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1、碎屑岩的成分第1页，共33页，编辑于2022年，星期二第一节第一节 碎屑成分碎屑成分 碎碎屑屑岩岩的的碎碎屑屑成成分分，除除陆陆源源矿矿物物碎碎屑屑外外，还还有有各各种种岩岩石石碎碎屑屑，后后者者是是以以矿矿物物集集合合体体的的形形式式出出现现，其其成成分分反反映映着着母母岩岩的岩石类型。的岩石类型。一、矿物碎屑一、矿物碎屑 二、岩屑二、岩屑 三、盆内碎屑三、盆内碎屑第2页，共33页，编辑于2022年，星期二一、矿物碎屑一、矿物碎屑 目目前前已已经经发发现现的的碎碎屑屑矿矿物物约约有有160种种，最最常常见见的的约约20种种。但但在一种碎屑岩中，其主要碎屑矿物通常不过在一种碎屑岩中，其主要碎屑
2、矿物通常不过35种。种。碎屑矿物按相对密度可分为轻矿物和重矿物两类。碎屑矿物按相对密度可分为轻矿物和重矿物两类。轻矿物相对密度小于轻矿物相对密度小于2.86，主要为石英、长石；，主要为石英、长石；重重矿矿物物相相对对密密度度大大于于2.86，主主要要为为岩岩浆浆岩岩中中的的副副矿矿物物（如如榍榍石石、锆锆石石）、部部分分铁铁镁镁矿矿物物（如如辉辉石石、角角闪闪石石），以以及及变变质质岩岩中中的的变变质质矿矿物物（如石榴石、红柱石）。（如石榴石、红柱石）。此此外外，重重矿矿物物还还包包括括沉沉积积和和成成岩岩过过程程中中形形成成的的相相对对密密度度较较大大的的自自生生矿矿物物（如如黄黄铁铁矿矿、
3、重重晶晶石石），但但它它们们属属于于化化学学成成因因范范畴。畴。第3页，共33页，编辑于2022年，星期二1石英石英 石石英英抗抗风风化化能能力力很很强强，既既抗抗磨磨又又难难分分解解，同同时时在在大大部部分分岩岩浆浆岩岩和和变变质质岩岩中中石石英英含含量量又又高高，因因此此石石英英是是碎碎屑屑岩岩中中分分布布最最广广的的一一种种碎碎屑屑矿矿物物。它它主主要要出出现在砂岩及粉砂岩中（平均含量可达现在砂岩及粉砂岩中（平均含量可达8），在砾岩中含量较少。），在砾岩中含量较少。不不同同来来源源的的石石英英往往往往特特点点不不同同。注注意意观观察察石石英英中中所所含含包包裹裹体体及及波波状状消消光光现
4、现象象，结结合合颗颗粒粒大小及颗粒形状等特征有助于判断石英的来源。大小及颗粒形状等特征有助于判断石英的来源。（1）来自深成岩浆岩的石英）来自深成岩浆岩的石英 来来自自中中酸酸性性深深成成岩岩的的石石英英，常常含含有有细细小小的的液液体体、气气体体包包裹裹体体，或或含含锆锆石石、磷磷灰灰石石、电电气气石石、独独居居石石等等岩岩浆浆岩岩副副矿矿物物包包裹裹体体（图图31）。矿矿物物包包裹裹体体颗颗粒粒细细小小，自形程度高，排列无一定方位。尘状气、液包裹体使石英颗粒呈云雾状。自形程度高，排列无一定方位。尘状气、液包裹体使石英颗粒呈云雾状。过过去去常常认认为为岩岩浆浆岩岩中中的的石石英英很很少少见见到
5、到波波状状消消光光，但但更更多多的的观观察察证证明明：只只有有火火山山岩岩中中的的石石英英才才不不具具有有波波状状消消光光；在在深深成成岩岩中中，特特别别是是在在时时代代较较老老的的岩岩石石中中，石石英英因因受受力力变变形形作作用用，常表现明显的波状消光。常表现明显的波状消光。第4页，共33页，编辑于2022年，星期二（2）来自变质岩的石英）来自变质岩的石英 片片麻麻岩岩和和片片岩岩风风化化崩崩解解后后，会会产产生生大大量量的的单单晶晶及及多多晶晶石石英英。一一般般这这些些变变质质岩岩中中分分离离出出来来的的单单晶晶石石英英比比来来自自深深成成岩岩的的单单晶晶石石英英颗颗粒粒细细小小，其其平平
6、均均大大小小分分别别是是22.2和和1左右。左右。变变质质石石英英表表面面常常见见裂裂纹纹，不不含含液液体体和和包包裹裹体体，却却可可见见有有特特征征的的电电气气石石、硅硅线线石石、蓝蓝晶晶石石等等变变质质矿矿物物的的针针状状、长长柱柱状状包包裹裹体体。大大多多数数的的石石英英晶晶粒粒都都具具有有波波状状消消光光。来来源源于于区区域域变变质质岩岩及及动动力力变变质质岩岩的的石石英英常常见见明明显显的的带带状状消消光光。在在正正交交偏偏光光镜镜下下看看，石石英英颗颗粒粒像像碎碎裂裂成成几几个个条条带带亚亚颗颗粒粒，各各亚亚颗颗粒粒的的消消光光位位不同。这是由于石英受应力作用后，其光轴方向发生形变
7、而引起的。不同。这是由于石英受应力作用后，其光轴方向发生形变而引起的。来来自自接接触触变变质质岩岩的的石石英英可可具具有有云云状状的的波波状状消消光光。在在正正交交偏偏光光镜镜下下看看，石石英英像像分分成成几几个个外外形形极极不不规规则则的的颗颗粒粒，粒粒间间界界线线曲曲折折，轮轮廓廓不不清清楚楚，消消光光极不一致。极不一致。第5页，共33页，编辑于2022年，星期二（3）来自喷出岩及热液岩石的石英）来自喷出岩及热液岩石的石英 火火山山喷喷出出岩岩中中的的石石英英为为高高温温石石英英。岩岩石石冷冷却却至至573以以下下，高高温温石石英英不不稳稳定定，会会转转变变为为低低温温石石英英，但但这这种
8、种石石英英仍仍保保留留着着石石英英的的六六方方晶晶系系外外形形。因因此此，具具有有石石英英外外形形的的碎碎屑屑石石英英颗颗粒粒是是来来源源于于喷喷出出岩岩的的证证据据。另另外外颗颗粒粒具具有有破破裂裂纹纹、港港湾湾状状熔熔蚀蚀边边缘缘（图（图32）等也都是喷出岩石英的特征。）等也都是喷出岩石英的特征。喷出岩石英多为单晶，不具波状消光，不含包裹体，表面光洁如水。喷出岩石英多为单晶，不具波状消光，不含包裹体，表面光洁如水。来来自自热热液液脉脉的的石石英英常常包包含含很很多多水水、气气包包裹裹体体，有有时时含含有有电电气气石石、金金红红石石等等矿矿物物包包裹裹体体或绿色蠕虫状绿泥石包裹体，可显微弱波
9、状消光。或绿色蠕虫状绿泥石包裹体，可显微弱波状消光。第6页，共33页，编辑于2022年，星期二（4）再旋回石英）再旋回石英 呈呈浑浑圆圆状状或或带带自自生生加加大大边边是是再再旋旋回回石石英英的的特特征征。来来自自石石英英砂砂岩岩的的再再旋旋回回石石英英具具自自生生加加大大边边，可可以以是是单单晶晶石石英英，也也可可以以是是多多晶晶石石英英。另另外外，在在碎碎屑屑颗颗粒粒中中所所有有圆圆滑滑程程度度很很高高的的颗颗粒粒，应应看看做做是是再再旋旋回回的的产产物物（图（图33）。）。例例如如塔塔里里木木盆盆地地石石炭炭系系底底部部东东河河砂砂岩岩段段主主要要由由石石英英砂砂岩岩组组成成，除除石石英
10、英次次生生加加大大胶胶结结作作用用外外，还在碎屑颗粒中普见浑圆状并残有加大边的石英颗粒。还在碎屑颗粒中普见浑圆状并残有加大边的石英颗粒。由于多晶石英的晶间界线相对比较弱，按热力学特点看，波状消光石英的稳定性又较差，因由于多晶石英的晶间界线相对比较弱，按热力学特点看，波状消光石英的稳定性又较差，因此它们在再旋回作用中将陆续被淘汰。最终，再旋回石英应以单品的非波状消光石英为主。此它们在再旋回作用中将陆续被淘汰。最终，再旋回石英应以单品的非波状消光石英为主。第7页，共33页，编辑于2022年，星期二2长石长石 在在碎碎屑屑岩岩中中长长石石的的含含量量少少于于石石英英，据据统统计计，砂砂岩岩中中长长石
11、石的的平平均均含含量量为为1015，远远比比石石英英含含量量少少，而而在在岩岩浆浆岩岩中中长长石石的的平平均均含含量量则则为为石石英英的的几几倍倍。这这种种截截然然相相反反的的变变化化，是是由由于于长长石石的的风风化化稳稳定定度度远远比比石石英英小小。从从化化学学性性质质来来看看，长长石石很很容容易易水水解解；从从物物理理性性质质上上看看，它它的的解解理理和和双双晶晶都都很很发发育育，易易于于破破碎碎。因因此此在在风风化化和和搬搬运运的的过过程程中中，长长石石逐逐渐渐地地被被淘淘汰汰。当当然然，事事物物并并不不是是绝绝对对的的，在在有有些些砂砂岩岩中中长长石石的的含含量量可可以以相相当当高高。
12、例例如如我我国国某某些些陆陆相相碎碎屑屑岩岩的的储储油油岩层中，长石的含量可达到岩层中，长石的含量可达到50。长长石石主主要要来来源源于于花花岗岗岩岩和和花花岗岗片片麻麻岩岩。地地壳壳运运动动比比较较剧剧烈烈、地地形形高高差差大大、气气候候干干燥燥、物物理风化作用为主、搬运距离近以及堆积迅速等条件，是长石大量出现的有利因素。理风化作用为主、搬运距离近以及堆积迅速等条件，是长石大量出现的有利因素。一一般般认认为为，在在碎碎屑屑岩岩中中钾钾长长石石多多于于斜斜长长石石，在在钾钾长长石石中中正正长长石石略略多多于于微微斜斜长长石石，在在斜斜长长石中钠长石远远超过钙长石。石中钠长石远远超过钙长石。造造
13、成成相相对对丰丰度度的的这这种种差差别别，一一方方面面与与母母岩岩成成分分有有关关，地地表表普普遍遍存存在在的的酸酸性性岩岩浆浆岩岩为为钾钾长长石石、钠钠长长石石的的大大量量出出现现创创造造了了先先决决条条件件；另另一一方方面面又又与与不不同同长长石石在在地地表表环环境境的的相相对对稳稳定定度度有有关关。各各种种长长石石稳稳定定度度的的顺顺序序是是：钾钾长长石石最最稳稳定定，钠钠长长石石较不稳定，钙长石最不稳定。较不稳定，钙长石最不稳定。第8页，共33页，编辑于2022年，星期二 在在长长石石中中，最最新新鲜鲜的的是是微微斜斜长长石石。其其颗颗粒粒表表面面极极光光洁洁，网网格格双双晶晶清清晰晰
14、可可见见，常常呈呈圆圆粒粒状状。正正长长石石常常见见高高见见高高岭岭石石化化，使使表表面面呈呈云云雾雾状状，颗颗粒粒轮轮廓廓模模糊糊不不清清。酸酸性性斜斜长长石石常常有有清清晰晰的的钠钠长长石石双双晶晶，然然而而来来自自变变质质岩岩的的光光洁洁的的钠钠长长石石和和更更长长石石经经常常没没有有双双晶晶，这这时时要要特特别别注注意意与与石石英英相相区区别别。斜斜长长石石常常被被绢绢云云母母或或碳碳酸酸盐盐矿矿物物所所交交代代，这这些些作作用用多多发发生生于于成成岩岩阶阶段段、后后生生阶阶段段。强强烈烈的的蚀蚀变变作作用用会会使使斜斜长长石石表表面面呈呈云云雾雾状状，轮轮廓廓模模糊糊，甚甚至至形形成
15、斜长石假象。成斜长石假象。不不同同类类型型长长石石的的成成因因分分布布不不同同。透透长长石石只只生生成成于于高高温温接接触触变变质质岩岩及及火火山山岩岩中中；而而微微斜斜长长石石广广泛泛分分布布于于深深成成岩岩浆浆岩岩及及深深变变质质岩岩中中，却却从从不不出出现现在在火火山山岩岩中中。由由此此可可见见，在在碎碎屑屑岩岩研研究究中中，长石是重要的物源标志。长石是重要的物源标志。再再旋旋回回长长石石的的特特征征是是微微斜斜长长石石、正正长长石石或或斜斜长长石石具具有有自自生生加加大大边边。这这种种碎碎屑屑的的自自生生加加大大边边可可较较混混浊浊或或较较干干净净，与与原原长长石石碎碎屑屑的的光光性性
16、方方位位常常有有差差别别，故故多多不不同同时时消消光光。这这是是由内外两部分成分上的差异引起的（图由内外两部分成分上的差异引起的（图34）。）。长长石石主主要要分分布布于于巨巨砂砂岩岩、粗粗砂砂岩岩中中，有有时时见见于于中中粒粒长长石石砂砂岩岩中中。在在砾砾岩岩和和粉粉砂砂岩岩中中，长石矿物碎屑含量较少。长石矿物碎屑含量较少。第9页，共33页，编辑于2022年，星期二3重矿物重矿物 碎碎屑屑岩岩中中相相对对密密度度大大于于2.86的的矿矿物物称称为为重重矿矿物物。它它们们在在岩岩石石中中含含量量很很少少，一一般般不不超超过过1。其其分分布布的的粒粒度度受受重重矿矿物物的的晶晶形形大大小小、相相
17、对对密密度度及及硬硬度度的的控控制制。如如石石榴榴石石晶晶粒粒较较粗粗，多多分分布布于于0.1mm以以上上的的粒粒级级中中；锆锆石石较较细细，主主要要分分布布于于小小于于0.1mm的的粒粒级级中中。总的来说，重矿物在总的来说，重矿物在0.250.05mm的粒级范围内含量最高。的粒级范围内含量最高。重重矿矿物物的的种种类类很很多多，根根据据重重矿矿物物的的风风化化稳稳定定性性可可将将其其划划分分为为稳稳定定和和不不稳稳定定的的两两类类（表（表31）。）。稳稳定定重重矿矿物物抗抗风风化化能能力力强强，分分布布广广泛泛，在在远远离离母母岩岩区区的的沉沉积积岩岩中中其其百百分分含量相对增高；含量相对增
18、高；不稳定重矿物抗风化能力弱，分布不广，离母岩越远，其相对含量越少。不稳定重矿物抗风化能力弱，分布不广，离母岩越远，其相对含量越少。第10页，共33页，编辑于2022年，星期二 当当然然，这这样样对对重重矿矿物物稳稳定定性性的的两两级级划划分分是是比比较较粗粗略略的的，在在实实际际工工作作中中常常需需要要划划分分得得更更细细致致些些。如如在在稳稳定定重重矿矿物物中中，锆锆石石、金金红红石石属属于于最最稳稳定定的的；而而在在不不稳稳定定的的重重矿物中，以橄榄石为最不稳定。矿物中，以橄榄石为最不稳定。从从砂砂岩岩成成分分来来看看，在在成成分分纯纯、分分选选好好的的石石英英砂砂岩岩中中重重矿矿物物含
19、含量量少少，而而且且其其中中只只含含有有那那些些风风化化稳稳定定度度高高的的重重矿矿物物组组分分（如如锆锆石石、电电气气石石、金金红红石石等等）；在在成成分分复复杂杂、分分选选差差的的岩岩屑屑砂砂岩岩中中，则则重重矿矿物物含含量高，稳定与不稳定的重矿物（如辉石、角闪石、绿帘石等）均可出现。量高，稳定与不稳定的重矿物（如辉石、角闪石、绿帘石等）均可出现。不不同同类类型型的的母母岩岩其其矿矿物物组组分分不不同同，经经风风化化破破坏坏后后会会产产生生不不同同的的重重矿矿物物组组合合，因因此此利利用重矿物解释母岩是非常有用的。常见的母岩重矿物组合见表用重矿物解释母岩是非常有用的。常见的母岩重矿物组合见
20、表32。第11页，共33页，编辑于2022年，星期二 从从表表32中中不不难难看看出出，有有的的重重矿矿物物可可以以来来自自不不同同母母岩岩，例例如如电电气气石石在在酸酸性性岩岩浆浆岩岩、伟伟晶晶岩岩及及变变质质岩岩中中均有。因此在推断母岩类型时，要应用矿物组合，而不是只用单个矿物。均有。因此在推断母岩类型时，要应用矿物组合，而不是只用单个矿物。当当然然，如如果果能能结结合合轻轻矿矿物物组组合合来来判判断断母母岩岩，可可能能会会得得到到更更加加可可靠靠的的结结果果。常常见见岩岩石石的轻、重矿物组合见表的轻、重矿物组合见表33。第12页，共33页，编辑于2022年，星期二 黑黑云云母母和和白白云
21、云母母也也是是砂砂岩岩中中常常见见的的重重矿矿物物组组分分。云云母母是是片片状状矿矿物物，因因此此在在搬搬运运过程中表现为较低的沉降速度，常与细砂级甚至粉砂级的石英、长石共生。过程中表现为较低的沉降速度，常与细砂级甚至粉砂级的石英、长石共生。黑黑云云母母的的风风化化稳稳定定性性差差，主主要要见见于于距距母母岩岩较较近近的的砾砾岩岩或或杂杂砂砂岩岩中中，经经风风化化及及成成岩岩作作用用常常分分解解为为绿绿泥石和磁铁矿，经海底风化还可海解为海绿石。泥石和磁铁矿，经海底风化还可海解为海绿石。白白云云母母的的抗抗风风化化能能力力要要比比黑黑云云母母强强得得多多，相相对对密密度度也也略略小小，常常见见其
22、其呈呈鳞鳞片片状状平平行分布于细砂岩、粉砂岩的层面上，有时会富集成层。行分布于细砂岩、粉砂岩的层面上，有时会富集成层。不不同同重重矿矿物物的的颜颜色色、形形状状、包包裹裹体体、风风化化程程度度等等亦亦有有不不同同，它它们们常常能能反反映映母母岩岩特特征征以以及及重重矿物在风化、搬运过程中的变化。矿物在风化、搬运过程中的变化。研研究究证证明明，锆锆石石的的颜颜色色是是放放射射性性成成因因的的，其其浓浓度度或或强强度度随随时时间间而而增增加加。因因此此只只有有古古老老的的太太古古代代片片麻岩或花岗岩中的锆石为紫色、粉红色至玫瑰红色；而较新时代的锆石则色淡，且一般为无色。麻岩或花岗岩中的锆石为紫色、
23、粉红色至玫瑰红色；而较新时代的锆石则色淡，且一般为无色。从从形形状状方方面面看看，岩岩浆浆岩岩中中大大多多数数锆锆石石是是自自形形的的，只只有有副副片片岩岩和和副副片片麻麻岩岩中中的的锆锆石石趋趋于于圆圆形形，这是沉积锆石保存在中级变质岩中的磨圆形态。这是沉积锆石保存在中级变质岩中的磨圆形态。另外，矿物的类质同象及痕量元素的含量等都可作为判断来源的依据。另外，矿物的类质同象及痕量元素的含量等都可作为判断来源的依据。可可见见，在在重重矿矿物物鉴鉴定定中中，必必须须认认真真观观察察其其标标型型特特征征，这这对对于于沉沉积积岩岩成成因因研研究究具具有有重重要要的的意意义。义。虽然重矿物在碎屑岩中所含
24、总量甚少，但因其在机械沉积过程中主要是按相对密度分异的，虽然重矿物在碎屑岩中所含总量甚少，但因其在机械沉积过程中主要是按相对密度分异的，故在适当的条件下可以富集成有经济价值的重砂矿床。故在适当的条件下可以富集成有经济价值的重砂矿床。第13页，共33页，编辑于2022年，星期二二、岩二、岩 屑屑 岩岩屑屑是是母母岩岩岩岩石石的的碎碎块块，是是保保持持着着母母岩岩结结构构的的矿矿物物集集合合体体。因因此此，岩岩屑屑是是提提供供沉沉积积物物来来源源区区的的岩岩石石类类型型的的直直接接标标志志。但但是是由由于于各各类类岩岩石石的的成成分分、结结构构、风风化化稳稳定定度度等等存存在在着着显显著著差差别别
25、，所所以以在在风风化化、搬搬运运过过程程中中，各各类类岩岩屑屑含含量量变变化化极大，实际上并不是各类母岩都能形成岩屑。极大，实际上并不是各类母岩都能形成岩屑。分析资料表明，岩屑含量取决于粒度、母岩成分及成熟度等因素。分析资料表明，岩屑含量取决于粒度、母岩成分及成熟度等因素。首首先先，岩岩屑屑含含量量明明显显地地取取决决于于粒粒级级，即即岩岩屑屑的的含含量量随随粒粒级级的的增增大大而而增增加加，砾砾岩岩中中岩岩屑屑含含量量最最大大，砂砂岩岩中中只只存存在在有有细细粒粒结结构构及及隐隐晶晶结结构构的的岩岩屑屑。粗粗结结构构的的岩岩石石碎碎块块，如果其单晶颗粒比砂的粒度还大，当然就不会作为岩屑出现在
26、砂岩中。如果其单晶颗粒比砂的粒度还大，当然就不会作为岩屑出现在砂岩中。另另外外，各各类类岩岩屑屑的的丰丰度度还还取取决决于于母母岩岩的的性性质质。细细粒粒或或隐隐晶晶结结构构的的岩岩石石，如如燧燧石石岩岩、中中酸酸性性喷喷出出岩岩等等岩岩石石的的岩岩屑屑分分布布最最广广；而而易易受受化化学学分分解解的的石石灰灰岩岩，除除非在母岩区附近有快速堆积和埋藏的条件，否则很难形成岩屑。非在母岩区附近有快速堆积和埋藏的条件，否则很难形成岩屑。同同时时，岩岩屑屑的的含含量量还还是是碎碎屑屑成成熟熟度度的的函函数数，结结构构上上成成熟熟的的砂砂或或砂砂岩岩，其其碎碎屑屑的的圆圆度度和和分分选选都都较较好好，岩
27、岩屑屑含含量量一一般般较较低低；而而岩岩屑屑砂砂岩岩则则常常表表现现出出很很差差的的结结构成熟度。构成熟度。第14页，共33页，编辑于2022年，星期二以以及及硅硅岩岩、粘粘土土岩岩、碳碳酸酸盐盐岩岩的的岩岩屑屑。识识别别和和鉴鉴定定各各种种类类型型岩岩石石碎碎屑屑，需需要要有有良良好好的的矿矿物物学学、岩岩石石学学基基础础。有有不不少少岩岩石石在在搬搬运运、沉沉积积、成成岩岩等等不不同同阶阶段段风风化化和和蚀蚀变变，故故鉴鉴定定起起来来难难度度更更大大。图图35是是我我国国中中、新新生生代代陆陆相相碎碎屑屑岩岩中中常常见的岩屑类型。见的岩屑类型。第15页，共33页，编辑于2022年，星期二三
28、、盆内碎屑三、盆内碎屑 我我国国中中、新新生生代代陆陆相相碎碎屑屑岩岩中中经经常常含含少少量量盆盆内内碎碎屑屑（或或称称为为内内源源碎碎屑屑），主主要要是是碳碳酸酸盐盐鲕鲕粒粒、球球粒粒、内内碎碎屑屑和和化化石石碎碎屑屑（图图36），其其次次是是泥泥质质内内碎碎屑屑。有有时时随随着着碳碳酸酸盐盐颗颗粒粒的的增增加，也可过渡为含陆源碎屑的颗粒碳酸盐岩（石灰岩或白云岩）。加，也可过渡为含陆源碎屑的颗粒碳酸盐岩（石灰岩或白云岩）。第16页，共33页，编辑于2022年，星期二 在在碎碎屑屑岩岩中中，碎碎屑屑物物质质的的成成分分与与粒粒度度分分布布有有一一定定的的关关系系。某某种种成成分分的的颗颗粒粒常
29、常常常只只出出现在某一定粒级范围内，一般的分布规律如图现在某一定粒级范围内，一般的分布规律如图37所示。所示。由由图图37可可见见，岩岩屑屑在在粗粗砂砂以以上上（粗粗于于1）的的粒粒级级中中发发育育；随随着着粒粒度度的的减减小小，岩岩屑屑的的含含量量迅迅速速减减少少。多多晶晶石石英英的的含含量量变变化化规规律律与与多多矿矿物物的的岩岩屑屑一一致致。在在中中砂砂以以下下至至粉粉砂砂粒粒级级中中，主主要要矿矿物物碎碎屑屑为为石石英英和和长长石石，其其中中石石英英不不仅仅在在含含量量上上显显著著地地多多于于长长石石，而而且且粒粒度度分分布布范范围围广广，甚甚至至在在粘粘土土粒粒级级中中亦亦含含有有一
30、一定定数数量量的的石石英英。而而云云母母和和粘粘土土矿矿物物则则几乎只分布于粉砂及粘土粒级中。几乎只分布于粉砂及粘土粒级中。第17页，共33页，编辑于2022年，星期二 碎碎屑屑岩岩中中不不同同的的碎碎屑屑组组分分风风化化稳稳定定度度不不相相同同。有有的的组组分分，如如页页岩岩岩岩屑屑，化化学学性性质质很很稳稳定定，但但机机械械稳稳定定性性差差，经经受受不不住住长长距距离离的的搬搬运运。而而另另一一些些组组分分，如如玄玄武武岩岩岩岩屑屑，其其致致密密坚坚硬硬能能够够抵抵抗抗机机械械的的破破坏坏力力，但但化化学学性性质质很很不不稳稳定定，在在潮潮湿湿气气候候条条件件下下即即使使不不离离开开母母岩
31、也会被彻底分解破坏。岩也会被彻底分解破坏。成成分分成成熟熟度度是是指指以以碎碎屑屑岩岩中中最最稳稳定定组组分分的的相相对对含含量量来来标标志志其其成成分分的的成成熟熟程程度度。在在轻轻组组分分中中，单单晶晶非非波波状状消消光光石石英英是是最最稳稳定定的的，它它的的相相对对含含量量是是碎碎屑屑岩岩成成熟熟程程度度的的重重要要标标志志。在在重重矿矿物物中中，锆锆石石（Zircon）、电电气气石石（Tourmaline）、金金红红石石（Rutile）是是最最稳稳定定的的，这这三三种种矿矿物物在在透透明明重重矿矿物物中中所所占占比比例例称称为为“ZTR”指指数数，也也是是判判别别成成分分成成熟熟度度的
32、的标标志志。碎碎屑屑岩岩的的成成分分成成熟熟度度反反映映碎碎屑屑组组分分所所经经历历的的地地质质作作用用的的时间和强度，它们在很大程度上受气候和大地构造条件的制约。时间和强度，它们在很大程度上受气候和大地构造条件的制约。第18页，共33页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 填隙物成分填隙物成分 在在碎碎屑屑岩岩中中杂杂基基和和胶胶结结物物都都可可作作为为碎碎屑屑颗颗粒粒间间的的填填隙隙物物，但但它它们们在在性性质、成因以及对岩石所起的作用并不相同。质、成因以及对岩石所起的作用并不相同。一、杂基一、杂基 二、胶结物二、胶结物 三、其他类型填隙物三、其他类型填隙物第19页，共33页，编辑于20
33、22年，星期二一、杂一、杂 基基 杂基是碎屑岩中细小的机械成因组分，其粒级以泥为主，可包括一些细粉砂。杂基是碎屑岩中细小的机械成因组分，其粒级以泥为主，可包括一些细粉砂。杂基的成分最常见的是高岭石、水云母、蒙脱石等粘土矿物，有时可见有灰泥和云泥。杂基的成分最常见的是高岭石、水云母、蒙脱石等粘土矿物，有时可见有灰泥和云泥。各各种种细细粉粉砂砂级级碎碎屑屑，如如绢绢云云母母、绿绿泥泥石石、石石英英、长长石石及及隐隐晶晶结结构构的的岩岩石石碎碎屑屑等，也属于杂基范围。它们是悬浮载荷经卸载后形成的堆积产物。等，也属于杂基范围。它们是悬浮载荷经卸载后形成的堆积产物。在在不不同同的的碎碎屑屑岩岩中中杂杂基
34、基含含量量不不同同，有有的的杂杂基基含含量量甚甚高高，而而有有的的却却完完全全不不含含杂杂基基。碎碎屑屑岩岩中中保保留留大大量量杂杂基基，表表明明沉沉积积环环境境中中分分选选作作用用不不强强，沉沉积积物物没没有有经经过过再再改改造造作作用用，从从而而不不同同粒粒度度的的泥泥和和砂砂混混杂杂堆堆积积。在在澙澙湖湖及及湖湖泊泊的的低低能能环环境境中中形形成成的的砂岩，以及洪积及深水重力流成因中都混有大量杂基，这正是不成熟砂岩的特征。砂岩，以及洪积及深水重力流成因中都混有大量杂基，这正是不成熟砂岩的特征。识识别别杂杂基基不不能能只只依依据据矿矿物物成成分分，应应该该说说结结构构是是最最重重要要的的鉴
35、鉴别别标标志志。例例如如，碎碎屑屑岩岩中中最最重重要要的的杂杂基基成成分分是是粘粘土土矿矿物物，但但碎碎屑屑岩岩中中的的粘粘土土矿矿物物并并非非全全属属杂杂基基，以以化化学学沉沉淀淀方方式式由由孔孔隙隙水水中中析析出出的的粘粘土土矿矿物物为为自自生生矿矿物物，如如有有时时在在砂砂岩岩粒粒间间孔孔隙隙中中见有蠕虫状的高岭石晶体集合体。见有蠕虫状的高岭石晶体集合体。第20页，共33页，编辑于2022年，星期二二、胶结物二、胶结物 胶结物是碎屑岩中以化学沉淀方式形成于粒间孔隙中的自生矿物。它们有的形胶结物是碎屑岩中以化学沉淀方式形成于粒间孔隙中的自生矿物。它们有的形成于沉积同生期，但大多数是成岩期的
36、沉淀产物。成于沉积同生期，但大多数是成岩期的沉淀产物。碎屑岩中主要胶结物是硅质（石英、玉髓和蛋白石）、碳酸盐（方解石、白云碎屑岩中主要胶结物是硅质（石英、玉髓和蛋白石）、碳酸盐（方解石、白云石）及一部分铁质（赤铁矿、褐铁矿）。此外，硬石膏、石膏、黄铁矿以及高岭石、石）及一部分铁质（赤铁矿、褐铁矿）。此外，硬石膏、石膏、黄铁矿以及高岭石、水云母、蒙脱石、海绿石、绿泥石等粘土矿物都可作为碎屑岩的胶结物。水云母、蒙脱石、海绿石、绿泥石等粘土矿物都可作为碎屑岩的胶结物。第21页，共33页，编辑于2022年，星期二 1.硅质胶结物硅质胶结物 硅硅质质常常作作为为胶胶结结物物在在砂砂岩岩里里出出现现。其其
37、出出现现的的形形式式是是多多种种多多样样的的，主主要要有有非非晶晶质质的的蛋蛋白石、隐晶质的玉髓和结晶质的石英。白石、隐晶质的玉髓和结晶质的石英。蛋蛋白白石石可可以以围围绕绕砂砂粒粒沉沉淀淀，形形成成自自生生环环边边；也也可可以以大大量量充充填填孔孔隙隙，从从而而胶胶结结砂砂岩岩。由由蛋蛋白白石石胶胶结结的砂岩只形成在埋藏较浅的层位中。的砂岩只形成在埋藏较浅的层位中。在在砂砂岩岩中中，特特别别是是古古老老的的石石英英砂砂岩岩中中，自自生生加加大大石石英英是是常常见见的的。碎碎屑屑石石英英颗颗粒粒被被光光性性与与之之连连续续的的增增生生体体所所包包围围，从从而而使使石石英英颗颗粒粒长长成成自自形
38、形轮轮廓廓或或各各晶晶粒粒间间紧紧密密镶镶嵌嵌接接触触（图图38）。）。第22页，共33页，编辑于2022年，星期二 自自生生加加大大石石英英的的碎碎屑屑部部分分与与加加大大部部分分具具有有结结晶晶上上的的连连续续性性，因因此此整整个个颗颗粒粒光光性性方方位位是是一一致致的的。在在碎碎屑屑部部分分的的边边缘缘常常有有一一个个不不洁洁净净的的外外膜膜，其其成成分分可可以以是是氧氧化化铁铁、粘粘土土矿矿物物或或其其他他污污物物。这这个个外外膜膜的的存存在在是是自自生生加加大大的的证证据据。如如能能应应用用阴阴极极发发光光观观察察，则则能能更更清清楚楚地地将将石石英英砂砂粒粒与与硅硅质质胶胶结结物物
39、区区分分开（图开（图39）。）。第23页，共33页，编辑于2022年，星期二 硅硅质质胶胶结结物物是是由由砂砂岩岩的的过过饱饱和和孔孔隙隙水水中中沉沉淀淀出出来来的的，孔孔隙隙水水中中溶溶解解的的二二氧氧化化硅硅可可以以有有不不同的来源。同的来源。海海相相沉沉积积物物孔孔隙隙水水中中的的二二氧氧化化硅硅，大大量量是是由由硅硅藻藻、放放射射虫虫、硅硅质质海海绵绵以以及及其他非晶质氧化硅骨骼的溶解所提供的。其他非晶质氧化硅骨骼的溶解所提供的。在在强强大大的的压压力力作作用用下下，碎碎屑屑沉沉积积物物中中相相邻邻的的石石英英颗颗粒粒接接触触处处会会发发生生局局部部溶溶解解，这这部部分分溶溶解解的的二
40、二氧氧化化硅硅也也会会进进入入孔孔隙隙水水，这这是是形形成成硅硅质质胶胶结结的又一物质来源。的又一物质来源。长长石石、粘粘土土等等硅硅酸酸盐盐矿矿物物以以及及火火山山玻玻璃璃等等物物质质，在在风风化化带带经经渗渗滤滤地地下下水水的的作作用用，将将会会陆陆续续分分解解。有有相相当当数数量量的的二二氧氧化化硅硅就就是是这这类类分分解解作作用用的的直直接接产产物物。例例如如大大量量火火山山碎碎屑屑物物质质经经去去玻玻璃璃化化形形成成蒙蒙脱脱石石粘粘土土或或沸沸石石类类矿矿物物，同同时时剩剩余余下下来来的的二二氧氧化化硅硅便便进进入入地地下下水水。这这些些二二氧氧化化硅硅溶溶解解物物质质，可可能能会会
41、在在不不太太远远的的地地方方就以砂岩胶结物的形式沉淀出来。就以砂岩胶结物的形式沉淀出来。由于蛋白石是非晶质体，因此很不稳定。随着时间的延长，蛋白石会由于蛋白石是非晶质体，因此很不稳定。随着时间的延长，蛋白石会转变为玉髓，进一步重结晶则变为石英。故时代较老的地层中难于见到蛋转变为玉髓，进一步重结晶则变为石英。故时代较老的地层中难于见到蛋白石胶结物，这是这种重结晶转变的直接后果。白石胶结物，这是这种重结晶转变的直接后果。第24页，共33页，编辑于2022年，星期二2碳酸盐胶结物碳酸盐胶结物 在在砂砂岩岩中中最最常常见见的的碳碳酸酸盐盐胶胶结结物物是是方方解解石石，它它在在砂砂岩岩中中大大量量分分布
42、布。与与方方解解石石为为同同质质多多象象体体的的文文石石在在现现代代沉沉积积物物中中经经常常可可见见，但但由由于于其其性性质质不不稳稳定定，易易逐逐渐渐转转变变为为方方解解石石，因因此此在在古古代代砂砂石石中中一一般般见见不不到到文文石胶结物，多以方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿等碳酸盐矿物作为胶结物。石胶结物，多以方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿等碳酸盐矿物作为胶结物。关关于于碳碳酸酸盐盐胶胶结结物物的的来来源源和和成成因因，一一种种观观点点认认为为碳碳酸酸盐盐胶胶结结物物是是与与碎碎屑屑岩岩同同时时沉沉积积的的化化学学沉沉积积物物。这这是是由由于于碎碎屑屑物物质质被被搬搬运运到到了了碳碳酸
43、酸盐盐沉沉积积的的环环境境里里，碎碎屑屑砂砂与与化化学学成成因因的的碳碳酸酸盐盐同同时时沉沉积积而而形形成成的的。这这种种同同生生沉沉积积作作用用，只只有有当当海海水水（或或湖湖水水）较较长长时时期期处处于于过过饱饱和和条条件件时时才才能能发发生生，这这类环镜在过去的海洋中可能是广泛分布的。类环镜在过去的海洋中可能是广泛分布的。另另一一种种观观点点认认为为，大大量量的的碳碳酸酸盐盐物物质质是是在在碎碎屑屑沉沉积积物物埋埋藏藏后后才才沉沉淀淀在在孔孔隙隙中中并并形形成成胶胶结结物物的的。但但必必须须有有大大量量的的重重碳碳酸酸盐盐孔孔隙隙水水流流过过沉沉积积物物，并并不不断断补补充充供供给给新新
44、的的溶溶解解物物质质，否否则则能能从从孔孔隙隙水水中中沉淀出来的胶结物在数量上将是很有限的。沉淀出来的胶结物在数量上将是很有限的。碳碳酸酸盐盐胶胶结结物物来来源源之之一一是是碳碳酸酸盐盐介介壳壳溶溶于于孔孔隙隙水水中中，接接着着从从孔孔隙隙水水中中又又以以胶胶结结物物形形式式进进行行再再沉沉淀淀。存存在在于于砂砂岩岩孔孔隙隙中中的的微微小小动动物物群群在在数数量量上上是是很很可可观观的的，据据估估计计每每一一升升沉沉积积物物中中其其个个体体可可超超过过6000个个。这这些些生生物物的的呼呼吸吸作作用用产产生生CO2，生生物物腐腐烂烂后后主主要要的的产产物物也也是是CO2。CO2能能促促使使碳碳
45、酸酸盐盐溶溶解解度度增增大大，因因而而造造成成碳碳酸酸盐盐介介壳壳大大量量溶溶解解。如如果果CO2向向上上扩扩散散并并逸逸失失于于上上覆覆海海水水中中，那那么么孔隙溶液里来自介壳的溶解物质会因孔隙溶液里来自介壳的溶解物质会因CO2压力的降低而发生沉淀。压力的降低而发生沉淀。第25页，共33页，编辑于2022年，星期二 另另外外，压压力力溶溶解解作作用用对对于于碳碳酸酸盐盐物物质质比比对对石石英英肯肯定定会会产产生生更更大大的的效效果果。沉沉积积物物埋埋藏藏后后由由于于承承受受压压力力作作用用，沉沉积积体体内内的的碳碳酸酸盐盐物物质质会会发发生生溶溶解解，经经重重新新分分布布后再沉淀成胶结物。后
46、再沉淀成胶结物。埋埋藏藏成成岩岩过过程程中中碳碳酸酸盐盐胶胶结结物物出出现现的的序序列列大大致致是是方方解解石石、含含铁铁方方解解石石、白白云云石石、含含铁铁白云石和菱铁矿。白云石和菱铁矿。菱菱铁铁矿矿是是二二价价铁铁的的碳碳酸酸盐盐，它它的的形形成成受受Eh值值的的控控制制。菱菱铁铁矿矿的的原原生生沉沉积积只只能形成于还原环境中，并常与其他二价铁矿物（如黄铁矿、白铁矿等）共生。能形成于还原环境中，并常与其他二价铁矿物（如黄铁矿、白铁矿等）共生。在砂岩中以菱铁矿作为胶结物的情况是比较少见的。在砂岩的胶结物中，在砂岩中以菱铁矿作为胶结物的情况是比较少见的。在砂岩的胶结物中，以硅质和碳酸盐作比较，
47、总的看来硅质分布得相对多些。从时代上看，一般以硅质和碳酸盐作比较，总的看来硅质分布得相对多些。从时代上看，一般的情况是在较老的砂岩中以硅质为主，而较新的砂岩中碳酸盐胶结物较多，的情况是在较老的砂岩中以硅质为主，而较新的砂岩中碳酸盐胶结物较多，这可能是由硅质和碳酸盐在溶解度上的差别造成的。碳酸盐容易溶解，在漫这可能是由硅质和碳酸盐在溶解度上的差别造成的。碳酸盐容易溶解，在漫长的地质历史中，由于未饱和地下水的不断作用，会使其相对丰度逐渐减小。长的地质历史中，由于未饱和地下水的不断作用，会使其相对丰度逐渐减小。而硅质属于难溶物质，因而得以长期保存。而硅质属于难溶物质，因而得以长期保存。第26页，共3
48、3页，编辑于2022年，星期二三、其他类型填隙物三、其他类型填隙物 在在碎碎屑屑岩岩中中氧氧化化铁铁也也是是一一种种较较为为常常见见的的非非碎碎屑屑成成分分，并并常常作作为为砂砂岩岩的的胶胶结结物物。如如河北张家堡中，中元古界串岭沟组的铁质石英砂岩，其胶结物成分是赤铁矿。河北张家堡中，中元古界串岭沟组的铁质石英砂岩，其胶结物成分是赤铁矿。砂砂岩岩中中的的氧氧化化铁铁物物质质，一一部部分分是是与与碎碎屑屑颗颗粒粒同同时时从从溶溶液液中中沉沉淀淀出出来来的的原原始始孔孔隙隙充充填填物物。原原始始的的沉沉积积状状态态为为非非晶晶质质的的三三氧氧化化二二铁铁，经经老老化化或或脱脱水水作作用用而而转转变
49、变为为针针铁铁矿矿、纤纤铁铁矿矿或或赤赤铁铁矿矿。另另一一部部分分铁铁质质是是含含铁铁矿矿物物的的分分解解产产物物，如如来来源源于于火火成成岩岩或或变变质质岩岩的的角角闪闪石石、绿绿泥泥石石、黑黑云云母母、钛钛铁铁矿矿、磁磁铁铁矿矿等等均均为为含含铁铁矿矿物物。普普通通角角闪闪石石平平均均含含铁铁15，钛钛铁铁矿矿则则含含46。在成岩作用过程中，它们不断被孔隙水分解从而将氧化铁释放出来。在成岩作用过程中，它们不断被孔隙水分解从而将氧化铁释放出来。石石膏膏和和硬硬石石膏膏也也可可以以作作为为砂砂岩岩的的胶胶结结物物。它它们们形形成成于于处处在在蒸蒸发发环环境境的的沉沉积积盆地中，或形成于萨布哈潮
50、上带，由渗透过沉积层的超盐度孔隙水沉淀而成。盆地中，或形成于萨布哈潮上带，由渗透过沉积层的超盐度孔隙水沉淀而成。磷磷灰灰石石、沸沸石石、海海绿绿石石以以及及有有机机质质等等化化学学成成因因矿矿物物也也可可出出现现在在碎碎屑屑岩岩中中，它们可能作为孤立的自生矿物存在，也可以作为碎屑岩的胶结物。它们可能作为孤立的自生矿物存在，也可以作为碎屑岩的胶结物。第27页，共33页，编辑于2022年，星期二 另外，重晶石、天青石、高岭石、水云母、蒙脱石、萤石、岩另外，重晶石、天青石、高岭石、水云母、蒙脱石、萤石、岩盐、钾盐、黄铁矿、绿泥石等均可在碎屑岩胶结物中出现。它们盐、钾盐、黄铁矿、绿泥石等均可在碎屑岩胶