沉积岩

第九讲 陆源碎屑岩各论—砂岩

(Discription of the Clastic Rocks, Respectively—Sandstone)

学时：

1学时 基本内容：

1、基本概念

砂岩、巨砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩、杂砂岩 2、基本原理

砂岩的一般特征，砂岩的分类，各类砂岩（石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩、杂砂岩）的特点及其形成环境，粉砂岩的一般特征及粉砂岩的成因，通过砂岩资料研究物源区构造背景。

教学重点与难点：

砂岩的分类，石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩、杂砂岩的主要特征及其形成条件。 教学思路：

首先介绍砂岩的概念及其基本特征；然后重点讲解砂岩的分类，及重要砂岩分类方法评述；重点详细地介绍石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩、杂砂岩的主要特征及其形成条件；最后简要介绍粉砂岩的一般特征及粉砂岩的成因。 主要参考书:

1、冯增昭主编《沉积岩石学》上册第七章，石油工业出版社，1993. 2、曾允孚、夏文杰主编《沉积岩石学》第六章，地质出版社，1986. 复习思考题：

1、克里宁(1948)、福克(19, 1968)和裴蒂庄(1975)的砂岩分类方案的优缺点。 2、评述本教材采用的砂岩的四组分三端元分类体系的原则、分类依据和分类方案。 3、总结对比石英砂岩类、长石砂岩类、岩屑砂岩类、杂砂岩类在成分、结构、构造、沉积环境、形成条件(母岩、气候、大地构造)等方面的特点。

4、砂岩中长石含量的大地构造意义。

5、试述石英含量极高（95%）的石英砂岩的形成条件。

6、试述杂砂岩的沉积条件。浊流沉积中主要是砂屑岩还是杂砂岩。 7、试对粉砂岩的一般特征进行成因解释。

8、地壳上分布最的一类沉积岩是哪一类。

教学内容提要： 第一节 概述

一、砂岩定义

砂岩主要由砂级（2～0.1mm）（>50%）的陆源碎屑颗粒组成的中碎屑岩。 二、一般特征 1、成分复杂

碎屑颗粒石英最多，长石、岩屑次之，重矿物含量少；杂基<0.03mm，粘土、碳酸盐泥、细粉砂，含量变化大；胶结物可有各种结构，主要为硅质、钙质、铁质多见。

2、结构

成熟度可高可低，杂基支撑、颗粒支撑均可出现。砂岩的结构成熟度通常与其成分成熟度协调一致。

3、构造

各种层理、波痕、生物成因构造均发育。 4、颜色

各种颜色均发育。 5、分布

分布广泛，约占沉积岩的1/3，仅次于粘土岩。 第二节 砂岩的分类

结构分类按粒度：巨砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩； 成分分类：Q、F、R、M、C；

成因分类：河成砂岩、风成砂岩、滨岸砂岩。 一、分类原则和依据 1、来源区的母岩性质；

2、搬运和磨蚀历史，即岩石成熟度； 3、沉积时的介质条件，即流动因素。 二、重要砂岩分类方案的评述 1、克里宁（1948）的分类

具有重大影响的早期砂岩分类方案，采用三端元分类方案。优点：将成分与成因联系。缺点：没把岩屑放在重要地位；云母、绿泥石在成岩过程中也可大量形成。

2、福克的分类方案

19年的分类强调来源区母岩性质，1968年将三端元修改为Q、F、R。优点：能反映母岩的类型。缺点：把云母都当成变质成因；把岩屑分开，使分类复杂化；没有考虑杂基。

3、北京石油学院（1965）分类 优点：分类简单，便于使用

缺点：石英砂岩类中石英含量偏低；混合砂岩不利于母岩性质分析；没有考虑杂基。 4、吉尔伯特（Gilbert）分类

早期四组分分类代表之一，优点：引入杂基分类，并认为两种类型的砂岩在成因上不同。 缺点：某些砂岩类型在图解中没有明显的划分界线。

5、裴蒂庄（Petijoin）（1975）分类

四组分分类体系，优点：把反映成因的来源区、矿物成熟度及流动因素作为砂岩分类的准则。缺点：有的界线、名称不合适。

三、目前分类（本教材分类） 1、分类原则——实用性、科学性

反映母岩性质；反映搬运和磨蚀的历史（时间）；反映介质的物理条件。 2、分类端元选择的依据

分类端元选择石英（单晶石英颗粒，不包括燧石和多晶石英）、长石（钾长石和斜长石）、岩屑（各种岩浆岩、变质岩和沉积岩的岩屑）和粘土杂基四种组分。

3、分类方案

按杂基含量将砂岩分为两大类，再看长石、岩屑。

教材中的砂岩分类方案

第三节 砂岩的主要类型

一、石英砂岩类

石英砂岩最突出特征是石英碎屑占95%以上，含有少量长石和燧石等岩屑。重矿物含量极少，往往不超过千分之几，且多为稳定组分，通常由极圆的锆石、电气石、金红石等组成，有时有钛铁矿及其衍生的白钛石。长石主要是微斜长石、正长石和钠长石，通常在大多数比较细粒的石英砂岩中至少含少量长石。岩屑可能只包括少量磨蚀好的燧石和石英岩等，

这些岩屑虽然含量很少，但可能是寻找来源区的线索。

根据胶结物的成分，可将石英砂岩进一步分类和命名，如铁质石英砂岩、钙质石英砂岩及硅质石英砂岩等。在硅质石英砂岩中，根据胶结物性质又可划分以下三种：硅质石英砂岩；石英岩状砂岩：大部分碎屑石英具次生加大现象；沉积石英岩：几乎全部碎屑石英具次生加大现象。

石英砂岩主要发育在稳定的地台区，因此，通常认为石英砂岩标志着稳定大地构造环境，并进而表明基准面的夷平作用以及长期的风化作用。

二、次长石砂岩

又叫长石质石英砂岩，是向长石砂岩的过渡，石英碎屑小于95%，长石的含量多于岩屑，一般为5～25%，而岩屑<15%。

三、次岩屑砂岩

又叫岩屑质石英砂岩，这类砂岩是向岩屑砂岩的过渡类型。其中石英含量大于50%，岩屑含量有所增加，但不超过25%，长石的含量小于25%。

四、长石砂岩

长石砂岩类包括长石砂岩和岩屑质长石砂岩。

长石砂岩 主要由石英和长石组成，石英含量<75%，长石含量>25%，岩屑含量<25%。石英颗粒一般不规则，并且磨圆度差。因为颗粒较粗，所以有较多的多晶石英存在，同时还有石英和长石并连在一起的颗粒。

岩屑质长石砂岩：石英含量<65%，长石含量>25%，岩屑含量>10%。 五、岩屑砂岩类

岩屑砂岩类包括岩屑砂岩和长石质岩屑砂岩。

岩屑砂岩含有丰富的岩屑。在其碎屑含量中，岩屑>25%，长石<25%，石英含量在75%以下。

长石质岩屑砂岩， 石英含量<65%，岩屑含量>25%，长石含量>10% 六、杂砂岩类

将杂砂岩定义为杂基含量>15%的砂岩，在分类上与净砂岩并列，进一步分类和命名原则与净砂岩相同。杂砂岩一般富含石英，有不同比例的长石和岩屑，通常含少量云母碎屑。石英一般有棱角，常有显著的波状消光，通常构成碎屑部分半数左右。 第四节 粉砂岩

一、粉砂岩定义

粉砂岩：主要由0.1～0.01mm粒级（含量大于50%）的碎屑颗粒组成的细粒碎屑岩。 二、粉砂岩一般特征 1.成分

主要矿物成分以石英、白云母及粘土矿物为主，长石较少，岩屑极少或不存在。填隙物

常为粘土、钙质、铁质等。

2.结构

分选性较好，磨圆性较差——碎屑颗粒常呈棱角～次棱角状。 3.构造

水平层理及波状层理，交错层理较少，多为小型，水平滑动形成的包卷层理等变形构造。 三、粉砂岩的分类

1、按颗粒大小：粗粉砂岩、细粉砂岩

2、根据碎屑成分：单成分粉砂岩、复成分粉砂岩 3、根据胶结物成分：铁质粉砂岩、钙质粉砂岩 四、粉砂岩成因

经过较长距离搬运，在稳定的水动力条件下缓慢沉降形成。长距离搬运不仅能使碎屑物质破碎形成粉砂级颗粒，还可以使粗细混杂的物质逐渐分异，使粉砂颗粒相对集中，由于颗粒细小，需要在稳定的环境中才能沉降堆积。

分布极其广泛，几乎在所有的砂—泥质岩系中，都有粉砂岩层或夹层。 五、实例分析—黄河三角洲现代沉积