂基是原始机械沉积物，其研究的意义在于杂基可以反映搬运时流体介质的性质和流动特点，其含量与沉积环境流体的动力条件成明显的正相关性。因此，杂基的含量可作为判别分选性和结构成熟度的标志。在实际工作中，必须区分原始机械沉积的杂基和由孔隙水沉淀形成的黏土矿物，后者也被称作为淀杂基或淀黏土，实际上是胶结物；也要区分与外来黏土物质的差别，后者又被称之为外杂基，系外部流体，如地表径流从地表渗入沉积物内部时，将外部的细粒沉积物带入前期的沉积体内形成的外杂基；同时也要注意由泥质岩屑受挤压变形形成的类似杂基的填隙物，此类型被称之为假杂基。由于上述几类填隙物在成分上虽然与杂基相似，但它们均非沉积成因的，因而被统称为似杂基，它们不能反映搬运沉积介质的流动特点和能量条件，但与成岩后生作用和成岩演化历史密切相关。

碎屑岩的结构特点常用结构成熟度来表示。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于终极结构特征的程度。结构成熟度的高低应反映在碎屑的分选性、磨圆度以及黏土杂基的含量上。例如，分选好、磨圆好、无杂基，则说明结构成熟度高，反之，则结构成熟度低。

（三）支撑类型及胶结类型

1支撑类型

碎屑岩按碎屑颗粒与杂基含量的多少及碎屑与碎屑之间，碎屑与杂基之间的支撑关系，可划分为杂基支撑和颗粒支撑2种主要支撑类型。

◎ 杂基支撑：杂基含量较高，碎屑颗粒彼此不接触而呈漂浮状分散在杂基之中，由杂基支撑着碎屑颗粒。这种关系一般反映了快速堆积的密度流沉积特点，其胶结类型为基底式胶结。

◎ 颗粒支撑：碎屑颗粒之间彼此直接接触，相互支撑，反映了稳定水流沉积作用和波浪淘洗作用的特点。

2胶结类型

◎ 孔隙式胶结：在碎屑颗粒之间的孔隙内充满填隙物。其填隙物多为化学胶结物，也可以是黏土杂基，或二者同时存在。

◎ 接触式胶结：胶结物较少，一般只在颗粒接触点存在，在孔隙内则很少有或没有胶结物。这种胶结类型可以是原生的也可以是由于溶蚀淋滤作用次生形成。这种类型孔隙性较好。

◎ 基底式胶结：在碎屑颗粒之间充满填隙物，填隙物仅为黏土杂基而不含化学胶结物，碎屑颗粒往往呈“漂浮状”分布在黏土杂基中，因此，此类型基本不发育有孔隙。

三、陆源碎屑岩的观察与描述内容

（一）手标本的观察与描述内容

观察与描述的内容一般包括：岩石的颜色（注意区分原生色和次生色）；结构特征（重点是碎屑本身的粒度及分选性、磨圆度、颗粒形状及表面特征等）；构造特征（通常是在野外露头上观察到的）；碎屑成分、特征及含量；填隙物类型、成分、特征及含量；支撑类型及胶结类型；进行初步命名。

（二）薄片的镜下观察与描述内容

一般应依次观察与描述：结构类型及结构特征（包括粒度结构名称、颗粒大小及含量、分选性、磨圆度等）；构造特征（主要描述原生沉积构造，如各种层理构造、生物构造等）；碎屑成分、特征及含量，按碎屑成分类型（Q、F、R及重矿物）的顺序依次描述其特征，估计出这些碎屑成分在岩石中的或在碎屑中的相对含量；填隙物和自生矿物的成分及含量，包括：①杂基的成分、特征及含量；②支撑方式和胶结类型；③胶结物的成分、特征及含量；④重矿物的成分、特征及含量；⑤自生矿物的成分、特征、含量及产出方式；支撑类型及胶结类型；成岩后生变化；进行初步成因分析，最后进行综合命名。

通常还需选择能代表岩石结构及成分组合的视域，进行素描或显微照相。

四、陆源碎屑的观察与描述要求

（一）陆源碎屑岩粒级划分和命名

陆源碎屑岩按其碎屑颗粒直径大小可划分为：

◎ 粗碎屑岩（砾岩和角砾岩）：碎屑粒径＞2mm；

◎ 中碎屑岩（砂岩）：

碎屑粒径2～01mm；

◎ 细碎屑岩（粉砂岩）：

碎屑粒径01～001mm。

每亚类碎屑岩其相对应的粒级成分和含量必须大于50%，但含砾石级碎屑的碎屑岩，砾石在30%以上即可称作砾岩类。自然界中每类碎屑岩的成分不会很单一，总会有其他粒级的碎屑混入，当其他粒径成分混入物含量小于5%时，不参与命名；但当其中含有具特殊地质意义的成分时，以“微含××质”来进行命名；如有5%～25%的其他粒级成分混入时，则以“含××”表示（如含粉砂砂岩）；若岩石中有25%～50%的其他粒级成分混入时，以“××质”表示（如粉砂质砂岩）。

（二）粗碎屑岩的观察与描述要求和实例

对于粗碎屑岩亚类岩石，许多特征可通过露头和手标本的观察与描述即能基本确定，所以应特别重视露头和手标本的观察与描述。

1手标本的观察与描述要求

（1）颜色

应尽可能指出总的颜色，观察时要特别注意新鲜面的颜色。新鲜面的颜色是岩石成分和其形成环境的反映。

（2）结构

是粗碎屑岩重点描述的内容之一。描述时应先指出岩石的总体结构，如砾状结构、角砾状结构。然后再进一步描述其结构特征。包括以下几个内容：

◎ 砾石大小：最大、最小，一般大小，并估计各种大小砾石的含量，说明和统计其分选性。

◎ 砾石圆度：说明砾石形状（扁圆体、圆球体、椭球体等）及磨圆的好坏和球度。

◎ 砾石表面特征：砾石表面光泽和光滑程度、有无刻划痕、压坑、擦痕和毛玻璃化等现象。

（3）砾石成分及含量

是粗碎屑岩重点描述的内容之一。研究砾石的成分具有重要地质意义，是判断母岩性质的最直接最可靠的标志。砾石成分多为岩石碎屑（单矿物碎屑极少），对砾石成分的鉴定就是对构成该砾石的某类岩石的鉴定。故鉴定时应从砾石的颜色、表面特征、“断口”特征（如贝壳状、平坦状、砂状等）、矿物组成及岩石物理性质入手。

常见的砾石成分基本特征如下：

◎ 石英岩及石英砂岩砾石：均由石英集合体组成，浅色，表面呈粗糙的砂状断口，具油脂光泽、硬度大。

◎ 脉石英砾石：浅色，表面光滑，由粗晶石英镶嵌组成，断口可见贝壳状、油脂光泽，硬度大。

◎ 燧石岩砾石：颜色较深，多为黑色和深灰色，表面光滑，断口致密状，呈隐晶结构，硬度大。

◎ 粉砂岩砾石：表面较光滑细致，断口呈粉砂状结构。

◎ 泥质岩砾石：多为黑色或紫红色，硬度低，土状光泽。

◎ 石灰岩砾石：浅色，硬度低，滴（稀）盐酸起泡剧烈。

◎ 千枚岩（片岩）砾石：灰黑色和深灰色，丝绢光泽，具定向结构。

◎ 火山岩砾石：颜色较特殊（浅灰绿色或暗紫红色），断口较粗糙，常见火山碎屑结构，可见长石或石英斑晶（或晶屑）。

此外，还应估计砾石的百分含量以及各种成分的砾石相对含量。

（4）填隙物成分及含量

填隙物包括杂基和化学胶结物。应分别描述。

（5）支撑类型和胶结类型

支撑类型有杂基支撑和颗粒支撑。确定支撑类型主要是观察碎屑颗粒是否彼此接触，若碎屑颗粒彼此接触则为颗粒支撑，其胶结类型为孔隙式胶结或接触式胶结；若碎屑颗粒彼此不接触，呈漂浮状则为杂基支撑，基底式胶结类型。

（6）构造

注意砾石的排列方式，特别是有无定向排列，有无叠瓦状，有无层理构造等。如有则加以详细描述。

（7）命名

根据砾岩和角砾岩分类，确定基本名称。再根据颜色、填隙物成分、粒度等综合命名。通常采用“颜色+胶结物+砾石成分+结构+基本名称”（如钙质胶结石灰岩质粗砾岩）。

2薄片的观察与描述要求

粗碎屑岩的薄片观察主要用来补充手标本观察的不足。薄片观察的重点是进一步确定砾石成分（表2-3，表2-4）和进一步研究填隙物类型、成分等特征，以及成岩后生变化等。

表2-3 沉积岩中常见岩屑的镜下特征

续表

表2-4 沉积岩中常见的岩屑结构和光性特征一览表

续表

续表

（据刘孟慧，1994）

3粗碎屑岩的观察与描述实例

（岩石编号：Sb12；层位：第四系江北砾岩；产地：重庆嘉陵江河滩）

岩石呈淡黄绿色，风化面为黄褐色。砾石的含量约占70%，砾级以下碎屑及填隙物占30%。具砾状结构和块状构造，砾石以定向排列为主，局部可见叠瓦状构造。砾石多为近圆球体或近椭球体，少数扁圆体，砾石的磨圆度属次圆状（平均圆度068）；砾石的大小不一，分布不均。最大的砾石为65mm×45mm，在测定的200个砾石中，砾径为2～4mm者占25%，4～16mm者约占45%，16～64mm者约占30%（以上均为砾石个数的百分含量），统计结果表明砾石的磨圆度较好而分选较差。砾石成分较复杂，以石英岩、石英砂岩、脉石英、燧石为主，含量95%以上，次为粉砂岩、板岩、泥质岩和石灰岩等，含量约5%。

各类砾石成分特征：石英岩砾石呈灰白色，风化面呈黄褐色，断面上观察由石英砂粒组成，具油脂光泽，含量25%左右。石英砂岩砾石为灰白色，具砂状结构，孔隙胶结，硅质胶结，含量约10%。脉石英砾石呈灰白色或黄白色，较透明，断口见粗大晶体呈镶嵌状，并可见贝壳状断口，油脂光泽，含量25%左右。燧石岩砾石呈黑色致密状隐晶结构，坚硬小刀刻画不动，表面光滑，具水平和微波状层理，含量5%左右。粉砂岩砾石多为黄绿色，表面光滑，断口具粉砂状结构，砾石圆度高，含量5%左右。

岩石中砂级碎屑含量20%左右，成分有石英碎屑及暗色岩屑、白云母等。

胶结物主要为方解石，滴盐酸剧烈起泡，含量10%左右。其次有少量铁质胶结物，含量1%左右。具有基底-孔隙式胶结，胶结紧密。部分砾岩因处于风化带，钙质被淋滤而为铁质充填胶结，使岩石呈黄褐色。

成因分析：据野外观察，该砾岩层位于现代河滩上，产状较简单，以石英质岩石为主，来源区较单一，砾石磨圆较好，杂基少，成熟度较高，搬运较远，属第四纪河床沉积物。由于该砾岩位于地下水面附近，含钙质地下水作用使之胶结，其上下砾石层均未胶结而呈松散沉积物。说明其胶结作用发生在近地表处，含CaCO3的地下水的蒸发、浓缩、沉淀方解石而使砂砾胶结。这是一种周期性干湿气候带的河滩砾石层，在近地表的同生成岩期胶结作用下固结成岩的河床砾岩层。

详细定名：黄绿色钙质石英岩质不等粒含砂砾岩

（三）砂岩的观察与描述要求和实例

1手标本的观察与描述要求

（1）颜色

包括新鲜面及风化面的颜色。新鲜面颜色是岩石成分及形成环境的反映。如石英砂岩，由于成分单一，故多为浅色。而岩屑砂岩，因组成成分复杂，岩屑成分增加，使岩石颜色变深而多为灰黑色、灰绿色等。当然对有意义的次生色也应描述。

（2）结构

砂岩具砂状结构，应尽量估计砂粒的大小，如粗粒、中粒、细粒或不等粒砂状结构；同时估计其相应的百分含量，确定其分选性。在估计粒度时，可用已知粒级的砂样管进行对比。用放大镜观察确定碎屑的磨圆情况，描述其磨圆度。磨圆程度一般分为磨圆，次圆、次棱角、棱角四个等级。

（3）构造

主要在野外观察，手标本上能见到的构造应加以描述，如小型交错层理构造、平行层理构造等。

（4）碎屑成分及含量

首先大致估计出碎屑在整个岩石中的含量，然后再按由高到低的顺序分别描述各碎屑成分的特征及其在碎屑中的含量。

砂级碎屑颗粒较小，要在手标本上鉴定其成分确有一定困难。但只要掌握几点具鉴定意义的特征是可能初步定出来的。

常见的碎屑特征：

◎ 石英：浅色，一般为灰白色，透明或半透明，表面因磨蚀而呈毛玻璃状，具贝壳状断口和油脂光泽，无解理，硬度大。

◎ 长石：肉红色或灰白色，新鲜者可见闪光的解理面，具玻璃光泽，硬度大于小刀。经风化蚀变的长石碎屑光泽暗淡，形似黏土，但仍具碎屑轮廓，以此可与黏土杂基区别。具解理和玻璃光泽可与石英区别。

◎ 云母：片状，白色珍珠光泽者为白云母，黑云母则为墨绿色或褐色片状。

◎ 岩屑：多为暗色颗粒。肉眼难以定出具体成分。

（5）填隙物成分及含量

◎ 杂基：要求区别杂基和胶结物。杂基在标本上一般为浅色，疏松无一定形态，充填于粒间孔隙内。其含量要认真估计，当杂基含量＜15%时，为净砂岩，当杂基含量＞15%时，则属于杂砂岩。

◎ 胶结物：应确定出胶结物的成分及相应的含量。常见的胶结物有碳酸盐质、硅质、铁质及磷质等。①碳酸盐质胶结物：白色或乳白色，硬度低，加稀盐酸（5%）起泡者为方解石，加稀盐酸不起泡，加浓盐酸起泡者为白云石。②硅质胶结物：浅色，岩石致密坚硬。③铁质胶结物：暗红色、褐色、断口致密。④磷质胶结物：暗褐色、灰黑色，断口致密，加浓硝酸后再加钼酸铵出现**沉淀物。⑤自生矿物：除胶结物外，对一些特殊的自生矿物如海绿石、黄铁矿等也应加以描述。

◎ 胶结类型：与粗碎屑岩相同，关键是确定支撑类型及碎屑与胶结物之间的关系。

（6）命名

根据碎屑成分及其含量在砂岩三角分类图中投点，确定其岩石的基本名称，然后再根据填隙物成分或特殊的自生矿物、颜色、结构等进行综合命名。格式通常是：颜色+填隙物（特殊自生矿物）+结构（粒度）+基本名称。

其中胶结物占岩石总量的10%以上时，以“××质”命名。如果为特殊物质组分时，含量小于5%也参加命名，如暗红色铁质中粒石英砂岩、绿色海绿石细粒石英砂岩等。

2薄片的观察描述及作图要求

（1）结构

根据显微镜下碎屑颗粒的粒度测量结果，确定粒度结构名称和分选性。薄片内一般采用目镜微尺测量，再根据视域直径估计其碎屑的大小。如测得碎屑粒度在05～025mm之间，则属于中砂级，描述为中粒砂状结构。如所测粒级，主要为粗砂级，次有中砂级，应定为中-粗粒砂状结构，一般为分选中等。若碎屑的粒级混杂，则为不等粒砂状结构，相应的分选差。同时观察并确定碎屑的磨圆程度。

（2）构造

显微镜下着重于薄片内细微构造的描述，如生物扰动构造，虫孔、微层理等。如薄片内显示的构造类型和特征不明显，则不必描述。

（3）碎屑成分及百分含量

常分以下几个步骤进行：①首先统计（或估计）碎屑与填隙物各占岩石中的含量。如碎屑总量85%，填隙物15%；②描述碎屑的结构特征，包括碎屑含量、粒度、分选性、磨圆度和支撑类型等；③鉴定碎屑成分（表2-5）、统计或估计各种碎屑在岩石中的含量；④观察有无内源碳酸盐颗粒（内碎屑、鲕粒、球粒、生物碎屑）及火山碎屑物的混入。

（4）填隙物和自生矿物的成分和含量

填隙物包括以下类型：

◎ 化学胶结物：在薄片观察中要求定出胶结物的成分、胶结物的结构特征及其在岩石中的含量，常见的胶结物有如下类型：

表2-5 砂岩中常见的碎屑成分的薄片鉴定特征

——碳酸盐质胶结物：物质组分一般以方解石为主，偶尔可见白云石，此两类碳酸盐矿物显微镜下都呈无色透明状，具解理、双晶和明显闪突起与高级白干涉色。

——硅质胶结物：有蛋白石、玉髓和石英3种类型。①蛋白石，显微镜下为无色的胶状体，可因混入物不同而带各种颜色，负低突起，均质性，全消光。②玉髓，显微镜下为纤维状或显微粒状集合体，无色正低突起，正交偏光下呈纤维状、球粒状或显微粒状集合体，Ⅰ级灰干涉色。③石英，无色、透明，正低突起，他形粒状或呈现为石英碎屑的次生加大边，加大边与碎屑石英消光位一致。

——铁质胶结物：红色、褐红色，不透明，呈不规则状分布于粒间的孔隙之中。

——磷质胶结物：多呈胶磷矿形式出现，为棕色或浅**，正中突起，显均质性及全消光。磷灰石超微粒晶体呈粒状或纤柱状，纤柱状磷灰石往往呈规则排列，显Ⅰ级深灰干涉色。

——硬石膏胶结物：是含盐系岩石中常有的特殊胶结物。无色透明，正中突起，两组解理近于直交，平行消光、Ⅱ级蓝绿干涉色。

◎ 杂基：尽可能区分出原杂基、正杂基、假杂基及其他类型的似杂基物质，确定各类杂基的含量和成分。确定原杂基及正杂基有助于判断搬运沉积环境，而似杂基（即淀杂基、外杂基、假杂基等）则不能反映搬运介质的性质及沉积环境，但有助于了解成岩后生变化特征及成岩演化历史。

◎ 自生矿物：要求定出自生矿物的成分、含量及分布。自生矿物的鉴定有助于了解成岩后生变化发生的阶段、成岩环境、成岩流体介质条件等。一些特殊的自生矿物如海绿石可以直接指示海相沉积环境，具有指相意义。

（5）支撑类型及胶结类型

观察与描述要求同粗碎屑岩。

（6）成岩后生变化

砂岩的成岩后生变化有以下几种主要类型：

◎ 胶结作用与固结作用：胶结作用是使碎屑物变成碎屑岩的最主要的一种作用。简单的胶结作用主要是从孔隙溶液中沉淀出矿物质，然而砂岩中常不止一种成分的胶结物，或不止一次胶结作用，其形成时间有先有后，观察时应该特别注意胶结物成分的变化、胶结物的结构及相互之间的关系。这些研究有助于了解砂岩的固结历史和成岩变化的序次。

◎ 压实及压溶作用：主要根据碎屑颗粒的填集程度——堆积的紧密程度，颗粒间的接触强度，即由点接触→线接触→凹凸接触→缝合线状接触的连续加强过程，以及胶结物的多少、颗粒是否变形（如云母片是否弯曲）及有无假杂基的存在等现象，用来确定压实作用的存在及强度。

◎ 重结晶作用：砂岩的重结晶作用主要发生在填隙物当中，如微晶方解石灰泥重结晶形成粒状方解石、硅质胶结物形成再生石英、黏土原杂基变成正杂基等。重结晶作用主要发生在成岩晚期及后生阶段。

◎ 交代作用及自生矿物的形成：交代作用的发生与外来物质的加入和孔隙水流体介质条件（pH、Eh）变化有关。在观察时应注意矿物间的交代共生关系，为砂岩的成岩后生变化历史提供依据。

（7）砂岩的孔隙结构特征

识别和描述孔隙的类型、成因、连通性和面孔率（薄片中可观察到的孔隙所占据的薄片平面含量），以便对砂岩的储集性能做出评价。

（8）砂岩的命名

砂岩的命名按如下几个步骤进行：

①首先根据杂基含量多少确定是杂砂岩还是净砂岩。

②其次根据碎屑成分及其含量在砂岩成分-成因三角分类图内投点，确定砂岩的基本名称。确定砂岩的基本名称按如下步骤进行：

（a）据前面统计（或估计）的各种碎屑在岩石中的百分含量，求出Q、F、R端元成分占碎屑总量的含量，以Q+F+R=100%，即：

图2-1 砂岩分类三角图

岩石学实验教程

（b）根据所求得的Q、F、R值在三角图（图2-1）内投点，确定岩石的基本名称。

（c）在确定砂岩的基本名称的基础上，再根据颜色、结构、填隙物或自生矿物对砂岩进行综合命名。即：颜色+填隙物（或自生矿物）+结构（粒度）+基本名称。

（9）砂岩成因分析

通过对砂岩标本及薄片的观察研究之后，对砂岩的特点加以总结，并在综合分析的基础上做出某些成因推断和提出一些问题，对砂岩成因进行初步分析。

成因的初步分析要求按以下几个方面和步骤进行：①从碎屑的成分特征，分析推断陆源区母岩的性质及大地构造状况；②从砂岩的成分成熟度和结构成熟度，分析推断风化作用、搬运沉积作用对碎屑的改造程度、搬运距离的远近、搬运沉积介质的性质及搬运方式，并推断沉积环境；③从化学胶结物的成分、结构、胶结类型、自生矿物种类、颗粒接触关系等，分析推断成岩作用强度、成岩环境及成岩演变历史；④根据碎屑及填隙物的成分、颜色等特征，推断古地理、古气候。

（10）作素描图或显微照相

对薄片中所观察到的现象，除进行描述外，通常应选择具有代表性的视域进行素描或照相，以表示岩石的成分、结构等特点；有时，需选择具有特殊意义的现象如成岩作用等做局部的图示说明。素描图或照片要求标明放大倍数、视域直径、所用偏光装置（可参考教材中的相关内容和图件）

3砂岩的观察与描述实例

（岩石编号：Sc116；产地：河北宣化；层位：长城系大红峪组）

（1）手标本观察与描述

灰白色，中-细粒砂状结构。碎屑在岩石中约占80%；碎屑的粒径为025～05mm的颗粒占80%，少数颗粒大于05mm或小于025mm，分选好。碎屑多为圆到次圆状，磨圆好。碎屑成分主要由石英组成。填隙物含量约为20%，其成分为白云石（白色、硬度低、滴稀盐酸不起泡），基底式胶结。

手标本定名：灰白色白云质中粒石英砂岩

（2）薄片观察与描述

岩石具细-中粒砂状结构，碎屑含量约占80%，其中粒径为025～05 mm者约占75%，01～025 mm者约占20%，小于01 mm者不到5%，分选较好。碎屑圆度多为圆一次圆状，磨圆好。

碎屑成分：①石英，以单晶石英为主，少量多晶石英，含量一般大于90%。石英碎屑中，经常可见含包裹体的石英，其包裹体成分有黑云母、电气石、磷灰石等。仅少数石英碎屑具波状消光。石英颗粒多具溶蚀现象，致使边缘不圆滑而呈港湾状。少数石英有不完整的次生加大现象。②长石，均已绢云母化或碳酸盐化，含量低，小于5%。③岩屑，主要为燧石岩岩屑，含量为5%左右。

填隙物：泥晶、微晶白云石杂基，含量约占20%。具有杂基支撑（白云石杂基），基底式胶结。

成岩后生变化：该岩石成岩后生变化可识别出3个主要的成岩演化阶段，各成岩演化阶段所发生的成岩作用方式有所不同。①同生期（或成岩早期），灰泥白云石化，生成泥晶、微晶白云石基质。②成岩早期，碳酸盐溶蚀交代石英或硅质岩屑，表现为石英及硅质岩屑边缘不完整或呈港湾状或仅有残余硅质物或呈碎屑假象，石英或硅质岩屑被溶蚀后形成的空间被碳酸盐矿物（主要为方解石）充填。③成岩中、晚期，部分石英碎屑边缘发生溶蚀和次生加大现象。在加大边与碎屑的边缘之间可见到碳酸盐包裹体，可能由硅质碎屑被溶蚀析出含有SiO2的溶液，SiO2局部围绕石英碎屑颗粒沉淀、生长形成次生加大边的同时，将碳酸盐矿物包裹所致。

岩石成因分析：①碎屑成分以石英为主，具较多碎屑石英，含云母、磷灰石等包裹体，推断其陆源区母岩性质为花岗岩；碎屑成分成熟度高，说明风化作用较强且经过长距离搬运改造。②碎屑成分成熟度高，以石英为主，且分选磨圆较好，说明属高能环境（可能为海滩）产物，后被搬运到能量较低的滩后环境，与较多灰泥同时沉积，使其呈杂基支撑。③沉积环境pH较高，温度、盐度均较高，气候干燥，使灰泥全部白云石化。④成岩期（及或后生期），由于孔隙溶液pH值较高，使硅质等碎屑受到溶蚀、交代。同时由于溶解出来的SiO2溶液发生迁移，造成局部酸性环境，使SiO2发生沉淀形成石英碎屑的次生加大边。

综合定名：灰白色白云质中粒石英杂砂岩

实际操作中，该岩石综合定名考虑了：①Q端元组分（石英和燧石岩岩屑）在碎屑中的含量＞95%，故在分类三角图内投点落在石英砂岩区；②因白云石基质含量为20%，含量已超过15%，属杂砂岩类；岩石投点及素描此处略。

（四）粉砂岩的观察与描述

粉砂岩的观察与描述内容及鉴定方法与砂岩相同。但由于粉砂岩粒度细小，在手标本上用肉眼辨认碎屑成分及胶结物成分是比较困难的，更需要依赖于显微镜下的薄片观察。薄片观察与描述内容和要求与砂岩基本相同，但在结构观察时应注意的是，由于粉砂岩粒度小，常呈悬浮状态搬运，碎屑间的摩擦较小，故多呈棱角状或次棱角状，所以碎屑磨圆度的意义不大。

对于粉砂岩的命名仍按砂岩的命名原则和方式进行，即：颜色+胶结物+结构+基本名称。

对于粉砂岩中的泥质物，不作为杂基处理，根据其含量多少分别进行命名。

本次研究通过对东营凹陷北部陡坡带沙河街组46口井的622块铸体薄片资料的分析，详细研究了不同层序的成岩物质组成特征，对本书的完成起到了很好的基础作用。下面对研究区几口典型的井位的物质组成特征进行了详细分析。

4211 利85井

根据利85井区258527～269685m井段12块铸体薄片观察，结果显示：该层段主要岩性为长石岩屑砂岩。石英含量为25%～33%，长石含量为32%～35%，岩屑含量为35%～42%，方解石胶结含量为1%～4%，铁方解石胶结含量为1%～3%，个别铁方解石胶结可达18%，铁白云石胶结含量为05%～5%，平均含量为3%。发育有黄铁矿胶结，凝块状。主要以中-细砂岩为主，少量粉砂岩。长石主要为斜长石和钾长石，岩屑主要以结晶岩屑、石英岩屑、白云石岩屑、泥质岩屑、方解石碎屑和喷出岩岩屑为主。泥质呈星点-鳞片状结构，含铁方解石主要呈显微-细晶结构，铁白云石以显微晶结构为主，有的以白云石碎屑加大边状态存在。分选差-中等，磨圆次棱，凹凸接触、线状接触和点-线状接触，孔隙式胶结。原生孔隙为主，大约占3%～5%。含油性为油斑—油侵。

4212 盐18井

根据盐18井区沙河街组三段下部1950～27024m井段33块铸体薄片观察，结果显示：该层段主要为不等粒的岩屑长石砂岩，石英含量为30%～38%，长石含量为35%～42%，岩屑含量为22%～30%，有些薄片可见方解石胶结，含量大约为1%～3%。黄铁矿胶结05%左右，主要以砾石、粗砂和细砂为主，也有中砂。长石主要为钾长石和斜长石，岩屑主要成分为结晶岩屑、石英岩屑以及少量的中酸性喷出岩屑，含绿色云母，少量的碳酸盐化以及绿泥石化，菱铁矿化，中部菱铁矿为隐晶结构。分选为中到偏差，以中等为主。磨圆为次棱，颗粒支撑，点-线接触关系，胶结类型为孔隙式胶结为主，也有孔隙式-接触式胶结和接触式-孔隙式胶结。胶结作用主要发育有方解石胶结和少量的黄铁矿胶结。部分云母可见碳酸盐化和菱铁矿化，泥质主要为星点状和鳞片状，大部分为高岭石充填。孔隙类型以原生孔隙为主，大约占15%～23%，次生孔隙大约占2%。次生孔隙主要为颗粒溶孔、长石及碳酸盐胶结物的溶蚀孔隙，少量有喷出岩岩屑溶孔。且孔隙连通性为一般至较好。上部含油性较差，中、下部含油性较好。

4213 坨71井

根据坨71井区沙河街组三段下部31723～31952m井段15块铸体薄片观察，结果显示：该层段以岩屑长石不等粒砂岩和长石岩屑含砾不等粒砂岩为主，少量的灰岩夹层。石英含量为7%～38%，长石含量为35%～42%，岩屑含量为25%～58%，泥质含量较高。铁方解石含量较高，大约为2%～25%，最高可达25%，铁白云石含量05%～9%，最高可达9%。发育有石英次生加大和黄铁矿胶结。岩屑主要为石英岩屑、结晶岩屑、喷出岩岩屑、方解石岩屑、自云石岩屑、灰岩岩屑、白云岩岩屑以及泥质岩屑。胶结作用主要发育铁方解石胶结、铁白云石胶结、黄铁矿胶结等胶结类型，其中铁方解石主要为中-巨晶结构，铁白云石为显微-微晶结构、泥质鳞片结构，高岭石呈蛭石状、星点状。螺化石被黄铁矿和方解石充填，并且有交代碎屑颗粒现象。分选较差，磨圆次棱，接触关系为点状和点-线状接触，胶结类型为基底式、孔隙式和基-孔式。原生孔隙发育，次生孔隙主要为粒间溶孔局部分布，连通性交叉。含油级别为油侵和油斑。

4214 利912井

根据利912井区沙河街组四段3639～3646m井段6块铸体薄片观察，结果显示：该层段主要岩性为含泥质极细粒不等粒岩屑长石砂岩和白云质岩屑长石砂岩。石英含量在35%～41%，长石含量3%1～35%，岩屑含量为24%～32%，方解石胶结物含量大约2%，白云石胶结05%～2%，其中白云质岩屑长石砂岩的白云质胶结可达30%。主要以细砂、中砂为主。长石主要为钾长石和斜长石，岩屑见结晶岩、石英岩、白云岩屑及白云石碎屑，见锆石等重矿物，见白云质砂屑。分选中-较差，磨圆为次棱，支撑方式了颗粒支撑和杂基支撑。胶结方式主要为孔隙式胶结，在白云石胶结物含量较多的薄片中为基底式胶结。胶结作用主要有方解石胶结和白云石胶结。白云石胶结物隐-显微晶结构。裂缝发育，部分充填有机质。方解石胶结物微-细晶结构，并选择性交代颗粒。

化学成分 砂岩的化学成分变化极大，它决定于碎屑和填隙物的成分。砂岩化学成分以SiO2和Al2O3为主，而且SiO2/Al2O3比值是区别成熟的和未成熟砂岩的标志。 碎屑成分 石英是砂岩的主要矿物碎屑，它在地表条件下最稳定，是大多数砂岩的主要组分，常用作母岩的指示物。砂岩中长石含量仅次于石英，有的超过石英。一般认为，长石碎屑的含量受气候、地壳运动的强度和母岩性质的影响。岩屑是判断母岩的直接标志。在砂岩中多半是火山岩屑或颗粒较细、成分较为稳定的沉积岩屑和变质岩屑。 砂岩中比重大于287的一套矿物，称为重矿物，其含量一般不及1%。根据重矿物的标型特征和重矿物组合（再结合轻矿物组合），对恢复母岩类型、进行地层对比，以及追溯陆源区都是有意义的。 填隙物 包括化学胶结物和碎屑杂基。胶结物中占绝对优势的是硅质和碳酸盐质。硅质胶结物一般为次生加大石英，较少见的为玉髓和蛋白石。在碳酸盐胶结物中以方解石较常见，白云石和菱铁矿少见。在较古老的砂岩中硅质胶结物较普遍，而中生代及以后的较年轻的砂岩中，常以碳酸盐胶结物为多。一般认为，这是由于这两种胶结物稳定性不同，或者碳酸盐胶结物易被溶淋掉造成的。

火山碎屑熔岩类（pyroclastic lavas）为火山碎屑岩向熔岩过渡的类型，火山碎屑物含量变化范围大，在10%～90%之间，一般熔岩物质含量可达70%～50%，火山碎屑物含量可达50%～30%，火山碎屑物质主要为岩屑和晶屑，玻屑少见，它们被熔岩所胶结。常具碎屑熔岩结构，按碎屑主要粒级划分为集块熔岩、角砾熔岩和凝灰熔岩。其成因是多种多样的，一种是当岩流表壳快速冷却，凝固成熔岩后，而熔浆在内部继续流动，致使气体溢出并爆炸，把已经固结的熔岩外壳冲破炸碎，熔浆把熔岩碎块包裹并固结成角砾熔岩和集块熔岩。这种岩石中碎屑和熔浆胶结物成分相同，只是颜色不同，由于碎屑遭受氧化作用而常有红色色调。另一种成因是在火山口附近或火山通道中，由于火山爆发，把早先固结的熔岩炸碎，又被熔浆胶结，形成角砾凝灰熔岩。还有一种成因是富含气体的酸性熔浆，当析出较多的长石和石英晶体后，迅速运移至地表，由于上覆压力的骤减，内压增大而发生爆炸，把早期析出的斑晶炸碎，形成棱角状的晶屑，同时把部分顶盖围岩也破碎，被酸性熔浆胶结后，形成具有显微镶嵌结构的凝灰质熔岩。它常与熔结凝灰岩成过渡关系，说明二者成因上有密切的联系。

一、集块熔岩和角砾熔岩

集块熔岩和角砾熔岩（agglomerate lava and brecciated lava）是火山碎屑分别以岩块（≥64 mm）和火山角砾（2～64 mm）为主，含有少量＜2 mm的岩屑、晶屑，它们被熔岩胶结。火山碎屑物多数与胶结物熔岩在成分上相同或相近，也可出现少量围岩（包括变质岩和沉积岩）碎块，它们有时见熔蚀现象。胶结物常见熔岩的结构构造，如斑状结构、交织结构、球粒结构、杏仁构造、气孔构造等，有时还可见玻璃熔岩。根据胶结物岩性进一步命名，如玄武质角砾熔岩、安山质集块熔岩等。

二、凝灰熔岩

凝灰熔岩（tufflava）主要由＜2 mm的岩屑或晶屑组成（其含量一般＞50%，至少＞1/3），可见少量的玻屑或塑性玻屑，其中岩屑成分以火山熔岩为主，有时混入围岩的碎屑（沉积岩、变质岩等），晶屑常见熔蚀结构。火山碎屑被熔岩胶结，并显示熔岩的结构构造，如斑状结构、隐晶质结构、显微晶质结构、交织结构、球粒结构以及杏仁构造等。根据火山碎屑物类型和胶结物成分可进一步命名，如安山质晶屑凝灰熔岩（照片5-50）、粗面质晶屑岩屑凝灰熔岩（照片5-51）。当岩石中含有少量角砾（约＞10%）时，在基本名称之前加“角砾”二字，如流纹质岩屑晶屑角砾凝灰熔岩、安山质岩屑角砾（含角砾）凝灰熔岩（照片5-49，52）。

火山碎屑熔岩的描述内容虽然也与上述两类火山碎屑岩相似，但具体描述时需强调胶结物（熔岩）所能见到的特征（如其结构构造、成分等，当胶结物数量少时，熔岩的一些结构构造是看不到的）。现以凝灰熔岩为例。

例如，岩石新鲜面浅黄褐色，风化面浅**，角砾凝灰熔岩结构，块状构造。主要由晶屑和岩屑及熔岩所组成。晶屑成分为斜长石和少量辉石（它们有一部分为熔岩斑晶成分），斜长石沿解理、边缘见熔蚀现象，棱角状或部分板状外形，聚片双晶发育。辉石已全部变为皂石（绿褐色，鳞片状集合体，二级干涉色），但仍可见部分柱状外形，边缘被熔蚀呈浑圆状。晶屑粒径04～06 mm，少量为01～03 mm和08～1 mm，含量30%。岩屑成分为安山岩，多为次棱角状，粒径1～15 mm，少数为06～08 mm，20%。部分岩屑粒径3～6 mm不等，为角砾级，约占5%～10%。胶结物成分为安山岩，具斑状结构，斑晶为斜长石和辉石，基质部分碳酸盐化，由斜长石、角闪石、黑云母微晶组成，具隐晶质结构和交织结构，其中分布少量磁铁矿（变为褐铁矿），熔岩部分约占40%；局部可见气孔构造。定名：碳酸盐化安山质岩屑晶屑角砾凝灰熔岩（照片5-49）。

一、陆源碎屑岩的基本概念

1陆源碎屑岩

陆源碎屑岩是指母岩机械破碎（物理风化）所形成的碎屑物质，经过机械搬运和沉积作用之后，经过埋藏成岩作用形成的一类沉积岩。

2碎屑结构

陆源碎屑岩具有碎屑结构，由四部分组成，即碎屑颗粒、杂基、胶结物和孔隙。其中杂基和胶结物统称为填隙物（曾允孚等，1996）。

碎屑颗粒 是母岩机械破碎的产物，是碎屑岩的主体部分，占整个岩石的50％以上。如砂岩中的砂粒。

杂基 是指与碎屑一起由机械作用沉积下来的、起填隙作用的较细粒物质。主要有粘土，此外有细粉砂、碳酸盐灰泥等。

胶结物 是对碎屑颗粒起胶结作用的化学沉淀物质。如碳酸盐矿物等。

孔隙 是岩石中未被固体物质所占据的空间，包括原生孔隙和次生孔隙。原生孔隙指沉积岩中在原始沉积时保留下来的孔隙，次生孔隙指沉积岩中在成岩阶段所形成的孔隙。

二、碎屑岩的物质成分

1碎屑成分

碎屑物质是陆源区母岩机械破碎的产物，包括矿物碎屑和岩石碎屑（简称岩屑）。最常见的碎屑物质是石英、长石、云母等矿物碎屑、各种岩屑和少量重矿物碎屑。

（1）矿物碎屑

石英碎屑 石英（图8－1）是碎屑岩中分布最广的矿物碎屑，主要来源于花岗岩、片麻岩、片岩及先成的沉积岩。

长石碎屑 长石的抗风化能力比石英差，其中以基性斜长石最差。在碎屑岩中常见酸性斜长石和钾长石，钾长石主要有正长石、微斜长石（图8－2）和条纹长石。长石在砂岩中含量也较高，平均约10％～15％，主要来源于花岗岩和花岗片麻岩。

图8－1 砂岩中的石英碎屑

图8－2 砂岩中的微斜长石碎屑

云母碎屑 沉积岩中云母较常见，其中白云母较难风化；黑云母则较易风化，并且易发生绿泥石化。

重矿物碎屑 重矿物是碎屑岩中的次要组分，其含量通常不超过1％。

（2）岩石碎屑（岩屑）

岩屑也是碎屑岩的一种很重要的组分（图8－3），它可以直接提供有关母岩的特征。岩屑的成分可以是岩浆岩、变质岩或沉积岩。

图8－3 砂岩中的岩石碎屑（岩屑）

2填隙物成分

填隙物包括杂基和胶结物两部分。

（1）杂基成分

杂基是指与碎屑一起由机械作用沉积下来的、起填隙作用的较细粒物质。杂基成分大部分为粘土，其成分有高岭石、蒙脱石、伊利石等；此外有粉砂和碳酸盐灰泥。

（2）胶结物

胶结物是指在沉积阶段、同生作用阶段、成岩作用阶段、后生作用阶段由化学沉淀形成的自生矿物。常见有方解石、白云石等碳酸盐；菱铁矿等铁质矿物；磷质矿物；石膏、硬石膏、重晶石；非晶质蛋白石、半晶质玉髓、全晶质石英等硅质矿物等。

3成分成熟度

成分成熟度是指碎屑沉积组分在其风化、搬运和沉积作用的改造下接近最稳定的终极产物的程度。例如，在温湿亚热带地区终极产物的组分包括轻矿物和重矿物，轻矿物为石英、铝土矿、高岭石，重矿物有锆石、电气石、金红石（布拉特，1972）。

三、碎屑岩的结构

1碎屑颗粒的结构

（1）碎屑的大小

据碎屑直径的大小，碎屑岩的碎屑可划分为：砾（直径大于2mm）、砂（直径为2～005mm）、粉砂（直径为005～0039mm）和泥（直径小于00039mm）。在研究砂岩的粒度时，常用到Φ粒级，其定义为：

Φ＝—log2d

式中，d为颗粒直径，mm。

（2）碎屑的分选性

分选性是碎屑岩中颗粒大小均匀的程度，可粗略地划分为好、中、差三级（曾允孚等，1996）。

a当碎屑岩中主要粒级成分含量占碎屑岩中碎屑含量的75％以上，或其颗粒大小接近相等时，称为分选性好。

b当碎屑岩中主要粒级成分含量为50％～75％时，称为分选性中等。

c当碎屑岩中没有一种粒级成分能够超过50％或颗粒大小相差很悬殊时，则为分选性差。

（3）碎屑颗粒的圆度

圆度是指碎屑颗粒的棱角被磨蚀圆化的程度，一般分为四级。

棱角状 碎屑颗粒具尖锐的棱角，这种碎屑一般都未经搬运或很少搬运。

次棱角状 碎屑颗粒的棱角稍有磨蚀现象，但棱角仍清楚可见，反映出碎屑经过短距离的搬运。

次圆状 碎屑颗粒的棱角有明显的磨损，但碎屑的原始轮廓还清楚可见，反映出颗粒经过了较长距离的搬运。

圆状 碎屑颗粒的棱角已经磨损消失，棱线外凸呈弧状，碎屑的原始轮廓也已经消失，反映出碎屑经过长距离的搬运后发生严重的磨损。

2填隙物结构特征

（1）胶结物结构

常见的胶结物结构类型有非晶质结构、隐晶质结构、显晶质结构、带状（薄膜状）（图8－4）、栉壳状（丛生）结构（图8－5）、再生结构（次生或自生加大结构）（图8－6）和嵌晶（连生）结构；此外，还有凝块状或斑点状结构（曾允孚等，1996）。

非晶质结构 胶结物为非晶质的结构，如蛋白石、铁质。

隐晶质结构 胶结物为隐晶质的结构，如玉髓、隐晶质碳酸盐。

显晶质结构 胶结物为显晶质的结构，常见有石英、碳酸盐矿物等。

带状结构 胶结物环绕碎屑呈带状的结构，也称薄膜状结构或包壳结构。

栉壳状结构 栉壳状结构是指胶结物呈纤维状或针状垂直于碎屑颗粒表面生长的结构。

再生结构 指矿物碎屑沿碎屑边缘发生次生加大的结构，常见有自生石英胶结物沿碎屑石英边缘呈次生加大边。

嵌晶（连生）结构 是指胶结物重结晶时形成很大的晶体，往往将一个或几个颗粒包含在一个晶体中的结构。

凝块状结构 是指胶结物分布不均匀、呈斑点状的结构。

图8－4 带状（薄膜状）结构

图8－5 栉壳状（丛生）结构（扫描电镜）

图8－6 石英次生加大（扫描电镜）

（2）杂基的结构

杂基是指碎屑岩中与砂、砾同时机械沉积下来的、起填隙作用的细粒物质，其成分常为小于00039mm的细粉砂和粘土物质，有时可见碳酸盐灰泥和铁质组分的杂基，它们常与粘土杂基混合出现，杂基的含量愈高表明岩石的分选性愈差和结构成熟度愈低。杂基结构可分为原杂基结构、正杂基结构和似杂基结构三种类型（曾允孚等，1996）。

原杂基 是由未重结晶的粘土及细粉砂级石英、长石、云母等构成泥状组分的杂基。

正杂基 是经过明显重结晶作用的原杂基，粘土多呈鳞片状，杂基与颗粒边缘有交代现象。

似杂基 是指碎屑岩中一些成分、结构与杂基相似，但又并非原始机械沉积成因的填隙细粒物质，它不能反映介质流动特征。

3胶结类型

在碎屑岩中，碎屑颗粒和填隙物间的关系称为胶结类型，它取决于颗粒和填隙物的相对含量和颗粒之间的接触关系。根据颗粒和杂基的相对含量分为杂基支撑和颗粒支撑两大类（曾允孚等，1996）。根据颗粒和胶结物的相对含量及相互关系，胶结类型可分为基底式胶结、孔隙式胶结、接触式胶结和镶嵌式胶结四种类型。

（1）基底式胶结

基底式胶结是指颗粒漂浮在杂基中、彼此不相接触、具杂基支撑的胶结类型。具有这种胶结类型的碎屑岩一般是由快速堆积的密度流沉积形成的。

（2）孔隙式胶结

孔隙式胶结是指在颗粒支撑的碎屑岩中，颗粒互相接触，填隙物分布于孔隙中间的胶结类型，具有这种胶结类型的碎屑岩反映较稳定的水流的沉积特征。

（3）接触式胶结

接触式胶结是指颗粒支撑的碎屑岩，胶结物只分布在颗粒接触处附近，在孔隙中央没有胶结物的胶结类型。此胶结类型可能与毛细管作用有关，也可以是由孔隙胶结的胶结物溶蚀所形成的。

（4）镶嵌式胶结

镶嵌式胶结是指颗粒间呈缝合接触的胶结类型。具有这种胶结类型的碎屑岩遭受了强烈的压实压溶作用。

4孔隙结构

孔隙结构是指碎屑岩中各类孔隙在三维空间分布的一种结构状态。孔隙是碎屑岩的重要结构组分之一，其间可以充填大量的气体或液体（如天然气、石油等）。

5结构成熟度

结构成熟度是指碎屑沉积物在其风化、搬运和沉积的过程中，接近终极结构的程度。理想的终极状态是碎屑为等大球体（分选、磨圆极好），无杂基，填隙物为化学胶结物。

图8－7 粗碎屑岩——砾岩

四、粗碎屑岩特征

1粗碎屑岩的分类

砾级碎屑含量大于30％的碎屑岩称为砾岩类（图8－7）。

（1）根据砾级碎屑粒径大小分类

巨砾岩 是指砾石直径大于256mm的砾岩。

卵石岩 是指砾石直径为256～64mm的砾岩。

砾岩 是指砾石直径为64～2mm的砾岩。

（2）根据砾岩地层位置分类

底砾岩 是位于地层侵蚀面之上的砾岩，代表与下伏地层存在角度不整合或平行不整合接触。砾级碎屑为陆源，当其位于海侵层序的最低部时，代表一定时期的间断。

层间砾岩 是整合于其他岩层之中的砾岩，代表小型沉积间断，不代表侵蚀间断。

（3）根据砾岩的成因分类

残积砾岩类 是指母岩风化产生的碎屑在原地堆积形成的砾岩类，常见有残积角砾岩。

沉积砾岩类 是指母岩风化产生的碎屑经过搬运作用、沉积作用和成岩作用后形成的砾岩类，常见有正砾岩（杂基含量小于15％）和副砾岩（杂基含量大于15％）。

同生砾岩类 是指半固结沉积物在同生期经破碎、再沉积后形成的砾岩类，常见有同生角砾岩和滑塌角砾岩。

成岩后生砾岩类 是指沉积物在埋藏成岩过程中的成岩后生阶段，遭受成岩作用或外界因素所形成的砾岩类，常见有岩溶角砾岩。

2砾岩与角砾岩的主要类型

（1）残积角砾岩

残积角砾岩是指母岩风化产生的碎屑在原地堆积形成砾岩。砾石呈棱角状，无分选，成分单一（图8－8）。

图8－8 残积角砾岩标本

（2）正砾岩

正砾岩是指母岩风化产生的碎屑经过正常搬运作用、沉积作用和成岩作用后形成的砾岩，杂基含量小于15％，形成于高速水流或强波浪条件。常见有石英砾岩和岩块砾岩。

a石英砾岩中砾石成分为脉石英、燧石、石英岩屑，分选磨圆好、成熟度高。常见有滨岸砾岩和河成砾岩。

b岩块砾岩中砾石的稳定组分低于90％，可以是单成分，也可是复成分。砾岩的分选性中等—差，成熟度低，常形成于冲积扇、网状河、曲流河。

（3）副砾岩

副砾岩是指母岩风化产生的碎屑经过正常搬运作用、沉积作用和成岩作用后形成的砾岩，杂基含量大于15％，砾石含量小于30％，由大量较细的碎屑组成。常见有纹层状副砾岩和冰碛砾岩。

a纹层状副砾岩的基质含量高，其中有明显的水平层纹或带状层理，常绕过砾石分布。其中的砾石是浮冰融化后下落形成的。

b冰碛砾岩的杂基含量高，砾石表面有擦痕，是冰川作用形成的。

（4）同生砾岩和角砾岩

同生砾岩和角砾岩是半固结沉积物在同生期经过破碎、再沉积后形成的砾岩。如竹叶状灰岩（图8－9）。

（5）滑塌角砾岩

滑塌角砾岩是由滑塌作用所形成的角砾岩，其分布局限于某一岩层中。

（6）岩溶角砾岩

岩溶角砾岩是由石灰岩发生岩溶导致石灰岩的垮塌所形成的角砾岩（图8－10）。角砾呈棱角状，无分选，成分单一（曾允孚等，1996）。

图8－9 竹叶状灰岩

图8－10 岩溶角砾岩标本

3粗碎屑岩的研究内容

砾岩类的研究内容包括粒度和分选、砾石成分、砾石的磨圆度和球度、基质的成分、结构和构造以及砾石层产状等特征的研究。

图8－11 中碎屑岩——砂岩（扫描电镜）

五、中碎屑岩特征

中碎屑岩（砂岩）是指粒径为2～005mm的碎屑占全部碎屑50％以上的碎屑岩（图8－11）。根据粒度范围，中碎屑岩可分为：粗砂岩（2～05mm）、中砂岩（05～01mm）和细砂岩（01～005mm）。

1中碎屑岩的成分分类

根据杂基含量，中碎屑岩（砂岩）可分为两大类，即杂基少于15％的净砂岩（简称砂岩）和杂基大于15％的杂砂岩（曾允孚等，1996）。砂岩和杂砂岩的进一步细分则用三角图（图8－12）表示，其三个端元所代表的碎屑物质组分为Q（石英）端元、F（长石）端元和R（岩屑）端元。

图8－12 中碎屑岩（砂岩）的分类

Q（石英）端元 包括石英、燧石、石英岩和其他硅质岩岩屑。

F（长石）端元 包括长石以及花岗岩和花岗片麻岩类岩屑。

R（岩屑）端元 除Q、F中岩屑以外的其他岩屑及碎屑云母和绿泥石。

上述三角图的进一步分区，首先是根据Q的含量95％和75％值为界分成三大区，即石英砂岩区（1、2、3）、长石砂岩区（4、5）和岩屑砂岩区（6、7），然后再根据F与R的相对含量将后三个区加以细分，总共分为石英砂岩（杂砂岩）、长石石英砂岩（杂砂岩）、岩屑石英砂岩（杂砂岩）、长石砂岩（杂砂岩）、岩屑长石砂岩（杂砂岩）、长石岩屑砂岩（杂砂岩）和岩屑砂岩（杂砂岩）七个基本类型。

2砂岩的主要类型

（1）石英砂岩

石英砂岩中硅质碎屑占碎屑总量的95％以上，仅有少量长石岩屑和重矿物（图8－13）。碎屑颗粒以单晶石英为主，分选磨圆好，具有好的成分成熟度与结构成熟度。胶结物多为硅质，常为蛋白质、玉髓或石英，亦有钙、铁质。一般呈灰白色，铁质胶结物可使其变为浅褐色。

石英砂岩的母岩一般是砂岩，砂岩经再搬运沉积形成。石英砂岩主要产于海洋环境，如海滩环境、浅海环境，海滩环境的强烈分选和磨圆可以净化颗粒。石英砂岩形成于稳定的大地构造环境和长期的风化作用条件（曾允孚等，1996）。

（2）长石砂岩

长石砂岩的碎屑成分主要为石英和长石，其中石英低于75％，长石超过25％，此外有少量岩屑（图8－14），其中长石主要为酸性斜长石和钾长石。重矿物有锆石、金红石等。胶结物主要为钙质与粘土。常呈黄白色、灰绿色或红色。碎屑的分选性变化较大。

长石碎屑的稳定性较差，因此需要在一定条件下才能容易形成长石砂岩。在花岗岩、花岗片麻岩出露地表的条件下，在侵蚀面上原地风化容易形成基底长石砂岩；在构造活动强烈的地区，风化产物因快速堆积而使长石保存下来，容易形成成分成熟度低、杂基含量高、分选磨圆不好的构造长石砂岩；在干旱寒冷的气候条件下，长石在搬运中被保存下来，容易形成长石新鲜、分选磨圆较好的气候长石砂岩。一般情况下，长石砂岩常形成于山间坳陷、边缘坳陷地区的河、湖环境中。

（3）岩屑砂岩

岩屑砂岩的碎屑中石英含量低于75％，岩屑含量一般大于25％，岩屑/长石大于3。碎屑以石英与各种岩屑为主，有少量长石、云母及重矿物（图8－15）。胶结物常为硅质、碳酸盐和粘土杂基。颗粒分选、磨圆不好。岩石常呈灰、灰绿、灰黑等暗色。

图8－13 石英胶结的石英砂岩

图8－14 方解石胶结的长石砂岩

图8－15 岩屑杂砂岩

岩屑砂岩在强烈剥蚀和快速堆积的构造条件下形成，常产于褶皱带山前或山间坳陷地区。形成于山麓冲积、洪积及山间盆地的河流环境或浊流沉积。

3砂岩的成岩作用

砂岩的主要成岩作用有机械压实作用、化学压实作用、胶结作用、溶解作用、交代作用和重结晶作用等（曾允孚等，1996）。

（1）机械压实作用

机械压实作用是沉积物在上覆重力及静水压力作用下，发生水分排出，碎屑颗粒紧密排列，软组分挤入孔隙，使孔隙体积缩小、孔隙度降低、渗透性变差的作用。其主要表现有碎屑颗粒接触关系发生点→线→凹凸状→缝合状的变化、塑性岩屑挤压变形（图8－16）、软矿物颗粒弯曲变化和刚性碎屑矿物压碎或压裂。

（2）化学压实作用

化学压实作用是砂岩在上覆地层压力或构造应力作用下，导致颗粒接触点上矿物的溶解的作用，这种局部溶解也称为压溶作用。

（3）胶结作用

砂岩中常见的胶结作用有碳酸盐胶结作用、硅质胶结作用（图8－17）、粘土矿物的胶结、沸石类胶结作用、长石类胶结作用、石膏和硬石膏的胶结作用及铁质胶结作用等。

负胶结物孔隙度是指砂岩中将胶结物全部溶掉以后所得到的孔隙度，即胶结之前砂质沉积物的孔隙度。

图8－16 塑性岩屑的假杂基化现象（扫描电镜）

图8－17 自生石英胶结物（扫描电镜）

（4）溶解作用

溶解作用是砂岩中不稳定碎屑和填隙物组分发生选择性溶解的一种成岩作用。在砂岩薄片和砂岩扫描电镜中可观察到砂岩不稳定碎屑和胶结物的溶解，从而形成溶蚀型次生孔隙。

（5）交代作用

交代作用是岩石中的矿物被溶解，同时被沉淀出来的矿物所置换的成岩作用。新形成的矿物与被溶矿物没有相同的化学组分，如方解石交代石英。根据矿物的交代关系，可以确定矿物形成的顺序。

砂岩中常见的交代作用有氧化硅和方解石的相互交代作用、方解石交代粘土矿物、粘土矿物交代石英及长石高岭石化等。

（6）重结晶作用

在砂岩的成岩过程中，重结晶作用在杂基和胶结物中很常见。比如，灰泥杂基中的文石在成岩早期重结晶形成微晶方解石；在成岩过程中硅质胶结物发生重结晶作用，形成蛋白石→玉髓→石英转化。

图8－18 细碎屑岩——粉砂岩

六、细碎屑岩（粉砂岩）的特征

主要由005～00039mm粒级的碎屑组成的碎屑岩称细碎屑岩（粉砂岩）（图8－18）。在粉砂岩的碎屑物质中，稳定组分较多，成分比较单纯，主要以石英为主；长石较少，多为钾长石，次为酸性斜长石；岩屑极少或不存在；常含较多的云母碎屑。重矿物含量比砂岩多，可达2％～3％，多为稳定性较高的组分，如锆石、电气石、磁铁矿等。粘土基质含量一般较多，常和粘土岩呈过渡状态，形成泥质粉砂岩和粉砂质泥岩。常见有碳酸盐胶结物。粉砂岩磨圆度不高，常见有小型交错层、波状层理、包卷层理等。

七、碎屑岩的油气特征

碎屑岩，尤其是砂岩，是全球油气分布最多的岩石类型之一，关于碎屑岩的研究对石油和天然气的勘探和开发具有重要价值。

1碎屑岩的储集空间

碎屑岩的储集空间根据孔隙产状和成因，可分为8种基本孔隙类型。

粒间孔隙 指砂岩矿屑颗粒之间的孔隙。进一步可分为完整粒间孔隙、剩余粒间孔隙和缝状粒间孔隙。

粒内孔隙 指碎屑颗粒内部不具溶蚀痕迹的孔隙。

填隙物内孔隙 指杂基和胶结物内存在的孔隙。这类孔隙分布比较普遍，特别是自生粘土矿物填隙物内的晶间孔隙。

裂缝孔隙 指切穿岩石，甚至切穿其中碎屑颗粒本身的缝隙。

图8－19 砂岩中的溶蚀粒间孔隙

溶蚀粒间孔隙 是粒间孔隙遭受溶蚀扩大后所形成的孔隙。这类孔隙在孔隙周边形态、相邻颗粒表面、孔隙中残留填隙物等方面，保留有溶蚀痕迹（图8－19）。

溶蚀粒内孔隙 指碎屑颗粒内部所含可溶矿物被溶解，或沿颗粒解理等易溶部位发生溶解而成的孔隙，其特点是孔隙不仅处在颗粒内部，而且往往呈蜂窝或串珠状。

溶蚀填隙物内孔隙 指填隙物受溶蚀作用所形成的孔隙。

溶蚀裂缝孔隙 是流体沿岩石裂缝渗流，使缝面两侧岩石成分发生溶蚀所形成的孔隙。

2碎屑岩储集体的常见类型

碎屑岩是世界上主要的油气储集岩。根据其形成环境，碎屑岩常见的油气储集体有滨岸海滩砂岩体、滨岸障壁砂岩体、浊流沉积砂岩体、三角洲砂岩体、河道砂岩体以及冲积扇砂砾岩体等。