沉積巖石學(xué)第四章三節(jié)

1、沉積巖石學(xué)第四章三節(jié)第1頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 碎屑巖的結(jié)構(gòu)是指構(gòu)成碎屑巖的礦物及巖石碎屑的大小、形狀以及空間組合方式。碎屑巖的結(jié)構(gòu)組分碎屑顆粒填 隙 物孔隙（派生組分）礦物碎屑巖石碎屑雜 基膠 結(jié) 物第2頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五一 碎屑顆粒的結(jié)構(gòu) Textures of clastic grains 碎屑顆粒的結(jié)構(gòu)特征一般包括：粒度、球度、形狀、圓度、顆粒的表面特征。第3頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五1、粒度（Grain size）1）粒度的概念 粒度是指碎屑顆粒的大小。 粒度是碎屑顆粒的最主要的結(jié)構(gòu)

2、特征，直接決定著巖石的類型和性質(zhì)，是碎屑巖分類命名的重要依據(jù)。第4頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五表示粒度，可用線性值和體積值 體積值：可用標(biāo)準(zhǔn)直徑（dn）表示，代表著與顆粒同體積的球體直徑。 最大投影面 線性值：直觀度量出來(lái)的線性直徑，顆粒的長(zhǎng)、中、短直徑:dL （A） 、dI （B） 、dS （C）第5頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五2）粒級(jí)的劃分 十進(jìn)制劃分方案，在我國(guó)應(yīng)用較廣泛。 伍登溫特華斯（Udden-Wentworth）的劃分方案，2的幾何級(jí)數(shù)制。它是以1mm為中心，乘以2或除以2來(lái)進(jìn)行分級(jí)的。 第6頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月2

3、0日，0點(diǎn)57分，星期五第7頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司標(biāo)準(zhǔn)石油行業(yè)碎屑顆粒粒度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 粒 級(jí)粒 徑，mm礫 石2粗 砂0.52中 砂0.250.5細(xì) 砂0.10.25粉 砂0.030.1雜 基50%的粒級(jí)，而含量介于5025%的粒級(jí)又不止一個(gè)，進(jìn)行復(fù)合命名，以“巖”的形式表示，含量較多的寫在后面。 若碎屑巖的粒度分選更差，粒度含量均2/3， C/B2/3 橢球體：B/A2/3 扁球體：B/A2/3， C/B2/3 長(zhǎng)扁球體：B/A2/3, C/B5)。 對(duì)于更粗的碎屑巖，如礫巖，雜基也相對(duì)變粗，除泥以外，還可以包括粉砂甚至砂級(jí)顆粒。 第

4、27頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五雜基支撐的砂巖第28頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 (2) 地質(zhì)意義：雜基的含量和性質(zhì)可以反映搬運(yùn)介質(zhì)的流動(dòng)特性，反映碎屑組分的分選性，也是水動(dòng)力強(qiáng)度的重要標(biāo)志，是碎屑巖結(jié)構(gòu)成熟度的重要標(biāo)志。 第29頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 (3) 雜基成分：多為粘土礦物，有時(shí)見有灰泥、云泥及一些細(xì)粉砂碎屑顆粒。 雜基成分為粘土和灰泥第30頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 (4) 雜基的類型 原雜基代表原始沉積狀態(tài)的雜基，泥質(zhì)結(jié)構(gòu) 正雜基原雜基經(jīng)成巖作用明顯重結(jié)晶的產(chǎn)物

5、，粘土礦物顯微鱗片結(jié)構(gòu) 第31頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 似雜基碎屑巖中一些與雜基結(jié)構(gòu)極為相似的細(xì)粒組分，在成因上與雜基完全不同。包括下面三種。 a 淀雜基在成巖作用過(guò)程中，由孔隙水中析出的粘土礦物膠結(jié)物第32頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 b 外雜基碎屑沉積物堆積后，在成巖后生期充填于其粒間孔隙中的外來(lái)雜基物質(zhì) c 假雜基軟碎屑經(jīng)壓實(shí)碎形成的類似雜基的填隙物壓扁和壓碎的假雜基第33頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五2、膠結(jié)物（Cement） 膠結(jié)物是碎屑巖中以化學(xué)沉淀方式形成于粒間孔隙中的自生礦物。 膠結(jié)物是化學(xué)成

6、因的物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)與化學(xué)巖類似，其特點(diǎn)是由晶粒大小、晶體生長(zhǎng)方式及重結(jié)晶程度等決定的。 在碎屑巖中，其含量50%，表現(xiàn)為孔隙充填結(jié)構(gòu)。常見的類型有：第34頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 (1) 非晶質(zhì)及隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu) 蛋白石、磷酸鹽礦物，在偏光顯微鏡下表現(xiàn)為均質(zhì)體性質(zhì)第35頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 (2) 顯晶粒狀結(jié)構(gòu) 膠結(jié)物呈結(jié)晶粒狀分布碎屑顆粒之間。因晶粒較大，在手標(biāo)上可以辯認(rèn)。第36頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五（3） 帶狀和櫛殼狀結(jié)構(gòu) 膠結(jié)物環(huán)繞顆粒呈帶狀分布為帶狀結(jié)構(gòu)，常為粘土膠結(jié)物。如果膠結(jié)物呈纖維狀或針

7、狀垂直顆粒表面生長(zhǎng)，稱為櫛殼狀結(jié)構(gòu)。第37頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 (4) 嵌晶結(jié)構(gòu) 膠結(jié)物結(jié)晶顆粒較粗大，晶粒間呈鑲嵌結(jié)構(gòu)，每一個(gè)晶粒中都可以包含有多個(gè)碎屑顆粒。 第38頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五第39頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 (5) 自生加大結(jié)構(gòu) 多見于硅質(zhì)膠結(jié)的石英砂巖中，硅質(zhì)膠結(jié)物圍繞碎屑石英顆粒生長(zhǎng)，二者成分相同，而且表現(xiàn)為完全一致的光性方位。 良好的自生加大膠結(jié)物形成于成巖階段或后生階段。第40頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五海綠石石英砂巖沉積石英巖第41頁(yè)，共91

8、頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五三 膠結(jié)類型及顆粒支撐性質(zhì) Types of cementation and grain-supported characteristics 第42頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五1、概述 1）膠結(jié)類型在碎屑巖中，膠結(jié)物或填隙物的分布狀況及其與碎屑顆粒的接觸關(guān)系 2）決定碎屑巖膠結(jié)類型的因素： (1) 碎屑顆粒與膠結(jié)物或填隙物的相對(duì)數(shù)量 (2) 碎屑顆粒之間的接觸關(guān)系 第43頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五2、膠結(jié)類型的分類 1）基底膠結(jié)填隙物含量較多，碎屑顆粒在雜基中互不接觸呈漂浮狀，填隙物主要為原

9、雜基（或正雜基）。 代表高密度流快速堆積的特征 又可稱雜基支撐結(jié)構(gòu) 形成于沉積同生期 第44頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五雜基支撐的礫巖第45頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 2）孔隙膠結(jié)最常見的顆粒支撐結(jié)構(gòu)，碎屑顆粒構(gòu)成支架狀，顆粒之間多呈點(diǎn)狀接觸，膠結(jié)物含量少，只充填在碎屑顆粒之間的孔隙中。 成巖期或后生期化學(xué)沉淀的產(chǎn)物 反映穩(wěn)定強(qiáng)水流的沉積特征。第46頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 3）接觸膠結(jié)亦為顆粒支撐結(jié)構(gòu)，顆粒之間呈點(diǎn)接觸或線接觸，膠結(jié)物含量少，分布于碎屑顆粒相互接觸的地方。 可能是干旱氣候條件下的砂層，因

10、毛細(xì)管作用，溶液沿顆粒間細(xì)縫流動(dòng)并沉淀形成的；或者是原來(lái)的孔隙式膠結(jié)物經(jīng)地下水淋濾改造而成的。 第47頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 4）鑲嵌膠結(jié)在成巖期的壓固作用下，特別是當(dāng)壓溶作用明顯時(shí)，砂質(zhì)沉積物中的碎屑顆粒會(huì)更緊密地接觸，顆粒之間由點(diǎn)接觸發(fā)展為線接觸、凹凸接觸，甚至形成縫合線接觸（亦稱無(wú)膠結(jié)物式膠結(jié)）。第48頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五碎屑顆粒接觸性質(zhì)示意圖第49頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五3、碎屑顆粒支撐類型 碎屑結(jié)構(gòu)的支撐類型可劃分為兩類：雜基支撐結(jié)構(gòu)和顆粒支撐結(jié)構(gòu)。第50頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5

11、月20日，0點(diǎn)57分，星期五支撐類型、膠結(jié)類型和顆粒接觸關(guān)系第51頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五支撐類型、膠結(jié)類型和顆粒接觸關(guān)系第52頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 試對(duì)比四種膠結(jié)類型在顆粒接觸關(guān)系、顆粒間連接方式、顆粒支撐性質(zhì)、填隙物數(shù)量及壓實(shí)壓溶強(qiáng)度的特征。第53頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 試對(duì)比顆粒支撐和雜基支撐在流體性質(zhì)、搬運(yùn)方式、沉積特點(diǎn)、水動(dòng)力條件、沉積環(huán)境、顆粒接觸關(guān)系、粒間填隙物特征、油氣儲(chǔ)集性能等方面的差異。第54頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五四 碎屑巖的孔隙結(jié)構(gòu) Po

12、re textures of clastic rocks 孔隙是碎屑巖（特別是砂巖）的重要結(jié)構(gòu)組成部分之一，其間可以充填大量的氣體或液體。 第55頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五孔隙可以分為原生孔隙和次生孔隙兩類 原生孔隙主要是粒間孔隙，即碎屑顆粒原始格架間的孔隙。原生的孔隙度和滲透率與碎屑顆粒的粒度、分選性、球度、圓度和填集性有關(guān)。 次生孔隙絕大多數(shù)都是形成于成巖中期之后及后生期，一般都是巖石組分發(fā)生溶解作用的結(jié)果。也可以是由于巖石的破碎和收縮產(chǎn)生的次生孔隙。 第56頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五第57頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0

13、點(diǎn)57分，星期五第58頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五第59頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五第60頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 結(jié)構(gòu)成熟度指碎屑物質(zhì)結(jié)構(gòu)上被改造趨向于最終產(chǎn)物的程度。 等大 分選好 圓狀 球形 無(wú)雜基五、結(jié)構(gòu)成熟度（textural maturity） 第61頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五第62頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五（一）粒度分析方法的選擇 Selection of grain size analysis methods 粒度分析方法的選擇因碎

14、屑顆粒大小和巖石致密程度而異。 對(duì)于礫石可以直接測(cè)量其線性值，也可以量筒測(cè)其體積。 砂或疏松的砂巖多采用篩析法。 粉砂和粘土又可用沉速法分析。 六、粒度分析（Grain size analysis） 第63頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 對(duì)于碎屑粒度進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)，一般以篩析法為主，輔之以沉速法和直接測(cè)量法，從而求得碎屑巖的全部粒度組分。 數(shù)量很少或在懸浮液中濃度太低的粉砂、粘土樣品，可以采用光學(xué)法和電法。 固結(jié)緊密無(wú)法松解的巖石，則只能采用薄片粒算法。 第64頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五1.篩析 篩析時(shí)是將已處理好的碎屑顆粒通過(guò)孔徑大小不

15、同而且按順序排列的一套套篩，使直徑大小不同的顆粒分別集中，從而得到被分析樣品各粒級(jí)組分的含量數(shù)據(jù)。 為保證篩析的精度，要求套篩有較好的質(zhì)量，篩孔要均勻而且大小標(biāo)準(zhǔn)。篩孔間距最好是1/4或1/2。 第65頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五青島某海灘樣品粒度分析記錄第66頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五篩析法的優(yōu)點(diǎn)是： 設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作，適于做大量分析；篩析結(jié)果為進(jìn)一步的礦物學(xué)和顆粒粒度、形狀研究準(zhǔn)備了豐富的材料。 篩析法的缺點(diǎn)是：只對(duì)松散的或弱膠結(jié)的巖石適用軟的或過(guò)脆的顆?？赡茉诤Y析過(guò)程中因破碎而變細(xì) 第67頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0

16、點(diǎn)57分，星期五2.沉降分析 常用的方法有移液管法和沉降管法 （1）移液管法 以斯托克沉降定律作為分析根據(jù) 斯托克公式表明，當(dāng)流體性質(zhì)和顆粒密度已知時(shí)，沉降速度直接由顆粒大小決定，并與顆粒直徑的平方成正比。V= gr2 第68頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五第69頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五（2） 沉降管法 在沉降管內(nèi)放好純水，然后將分析樣品從管的上端導(dǎo)人，使之向下端沉降。這時(shí)可直接觀察顆粒堆積速度，或借用差壓計(jì)或壓力計(jì)對(duì)沉積物中不同粒度的沉降速度和過(guò)程進(jìn)行測(cè)量和記錄，從而得到樣品的粒度分布資料。第70頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0

17、點(diǎn)57分，星期五3.薄片粒度分析 對(duì)于固結(jié)緊密難于松懈、甚至無(wú)法松懈的砂巖或粉砂巖都不能采用篩析和沉降分析，只能利用薄片進(jìn)行粒度分析。 有時(shí)由于樣品數(shù)量過(guò)少，難于作篩析，也只好用薄片觀察粒度。 薄片粒度分析測(cè)得的是一定粒度的顆粒數(shù)百分比，而不是各粒級(jí)組分的重量百分比，因此它是屬于粒算法。第71頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 必須注意到，巖石的切面絕不可能剛好都通過(guò)碎屑顆粒的中心。 由等大球形顆粒堆積體的任意切面中可以看出，顆粒的粒度多小于其實(shí)際的粒度，只有少數(shù)顆粒表現(xiàn)了其真正的大小。 由任意切面實(shí)測(cè)資料計(jì)算得出的平均直徑，只是真正球體直徑的76.3%。第72頁(yè)，共91

18、頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 從不等大顆粒堆積體的任意切面上看，切面穿過(guò)顆粒的概率與顆粒的大小成正比，大顆粒顯然比小顆粒有更多的被切穿的機(jī)會(huì)。 實(shí)際情況要更加復(fù)雜，因?yàn)槌练e碎屑不但包含著不同大小的顆粒，而且顆粒形狀極不規(guī)則，又多種多樣。 第73頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 因此，對(duì)薄片中得到的粒度數(shù)據(jù)要進(jìn)行校正，校正方法可以從顆粒分布的矩值與切面粒度分布矩值之間的數(shù)學(xué)關(guān)系中得到。第74頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 在薄片粒度分析中，常用的抽樣方法有三種，即點(diǎn)計(jì)法、線計(jì)法和帶計(jì)法。 對(duì)一個(gè)樣品總共統(tǒng)計(jì)400500個(gè)顆粒。

19、所得結(jié)果，經(jīng)過(guò)校正和換算，便可求出各粒級(jí)顆粒的重量百分比。第75頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 除了以上的粒度分析方法以外，當(dāng)前生產(chǎn)中還使用有顯微鏡上用的自動(dòng)或半自動(dòng)粒度分析儀、光電微粒分析儀等。第76頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五（二）粒度資料圖解（Diagram of grain size data） 粒度分析的結(jié)果，是得到碎屑樣品的粒度組分?jǐn)?shù)據(jù)。 第77頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 這些數(shù)據(jù)是非常重要的第一性資料，但是直接用數(shù)據(jù)不便于應(yīng)用和對(duì)比。 因此，常需要將數(shù)據(jù)形象化，繪制成圖。 常用的粒度圖直方圖、頻率

20、曲線、累積曲線和概率值累積曲線。第78頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五1.直方圖和頻率曲線 直方圖是最常用的粒度組分圖件，它是由一系列相鄰的長(zhǎng)方塊構(gòu)成的。Histogram and frequency distribution curve 各長(zhǎng)方形的底邊等長(zhǎng)，其長(zhǎng)度代表粒度區(qū)間， 長(zhǎng)方形的高代表每種粒度的頻數(shù)，即表示各粒度區(qū)間的重量百分比。第79頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 將直方圖上各方塊的頂邊中點(diǎn)連接起來(lái)，繪制成一條圓滑曲線，這就是頻率曲線圖。 頻率曲線圖形簡(jiǎn)單、直觀，因此應(yīng)用更廣。 與直方圖類似，頻率曲線也表示了樣品的粒度分布。第80頁(yè)

21、，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 通常把直方圖中突出于周圍方塊之上的高方塊或頻率曲線中的高點(diǎn)稱作峰（亦稱眾數(shù)）。 如果樣品中只有一個(gè)峰，叫作單峰；若有兩個(gè)或兩個(gè)以上的峰則稱為雙峰或多峰。第81頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 海岸卵石層的粒度范圍最窄，具有很突出的單峰，這是沉積物粒度分選極好的特征； 河流沖積沉積物的粒度分布較寬，具雙峰，峰所在粒級(jí)的重量百分比并不高，這是分選性不好的表現(xiàn)； 冰川沉積和雨水沖刷斜坡上的堆積物則粒度分布范圍更廣，其中礫石與泥、砂混雜，說(shuō)明分選性更差。 第82頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五不同成因碎屑沉積物的粒度組分直方圖（a）河流沖積砂質(zhì)卵石礫石（b）海岸細(xì)卵石層（c）含碎屑的冰川砂（d）雨水沖刷斜坡上堆積物第83頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五2.累積曲線（Cumulative frequency curve） 用粒度分析成果中的累積重量百分比數(shù)作成的圖。 橫坐標(biāo)仍然表示粒徑，而縱坐標(biāo)表示的是各粒級(jí)的累積含量。 第84頁(yè)，共91頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期五 累積曲線總是構(gòu)成“S”形。但不同沉積環(huán)境形成的碎屑沉積物，其累積曲線