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      第四章     陸源碎屑巖... 1

      第一節     碎屑巖的物質成分... 2

      一、概述 

      二、碎屑成分(重點)... 3

      三、填隙物成分(重點)... 5

      四、化學成分(簡介)... 6

      第二節  碎屑巖的結構... 6

      一、碎屑顆粒的結構... 7

      二、填隙物的結構(重點)... 9

      三、膠結類型及顆粒支撐性質... 10

      四、碎屑巖的孔隙結構... 10

      五、粒度分析... 10

      第三節  礫巖和角礫巖... 13

      一、一般特征... 14

      二、礫巖和角礫巖的分類... 14

      三、主要成因類型及實例(重點)... 15

      四、研究方法和意義... 17

      第四節 砂巖及粉砂巖... 17

      一、砂巖的一般特征... 18

      二、砂巖的分類... 19

      三、石英砂巖類... 21

      四、長石砂巖類... 22

      五、巖屑砂巖類... 23

      六、雜砂巖... 23

      七、粉砂巖... 24

      八、砂巖的油氣儲集性能(簡介)... 24

      九、砂巖的研究方法及意義(自學為主)... 24

      第五節 粘土巖(Clayrocks) 24

      一、概述... 25

      二、粘土巖的主要物理特性(簡介)... 25

      三、粘土巖的物質成分... 25

      四、粘土巖的結構、構造和顏色... 28

      五、粘土巖的分類... 28

      六、粘土沉積物的沉積后變化(重點)... 28

      七、粘土巖的研究方法(簡介)... 29

       

       

       

      第四章  陸源碎屑巖

      Clastic rocks of terrigenousorigin

       

      第一節           碎屑巖的物質成分

      Composition of clasticrocks

       

      學時4學時(其中理論教學2學時、實驗2學時)

      基本內容

      ①基本概念:礦物碎屑、巖屑、填隙物、雜基、膠結物、自生礦物、后生礦物、他生礦物、繼承礦物

      ②碎屑巖的主要碎屑成分、填隙物成分和化學成分

      重點碎屑巖中碎屑顆粒與填隙物的基本概念及相互關系

      難點膠結物與雜基的區別、礦物碎屑與巖屑的異同

      教學思路先介紹組成碎屑巖的基本組成部分以及各組成部分之間的關系,然后重點講解碎屑顆粒、填隙物(雜基、膠結物)的成分特征。對礦物碎屑與巖屑、雜基與膠結物之間的異同要重點講解。

      主要參考書:

      ①馮增昭主編《沉積巖石學》上冊第三章,石油工業出版社,1993.

      ②曾允孚、夏文杰主編《沉積巖石學》第六章,地質出版社,1986.

      H 布拉特等著,1972,《沉積巖成因》翻譯組譯校,1987:沉積巖成因,第188-219頁,科學出版社。

      F J Pettijohn, 1963,Data of geochemistry, chemical composition of sandstones excluding carbonate and volcanic sands, U. S. Geol , Sur, prof, paper440-S, p. 21。

      復習思考題

      試述碎屑巖的碎屑物質、非碎屑物質的主要類型和特征及研究意義?

      ②碎屑巖中來自不同母巖的石英各有什么特點?

      在砂巖薄片中巖屑的識別標志。

      試述碎屑巖中碎屑顆粒、雜基、化學膠結物的含義;并從①在巖石中分布狀況和所起的作用,②搬運方式,③沉積方式及其控制因素,④沉積時水動力狀況,⑤形成階段等五個方面比較它們特點。

      教學內容提要

      一、概述

      1. 按照成因,碎屑巖的組成部分包括: 陸源碎屑物質、化學沉淀物質。

      2. 按產出形式,碎屑巖的基本組成部分包括:碎屑顆粒(礦物碎屑和巖石碎屑)、填隙物(雜基和膠結物)、孔隙。

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      二、碎屑成分(重點)

      (一)礦物碎屑

      1. 石英

      石英抗風化能力很強,既抗磨又難分解,具油脂光澤,不同來源的石英特點不同。

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      2. 長石

      長石在碎屑巖中的含量少于石英,主要來于花崗巖和花崗片麻巖。

                    3.云母

                    4.重礦物

      密度大于2.86的礦物稱為重礦物,它們在巖石中含量少,一般不超過1%,其分布的粒度受重礦物的晶形大小,相對密度及硬度的控制,可分為穩定重礦物及不穩定重礦物兩類。

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      (二)巖屑

      1. 花崗巖巖屑

      花崗巖是地殼上分布最廣泛的一類巖漿巖,主要出現在礫巖中,具有花崗結構。

      2. 噴出巖巖屑

      噴出巖巖屑在砂巖中含量比較豐富,常見的是中、酸性噴出巖巖屑。

      3. 片麻巖、片巖巖屑

      4. 脈石英巖屑

                    5.石英砂巖巖屑

      石英砂巖巖屑以具有碎屑結構為特點,沉積石英巖巖屑最常見為自生加大膠結。

                    6.燧石

                    燧石的化學性質穩定,結構致密,因此是屬抗風化能力較強的一類巖屑。

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      碎屑巖中顆粒大小與碎屑成分之間的關系

      三、填隙物成分(重點)

      (一)雜基

      1.         概念

      雜基是碎屑巖中細小的械機成因組分,其粒級以泥為主,可包括一些細粉砂。

      2.         成分

      雜基的成分最常見的是高嶺石、水云母、蒙脫石等粘土礦物,有時見有灰泥和云泥。

      3.         研究意義

      雜基的含量高低表明沉積環境中水動力條件的強弱,反映搬運介質的流動特性,和碎屑組分的分選性,因而也是碎屑巖結構成熟度的重要標志,這正是我們認識雜基重要性的意義所在。

      4.         雜基的識別標志

      主要是依據結構來識別雜基。

      (二)膠結物

      1. 概念:膠結物是碎屑巖中以化學沉淀方式形成于粒間孔隙中的自生礦物。

      2. 硅質膠結物:主要是石英、玉髓和蛋白石。

      3. 碳酸鹽膠結物:主要為方解石和白云石。

      4. 其它類型的膠結物:赤鐵礦、褐鐵礦、硬石膏、石膏、黃鐵礦、海綠石、綠泥石。

      四、化學成分(簡介)

       

       

      第二節  碎屑巖的結構

      Textures of clasticrocks

      學時4學時(其中理論教學2學時、實驗2學時)

      基本內容

      ①基本概念:粒度、球度、圓度、雜基、原雜基、正雜基、淀雜基、外雜基、假雜基、膠結物、非晶質結構、隱晶質結構、顯晶粒狀結構、嵌晶粒狀結構、自生加大結構、膠結類型、基底膠結、孔隙膠結、接觸膠結、鑲嵌膠結、平均粒徑、中值、標準偏差、偏度、尖度、C-M

      碎屑巖的基本結構組分及其含義、粒級的劃分方案、粒度的分類及命名、f值的定義及換算、膠結物的結構分類、碎屑巖的支撐性質及膠結類型、粒度分析資料的整理及其應用

      重點與難點粒度的概念及劃分方案、雜基的概念及其分類、膠結物的概念及其結構分類、碎屑巖的支撐性質及膠結類型、粒度分析資料的應用

      教學思路①在前一章的基礎上,從結構上介紹碎屑巖的組分;②分別講解碎屑顆粒和填隙物(雜基、膠結物)的結構特征,對粒級的劃分和命名要重點講解;③通過大量圖片來講解碎屑巖的支撐性質及膠結類型;④簡要介紹對派生結構組分—孔隙;⑤對粒度分析的過程進行簡要介紹,重點講解粒度分析資料的處理與應用。

      主要參考書:

      ①馮增昭主編《沉積巖石學》上冊第五章,石油工業出版社,1993.

      ②曾允孚、夏文杰主編《沉積巖石學》第六章,地質出版社,1986.

      ③何幼斌編《Sedimentary Petrology》(英文輔助教材)第三章,江漢石油學院,2003.

      復習思考題

      ①碎屑巖有哪四種基本結構組分?試述每種結構組分的含義。

      ②碎屑巖的碎屑顆粒結構包括哪些內容?對它們的研究各具什么意義?

      ③碎屑巖如何按顆粒分類命名?其對應的巖石結構名稱是什么?

      碎屑巖的雜基可分哪幾種?每種雜基的識別標志是什么?何種雜基才能反映沉積時流體的粘度和密度?

      在碎屑中常見的膠結物成分有哪些?它的最大含量界限是多少?常見的膠結物結構類型有哪些?請舉出相應的膠結物成分。并用圖表示。

      何謂碎屑巖的結構成熟度?它主要取決于哪些因素?結構成熟度與礦物成熟度有何差別?

      何謂碎屑巖的膠結類型?它可分哪四種?試繪圖表示。并簡述它們的各自特點、成因及環境意義。

      何謂粒度分析?對它的研究有何意義?

      如何用粒度分析資料通過圖算法以??撕臀值碌墓角蟾髁6葏??它們的地質意義是什么?

      何謂C-M圖?牽引流和重力流(以濁流為例)的典型CM圖有何顯著差別?

      教學內容提要

      一、碎屑顆粒的結構

      (一)粒度(重點)

                 1.粒度的概念:粒度是指碎屑顆粒的大小,是碎屑顆粒最主要的結構特征。

                 2.粒級的劃分:

      十進制

      2的幾何級數制

      顆粒的直徑,mm

      粒級劃分

      顆粒的直徑,mm

      1000

      1000-100

      100-10

      10-1

      巨礫

      粗礫

      中礫

      細礫

      巨礫

      中礫

      礫石

      卵石

      256

      256-64

      64-4

      4-2

      1-0.   5

       

      0.5-0.25

       

      0.25-0.1

      粗砂

       

      中砂

       

      細砂

      極粗砂

      粗砂

      中砂

      細砂

      極細砂

      2-1

      1-0.5

      0.5-0.15

      0.25-0.125

      0.125-0.0625

      0.1-0.            05

       

      0.05-0.01

      粗粉砂

       

      細粉砂

      粉砂

      粗粉砂

      中粉砂

      細粉砂

      極細粉砂

      0.0625-0.0312

      0.0312-0.0156

      0.0156-0.0078

      0.0078-0.0039

      0.01

       

      粘土(泥)

       

      0.0039

                 3.碎屑巖的粒度分類及命名:三級命名法則

      (二)球度

      球度是用來衡量一個顆粒接近于球體的程度,顆粒的三個軸愈接近相等,其球度愈高。

      (三)形狀

      顆粒的形狀是由顆粒中A、B、C三個軸的相對大小決定的??煞譃閳A球體、橢球體、扁球體、長扁球體。

      (四)圓度

      圓度是指碎屑顆粒的原始棱角被磨圓的程度,它是碎屑的重要結構特征之一。

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

        顆粒形狀分類

       

       

       

       

       

       

       

      碎屑顆粒的圓度分級

       

      (五)顆粒的表面結構

      一般表顯為磨光程度及表面刻蝕痕跡兩個方面。

      二、填隙物的結構(重點)

      (一)雜基

      雜基是碎屑巖中與粗碎屑巖一起沉積下來的細粒填隙組分,粒度一般小于0.03mm,它們是械機沉積產物而不是化學沉淀組分,可分為原雜基、正雜基、假雜基。

      (二)膠結物

      膠結物是化學成因物質,其特點是由晶體大小、晶體生長方式及重結晶程度等決定的??煞譃椋?/span>

      非晶質及隱晶質結構

      顯晶粒狀結構

      嵌晶結構

      自生加大結構

       

       

       

       

       

       

       

      膠結物的結構類型

      三、膠結類型及顆粒支撐性質

      (一)膠結類型概念

      (二)膠結類型分類(重點)

      1. 基底膠結:

      2.孔隙膠結:

      3.接觸膠結:

                 4.鑲嵌膠結:

       

       

       

       

       

       

       

      四種膠結類型素描圖

      (三)碎屑顆粒支撐類型

      主要分為兩類,即雜基支撐結構和顆粒支撐結構。

      四、碎屑巖的孔隙結構

      五、粒度分析

      (一)粒度分析方法的選擇

      1. 篩析

      2. 沉降分析

      3. 薄片粒度分析

      (二)粒度資料圖解

      1. 直方圖和頻率曲線

      2. 累積曲線

      3. 概率值累積曲線

       

      (三)粒度參數(重點講解計算與應用)

      1. 平均粒徑和中值

      2. 標準偏差和分選系數

      3. 偏度

      4. 峰度(尖度)

      (四)粒度分析在區分沉積環境中的應用(重點)

      1. 粒度判別函數及成因圖解

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      2. 用概率累積曲線區分沉積環境

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      3. C-M圖解

       

      4. 結構參數散點圖解

       

       

      第三節  礫巖和角礫巖

      (Conglomerates and Brecias)

      學時2學時(其中理論教學1學時、實驗1學時)

      基本內容

             ?基本概念:礫巖、角礫巖、粗碎屑巖、單成分礫巖、復成分礫巖、底礫巖、層間礫巖、濱岸礫巖、河成礫巖、洪積礫巖、冰川角礫巖、滑塌角礫巖、巖溶角礫巖。

             ?基本原理:礫巖和角礫巖的各種分類方案、礫巖和角礫巖的主要成因類型及其特征、礫巖和角礫巖的形成條件及其特征、礫巖和角礫巖的研究意義和研究方法。

      重點礫巖和角礫巖的基本概念、礫巖和角礫巖的主要成因類型及其特征

      教學思路本章開始介紹碎屑巖的主要巖石類型,本章為粗碎屑巖——礫巖和角礫巖。首先介紹礫巖和角礫巖的概念及宏觀特征,然后介紹礫巖和角礫巖的分類、不同類型礫巖的特征及形成條件,最后簡要介紹礫巖和角礫巖的研究意義和研究方法。

      主要參考書:

      ①馮增昭主編《沉積巖石學》上冊第六章,石油工業出版社,1993.

      ②曾允孚、夏文杰主編《沉積巖石學》第六章,地質出版社,1986.

      ③何幼斌編《Sedimentary Petrology》(英文輔助教材)第五章,江漢石油學院,2003.

      復習思考題

      試述礫巖和角礫巖的五種分類方案及命名原則。

      試述底礫巖和層間礫巖的特點、成因及環境意義。

      試總結濱岸礫巖、河成礫巖、洪積礫巖、冰川角礫巖、滑塌角礫巖和巖溶角礫巖的異同點。

      教學內容提要

      一、一般特征

      (一)  基本概念(重點)

      礫巖和角礫巖合稱粗碎屑巖,習慣上常常把>2mm的碎屑巖稱為粗碎屑巖。

      (二)  基本特征

      1)主要由礫巖和角礫巖組成

      2)作為填隙物的基質總是存在的

      3)常見大型斜層理及遞變層理

      4)一般搬運距離比較近

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      云南上二疊統礫巖

      二、礫巖和角礫巖的分類

      (一)根據礫石圓度的分類

      可分為礫巖、角礫巖。

      (二)根據礫石大小的分類

      細礫巖、中礫巖、粗礫巖、巨礫巖。

      (三)根據礫石的成分分類

      單成分礫巖和角礫巖、復成分礫巖和角礫巖。

      (四)根據礫巖在剖面中的位置的分類

      底礫巖、層間礫巖、層內礫巖。

      (五)成因分類

      濱岸礫巖、河成礫巖、洪積礫巖、冰川角礫巖、滑塌角礫巖及巖溶角礫巖。

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      各種成因礫石的機械組分直方圖

      三、主要成因類型及實例(重點)

      (一)濱岸礫巖

      主要是在波浪作用的濱岸地帶,由河流搬運來的礫石沿海岸長期改造而成,其特點是礫石成分較單一,以穩定組分為主。

      (二)河成礫巖

      常見于山區河流,多位于河床沉積的底部,礫石成分復雜,由于搬運不遠,故不穩定組分仍然存在。

      (三)洪積礫巖

      由山區洪流在流出山間峽谷進入平原時,流速驟減,致使帶出的碎屑物質快速堆積而成。

      (四)冰川角礫巖

      由冰川作用形成,成分復雜,常見新鮮的不穩定組分,分選極不好,大的礫石和泥砂混雜。

      (五)滑塌角礫巖

      在地形陡峻地區的邊界地帶,常常由于某種地質營力作用發生崩塌,或沿斜坡發生地滑,從而形成滑塌角礫巖。

      (六)巖溶角礫巖

      其形成下伏物質(如膏鹽層)被溶解而移去以及上覆地層的坍塌作用有關,尤其是石灰巖的坍塌。

      六種不同成因礫巖的特征比較

       

      濱岸礫巖

      河成礫巖

      洪積礫巖

      冰川角礫巖

      滑塌角礫巖

      巖溶角礫巖

      在波浪作用的濱岸地帶,由河流搬運來的礫石沿海()岸長期改造而成

      山區河流,河床沉積的底部滯留沉積

      山區洪流流出山間峽谷進入平原時,流速驟減,致使帶出的碎屑物質快速堆積而成

      由冰川作用形成的冰磧巖

      地形陡峻地區的邊界地帶或斜坡,由于重力等作用發生崩塌或地滑而形成的角礫巖

      下伏物質(如膏鹽層)被溶解而移去、上覆地層的坍塌作用而形成的

      礫石成分

      較單一,以穩定組分為主

      復雜,有不穩定組分

      復雜

      復雜,??梢娦迈r不穩定組分

      復雜

      單一

      成分成熟度

      分選性

      較差

      很差

      極差

      很差

      毫無分選

      磨圓度

      極好

      中等-

      多呈棱角狀,礫石表面??梢姸∽中尾梁?span lang="EN-US">

      棱角狀與磨圓礫石可同時存在

      高度棱角狀

      填隙物

      雜基少,膠結物多

      雜基較多

      雜基多

      雜基多

      雜基多

      雜基多

      結構成熟度

      較低

      沉積構造

      礫石扁平面向海()傾斜,長軸平行海()

      可見交錯層理,礫石疊瓦狀排列,最大扁平面向源傾斜

      礫石扁平面向海傾斜,底部??梢姏_刷-充填構造

      層理不清,呈塊狀

      滑塌構造

       

      生物化石

      濱海礫巖中常含不完整海相生物化石

      少見,可見大的硅化木化石

      少見

      少見

      少見

      成層性好,層位穩定,呈席狀延伸或呈透鏡狀,常分布于海侵層序的底部

      成層性差,常呈透鏡狀產出,分布于河流沉積層序的底部

      厚度大,可達數千米以上,呈透鏡狀

       

      分布局限,厚度變化大,呈透鏡狀

      分布廣泛,在地層上有固定層位,一般在地層深處被石膏層所取代

      形成環境

      濱海、濱湖

      河床底部

      構造活動性強的山區山麓洪積扇

      受冰川作用的地區

      地形陡峻的地區或斜坡(陸上或水下)

      地下水活動的石灰巖地區或膏鹽層發育區

       

      四、研究方法和意義

      (一)研究方法

                  1.野外研究

          2.室內研究

      (二)研究意義

          1.常作為沉積間斷的標志和劃分地層的依據。

          2.有助于了解地質發展歷史,如地殼運動情況、古氣候條件、冰川的存在等。

          3.在古地理研究中具有重要的作用。

          4.礫巖本身就是礦石。

          5.未膠結或中等膠結的礫巖常常是含水層,也可以含油、氣。

       

       

      第四節 砂巖及粉砂巖

      (Sandstones and siltstones)

      學時9學時(其中理論教學4學時、實驗5學時)

      基本內容

      砂巖的一般特征,砂巖的分類,各類砂巖(石英砂巖、長石砂巖、巖屑砂巖、雜砂巖)的特點及其形成環境,粉砂巖的一般特征及粉砂巖的成因,通過砂巖資料研究物源區構造背景。

      重點與難點砂巖的分類,石英砂巖、長石砂巖、巖屑砂巖、雜砂巖的主要特征及其形成條件。

      教學思路首先介紹砂巖的概念及其基本特征,然后重點講解砂巖的分類,并且較詳細地介紹石英砂巖、長石砂巖、巖屑砂巖、雜砂巖的主要特征及其形成條件,最后簡要介紹粉砂巖的一般特征及粉砂巖的成因、砂巖的研究方法及其與油氣的關系。

      主要參考書:

      ①馮增昭主編《沉積巖石學》上冊第七章,石油工業出版社,1993.

      ②曾允孚、夏文杰主編《沉積巖石學》第六章,地質出版社,1986.

      ③何幼斌編《Sedimentary Petrology》(英文輔助教材)第五章,江漢石油學院,2003.

      F J 佩蒂莊,F E 波特,R 西弗著,1972,李漢瑜譯,1977,砂和砂巖,第五章,第六章??茖W出版社。

      F J Pettijohn, Sedimentary rocks, p.195-259,  Chapter 7. 1975.

      復習思考題

      試述克里寧(1948)、???span lang="EN-US">(1954, 1968)和裴蒂莊(1975)的砂巖分類方案和所考慮的因素。并評述它們的優缺點。

      評述本教材中砂巖的分類原則、分類依據和分類方案。

      總結對比石英砂巖類、長石砂巖類、巖屑砂巖類、雜砂巖類在成分、結構、構造、沉積環境、形成條件(母巖、氣候、大地構造)等方面的特點。

      砂巖中長石含量多寡有何大地構造意義?

      ⑤在各種現代沉積環境中,極少見到石英含量占95%以上的純凈砂,但在古代形成的沉積巖中石英含量占95%以上者屢見不鮮,試解釋這一現象。

      試述雜砂巖的沉積條件。濁流沉積中主要是砂屑巖還是雜砂巖?

      試對粉砂巖的一般特征作出成因方面的解釋。

      教學內容提要

      一、砂巖的一般特征

      (一)砂巖的定義

      主要由砂(2-0.1mm的陸源碎屑顆粒),稱砂巖。在砂巖中,砂的含量應>50% 。

      (二)砂巖的特點

      1.成分以石英為主,其次是長石和各種巖屑。

      2.砂巖有砂粒碎屑、基質及膠結物三部分組成。

      3.化學成分極不一致,主要取決于碎屑組分和膠結物成分。

      4.砂巖成熟度高低差別較大。

      二、砂巖的分類

      (一)砂巖分類的現狀(簡介)

                 1.三組分體系(簡介)

                        主要介紹克里寧(1948)的分類和??说姆诸?/span>

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      克里寧的砂巖分類方案(1948

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

                

      ??说纳皫r分類方案

      2.四組分體系

                        主要介紹Gilbert(1955)的砂巖分類和Pettjohn(1975)的分類

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      Gilbert(1955)的砂巖分類方案

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      Pettjohn(1975)的砂巖分類方案

      (二)本教材的分類(重點)

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      教材中的砂巖分類方案

      1.  分類的原則和依據

      第一,首先必須選擇在客觀上能免鑒定而又最能聯系巖石成因的特征作為分類的依據;

      第二,應當考慮分類方案既適用于野外工作,又適用于室內研究。

                    2.本教材的砂巖分類

      三、石英砂巖類

      (一)主要類型

      1.  石英砂巖(本節重點)

      最突出的特點是石英碎屑占90%以上,含有少量長石和燧石等巖屑,重礦物含量極少,石英大多為單晶石英,大部分石英碎屑常磨得很圓,表面光澤暗淡呈霧狀,大小均一,分選良好,缺少泥質。

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      -細粒石英砂巖,鑄體薄片,單偏光

      2.長石質石英砂巖    

                 3.巖屑質石英砂巖

                 4.長石巖屑質石英砂巖

      (二)實例

      (三)成因(本節重點)

      石英砂巖是高度成熟度的砂巖,它是風化作用,分選作用和磨蝕作用持續較久和深化的終極產物。

      四、長石砂巖類

      (一)主要類型

      1.  長石砂巖(本節重點)

      主要由石英和長石組成,石英含量<75%,長石含量>25%,巖屑含量<25%,含有大的云母碎屑是長石砂巖的特征,重礦物一般比石英砂巖類的含量高,含少量的粘土基質。

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      中粒長石砂巖,單偏光,×50

      2.巖屑質長石砂巖

      (二)實例

      (三)成因(本節重點)

      長石砂巖的形成在很大程度上取決于母巖成分,首先要有富含長石的母巖如花崗巖、花崗片麻巖等,這是長石砂巖形成的物質基礎。另外,還需要有利于母巖崩解的條件,主要是構造條件和氣候條件。

      五、巖屑砂巖類

      (一)主要類型

      1.巖屑砂巖:巖屑砂巖含有豐富的巖屑,在其碎屑含量中,巖屑>25%,長石<25%,石英含量在75%以下。

                 2.長石質巖屑砂巖

      (二)實例

      (三)成因(本節重點)

      需要有利于不穩定物質產生和沉積的條件,只有在這種條件下,強烈的物理風化和近源快速堆積,才可使大量母巖的崩解產物得以保存。

      六、雜砂巖

      (一)一般特征:

      雜砂巖一般富含石英,有不同比例的長石和巖屑;

      長石主要是斜長石、鉀長石少見;

      巖屑主要是泥頁巖、粉尖巖、板巖、千枚巖、云母巖;

      富含基質是雜砂巖的基本特征;

      常呈暗灰色或黑色,一般是堅硬的固結良好的砂巖。

      (二)主要類型和實例

      (三)成因(本節重點)

           典型的雜砂巖通常堆積在急速沉降的地槽中,并且主要是在較老層系的復理式建造中,因此目前不少認為大多數雜砂巖地是海相濁積巖。

      七、粉砂巖

      (一)一般特征

      主要由0.1-0.01mm粒級(含量50%)的碎屑顆粒組成的細粒碎屑巖稱粉砂巖;

      穩定組分較多,成為較單純,常以石英為主,長石較少;

      重礦物含量比砂巖多;

      粘土基質含量一般相當多,碳酸鹽膠結物較常見,鐵質和硅質較少;

      磨圓度不高,和砂巖相比;

      水平層理及波狀層理、交錯層理較少,多為小型的;

      (二)分類及主要類型

                 1.據粒度分:

                  2.據碎屑成分分:

                 3.據膠結物成分分:

                 4.黃土:粉砂質沉積的典型代表之一,它是一種半固結泥質粉砂巖。

      (三)成因

      粉砂巖是經過較長距離搬運,在穩定的水動力條件下緩慢沉降形成的,分布極其廣泛,幾乎在所有的砂—泥質巖系中,都有粉砂巖層或夾層。

      八、砂巖的油氣儲集性能(簡介)

      九、砂巖的研究方法及意義(自學為主)

          (一)砂巖的研究方法

                 1、野外研究

                 2、室內研究工作

          (二)研究意義

       

       

      第五節 粘土巖(Clayrocks)

      學時2學時(其中理論教學1學時、實驗1學時)

      基本內容

      粘土巖的一般特征,粘土巖的分類及其主要類型的特點,粘土沉積物的沉積后變化及其與油氣關系。

      重點粘土巖的結構與構造,粘土沉積物的沉積后變化及其與油氣關系。

      難點粘土礦物的結構

      教學思路從粘土巖的物理特性講起,然后介紹粘土巖的礦物成分(復習礦物學中學過的粘土礦物的結構),重點講解粘土巖的結構、構造與分類、以及粘土沉積物的沉積后變化及其與油氣關系,最后簡要介紹粘土巖的研究方法。

      主要參考書:

      ①馮增昭主編《沉積巖石學》上冊第八章,石油工業出版社,1993.

      ②曾允孚、夏文杰主編《沉積巖石學》第七章,地質出版社,1986.

      ③馮增昭等主編《中國沉積學》第四章,石油工業出版社,1994.

      何幼斌編《Sedimentary Petrology》(英文輔助教材)第五章,江漢石油學院,2003.

      Grim, R. E. ,1986 Clay mineralogy, Mecrew Hill , New York .

      Shaw, H. F.,1980 Clay minerals in sediments and sedimentary rocks ,Develop-ments in petroleum geology-2.Applied Science Publishers.

      復習思考題

      ①地殼上分布最的一類沉積巖是哪一類?

      試述粘土巖的定義、一般特征及主要物理性質。

      試述粘土巖結構、構造及形成條件。

      粘土巖如何分類命名?手標本如何定名?

      粘土巖成巖作用與石油生成之間的關系如何?

      粘土巖的研究方法有哪些?簡述各種方法的原理和用途。

      教學內容提要

      一、概述

      (一)  粘土巖的定義

      (二)  粘土巖是指粘土礦物含量>50%的沉積巖。

      (三)  粘土巖的分布

      粘土巖是沉積巖中分布最廣泛的一類,約占沉積巖總量的60%,它是重要的生油母巖,我國許多大型油氣田的生油巖多是粘土巖,而且它的滲透性極差,可作為油氣儲集的良好的蓋層。

      二、粘土巖的主要物理特性(簡介)

          包括非滲透性、吸附性、吸水膨脹性、可塑性、耐火性、燒結性、粘結性、干縮性

      三、粘土巖的物質成分

      (一)粘土礦物(本節重點)

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      SiO四面體及Al(Mg)(O,OH)八面體結構示意圖

       

      1. 高嶺石族:結構單元層為11型,即由一個硅氧四面體層和一個鋁氧八面體層組成。高嶺石的晶體一般都很細小,大約為0.01-0.001mm,重結晶后其晶體有時可增大至1mm以上,并呈蠕蟲狀和手風琴狀結晶。

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      自生高嶺石,SEM,×1200

                2.埃洛石(多水高嶺石)族:埃洛石族有兩種主要礦物,即埃洛石和變埃洛石,埃洛石的晶體結構為11型,多呈白色致密塊狀集合體,相對密度2.1-2.6,埃洛石的外形多呈棒狀和針狀體。

                3.蒙脫石族:蒙脫石呈白色或灰白色,致密塊狀者呈蠟狀光澤,疏松土狀者光澤暗淡,硬度1-2,相對密度2-3,蒙脫石呈細鱗片狀,鵝毛狀,絨狀等。

                 4.水云母族:水云母又稱伊利石,晶體結構屬21型,顯微鏡下,伊利石常具有彎曲的葉片狀輪廓,電子顯微鏡下,伊利石常呈邊界圓滑的鱗片狀或帶有尖角和直邊的片狀。

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      自生伊利石,SEM,×3300

      5.綠泥石族

                 6.海泡石族

      (二)非粘土礦物

                1.陸源碎屑礦物:主要的是石英、長石、云母及各種副礦物,石英多呈單晶出現,圓度差,邊緣較模糊。

                2.化學沉積的自生礦物:主要有鐵、錳、鋁的氧化物及氫氧化物、含水氧化硅、碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽。

      (三)有機物質

      (四)粘土巖的化學成分

      粘土巖的化學成分主要為SiO2,AI2O3H2O,在一般粘土巖中,三者總量可達80%以上,其次為Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O等。

      四、粘土巖的結構、構造和顏色

      (一)粘土巖的結構

      1.按顆粒的相對含量可分為:粘土結構、含粉砂粘土結構、粉砂質粘土結構。

      2.按粘土礦物的結晶程度及晶體形態可分為:非晶質結構、隱晶質結構、顯晶質結構。

      (二)粘土巖的構造(重點)

      1.宏觀構造包括各種層理(如水平層理、塊狀層理)、各種層面構造(干裂、雨痕、蟲跡、結核、晶體印痕)、水底滑動構造、攪混構造。

      2.顯微構造包括顯微鱗片構造、顯微氈狀構造、顯微定向構造。

      (三)粘土巖的顏色

      粘土巖常見的顏色有紅、紫、褐黃、灰綠、灰黑、黑色等。

      五、粘土巖的分類

      六、粘土沉積物的沉積后變化(重點)

      (一)  壓實作用

      粘土物質沉積后,處于軟泥狀態,其原始孔隙度高達70-90%,孔隙中飽含著自由水,隨埋藏深度的增加,在上覆水體和沉積物負荷的重壓下,粘土質點將重新排列,變形或破裂,孔隙水不斷排出,原始粘土沉積物孔隙度大大降低,體積縮小,最后被壓實固結成為粘土巖。

      (二)  粘土礦物的轉化作用

      高嶺石類的粘土礦物在埋藏成巖過程中的轉化趨勢是轉變為蒙脫石,伊利石或綠泥石;

      蒙脫石隨埋藏深度的增加,蒙脫石即向伊利石轉化。

      伊利石和綠泥石的轉化。

      混層粘土礦物的轉化。

      (三)  粘土礦物的脫水作用

      粘土沉積物被埋藏后,在上覆沉積負荷的重壓下,首先排出孔隙水,隨著埋深的加大,可以排出吸附水,層間水以至結構水。

      (四)  粘土沉積物沉積后作用與油氣生成的關系

      七、粘土巖的研究方法(簡介)

      (一)野外研究方法

      (二)室內研究方法

       

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