自从Grabau(1904)提出火成岩和沉积岩的统一分类后，近百年来沉积岩的分类方案层出不穷，分类思想、原则不尽相同。本教材采用物质来源－粒度(或成分)的分类思想，首先根据物质来源的差别将沉积岩分为陆源碎屑岩、内源沉积岩和火山碎屑岩和沉积岩组合四大类，每大类再根据粒度的大小和成分的差异进一步细分(表10－1)。

表10－1 沉积岩分类

思考题

1.沉积物有几种物质来源?以哪一种为主?

2.简述碎屑颗粒的搬运方式及其特征。碎屑颗粒在搬运过程中可发生哪些变化?

3.碎屑物质在流水中的侵蚀、搬运、沉积与流速的关系如何?

4.影响成岩作用的因素有哪些?

(一)陆源沉积岩

1.砾岩

主要见于淄博群三台组下部,大盛群马朗沟组和莱阳群城山后组。由于物源区不同,搬运距离不同,其特征差异较大。

淄博群三台组下部砾岩,岩石紫红色,厚层状,砾石成分主要为花岗岩及石英,呈次棱角状居多,其次为次圆状者,大小混杂,粒径在数毫米至数厘米不等,岩石泥质胶结。

莱阳群城山后组砾岩,岩石呈厚层状,砾石成分以细粒二长花岗岩、石英砂岩及千枚岩为主,含量分别为20%～30%、30%～40%、10%～20%。千枚岩砾石棱角—次棱角状,1～5cm大小;花岗岩及石英砂岩等砾石呈球状及扁球状,大小在1～20cm之间,多数在2～5cm之间。泥质胶结。

大盛群马朗沟组砾岩,岩石紫红色、中厚层状,砾石成分主要为安山质,大小较杂,一般0.5～3cm,次棱角状—次圆状。

2.砂岩

主要见于淄博群三台组和坊子组、莱阳群城山后组、大盛群田家楼组。现就本区常见的岩屑砂岩岩性描述如下:城山后组岩屑杂砂岩:岩屑含量47%,长石20%～35%,石英8%～11%,其他如磁铁矿、角闪石、锆石等约2%。岩屑成分主要是凝灰岩、花岗岩等。分选磨圆均不好。长石主要是酸性斜长石和钾长石,部分钠长石和中性长石;石英常呈棱角状、次棱角状。杂基含量较高,可达15%～20%,同时有硅质、铁质、碳酸盐质胶结物。颗粒支撑,杂基孔隙式或基底式胶结,岩石发育粒序层理。

田家楼组的岩屑砂岩:细粒砂状结构,块状构造。长石20%,石英30%,岩屑42%,胶结物氧化铁8%。长石呈次圆状及次棱角状,均匀分布,石英呈次圆状,个别为次棱角状。岩屑呈次棱角状,个别具次圆状,主要成分为火山岩,粒径均为0.1～0.3mm。氧化铁呈薄膜状沿粒间充填胶结,有的颗粒直接接触,之间无氧化铁。氧化铁呈孔隙式或基底式胶结。

3.粉砂岩

主要见于田家楼组:岩石呈灰—灰紫色,黄绿色,粉砂质结构或泥质粉砂结构,水平层理发育,薄层状构造。碎屑物以较稳定的石英砂为主,次为长石与云母,磨圆度差,多为棱角状及次棱角状,含量60%,泥质含量30%。胶结物为钙质或铁质,局部见有硅质胶结。

(二)内源沉积岩

区内的中生代内源沉积岩为煤。仅见于坊子组中。为烟煤,黑色,油脂光泽,参差状断口,柱状节理、硬度2～3,为半亮性煤。

组成内源沉积岩的物质主要是直接来自沉积盆地的溶液或沉积场所的溶液之内，是沉积介质中的溶解物质经化学或生物化学作用沉淀的，但它们从溶液中沉淀出来之后，除少部分可在原地固结成岩之外，大多数都要在盆地内经受波浪、潮汐和水流、重力等作用，发生短距离的搬运和再沉积。此外，还有部分内源沉积岩是在成岩作用过程中经溶液与沉积物发生交代作用形成的，如某些硅质岩和白云岩等。内源沉积岩的成分多种多样，结构也比较复杂。

（一）内源沉积岩的物质成分

内源沉积岩的主要矿物成分种类很多，常见的有铝的氢氧化物（三水铝石、一水硬铝石、一水软铝石），铁的氧化物和氢氧化物（针铁矿、赤铁矿、褐铁矿），锰的氧化物和氢氧化物（软锰矿、硬锰矿、水锰矿等），磷酸盐矿物（胶磷矿、磷灰石），氧化硅矿物（蛋白石、玉髓、石英），碳酸盐矿物（方解石、白云石），硫酸盐类矿物（石膏、硬石膏、天青石、重晶石），卤化物（石盐、钾石盐、光卤石等）和有机质等。这些矿物的种类虽然很多，但由于它们主要是通过化学或生物化学作用从溶液中沉淀出来的，故其形成主要受物理化学、生物化学及化学条件的支配，如物质的浓度和溶解度、介质的pH值、Eh值、CO2含量、温度、压力等，所以在一定的条件下，一般只有一种矿物沉淀，生成一种岩石，每种内源沉积岩中主要的矿物成分和化学成分都比较简单。例如，铝质岩主要由铝的氢氧化物组成；磷质岩主日夏养花网要由磷酸盐矿物组成；硅质岩主要由氧化硅矿物组成，等等。

在内源沉积岩中，除上述从溶液中直接沉淀形成的矿物之外，还常混入少量的陆源矿物，主要是石英、长石、云母和粘土矿物等。若这些陆源矿物在岩石中含量很多时，则成为向陆源碎屑岩类过渡的岩石，如砂质灰岩、泥质灰岩等。

（二）内源沉积岩的结构

内源沉积岩由于其形成方式较多，既有化学或生物化学沉淀的，也有生物作用直接形成的，还有机械沉积的以及交代作用生成的，因此，其结构也多种多样，甚为复杂。例如，碳酸盐岩的主要结构组分包括颗粒、碳酸盐基质、亮晶胶结物、生物格架和晶粒。

◎颗粒：是指在沉积盆地内由化学、生物化学、生物作用形成的碳酸盐沉积物，在波浪、岸流、潮汐等作用下就地或经短距离搬运再沉积而形成的一系列碳酸盐颗粒。有人也称其为盆内颗粒。Folk（1959,1962）称其为“异化颗粒”（allochems）或“异化组分”，即Folk所说的“异常化学作用”所形成的颗粒或组分。

◎碳酸盐基质：是与颗粒相对应的另一种结构组分，是指粒度＜0.03mm的碳酸盐质点，包括细粉屑级以下的碳酸盐颗粒和泥级方解石晶体（又叫灰泥），它可以与颗粒同时通过机械方式沉积并充填在颗粒之间，构成填隙物，也可以独立支撑构成岩石。

◎亮晶胶结物（sparry cement）：主要是指以化学方式沉淀于颗粒之间的结晶方解石或其他矿物，它与砂岩中的胶结物在成因和结构上可以类比。这种方解石胶结物的晶粒一般都比灰泥的晶粒粗大，通常都大于0.004mm小于0.01mm。由于其晶体一般较清洁明亮，故常称为“亮晶方解石”、“亮晶方解石胶结物”或“亮晶”（spar）。但也有泥晶级的胶结物，但较少见。亮晶方解石胶结物是在颗粒沉积以后，由颗粒之间的粒间水以化学沉淀的方式生成的，所以又常称为“淀晶方解石”、“淀晶方解石胶结物”或“淀晶”。它通常是在水动力较强的沉积条件下，原始粒间的细粒灰泥质点被冲洗带出后，在成岩过程中于粒间间隙以化学方式沉淀出的方解石。

◎生物格架：主要是指原地生长的群体生物（如珊瑚、苔藓、海绵、层孔虫等），以其坚硬的钙质骨骼所形成的骨骼格架。另外，一些藻类，如蓝藻和红藻，其粘液可以粘结其他碳酸盐组分，如灰泥、颗粒、生物碎屑等，从而形成粘结格架，如各种叠层石以及其他粘结格架。

◎晶粒：是指经重结晶和交代作用形成的均一的碳酸盐晶体，它是一种次生成因的结构组分。

按内源沉积岩结构组分类型、成因和特点，大致可以将其结构分为四类：晶粒结构、泥晶结构、生物骨架结构、粒屑结构和交代残余结构。

1.晶粒结构

主要是由化学沉淀或重结晶和交代作用形成的矿物晶粒所构成的结构。这种结构与岩浆岩的结构相似，结构要素也基本相同。

按结晶程度可分为隐晶质结构和显晶质结构。

◎隐晶质结构：由微晶矿物集合体组成，晶粒一般＜0.03mm，也可称作微晶结构，肉眼及放大镜下看不到晶粒，岩石致密，常具贝壳状断口或瓷状断口。许多内源沉积岩都具这种结构。

◎显晶质结构：在肉眼及放大镜下，可看到明显的晶粒，岩石断口较粗糙。按晶粒大小可分为巨晶、粗晶、中晶、细晶和粉晶结构（图5-13）：DBNwEttGD

巨晶DBNwEttGD　　＞2mm

粗晶　　2～0.5mm

中晶　　0.5～0.25mm

细晶　　0.25～0.06mm

粉晶　　0.06～0.03mm

2.泥晶结构

由机械沉积的粒度＜0.004mm的泥晶方解石为主所构成的一种碳酸盐岩结构类型（图5-14）。由于晶体粒度细小，在肉眼和显微镜下很难看到晶粒，岩石致密均一。

图5-13DBNwEttGD 碳酸盐晶粒（中国塔里木盆地，下奥陶统）

图5-14 泥晶基质独立支撑构成泥晶结构

3.生物骨架结构

生物骨架结构是造礁生物形成的礁灰岩所特有的结构。常见的造礁生物有群体珊瑚、海绵、苔藓虫、层孔虫及藻类。在自然界中有单一生物门类形成的礁岩，也有多种造礁生物造成的礁岩。

生物骨架结构的主要特点是由原地生长的造礁生物的遗体组成岩石的骨架，骨架内有许多大小不同、形状各异的孔隙和空洞。这些孔隙和空洞常为在礁体内附生的生物遗体（如棘皮动物、有孔虫等）、造礁生物的碎屑物质以及化学沉淀的物质所充填。化学沉淀的充填物质主要为柱状或纤维状方解石，它们往往垂直于骨架的表面或早期碎屑的表面呈放射状生长。其间常有许多孔隙未被充填满，这些余下的孔隙即成为地下水及石油和天然气储集的良好空间（图5-15）。

4.粒屑结构（颗粒结构）

粒屑结构是内源沉积物经波浪、潮汐和水流等机械作用的破碎、搬运和再沉积而成的。其特征与陆源碎屑结构相似，岩石也由各种颗粒和基质或胶结物两部分组成，但颗粒的成因和内部结构要比陆源碎屑岩的复杂得多。以碳酸盐岩而论，常见的颗粒类型有内碎屑、骨屑、鲕粒（豆粒）、藻粒、团粒、团块等几种。填隙物的矿物成分一般与颗粒的成分相同，如碳酸盐岩中的填隙物主要为方解石，但结构上也分两类，一类为粒度＞0.03mm的干净透明的方解石，通称为亮晶方解石胶结物，也有人称为淀晶方解石；另一类是粒度＜0.03mm的微细颗粒（细粉屑）和泥晶方解石，通常称为碳酸盐基质。其他内源沉积岩中也有类似的情况。

粒屑结构的结构要素与陆源碎屑结构相似，包括颗粒的结构、胶结物和基质的结构以及胶结类型三个方面。现以碳酸盐岩的粒屑结构为例说明其特征，一般原则也适用于其他内源沉积岩的粒屑结构。

图5-15 生物骨架结构

（1）粒屑的类型及其特征

粒屑通常亦称颗粒、盆内颗粒、异化颗粒等。它们是在沉积盆地内由化学作用、生物作用或机械作用形成的。常见的粒屑类型有内碎屑、鲕粒（豆粒）、藻粒、骨屑、团粒和团块等。

◎内碎屑（intraclast）：是在水盆地内沉积不久的、固结或弱固结的碳酸盐沉积物经冲刷破碎而成。一般经短距离的搬运磨蚀，故常有一定的圆度和分选性，有的暴露于水体外后，外缘常有红色的铁染的氧化圈。其成分常与相邻或下伏岩层有明显的联系。它们大多是薄层的泥晶灰岩的碎屑。内碎屑按其粒度大小可分为：

砾屑　　＞2mm

砂屑　　2～0.063mm

粉屑　　0.063～0.004mm

泥屑　　＜0.004mm

图5-16为内碎屑砾屑结构。其他粒屑结构亦可按上述粒级标准划分。泥屑结构通常亦称泥状结构，但在肉眼观察下与泥晶结构无法区分可统称为泥晶结构。

图5-16 内碎屑砾屑结构的岩石光面素描（2:1）（河北唐山）

（宋姚生绘）

◎骨屑（bioclast）：亦叫生物颗粒、化石、生物碎屑等，它们是盆地内分散的生物遗体堆积而成（图5-17），不包括由造礁生物形成的生物骨架结构。碳酸盐岩中常见的形成骨屑的生物门类很多，主要的有腕足类、双壳类、腹足类、头足类、珊瑚、苔藓虫、有孔虫、介形虫、叶肢介、三叶虫、海百合、海胆以及钙质藻类。在硅质岩中有硅藻、放射虫、海绵等，在磷质岩中有软舌螺等。这些生物遗体一般都经过水流和波浪等的破碎、磨http://www.rixia.cc蚀和搬运，故常有磨圆和分选现象。少数也可以是原地埋藏的和未经破碎的。

◎鲕粒（ooid）和豆粒（pisoid）：鲕粒和豆粒都是内部具规则的同心层状结构的圆球状或椭球状颗粒，颗粒的核心多为陆源碎屑、骨屑或内碎屑（图5-18）。颗粒直径小于2mm的称为鲕粒；大于2mm的称为豆粒。在碳酸盐岩、硅质岩、磷质岩、铁质岩、铝质岩和锰质岩中，鲕粒结构都很常见。

图5-17 双壳类（波兰，中三叠统）

图5-18 正常鲕（意大利，石炭系）

◎团粒（pellet）：是由泥晶碳酸盐矿物组成的球状或椭球状小颗粒。团粒无明显的内部构造（图5-19），结构均匀，团粒大小一般为0.1～0.5mm。关于团粒的成因尚有争议，一般认为是泥晶方解石经生物化学或化学作用凝聚而成。部分团粒也可能是食泥动物的粪粒。团粒与细小的内碎屑肉眼下不易区分，但通常把粒度较细、颗粒大小较均匀、形状浑圆的颗粒认作团粒；把形状不很圆的颗粒认为是内碎屑。与鲕粒的区别则主要是团粒内部无同心层状构造。

◎藻粒：是与藻类有成因联系的颗粒（见图4-35），包括藻鲕、藻灰结核和藻团块。

◎团块（lump）：团块是具不规则外形的复合颗粒，常由方解石胶结几个细小的生物碎屑、鲕粒或团粒等组成。颗粒大小不一，外形不规则，有的像葡萄串状。典型的现代碳酸盐团块见于巴哈马滩，呈葡萄串状，故又称巴哈马石或葡萄石（图5-20）。

图5-19 团粒结构（美国纽约，下奥陶统）

图5-20 葡萄石（墨西哥，下白垩统）

（2）碳酸盐基质

碳酸盐基质亦称灰泥基质或泥晶基质，其粒度上限的划分还很不一致，有以0.004mm的泥晶作为上限，也有以0.01mm、0.02mm和0.03mm为界的。我们现以0.03mm作为碳酸盐基质的上限，包括了泥晶方解石和细粉屑，与陆源碎屑岩中的杂基相对应。它们是与颗粒一起沉积的，故岩石中基质的存在，表明其沉积物分选不好，是在水动力较弱的环境中沉积的。碳酸盐基质在手标本上的表现是污浊的、致密的、不显晶粒，呈隐晶结构。泥晶方解石的成因可能是多种的，有化学成因的、生物化学沉淀的、从生物遗体中分解出来的；还有机械磨蚀作用形成的。

（3）亮晶方解石胶结物

亮晶方解石胶结物简称亮晶胶结物，是碳酸盐颗粒之间的化学沉淀物，一般是在颗粒沉积后从颗粒之间的粒间溶液中沉淀出来的，粒度大于0.03mm。在手标本上亮晶胶结物一般为浅灰色至灰白色，显晶质结构，晶粒比较干净，放大镜下可看到晶粒轮廓和闪闪发光的小解理面，断口较粗糙。若粒屑结构为亮晶方解石胶结时，说明岩石是在水动力较强的高能环境中形成的，因为颗粒之间的基质已为动力较强的水介质冲洗干净，余下的孔隙在成岩作用过程中为粒间溶液形成的亮晶方解石所充填。

（4）胶结类型

其特点与陆源碎屑结构一样，也可以分为基底式胶结、孔隙式胶结和接触式胶结。

5.交代残余结构

由交代作用形成的内源沉积岩常具交代残余结构。它是由于交代作用不彻底，原岩中的矿物成分或结构能部分地保存下来，即成交代残余结构。例如，鲕粒灰岩经白云石化后，组成鲕粒的方解石已部分或全部被白云石所代替，但鲕粒的形态和内部的同心层状构造仍部分或全部保存下来，这种结构即为交代残余结构，称交代残余鲕粒结构（图5-21）。

图5-21 交代残余鲕粒结构（四川，三叠系）