第四章碎屑巖的結構及粒度分析第一節碎屑顆粒的結構第二節膠結類型及顆粒支撐性質第三節孔隙結構和結構成熟度第四節粒度分析本章重點１、基本概念：粒度，Φ值，球度，形狀，圓度，直方圖，累積曲線，概率累積曲線，平均粒徑，中值，標準偏差，分選系數，偏度，峰度。２、膠結物的結構，膠結類型。３、常見環境的概率累積曲線。４、牽引流及濁流的C-M圖。第四章碎屑巖的結構及粒度分析第一節碎屑顆粒的結構一、碎屑顆粒的粒度二、碎屑顆粒形狀和球度三、碎屑顆粒圓度及顆粒表面結構四、填隙物碎屑巖的結構定義指碎屑巖內各結構組分的特點和相互關系。碎屑顆粒的結構雜基和膠結物的結構孔隙的結構碎屑顆粒與雜基和膠結物之間的關系。研究意義鑒別描述、分類命名沉積巖的依據，沉積巖成因分析的重要標志。

第一節碎屑顆粒的結構概念：構成碎屑巖的礦物及巖石碎屑的大小、形狀以及空間組合方式。一、碎屑顆粒的粒度（一）、粒度的概念（１）定義：碎屑顆粒的大小，是碎屑巖最主要的結構特征。（２）表示方法：線性值、體積值（３）線性值——直觀測量(常用）①確定顆粒的最大投影面；②對最大投影面做外切矩形，矩形的長邊為顆粒的最大直徑dL，矩形的短邊為顆粒的中間直徑dI。③做垂直于最大投影面并通過顆粒的最長截線，截線長度就是顆粒的最短直徑ds。（４）體積值：用與顆粒同體積的球體直徑（標準直徑bn）表示。圖4-1顆粒最大投影面的外切矩形一、碎屑顆粒的粒度一、碎屑顆粒的粒度（二）、粒級劃分粒級的劃分——2的幾何級數值，十進制，Φ值（１）十進制>1mm礫2～0.1mm砂0.1～0.01mm粉砂<0.01mm粘土（泥）一、碎屑顆粒的粒度（二）、粒級劃分（２）幾何級數制（伍登-溫哥華方案）以1mm為中心，每次除以2或乘以2來進行分級。將幾何級數制標準進行對數變換，就成為Φ值粒度標準。Φ=-log2D，D為碎屑顆粒直徑（mm）。D>2mm2~0.0625mm0.0625~0.0039mm<0.0039mm

Φ<-1-1~44~8>8礫

砂

粉砂

粘土（泥）十進制2的幾何級數制顆粒直徑,mm粒級劃分顆粒直徑,mm＞1000巨礫礫

巨礫＞2561000～100粗礫中礫256～64100～10中礫礫石64～410～2細礫卵石4～21～2巨砂砂極粗砂粗砂中砂細砂極細砂2～11～0.50.5～0.250.25～0.1250.125～0.06251～0.5粗砂0.5～0.25中砂0.25～0.01細砂0.1～0.05粗粉砂粉砂粗粉砂中粉砂細粉砂極細粉砂0.0625～0.03120.0312～0.01560.0156～0.00780.0078～0.00390.05～0.005細粉砂＜0.005粘土(泥)＜0.0039表4—1常用的碎屑顆粒粒度分級表一、碎屑顆粒的粒度（三）、碎屑巖的粒度分類和命名粒度分類命名的具體原則：（1）、三級命名法≥50%××巖50～25%××質25～10%含××<10%不參與命名一、碎屑顆粒的粒度（三）、碎屑巖的粒度分類和命名（2）、復合命名法沒有一個粒級≥50%，在50～25%的粒級不只一個。以含量為50～25%的粒級進行復合命名，“＊＊—＊＊巖”，含量較多的寫在后面。（3）、合并命名法沒有≥50%的粒級，50～25%的粒級也沒有或只有一個，將巖石全部粒度組分合并為礫、砂和粉砂三大級，按前兩條原則命名。二、碎屑顆粒的形狀和球度（一）碎屑顆粒的球度球度是一個定量參數，用它來度量一個顆粒接近球體的程度。最大投影球度法：用與顆粒體積相同的球體的橫切面積與該球粒的最大投影面積的比值。顆粒的三個軸愈接近相等，則球度愈高；反之，則低。二、碎屑顆粒的形狀和球度（二）、碎屑顆粒的形狀由顆粒中的A、B、C三個軸的相對大小決定四種形狀：圓球體：B／A＞2／3、C／B＞2／3橢球體：B／A＜2／3、C／B＞2／3扁球體：B／A＞2／3、C／B＜2／3長扁球體：B／A＜2／3、C／B＜2／3二、碎屑顆粒形狀和球度三、碎屑顆粒的圓度及顆粒表面結構（一）碎屑顆粒的圓度指碎屑顆粒的原始棱角被磨圓的程度。（1）福克→圓度標度ρ。（0-6）：（0-1）尖棱角狀；（1-2）棱角狀；（2-3）次棱角狀（3-4）次圓狀；（4-5）圓狀；（5-6）滾圓狀（２）手標本描述分四級：棱角狀、次棱角狀、半（次）圓狀、圓狀圓度=(∑г/n)/Rг—隅角的內切圓半徑n—隅角數R—顆粒的最大內切圓半徑三、碎屑顆粒圓度及顆粒表面結構圖4-4圓度的形狀和分級（據鮑爾斯，1953）注：同一方框的顆粒圓度相似，但球度不同。三、碎屑顆粒圓度及顆粒表面結構

三、碎屑顆粒的圓度及顆粒表面結構（二）、顆粒的表面結構是碎屑顆粒表面的形態特征，一般主要指表面的磨光程度及表面刻蝕痕跡。四、填隙物（一）、雜基指分布于碎屑顆粒之間的，以懸移載荷方式與顆粒同時沉積的，粒徑一般小于0.03mm的，細小的機械成因碎屑沉積物。（1）原雜基：代表原始沉積狀態的雜基。（2）正雜基：原雜基經成巖作用明顯重結晶后轉變為正雜基。原雜基和正雜基都可作為沉積環境的標志。四、填隙物的結構：（一）、雜基（3）似雜基：與雜基成因上完全不同，但與雜基極為相似的細粒組分①淀雜基：在成巖作用過程中，從孔隙水中析出的粘土礦物膠結物。②外雜基：碎屑沉積物堆積后，在成巖后生期充填于其粒間孔隙中的外來雜基物質③假雜基：是軟碎屑經壓實碎裂形成的類似雜基的填隙物四、填隙物的結構：（二）、膠結物及其結構膠結物結構按晶粒大小、晶體生長方式及重結晶程度劃分：1、非晶質及隱晶質結構2、顯晶粒狀結構3、嵌晶結構4、自生加大結構四、填隙物的結構：（二）、膠結物及其結構1、非晶質及隱晶質結構非晶質結構蛋白石、鐵質、磷酸鹽礦物常形成非晶質結構。隱晶質結構玉髓、隱晶質磷酸鹽、碳酸鹽等。四、填隙物的結構：（二）、膠結物及其結構2、顯晶質結構粒狀：膠結物呈結晶粒狀分布于碎屑顆粒之間，碳酸鹽膠結物常具這樣的結構。帶狀/薄膜狀：膠結物圍繞顆粒呈帶狀/薄膜狀分布。櫛殼狀：膠結物呈纖維狀或細柱狀垂直碎屑表面生長。凝塊狀或斑點狀：膠結物在巖石不均勻分布。四、填隙物的結構：（二）、膠結物及其結構3、嵌晶結構膠結物的結晶顆粒較粗大，晶粒間呈鑲嵌結構，每一個晶粒中都可含多個碎屑顆粒。方解石、石膏、沸石等易在成巖晚期階段形成這種結構4、自生加大結構自生石英膠結物圍繞碎屑石英顆粒邊緣呈次生加大邊，兩者光性方位大體一致。有時碎屑長石和方解石也可出現自生加大結構。多出現于硅質膠結砂巖一、支撐結構按碎屑顆粒和雜基的相對含量雜基支撐雜基含量高，顆粒互不接觸，在雜基中呈漂浮狀。顆粒支撐碎屑顆粒含量占絕對優勢，顆粒之間相互接觸第二節膠結類型及顆粒支撐性質第二節膠結類型及顆粒支撐性質

膠結類型：碎屑巖中碎屑顆粒和填隙物間的關系，與碎屑顆粒與填隙物的相對含量、顆粒間接觸關系有關二、膠結類型：1、基底式膠結2、孔隙式膠結3、接觸式膠結4、鑲嵌式膠結（無膠結物式膠結）二、膠結類型：1、基底膠結：填隙物含量多，碎屑顆粒呈漂浮狀，雜基支撐，重力流；2、孔隙膠結：碎屑顆粒構成支架，顆粒支撐，點接觸，膠結物含量少，只充填在碎屑顆粒之間的孔隙中。3、接觸膠結：顆粒之間點接觸或線接觸，膠結物含量很少，分布于碎屑顆粒相互接觸的地方。顆粒支撐。4、鑲嵌膠結：碎屑顆粒線、凹凸、縫合接觸，有時不能將碎屑與膠結物分開。顆粒支撐華英參1井3548.42m，J1溶蝕縫（—）40華英參1井3548.42m，J1顆粒內溶蝕縫（—）40圖4-7膠結類型（a)基底膠結；（b）孔隙膠結；（c）接觸膠結；（d）鑲嵌膠結二、膠結類型鑲嵌式膠結,石英砂巖嵌晶膠結,鈣質砂巖雜基支撐,泥質粉砂巖基底式膠結,巖屑粉砂巖,東濮孔隙式膠結,石英砂巖第三節孔隙結構和結構成熟度一、孔隙結構原生孔隙主要是粒間孔隙，即碎屑顆粒原始格架間的孔隙。原生的孔隙度和滲透率與碎屑顆粒的粒度、形狀、分選性、球度、圓度和填集性質有關。次生孔隙絕大多數都是形成于成巖中期之后及后生期，一般都是巖石組分發生溶解作用的結果，也包括巖石因破碎或收縮作用而形成的裂縫。次生孔隙是更主要的油氣儲集空間。第三節孔隙結構和結構成熟度二、結構成熟度結構成熟度是指碎屑巖沉積物在風化、搬運和沉積作用的改造下接近終極結構特征的程度（福克，1954）。①結構成熟度高（雜基≤5%）顆粒分選磨圓好，具明顯的顆粒支撐結構和較多化學膠結填隙物，。②結構成熟度中等（雜基5－15%）顆粒分選磨圓中等，具顆粒支撐結構和一定量的化學膠結填隙物，③結構成熟度低（雜基≥15%）顆粒分選磨圓較差，具明顯的雜基支撐結構和很少的化學膠結填隙物，成分成熟度和結構成熟度可以一致，也可以不一致。如粉砂的成分成熟度較高，但顆粒的磨圓較差。第四節粒度分析

概述：碎屑巖粒度可以判別沉積環境及水動力條件，碎屑巖的儲油物性與粒度密切相關。粒度分析方法有：1、篩析：是對砂級顆粒進行粒度分析最常用的方法，結果比較精確。適用于砂和弱膠結的巖石2、沉降分析：適用于粉砂，粘土分析，目前也用于砂的分析①移液管法：以斯托克沉降定律為分析依據②沉降管法：直接觀察顆粒堆積速度3、薄片粒度分析——固結緊密的巖石（粒算法）薄片分析法分：點計法，線計法，帶計法等三種篩析記錄表顆粒直徑重量g重量百分比%累計重量百分比%mmΦ＞1＞02.120.53

0.531～0.750～0.47.721.9329.512.460.75～0.600.4～0.7261.1815.2917.750.60～0.500.72～1.049.1812.2930.040.50～0.431.0～1.235.528.8843.2538.920.43～0.401.2～1.340.7210.1849.10.40～0.301.3～1.7583.0220.7569.850.30～0.251.75～2.013.753.4473.290.25～0.202.0～2.3279.1819.7926.2493.080.20～0.152.32～2.7223.735.9399.010.15～0.122.72～3.02.10.5299.530.12～0.103.0～3.30.580.150.3699.680.10～0.093.3～3.50.240.0699.740.09～0.0753.5～3.750.30.0899.820.075～0.063.75～4.00.80.0799.89＜0.06＞4.00.820.21

100.1一、粒度參數和粒度資料圖解（一）、粒度資料圖解1、直方圖和頻率曲線①直方圖表示樣品的粒度分布情況。特別是分選程度橫坐標是φ值標度；縱坐標是算術百分坐標。一系列長方形組成，長方形底邊長度代表粒度區間；高度代表每個粒度區間的重量百分比。②頻率曲線圖將直方圖上各方塊頂邊中點連接起來，繪制成的光滑曲線顆粒直徑Φ圖4-8青島海灘某砂樣的粒度曲線(a)直方圖；(b)頻率曲線(c)累積曲線峰或眾數:直方圖中的高方塊或頻率曲線中的高點單峰分選好雙峰多峰分選差

一、粒度參數和粒度資料圖解（一）、粒度資料圖解2、累積曲線用粒度累積百分比數值作圖橫坐標——粒徑縱坐標——各粒級累積含量不同成因碎屑沉積的累積曲線A-海濱礫巖;B-海濱砂;C-冰川沉積物;D-頁巖;E-黃土一、粒度參數和粒度資料圖解（三）、粒度資料圖解3、概率累積曲線橫坐標——粒徑φ值，縱坐標——概率百分數標度用累積重量百分比作圖表現為相交的幾個直線段碎屑沉積物（巖）粒度一般包括三個次總體：①懸浮搬運組分②跳躍搬運組分③滾動搬運組分圖4-11常用的三種粒度曲線1、頻率曲線；2、累積曲線3、概率值累積曲線一、粒度參數和粒度資料圖解(二)、粒度參數1、平均粒徑和中值——粒度的集中趨勢Mz＝（φ16+φ50+φ84）/3中值Md是累積區縣上50%對應的粒徑。2、標準偏差和分選系數——分選程度σ1=（φ84-φ16）/4＋（φ95-φ5）/6.6So=P25/P753、偏度(SK1)——判別粒度分布的不對稱程度正、負偏態4、峰度(尖度)——頻率曲線尖銳程度名稱特拉斯克福克和沃克中值Md=P50MdΦ=Φ50平均粒徑MZ=(P25+P75)/2MZ=(Φ16+Φ50+Φ84)/3分選SO=P25/P75σ1=(Φ84-Φ16)/4+(Φ95-Φ5)/6.6偏度SK=P25×P75/Md2SK1=(Φ16+Φ84-2Φ50)/2(Φ84-Φ16)+(Φ5+Φ95-2Φ50)/2(Φ95-Φ5)峰度KG=(P25-P75)/2(P90–P10)KG=(Φ95-Φ5)/2.44(Φ75-Φ25)常用的粒度參數不同偏度的頻率曲線形態（據費里德曼，1961)雙峰態頻率曲線第三節粒度分析不同峰度的頻率曲線形態幾種沉積類型的粒度特點沉積類型特點頻率曲線形態偏度峰度分選粒度河砂常見雙峰或多峰不對稱曲線變化大，正偏為主數值多低差—中粗

細海灘砂單峰對稱正態曲線為主多對稱，偶有負偏態中等至微尖好沙丘砂單峰曲線，微不對稱正偏態中等極好風成坪地砂雙峰曲線、不對稱正偏態尖銳好二、粒度分析在區分沉積環境中的應用（一）、粒度判別函數及成因圖解濱海淺海濁流風三角洲（河流）二、粒度分析在區分沉積環境中的應用（二）、用概率累積曲線區分沉積環境一個理想的粒度概率曲線包含三個次總體：

①懸浮搬運組分：最細的顆粒，一般小于0.1mm。大多數沉積物中都包含一些從懸浮狀態沉積下來的細粒組分。②跳躍搬運組分：大小一般在0.1mm至1mm。跳躍次總體是沉積樣品中分選最好的組分，它往往作為主要部分構成沉積物的格架。③滾動（或稱牽引、推移）搬運組分：最粗粒的組分，沿底面滑動、滾動、拖曳前進。多數砂質沉積物的概率圖包括三個直線段。直線段的斜率代表著分選性，線段愈陡說明分選程度愈好。用概率累積曲線區分沉積環境圖4-16粒度概率圖及粒度次總體海灘砂的粒度概率圖海灘砂丘砂和波浪帶淺海砂的粒度概率圖支流河口沙壩及支流河道砂的粒度概率圖現代河道砂的粒度概