《沉积岩与沉积相》第十章 火山碎屑岩

沉积岩与沉积相内容简介沉积岩与沉积相Sedimentary Rocks and Facies一、内容提要第一部分：前言第二部分：分析原理与方法第三部分：碎屑岩岩石学与沉积相第四部分：碳酸盐岩岩石学与沉积相二、主要内容1、古环境恢复方法与所用资料主要方法:垂直相序列（Vertical Facies Profile)沃塞尔相律（Walther's Law）沉积模式（Depositional Model）物源与古流分析（Provenance and Paleocurrent）地震地层（Seismic Stratigraphy）层序地层（Sequence Stratigraphy）构造—沉积体系分析（Tectonics-Depositional System）主要资料：野外露头资料（Outcrops)岩心资料（Cores)岩屑资料（Sieve residue log）地球物理测井资料（Geophysical Logging）地球物理勘探资料（Geophysical Exploration）实验室分析资料（Laboratory data）2、沉积环境解释参数物理参数（Physical parameters）:沉积构造（Sedimentary structures）, 颗粒特征及分布（Grain and grain size distribution）生物参数（Biological parameters）:生物成因构造（Biogenic structures), 生物化石及生态特征（fossils and Paleocology）化学参数（Chemical parameters）: 岩性（Lithology）, 岩矿（Minerals）, 氧化还原电位（Oxidation-Reduction Potential），酸碱度（Acidicity-Alkalinity），盐度（Salinity），温度（Temperature）3、主要沉积体系及相构成冲积扇体系河流体系扇三角洲体系三角洲体系碎屑海岸体系碳酸盐岩台地体系深水扇体系4、地质应用对于地质勘探:平面及剖面相关系；确定有利勘探目标；寻找隐蔽及岩性圈闭；储层评价；对于地质研究:了解古代及近代地理变迁；沉积盆地的充填样式及其对构造活动与气候变化的响应；湖泊及海洋的水介质特征；5、学习方法整体分析（Integrated analysis）:概括各种资料--岩心（cores）,录井（logging）,地震（seismic），露头（outcrops），化验资料（laboratory data)，古生物（paleontology)层次分析（Gradation of analysis）:盆地尺度（Basin scale）, 油藏尺度（Oil reservoir scale）, 油层尺度（Oil layer scale）6、课程目的及意义意义:一直作为地质研究的热点尽管沉积物与沉积岩只占岩石圈体积的5%,但地球表面的75%被沉积物与沉积岩覆盖。

第一阶段在线作业1．第1题单选题母岩风化的阶段性从早到晚包括：（C ）。

A、机械破碎阶段、酸性硅铝阶段、饱和硅铝阶段、红土阶段B、机械破碎阶段、铝铁土阶段、饱和硅铝阶段、酸性硅铝阶段C、机械破碎阶段、饱和硅铝阶段、酸性硅铝阶段、铝铁土阶段D、机械破碎阶段、酸性硅铝阶段、饱和硅铝阶段、铝铁土阶段2．第2题单选题一碎屑岩，粒度在1-0.5mm的碎屑占48%，0.5-0.25mm的占38%，0.25～0.1mm的占10%，BA、细砂质中粗砂岩B、含细砂中-粗砂岩C、中砂质粗砂岩D、含细砂中砂质粗砂岩3．第3题单选题一碎屑岩，粒度>2mm的碎屑占10%，2-0.5mm的碎屑占18%，0.5-0.25mm的占28%，0.25～0.1mm的占19%，0.1-0.01mm的占25%，该碎屑岩为（C ）。

A、细砂质中粗砂岩B、含细砂质中-粗砂岩C、含砾粉砂质砂岩D、含细砂中砂质粗砂岩4．第4题单选题按照原始物质来源，沉积岩可以分为（B）。

A、砾岩、砂岩、粉砂岩、粘土岩B、碎屑岩、化学岩、生物岩、火山碎屑岩C、碎屑岩、碳酸盐岩、生物岩、火山碎屑岩D、碎屑岩、化学岩、火山碎屑岩、碳酸盐岩5．第5题单选题颗粒粒度在0.5-0.25mm的占60%，0.1-0.25mm的占28%，0.01～0.1mm 的占10%，AA、含粉砂细砂质中砂岩B、细砂质中砂岩C、含细粉砂细砂质中砂岩D、含细砂中砂岩6．第6题单选题沉积岩的形成要经历那几个过程？（D ）A、搬运作用、沉积作用、沉积后作用B、沉积岩原始物质的形成、搬运作用、沉积作用C、母岩风化作用、搬运作用、沉积作用D、沉积岩原始物质的形成、沉积物搬运和沉积作用、沉积后作用7．第7题单选题母岩风化产物类型包括：（A ）。

A、碎屑残留物质、化学风化物质、溶解物质B、物理风化物质、化学风化物质、生物风化物质C、机械破碎产物、化学风化产物、生物化学产物D、碎屑物质、溶解物质、生物物质8．第8题单选题沉积岩的形成包括（B ）等三个阶段。

《沉积岩与沉积相》课程笔记第一章：沉积岩的基本概念及基本特征1.1 沉积岩的定义沉积岩，也称为沉积物岩，是指在地表或地表附近，由风化作用产生的碎屑物质、生物残骸或化学沉淀物，经过搬运、沉积、压实和胶结等地质作用形成的岩石。

沉积岩覆盖了地球表面约75%的面积，是地壳中最丰富的岩石类型之一。

1.2 沉积岩的形成过程沉积岩的形成是一个复杂的地质过程，主要包括以下几个阶段：（1）母岩的风化作用- 物理风化：由于温度变化、冰冻作用、植物根系的生长等物理因素导致岩石破碎。

- 化学风化：岩石与水、氧气、二氧化碳等化学反应，导致矿物成分发生变化。

- 生物风化：生物活动，如微生物、植物和动物，通过其代谢过程分解岩石。

（2）碎屑物质的搬运和沉积- 搬运介质：水流、风力、冰川、重力等自然力量。

- 搬运过程：侵蚀、携带、沉积、分选等。

- 沉积环境：河流、湖泊、海洋、沙漠等。

（3）沉积后作用- 压实作用：上覆沉积物的重量导致下伏沉积物排水、体积减小。

- 胶结作用：矿物质填充沉积物间隙，使之固结成岩。

- 成岩作用：包括化学沉淀、生物化学作用、矿物转变等。

1.3 沉积岩的基本特征（1）层理构造- 定义：沉积岩中的层状结构，反映了沉积环境的周期性变化。

- 类型：水平层理、波状层理、交错层理、递变层理等。

（2）化石- 重要性：提供了生物演化和古环境信息。

- 类型：植物化石、动物化石、微生物化石等。

（3）成分和结构- 碎屑成分：石英、长石、云母等矿物碎屑。

- 填隙物：泥质、碳酸盐、硅质等胶结物。

- 结构：根据粒度分为砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩等。

（4）颜色- 影响因素：沉积物成分、氧化还原条件、有机质含量等。

- 常见颜色：灰色、黄色、红色、绿色、黑色等。

1.4 沉积岩的分类沉积岩可以根据其成因、成分和结构进行分类：（1）碎屑岩- 砾岩：由直径大于2毫米的碎屑组成。

- 砂岩：由直径在0.0625毫米至2毫米之间的碎屑组成。

- 粉砂岩：由直径在0.0039毫米至0.0625毫米之间的碎屑组成。

前几天，在一个QQ群里看到有人问到：“凝灰岩里面会含生物吗？”随后，有人说：“应该不会有生物，温度那么高。

”但也有人有些疑惑到“如果火山尘刚好覆盖在碳酸盐岩地层上是否也会出现生物呢？”更是有人坚定地说：“可以出现生物化石”！群里的人大多都是搞岩矿的人，说明大家对正常火山碎屑岩与沉凝灰岩以及熔结凝灰岩之间的区别也都不是十分清楚。

这也正是我们石油系统长期从事沉积岩岩矿鉴定人员所困惑的问题。

曾经去雁荡山参观过典型的火山碎屑岩剖面，并采了一些样品进行薄片研究，但对火山碎屑岩的薄片鉴定仍觉有些难以把握，尤其是当火山碎屑岩与沉积岩过渡时，就更不知那些是来自火山活动的？那些又是来自沉积盆地的？想要熟练掌握如何分别火山碎屑与沉积碎屑，就必须对火山碎屑岩的组分、形成或堆积过程进行深入了解。

要想回答“凝灰岩中是否可以有生物化石？”这样一个看似简单，但又一两句话无法说清楚的问题，还是需要将火山碎屑岩的概念搞清楚。

火山碎屑岩是由爆发式火山活动所产生的各种碎屑物堆积后通过成岩作用固结而形成的岩石。

由于火山碎屑岩这种特殊的形成方式，其中除含有火山碎屑以外，还可以含有一定数量的来自基底、火山通道围岩或堆积时沉积环境中的正常沉积物。

火山碎屑岩多见于地表，呈层状；不仅见于陆上，还可以见于水下，常与熔岩、次火山岩和正常沉积岩共生，是介于火山熔岩和沉积岩之间的过渡类型岩石，岩类复杂。

兼有两者特点，又与两者相互过渡。

其物质来源主要源于地下熔浆，但火山碎屑物被抛至空中或水中时，又经历了搬运和沉积作用，具有沉积岩的特征。

因此，使得火山碎屑岩的薄片鉴定存在一定的难度。

火山碎屑岩的主要组分为火山物质。

火山物质包括火山弹、火山块、火山砾、凝灰质（火山灰）。

火山弹：是一种岩浆喷发物，平均大小大于64mm，是火山喷发时在火山口附近，炽热的熔浆团被抛向空中，在空气中旋转并发生不同程度的冷却和凝固形成的。

火山块的粒径也大于64mm，与火山弹不同的是，它是火山块自喷发到着地都是固态的岩石碎块，形态一般呈次棱角状至棱角状，有时也呈圆状或次圆状，与火山弹相比，其成分复杂，主要是火山通道附近早先形成的同源火山岩/次火山岩的碎块，有时也有外源的基底岩石碎块。

沉积岩分类碎屑岩沉积岩分类碎屑岩根据碎屑物质的来源，又分为沉积碎屑岩和火山碎屑岩两个亚类。

(一)沉积碎屑岩亚类这一类岩石是由母岩风化和剥蚀作用的碎屑物质所形成的岩石，又称陆源碎屑岩。

除小部分在原地沉积外，大部分都经过搬运、沉积等过程。

根据组成碎屑岩的碎屑颗粒大小，本类岩石又可分为:砾岩类--碎屑直径在2mm以上。

砂岩类--碎屑直径在2-0.05mm之间。

粉砂岩类--碎屑直径在0.05-0.005mm之间。

粘土岩类--碎屑直径小于0.005mm。

上述各碎屑岩类的相应粒级，碎屑含量必须占碎屑总量的50%以上，如砾岩中大于2mm的砾石碎屑含量应占一半以上;如果其中含有25-50%的砂，则可称为砂质砾岩;如果其中含有5-25%的砂，则可称为含砂砾岩。

其余岩类命名原则，依此类推。

1.砾岩类凡直径在2mm以上的碎屑(含量大于50%)组成的岩石都属此类。

砾岩中砾的成分一般是比较坚硬的岩石碎屑。

根据碎屑的磨圆程度可分为角砾岩和砾岩两类。

(1)角砾岩组成角砾岩的砾带有棱角，分选情况一般不好，或未经分选，多为搬运距离很近或未经搬运堆积而成。

根据成因，它们可能是由山崩重力堆积而成;由海浪冲击海岸而成;由母岩风化在原地残积而成;或者由冰川搬运的冰碛堆积而成(称冰碛岩);也可能因断层作用而成(称断层角砾岩，碎屑多呈尖棱状)。

(2)砾岩组成砾岩的砾多为次圆状或圆状。

根据成因，砾岩可能是在海滨潮间带由海浪反复冲刷磨蚀堆积而成，分选和磨圆度都比较好，成分比较单纯;也可能是由河流短距离搬运而成，分选和磨圆度较差，砾石成分也比较复杂。

砾岩中一般少有化石，或含贝壳等生物碎屑化石。

2.砂岩类由2-0.05mm的碎屑(含量大于50%)胶结而成的岩石统称砂岩。

砂岩的矿物成分通常以石英颗粒为主，其次为长石、白云母、粘土矿物以及各种岩屑。

根据粒级大小，砂岩可以分为:粗粒砂岩(2-0.5mm)中粒砂岩(0.5-0.25mm)细粒砂岩(<O.25mm)根据矿物成分，砂岩可分为:(1)石英砂岩砂岩中石英颗粒含量占90%以上，称石英砂岩。