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1、y-第12讲陆源碎屑岩各论粉砂岩与粘土岩y Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望二、一般特征1.1.成分成分主要矿物成分：主要矿物成分：石石英英、白白云云母母及及粘粘土土矿矿物物为为主主，长长石石较较少少，岩岩屑屑极极少少或或不不存存在在。多多为为稳稳定定重重矿矿物物，含含量量可可达达2 23%3%。多为钾长石，次为酸性斜长石。填隙物常为粘土、钙质、铁质等。填隙物常为粘土、钙质、铁质等。一、定义n 主要由主要由0.1mm0.1mm0.01mm0.01mm
2、粒级（含量大于粒级（含量大于50%50%）的碎屑颗）的碎屑颗粒组成的细粒碎屑岩。粒组成的细粒碎屑岩。第三节 粉砂岩2.2.结构结构分分选选性性较较好好，磨磨圆圆性性较较差差碎碎屑屑颗颗粒粒常常呈呈棱棱角角次棱角状。次棱角状。WHYWHY？3.3.构造构造水平层理及波状层理水平层理及波状层理交错层理较少，多为小型交错层理较少，多为小型水平滑动形成的包卷层理等变形构造水平滑动形成的包卷层理等变形构造第三节 粉砂岩搬运距离远，搬运距离远，但多为悬浮搬运。但多为悬浮搬运。u实例分析实例分析三、粉砂岩的分类三、粉砂岩的分类（一）（一）按颗粒大小按颗粒大小1)粗粉砂岩粗粉砂岩 0.10.05mm很很像像砂
3、砂岩岩，不不仅仅与与砂砂岩岩共共生生，也也常常发发育育各各种种交交错错层理，而且可作为油气储层。层理，而且可作为油气储层。2)细粉砂岩细粉砂岩 0.050.01mm具具有有粘粘土土岩岩特特性性，常常与与泥泥质质岩岩或或泥泥晶晶灰灰岩岩共共生生，可能成为生油层。可能成为生油层。尤其是富含粘土物质的细粉砂岩。若粉砂岩中混有较多的砂和粘土，按三级命名法命名。若粉砂岩中混有较多的砂和粘土，按三级命名法命名。第三节 粉砂岩（二）（二）根据碎屑成分根据碎屑成分单成分粉砂岩单成分粉砂岩石英为主石英为主复成分粉砂岩复成分粉砂岩除石英外，还有较多云母、长石或其它碎屑除石英外，还有较多云母、长石或其它碎屑（三）（
4、三）根据胶结物成分根据胶结物成分铁质粉砂岩铁质粉砂岩钙质粉砂岩钙质粉砂岩山东莱阳上侏罗统白云质粉砂岩山东莱阳上侏罗统白云质粉砂岩 第三节 粉砂岩Calcareous siltstone,Cambrian Fucoid beds,Loch Assyntu实例分析实例分析0.03mm0.03mm0.01mm0.01mmCalcareous siltstone,Cambrian Fucoid beds,Loch Assynt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经过较长距离搬运，在稳定的水动力条件下缓慢沉降形成的或经风力沉积而成。慢沉降形成的或经风力沉积而成。因为长距离搬运不仅能使
5、碎屑物质破碎形成粉砂级颗粒，而且还可使粗因为长距离搬运不仅能使碎屑物质破碎形成粉砂级颗粒，而且还可使粗细混杂的物质逐渐分异，使粉砂颗粒相对集中。这些物质因颗粒细小故需在细混杂的物质逐渐分异，使粉砂颗粒相对集中。这些物质因颗粒细小故需在稳定的环境中方可沉降堆积。稳定的环境中方可沉降堆积。粉砂岩的分布极其广泛粉砂岩的分布极其广泛 几乎在所有的砂几乎在所有的砂泥质岩系中，都有粉砂岩层或夹层。它在横向上的泥质岩系中，都有粉砂岩层或夹层。它在横向上的分布也有一定的规律性，一般出现在砂岩向泥岩过渡的水流缓慢地带，多产分布也有一定的规律性，一般出现在砂岩向泥岩过渡的水流缓慢地带，多产于海、湖底部较深处，另外
6、在河漫滩、三角洲、泻湖、沼泽地区亦较常见。于海、湖底部较深处，另外在河漫滩、三角洲、泻湖、沼泽地区亦较常见。五、实例五、实例第四纪黄土及黄土状岩石第四纪黄土及黄土状岩石一种特殊类型的粉砂岩一种特殊类型的粉砂岩颜色颜色浅黄色、棕黄色、褐色或红色；半固结、多孔浅黄色、棕黄色、褐色或红色；半固结、多孔成分成分石英（石英（50%）、长石、碳酸盐、粘土矿物、长石、碳酸盐、粘土矿物结构结构粉砂粉砂505060%60%，泥质，泥质303040%40%，砂，砂10%10%（一般粒径（一般粒径0.25mm0.25mm）成因成因风成风成分布分布西北黄土高原西北黄土高原，华北平原和东北南部，华北平原和东北南部我国黄
7、土面积达我国黄土面积达5454万平方公里万平方公里,占全国土地面积的二十分之一（占全国土地面积的二十分之一（6%6%）。）。黄河三角洲现代沉积粉砂岩黄河三角洲现代沉积粉砂岩颜色颜色黄色、灰黄色、土黄色黄色、灰黄色、土黄色成分成分颗粒（颗粒（7080%）石英、长石、云母石英、长石、云母重矿物重矿物锆石、磷灰石、角闪石、绿帘石、金红石锆石、磷灰石、角闪石、绿帘石、金红石杂基（粘土）杂基（粘土）15%胶结物（胶结物（1030%）方解石、白云石为主）方解石、白云石为主结构结构分选好、磨圆差分选好、磨圆差一、概述一、概述1.1.定义定义广义：广义：主主要要由由粒粒径径0.01mm50%50%）组组成成的
8、的沉积岩沉积岩狭义：狭义：主要由粘土矿物（含量大于主要由粘土矿物（含量大于50%50%）组成的沉积岩）组成的沉积岩第四节 粘土岩2.2.粘土矿物成因：粘土矿物成因：机械方式：机械方式：母岩风化而成母岩风化而成 化学方式：化学方式：自生粘土矿物自生粘土矿物 将粘土岩归为细碎屑岩将粘土岩归为细碎屑岩 疏松或未固结成岩者疏松或未固结成岩者粘土粘土 固结成岩者固结成岩者粘土岩粘土岩/泥质岩泥质岩/泥状岩泥状岩 有无页理有无页理泥岩和页岩泥岩和页岩第四节 粘土岩3.研究意义研究意义分布最广，约占沉积岩总体积的分布最广，约占沉积岩总体积的5560%。沉积岩成因、沉积环境分析沉积岩成因、沉积环境分析（吸附的
9、微量元素可判断古环境和古气候）重要的石油地质意义重要的石油地质意义重要的生油母质；良好盖层；泥岩裂缝油气藏重要的生油母质；良好盖层；泥岩裂缝油气藏工业用途工业用途可塑性、耐火性、烧结性、吸水膨胀性、吸附性等可塑性、耐火性、烧结性、吸水膨胀性、吸附性等经济意义经济意义富集稀有元素和稀土元素，形成工业矿床富集稀有元素和稀土元素，形成工业矿床黑色页岩和碳质页岩黑色页岩和碳质页岩中镍、钼、钒、铅、铂、铈、钇等中镍、钼、钒、铅、铂、铈、钇等第四节 粘土岩含水的硅酸盐或铝硅酸盐矿物，非晶质和结晶质两类。含水的硅酸盐或铝硅酸盐矿物，非晶质和结晶质两类。结晶质粘土矿物具有层状和链层状两种结构类型结晶质粘土矿物
10、具有层状和链层状两种结构类型 以层状结构粘土矿物最常见以层状结构粘土矿物最常见 硅氧四面体硅氧四面体 由位于四面体中心的一个硅 和位于四面体角顶的四个氧组成。铝铝镁氧八面体镁氧八面体由位于一个八面体中心的铝和六个位于八面体角顶的氧组成。在铝氧八面体中，Mg2+、Fe3+等可置换Al3+。二、粘土岩的物质成分二、粘土岩的物质成分（一）粘土矿物（一）粘土矿物（1）高岭石族）高岭石族高岭石高岭石、地开石、地开石、珍珠陶土、珍珠陶土1：1型双层结构单元层型双层结构单元层由一层Si-O四面体和一层Al-(O-OH)八面体组成二、粘土岩的物质成分二、粘土岩的物质成分（一）粘土矿物（一）粘土矿物第四节 粘土
11、岩四四面面体体片片八八面面体体片片高岭石高岭石单个晶体：六边鳞片状、书页状。单个晶体：六边鳞片状、书页状。集合体：蠕虫状、手风琴状；集合体：蠕虫状、手风琴状；成因成因长石类矿物在酸性介质中分解的产物长石类矿物在酸性介质中分解的产物富含富含Al3+的硅酸盐转变的硅酸盐转变晶体0.010.001mm，重结晶1mm，相对密度2.61，硬度2，质纯白色，含杂质浅红色、浅黄色书页状蠕虫状六方板状手风琴状郑郑418井，井，1358.64m长长石石溶溶蚀蚀孔孔内内自自生生蠕蠕虫虫状状、六六方方板板状状高高岭岭石石二、粘土岩的物质成分二、粘土岩的物质成分（一）粘土矿物（一）粘土矿物顶部四面体片顶部四面体片中间
12、八面体片中间八面体片底部四面体片底部四面体片层间交换性阳离子层间交换性阳离子（2）蒙脱石族）蒙脱石族蒙脱石蒙脱石、拜、拜来石来石、绿脱、绿脱石石、皂石、皂石2：1型三层结构型三层结构单元单元 两层四面体夹一层八面体层蒙脱石蒙脱石/胶岭石胶岭石/微晶高岭石微晶高岭石细鳞片状、鹅毛状、棉絮细鳞片状、鹅毛状、棉絮状，轮廓不清楚状，轮廓不清楚加水膨胀或呈浆糊状加水膨胀或呈浆糊状质纯白色/灰白色，含杂质呈黄色、桃红色、灰绿色等。致密块状呈蜡状光泽，疏松土状光泽暗淡。硬度12,相对密度23。常与未变化的火山玻璃一同产出（3）伊利石族）伊利石族/水云母族水云母族伊利石伊利石、海绿石、海绿石2：1型结构单元层
13、型结构单元层伊利石伊利石偏光显微镜下偏光显微镜下弯曲叶片状，低弯曲叶片状，低中正突起，干涉色可达二级中正突起，干涉色可达二级扫描电镜下扫描电镜下圆滑鳞片状或带尖角和直边的片状圆滑鳞片状或带尖角和直边的片状二、粘土岩的物质成分二、粘土岩的物质成分（一）粘土矿物（一）粘土矿物（4）绿泥石族）绿泥石族2：1：1型结构单元层型结构单元层2：1结构单元层再叠置和连接一个八面体层。叶绿泥石叶绿泥石、鲕绿泥石、鲕绿泥石、铁绿泥石、铁绿泥石绿色绿色单体针叶状、玫瑰花状单体针叶状、玫瑰花状集合体绒球状集合体绒球状 二、粘土岩的物质成分二、粘土岩的物质成分（一）粘土矿物（一）粘土矿物叶绿泥石最常见-辉石、角闪石、
14、石榴石、长石等的蚀变产物鲕绿泥石-沉积铁矿的重要组成部分，与菱铁矿、黄铁矿、菱锰矿等共生200m米的温暖浅海，水温20。（5）混层粘土矿物）混层粘土矿物两种或两种以上不同类型的粘土矿物结构单元叠置而成两种或两种以上不同类型的粘土矿物结构单元叠置而成有序（规则）混层有序（规则）混层伊伊蒙有序混层、绿蒙有序混层、绿蒙有序混层蒙有序混层无序（不规则）混层无序（不规则）混层伊伊蒙无序混层、绿蒙无序混层、绿蒙无序混层、伊蒙无序混层、伊蒙蒙绿无序混层绿无序混层二、粘土岩的物质成分二、粘土岩的物质成分（一）粘土矿物（一）粘土矿物扫描电镜下伊伊/蒙无序间层蒙无序间层形态特征粒表丝状、不规则网状（郑（郑3663
15、66井，井，1217.00m1217.00m，EsEs1 1）不规则网状（郑（郑370井，井，1408.30m，EsEs1 1）陆源碎屑矿物陆源碎屑矿物石英、长石、云母、少量的重矿物石英、长石、云母、少量的重矿物 化学沉淀的自生矿物（化学沉淀的自生矿物（90%。岩石滑腻，手捻或牙齿咀嚼感觉不出颗粒存在。常呈鱼鳞状或贝壳状断口。2.含粉砂粘土结构含粉砂粘土结构 粘土粘土75%，粉砂，粉砂1025%；3.粉砂质粘土结构粉砂质粘土结构 粘土粘土=7550%，粉砂，粉砂2550%4.含砂的粘土结构 粘土75%，砂1025%；5.砂质粘土结构 粘土=7550%，砂2550%；三、粘土岩的结构三、粘土岩的
16、结构第四节 粘土岩（二）按粘土矿物的结晶程度和晶体形态划分（二）按粘土矿物的结晶程度和晶体形态划分1.非晶质结构非晶质结构 很少见，仅见于水铝英石质岩石中。2.隐晶质结构隐晶质结构偏光镜下难以识别粘土矿物晶形偏光镜下难以识别粘土矿物晶形3.显微晶质结构显微晶质结构粘土矿物因重结晶而变大，偏光镜下可识别晶形粘土矿物因重结晶而变大，偏光镜下可识别晶形4.粗晶结构粗晶结构粘土矿物因强烈重结晶而呈粗大晶体粘土矿物因强烈重结晶而呈粗大晶体三、粘土岩的结构三、粘土岩的结构第四节 粘土岩（一）宏观构造无波痕暴露成因构造水平层理 生物扰动构造、生物遗迹同生变形构造 泥火山、水下滑动等（二）微观构造四、粘土岩的
17、构造四、粘土岩的构造第四节 粘土岩五、粘土岩的颜色五、粘土岩的颜色粘土岩的颜色粘土岩的颜色主要是原生色，能反映生成环境。主要是原生色，能反映生成环境。影响粘土岩颜色的主要因素影响粘土岩颜色的主要因素粘粘土土矿矿物物成成分分、有有机机质质和和黄黄铁铁矿矿的的含含量量、铁铁离离子子状状态态暗色（主要是灰色、黑色）暗色（主要是灰色、黑色）强还原环境强还原环境（半）深湖（半）深湖/海、海湾、泻湖海、海湾、泻湖红色、紫红色红色、紫红色强氧化环境强氧化环境粘土矿物颗粒间或颗粒表面存在分散状的铁的氧化物（赤铁矿、褐铁矿）薄膜浅绿色或灰绿色浅绿色或灰绿色弱氧化弱氧化弱还原环境弱还原环境伊利石的晶格中含有Fe2
18、+，以及绿泥石、海绿石的存在第四节 粘土岩（二）（二）按成因分类按成因分类1)沉积型沉积型高岭石粘土岩高岭石粘土岩陆相地层（酸性介质）陆相地层（酸性介质）蒙脱石粘土岩蒙脱石粘土岩成因于火山玻璃水解（碱性介质）成因于火山玻璃水解（碱性介质）2)风化残积型风化残积型母岩风化而成母岩风化而成六、粘土岩的主要类型六、粘土岩的主要类型第四节 粘土岩七、粘土沉积物的沉积后变化七、粘土沉积物的沉积后变化第四节 粘土岩1、压实作用、压实作用埋深埋深500米，米，再次脱水（再次脱水（层间水、结构水层间水、结构水），难，孔隙），难，孔隙度减小慢，大量生成的油气仍可随之排出；度减小慢，大量生成的油气仍可随之排出；埋
19、深埋深2000米后，米后，随埋深增加，脱水更为困难。随埋深增加，脱水更为困难。若脱水比例小于正常比例，产生若脱水比例小于正常比例，产生“欠压实泥岩欠压实泥岩”、可、可流动，形成刺穿或底辟构造。流动，形成刺穿或底辟构造。压实可产生定向构造压实可产生定向构造七、粘土沉积物的沉积后变化七、粘土沉积物的沉积后变化第四节 粘土岩2、粘土矿物的转化作用温度升高、压力增大高岭石蒙脱石（高岭石在酸性介质条件下稳定）蒙脱石伊利石（伊利石（或绿泥石。碱性条件或绿泥石。碱性条件）。伊利石绿泥石转化过程中，有离子的带入和带出。3、粘土矿物的脱水作用粘土沉积物有4种水：粒间水、吸附水、层间水、结构水n以蒙脱石为例说明三
20、阶段脱水过程。No.1：D10001500m，压实快脱孔隙水和层间水No.2：D1500m，脱去残留层间水混层粘土矿物No.3：D2700m，最后脱去层间水伊利石七、粘土沉积物的沉积后变化七、粘土沉积物的沉积后变化第四节 粘土岩4、沉积后作用与油气生成的关系粘土矿物中富集生油母质（有机质）粘土矿物是有机质向石油转化的催化剂n早期：第一阶段脱水，脂肪酸脱羧形成长链烷烃。n晚期：第二阶段脱水，长链烷烃裂解形成烃。烃类随脱水过程初次运移（向储集岩运移）体积缩小，孔隙相对增大，畅通运移通道混层粘土为标志七、粘土沉积物的沉积后变化七、粘土沉积物的沉积后变化第四节 粘土岩本章重点砾岩（概述、分类、主要成因类型）砂岩概述（定义、一般特征、研究意义）分类：三端元、四端元主要类型及成因：石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩、杂砂岩粉砂岩（定义、一般特征、分类、成因）粘土岩概述（成分、结构、构造、颜色、研究意义）主要类型