碎屑岩的结构及粒度分析

第四章 碎屑岩的结构及粒度分析第一节 碎屑颗粒的结构 一、碎屑颗粒的粒度 二、碎屑颗粒形状和球度 三、碎屑颗粒圆度及颗粒表面结构 四、填隙物结构第二节 胶结类型及颗粒支撑性质 一、胶结类型 二、支撑结构第三节 粒度分析 一、粒度参数和粒度资料图解 二、粒度分析在区分沉积环境中的应用碎屑岩的结构 定义指碎屑岩内各结构组分的特点和相互关系。碎屑颗粒的结构杂基和胶结物的结构孔隙的结构碎屑颗粒与杂基和胶结物之间的关系。研究意义鉴别描述、分类命名沉积岩的依据，沉积岩成因分析的重要标志。 第一节 碎屑颗粒的结构一、碎屑颗粒的粒度1、概念: 碎屑颗粒的大小，是碎屑岩最主要的结构特征(图)。图图4-1 颗粒最大投影面的外切矩形颗粒最大投影面的外切矩形第四章第四章 碎屑岩的结构及粒度分析碎屑岩的结构及粒度分析第一节第一节 碎屑颗粒的结构碎屑颗粒的结构一、一、碎屑颗粒的粒度碎屑颗粒的粒度线性值直观测量A. 确定颗粒的最大投影面； 大、中、小三个直径A. 对最大投影面做外切矩形，矩形的长边为颗粒的最大直径dL，矩形的短边为颗粒的中间直径dI；B. 做垂直于最大投影面并通过颗粒的最长截线，截线长度就是颗粒的最短直径ds。 2、粒级划分粒级的划分(表) 3种方法2的几何级数值，十进制，值1)十进制1mm 砾20.1mm 砂0.10.01mm 粉砂2mm 20.0625mm 0.06250.0039mm 0.0039mm 8 砾 砂 粉砂 粘土（泥） 十十 进进 制制2 的的 几几 何何 级级 数数 制制颗粒直径颗粒直径,mm粒粒 级级 划划 分分颗粒直径颗粒直径,mm1000巨砾巨砾砾砾 巨砾巨砾25610001000100100粗砾粗砾中砾中砾25625664641001001010中砾中砾砾石砾石64644 410102 2细砾细砾卵石卵石4 42 21 12 2巨砂巨砂砂砂极粗砂极粗砂粗砂粗砂中砂中砂细砂细砂极细砂极细砂2 21 11 10.50.50.50.50.250.250.250.250.1250.1250.1250.1250.06250.06251 10.50.5粗砂粗砂0.50.50.250.25中砂中砂0.250.250.010.01细砂细砂0.10.10.050.05粗粉砂粗粉砂粉砂粉砂粗粉砂粗粉砂中粉砂中粉砂细粉砂细粉砂极细粉砂极细粉砂0.06250.06250.03120.03120.03120.03120.01560.01560.01560.00780.00780.00780.00390.00390.050.050.0050.005细粉砂细粉砂0.0050.005粉砂粉砂(泥泥)0.00390.0039表表41 常用的碎屑颗粒粒度分级表常用的碎屑颗粒粒度分级表一、碎屑颗粒的粒度一、碎屑颗粒的粒度粒度分类命名的具体原则：50% 岩5025% 质2510% 含 10% 不参与命名 3.碎屑岩的粒度分类和命名（2）、 复合命名法没有一个粒级50%，在5025%的粒级不只一个。以含量为5025%的粒级进行复合命名“岩” ，含量较多的写在后面。 （3）、 合并命名法没有50%的粒级5025%的粒级也没有或只有一个将岩石全部粒度组分合并为砾、砂和粉砂三大级按前两条原则命名 第一节 碎屑颗粒的结构二、碎屑颗粒的形状和球度1、球度 球度是一个定量参数，用它来度量一个颗粒接近球体的程度。 最大投影球度法：用与颗粒体积相同的球体的横切面积与该球粒的最大投影面积的比值。 颗粒的三个轴愈接近相等，则球度愈高；反之，则低。32ABC球度第一节 碎屑颗粒的结构2、形状（图） 由颗粒中的A、B、C三个轴的相对大小决定四种形状： 圆球体：BA23、CB23 椭球体：BA23、CB23 扁球体：BA23、CB23 长扁球体：BA23、CB23图图4-2 颗粒形状分类颗粒形状分类短轴短轴 /中轴中轴(C/B)二、碎屑颗粒形状和球度二、碎屑颗粒形状和球度第一节 碎屑颗粒的结构三、碎屑颗粒的圆度及颗粒表面结构1、圆度（图） 指碎屑颗粒的原始棱角被磨圆的程度。 圆度数值在（0-1）之间，数值愈大，则圆度愈高。（1）福克圆度标度（图）。（0-6）：（0-1）尖棱角状 （1-2）棱角状 （2-3）次棱角状 （3-4）次圆状 （4-5）圆状 （5-6）滚圆状（）手标本描述分四级： 棱角状 、次棱角状、半（次）圆状、圆状 Rnr/圆度图图4-3 颗粒最大投影颗粒最大投影面上圆度的测量面上圆度的测量圆度圆度=(/n)/R隅角的内切圆半径隅角的内切圆半径n隅角数隅角数R颗粒的最大内切圆半径颗粒的最大内切圆半径三、碎屑颗粒圆度三、碎屑颗粒圆度及颗粒表面结构及颗粒表面结构图图4-4 圆度的形状和分级圆度的形状和分级（据鲍尔斯，（据鲍尔斯，1953）注：同一方框的颗粒圆度相似，但球度不同。注：同一方框的颗粒圆度相似，但球度不同。三、碎屑颗粒圆度及颗粒表面结构三、碎屑颗粒圆度及颗粒表面结构 第一节 碎屑颗粒的结构2、颗粒的表面结构 是碎屑颗粒表面的形态特征，一般主要指表面的磨光程度及表面刻蚀痕迹。碳酸盐岩溶解作用侵蚀洼坑，微喀斯特坑，贝壳状断口海滩，高能近岸带，槽”型坑“碰撞点新月型撞痕，击痕，麻冰川擦痕碰撞，麻点刻蚀痕砂河流石英砂，海滩石英水磨光面结果溶解与沉淀交替进行的化学作用砂丘风霜雨V四、填隙物的结构：1、杂基 指分布于碎屑颗粒之间的，以的，粒径一般小于0.03mm的，细小的。（1）原杂基：代表原始沉积状态的杂基。（2）正杂基：原杂基经成岩作用明显重结晶后转变为正杂基。 原杂基和正杂基都可作为沉积环境的标志。（3）似杂基：与杂基成因上完全不同，但与杂基极为相似的细粒组分淀杂基：在成岩作用过程中，从孔隙水中析出的粘土矿物胶结物。外杂基：碎屑沉积物堆积后，在成岩后生期充填于其粒间孔隙中的外来杂基物质假杂基：是软碎屑经压实碎裂形成的类似杂基的填隙物四、填隙物的结构：2、胶结物 胶结物结构按晶粒大小、晶体生长方式及重结晶程度划分： （1）、非晶质及隐晶质结构 （2）、显晶粒状结构 （3）、嵌晶结构 （4）、自生加大结构 （1）、非晶质及隐晶质结构非晶质结构蛋白石、铁质、磷酸盐矿物常形成非晶质结构。隐晶质结构玉髓、隐晶质磷酸盐、碳酸盐等。 （2）、显晶质结构 粒状胶结物呈结晶粒状分布于碎屑颗粒之间，碳酸盐胶结物常具这样的结构。 带状/薄膜状胶结物围绕颗粒呈带状/薄膜状分布 栉壳状胶结物呈纤维状或细柱状垂直碎屑表面生长凝块状或斑点状胶结物在岩石不均匀分布 （3）、嵌晶结构 胶结物的结晶颗粒较粗大，晶粒间呈镶嵌结构，每一个晶粒中都可含多个碎屑颗粒。方解石、石膏、沸石等易在成岩晚期阶段形成这种结构（4）、次生加大结构 自生石英胶结物围绕碎屑石英颗粒边缘呈次生加大边，两者光性方位大体一致。有时碎屑长石和方解石也可出现自生加大结构。多出现于硅质胶结砂岩 第二节 胶结类型及颗粒支撑性质 胶结类型：碎屑岩中碎屑颗粒和填隙物间的关系，与碎屑颗粒与填隙物的相对含量、颗粒间接触关系有关一、胶结类型： 1、基底式胶结 2、孔隙式胶结 3、接触式胶结 4、镶嵌式胶结（无胶结物式胶结） （1）、基底胶结填隙物含量多，碎屑颗粒呈漂浮状，杂基支撑，重力流；（2）孔隙胶结碎屑颗粒构成支架，颗粒支撑，点接触，胶结物含量少，只充填在碎屑颗粒之间的孔隙中。（3）、接触胶结颗粒之间点接触或线接触，胶结物含量很少，分布于碎屑颗粒相互接触的地方。颗粒支撑。 （4）、镶嵌胶结碎屑颗粒线、凹凸、缝合接触，有时不能将碎屑与胶结物分开。颗粒支撑 二、支撑结构按碎屑颗粒和杂基的相对含量 杂基支撑杂基含量高，颗粒互不接触，在杂基中呈漂浮状。 颗粒支撑碎屑颗粒含量占绝对优势，颗粒之间相互接触华英参1井 3548.42m ，J1溶蚀缝 （）40华英参1井 3548.42m，J1颗粒内溶蚀缝 （）40华英参1井 3367m ，J1-2 （一） 40强烈的溶蚀作用，形成溶蚀粒间孔图图4-7 胶结类型胶结类型（a)基底胶结；（基底胶结；（b）孔隙胶结；（）孔隙胶结；（c）接触胶结；（）接触胶结；（d）镶嵌胶结）镶嵌胶结第二节第二节 胶结类型及颗粒支撑性质胶结类型及颗粒支撑性质一、胶结类型一、胶结类型镶嵌式胶结,石英砂岩嵌晶胶结,钙质砂岩杂基支撑,泥质粉砂岩基底式胶结,岩屑粉砂岩,东濮孔隙式胶结,石英砂岩第三节 粒度分析一、粒度分析方法的选择1、筛析： 是对砂级颗粒进行粒度分析最常用的方法，结果比较精确。适用于砂和弱胶结的岩石2、沉降分析： 适用于粉砂，粘土分析，目前也用于砂的分析移液管法：以斯托克沉降定律为分析依据沉降管法：直接观察颗粒堆积速度 3、薄片粒度分析固结紧密的岩石（粒算法） 薄片分析法分：点计法，线计法，带计法等三种第三节第三节 粒度分析粒度分析筛析记录表筛析记录表颗粒直径颗粒直径重重 量量g g 重重 量量 百百 分分 比比 % % 累计重量累计重量 百百 分分 比比 % % mm mm1 10 02.122.120.530.530.530.531 10.750.750 00.40.47.727.721.931.9329.5129.512.462.460.750.750.600.600.40.40.720.7261.1861.1815.2915.2917.7517.750.600.600.500.500.720.721.01.049.1849.1812.2912.2930.0430.040.500.500.430.431.01.01.21.235.5235.528.888.8843.2543.2538.9238.920.430.430.400.401.21.21.31.340.7240.7210.1810.1849.149.10.400.400.300.301.31.31.751.7583.0283.0220.7520.7569.8569.850.300.300.250.251.751.752.02.013.7513.753.443.4473.2973.290.250.250.200.202.02.02.322.3279.1879.1819.7919.7926.2426.2493.0893.080.200.200.150.152.322.322.722.7223.7323.735.935.9399.0199.010.150.150.120.122.722.723.03.02.12.10.520.5299.5399.530.120.120.100.103.03.03.33.30.580.580.150.150.360.3699.6899.680.100.100.090.093.33.33.53.50.240.240.060.0699.7499.740.090.090.0750.0753.53.53.753.750.30.30.080.0899.8299.820.0750.0750.060.063.753.754.04.00.80.80.070.0799.8999.890.060.064.04.00.820.820.210.21100.1100.1第三节 粒度分析二、粒度资料图解 常用的粒度图有： 直方图、频率曲线、累积曲线、概率值累积曲线三、粒度参数： 平均粒径和中值 标准偏差和分选系数 偏度：正偏态、负偏态 峰度（尖度） 颗粒直径颗粒直径图图4-8 青岛海滩某砂样青岛海滩某砂样的粒度曲线的粒度曲线(a)直方图；直方图； (b)频率曲线频率曲线(c)累积曲线累积曲线图图4-11 常用的三种常用的三种粒度曲线粒度曲线1、频率曲线；、频率曲线；2、累积曲线、累积曲线3、概率值累积曲线、概率值累积曲线第三节 粒度分析三、粒度参数：表4-6 几种沉积类型的粒度特点沉积类型特点频率曲线形态 偏度 峰度 分选 粒度河砂常见双峰或多峰不对称曲线变化大，正偏为主数值多低差中 粗 细海滩砂单峰对称正态曲线为主多对称，偶有负偏态中等至微尖好沙丘砂单峰曲线，微不对称正偏态中等极好风成坪地砂双峰曲线、不对称正偏态尖锐好名称名称特拉斯克特拉斯克福克和沃克福克和沃克中值中值Md=P50Md=50平均粒径平均粒径MZ=(P25+ P75)/2MZ=(16+50+84) /3分选分选SO=P25/P751=(84-16)/4+(95-5)/6.6偏度偏度SK=P25P75/ Md2SK1=(16+84 -250)/2(84-16)+ (5+95 -250) /2(95-5) 峰度峰度KG=(P25 - P75)/2(P90 P10)KG=(95-5)/2.44(75-25)常用的粒度参数常用的粒度参数第三节 粒度分析四、粒度分析在区分沉积环境中的应用 1、粒度判别函数及成因图解 2、用概率累积曲线区分沉积环境3、C-M图解（双对数坐标） 4、结构参数散点图解 用已知环境的现代沉积物粒度参数作散点图，在图上划分出不同的环境范围。5、粒度分析资料须与沉积构造、生物特征、地质背景等相结合。用概率累积曲线区分沉用概率累积曲线区分沉积环境积环境图图4-16 粒度概率图及粒粒度概率图及粒度次总体度次总体牵引流沉积的牵引流沉积的CM图图理想的牵引流沉积理想的牵引流沉积CM图图 浊流沉积浊流沉积CM图图