沉积岩特征描述

岩石的特征描述

在钻孔地质编录过程中，主要工作之一是划分地层、岩层，对岩层、岩石的特征进行描述。本次仅介绍沉积岩的特征描述。沉积岩主要分为陆源碎屑岩、火山碎屑岩、机械-生物-化学岩、可燃有机岩：

1)、陆源碎屑岩：指母岩机械破碎产物经搬运、沉积、固结成岩而成的岩石，其组成成分中陆源碎屑物质含量超过50%。

2)、火山碎屑岩：指组成成分中火山碎屑物质含量大于50%的岩石。

3)、机械-生物-化学岩：指由机械作用、生物作用和化学作用共同形成或由其中两种作用共同形成的岩石。

4)、可燃有机岩：指由生物生成的可燃岩石。

第一节陆源碎屑岩、火山碎屑岩、机械-生物-化学岩的特征描述

陆源碎屑岩、火山碎屑岩、机械-生物-化学岩的特征描述主要包括以下方面：

一、颜色

沉积岩的颜色反映了岩石的成分、结构、成因，是进行分层、对比和推断古地理条件的重要标志之一。沉积岩的颜色按成因可分为原生色和次生色；而原生色又可分为继承色、自生色。

1)、继承色：取决于碎屑物质的颜色。

2)、自生色：取决于沉积和成岩阶段形成的自生矿物的颜色。

3)、次生色：是在后生作用(如浸染等)或风化作用过程中，原生色发生次生变化而形成的。

沉积岩的常见基本颜色主要为黑、灰、白、黄、褐、红、蓝、紫、杂

色。在对岩石的颜色进行描述时，不仅要说明颜色的种类，还要说明颜色的深浅度。有时岩石时混合色，则用复合名称描述，复合颜色名称的前面为次要色，后面为主要色。

在描述岩石的颜色时一般不能使用实物形容。

二、结构

(一)、陆源碎屑岩的结构

根据粒度的不同，可将陆源碎屑划分为4大类即砾(巨砾、粗砾、中砾、细砾)、砂(粗砂、中砂、细砂)、粉砂(粗粉砂、细粉砂)、泥。

1)、巨砾：粒度大于128mm；

2)、粗砾：粒度介于32~128mm之间；

3)、中砾：粒度介于8~32mm之间；

4)、细砾：粒度介于2~8mm之间；

5)、粗砂：粒度介于0.5~2mm之间；

6)、中砂：粒度介于0.25~0.5mm之间；

7)、细砂：粒度介于0.0625~0.25mm之间；

8)、粗粉砂：粒度介于0.0625~0.0156mm之间；

9)、细粉砂：粒度介于0.0156~0.0039mm之间；

10)、泥：粒度小于0.0039mm。

以相应粒度的碎屑为主要组成(含量大于50%)的岩石结构为以下几种：

1)、巨砾岩，其岩石结构为巨砾状结构；

2)、粗砾岩，其岩石结构为粗砾状结构；

3)、中砾岩，其岩石结构为中砾状结构；

4)、细砾岩，其岩石结构为细砾状结构；

5)、粗砂岩，其岩石结构为粗粒砂状结构；

6)、中砂岩，其岩石结构为中粒砂状结构；

7)、细砂岩，其岩石结构为细粒砂状结构；

8)、粗粉砂岩和细粉砂岩，其岩石结构为粉粒砂状结构；

9)、泥岩，其岩石结构为泥质结构。

此外，由于岩石的分选性极差(各种粒度的碎屑含量均小于50%)，还有不等粒砾状结构，砂、砾状结构，不等粒砂状结构。

(二)、火山碎屑岩的结构

火山碎屑有火山集块(粒度大于64mm)、火山角砾(粒度为2~64mm)、火山凝灰(粒度小于2mm)，由相应粒度的火山碎屑组成(含量大于50%)的岩石主要有集块岩、火山角砾岩、凝灰岩，其岩石结构分别为集块结构、火山角砾结构、凝灰结构。

(三)、机械-生物-化学岩的结构

常见的机械-生物-化学岩主要为碳酸盐岩、硅质岩。碳酸盐岩和硅质岩的岩石结构特征具有相似性，本文以碳酸盐岩为代表介绍机械-生物-化学岩的结构。

碳酸盐岩的结构类型主要有粒屑结构、生物骨架结构、晶粒结构、泥晶结构、残余结构。

1、粒屑结构

粒屑是指在沉积盆地内由化学、生物化学、生物作用和波浪、潮汐、岸流的机械作用而形成，并在盆地内就地沉积或经短距离搬运而沉积的颗粒。一般由波浪和流水搬运沉积而成的碳酸盐岩具有粒屑结构。粒屑结构包括内碎屑结构、生物碎屑结构、鲕粒结构及藻粒结构。

(鲕粒与藻粒的区别在于：鲕粒是具有核心及同心层包壳的球状颗粒；藻粒是不规则状或不具同心层包壳的球状颗粒。)

2、生物骨架结构

由原地生长的生物骨架组成的碳酸盐岩具有生物骨架结构。生物骨架结构与生物碎屑结构的区别在于：前者生物个体是完整的；后者则经过搬运、磨蚀，生物个体不完整。

3、晶粒结构

按晶粒大小巨晶结构(>2mm)、粗晶结构(0.5~2mm)、中晶结构(0.25~0.5mm)、细晶结构(0.0625~0.25mm)、粉晶结构(0.0039~0.0625mm)、泥晶结构(<0.0039mm)。经过强烈重结晶作用或白云石化的灰岩常具有晶粒结构；此外，一般由生物、化学作用沉淀的碳酸盐岩具有泥晶结构。

4、残余结构

指灰岩经重结晶或白云石化后具有原灰岩的各种残余结构，如残余鲕粒结构、残余生物结构等。

三、构造

沉积岩的构造是指沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式。这里主要介绍层理构造和层面构造。

(一)、层理

层理是沉积岩最重要的构造特征，是沉积岩区别于火成岩和变质岩的最主要标志。为了便于对层理进行描述，先介绍细层和层系的概念：

1)、细层：组成层理的最基本、最小单位；

2)、层系：由一组成分、结构、厚度、产状都相似的同类型的细层组成。

层理(岩石单层厚度<1mm时称为页理)主要可分为以下8种类型：

1、水平层理

也称为水平纹理，是指在粉砂和泥质沉积物中，由弱水动力条件形成的，平直且与层面平行的层理，可呈连续或不连续状，厚度一般为几毫米，常见于粉砂岩、泥岩及泥晶灰岩中。

2、平行层理

指碎屑粒度>0.0625mm的沉积物中，由强水动力条件形成的相互平行且与层面平行或近于平行的层理，平行层理见于细砂以上(含细砂)粒度的碎屑岩中。

3、波状层理

指细层呈波状起伏，但总的方向与层面平行的层理。波状层理的特征

是砂层与泥层呈交替的波状连续层，常见于细砂岩和粗粉砂岩中。

4、递变层理

又称为序粒层理，指具有粒度递变的层理，且层理面基本相互平行，没有交切现象。当自下向上粒度由粗变细时称为正向递变层理；自下向上粒度由细变粗时称为反向递变层理。

5、韵律层理

指由成分、结构或颜色不同的薄层(厚度一般小于5mm)有规律地重复交互所组成的层理，常见于砂泥互层的岩石中。

6、均匀层理

也称为块状层理，指层内物质均匀，组分和结构均无分异现象，不显示细层构造的层理。

7、交错层理

也称为斜层理，指细层与层系界线相交或层系界线彼此相交的层理。当层系厚度小于5cm时为小型交错层理；层系厚度大于5cm时为大型交错层理。交错层理是最常见的层理类型之一，常见板状交错层理、槽状交错层、楔状交错层理、脉状层理、透镜状层理。

1)、板状交错层理：层系上下界面平直，呈板状平行，且厚度较稳定。

2)、槽状交错层理：层系底界为弧形侵蚀面，层系呈槽形相互交切，且细层也呈槽形。

3)、楔状交错层理：层系的上下界面呈互不平行的平面，层系厚度变化呈楔形且彼此切割；细层的倾向和倾角变化不定。

4)、脉状层理：泥质沉积物呈脉状分布于砂质沉积物中。泥质脉状体可呈多种形状，如孤立状、分叉状、波状等。

5)、透镜状层理：砂质沉积物呈透镜状分布于泥质沉积物中，且在空间上呈断续分布。

此外，交错层理还有浪成沙纹交错层理、爬升波痕纹理等。

8、变形层理

指沉积物沉积的同时或固结成岩以前还处于塑性状态下所发生的同生变形构造，通常表现为生物扰动构造或沉积滑陷构造。

(二)、层面构造

沉积岩的层面构造主要有波痕、雨痕、干裂、冲刷痕、压刻痕、负载构造、生物遗迹。

1、波痕：指搬运介质(风、流水等)的运动在沉积物表面所形成的波状起伏的构造。

2、雨痕：指由于沉积物在尚未固结时即露出水面，表面受雨滴冲击而形成坑凹，又为上覆沉积物充填而形成的构造。

3、干裂：指由于沉积物在尚未固结时即露出水面，经晒干成张开的干裂缝，又为上覆沉积物充填而形成的构造。干裂构造一般呈正“V”字形。

4、冲刷痕：指流水在下伏沉积物层面上冲刷造成坑凹，并被上覆砂质沉积物充填和覆盖，经成岩后在上覆砂岩的底层面上形成向下凸起且具有一定的排列方向的包状体。

5、压刻痕：指流水携带某些“工具”(如树枝、岩块等)对底部沉积物进行刻划或冲击所造成的模痕。

6、负载构造：指在不均匀的重荷作用下，上覆的砂质沉积物陷入到下伏的泥质沉积物中，从而在上覆砂质层的底界面上形成形状不规则、排列杂乱的瘤状突起物，也称为重荷模。

7、生物遗迹：又称为生物扰动构造，指由于生物的生命活动和生态特征而在沉积物中遗留下来的痕迹。包括生物的足迹、爬行痕迹、觅食痕迹等。其中生物的觅食痕迹常见有直孔或“U”形孔状。

波痕、雨痕、干裂、生物遗迹属层面的顶面构造；冲刷痕、压刻痕、负载构造属层面的底面构造。

此外，碳酸盐岩还具有缝合线构造、叠层构造、鸟眼构造、示底构造；炭质泥岩受次生构造变动强烈影响时具有鳞片状构造。

四、岩石单层厚度

按照岩层单层厚度的不同，可将其划分为以下几类：

1)、巨厚层状：也称为块状，单层厚度大于2m 。

2)、厚层状：单层厚度为0.5~2m。

3)、中厚层状：单层厚度0.1~0.5m。

4)、薄层状：单层厚度0.001~0.1m。

5)、页片状：单层厚度小于0.001m。

(鳞片状构造的炭质泥岩不描述岩层单层厚度。)

五、结核和包裹体

(一)、结核

结核是指成分、结构、颜色与围岩有明显差别的团块状矿物集合体。描述结核特征包括：数量、成分、成因、形状、大小、分布形态。

1、结核数量：描述数量时主要是定性描述，分为少量(标本中结核含量小于5%)和丰富(标本中结核含量大于5%)。

2、结核成分：常见有黄铁矿、菱铁质、锰质、钙质、白云质、硅质、煤核。

3、结核成因：根据成因分为同生结核、成岩结核、后生结核、假结核。

1)、同生结核：与形成围岩的沉积物同沉积形成，与围岩界线清晰，不切穿层理，且层理围绕结核呈弯曲状。常见有硅质和铁锰质结核。

2)、成岩结核：在沉积物成岩过程中由物质重新分配形成，结核呈扁平状，部分切穿层理，部分被围岩掩盖，并见有层理围绕结核弯曲。

3)、后生结核：明显切穿层理，不见有层理弯曲现象。

4)、假结核：形态看起来像结核，而实际上不是结核，是由于沉积岩在表生阶段因球状风化而形成的。

4、结核形状：形状主要有球状、椭球状、透镜状、瘤状、不规则状、

龟背石。(龟背石是结核脱水收缩时发生网状裂隙并被其它矿物充填，形态像乌龟的背一样。)

5、结核大小：大小通过其长轴和短轴的大小来体现的。

6、结核分布形态：分布形态表现在与层面的关系，分为平行层面、斜交层面、垂直层面。

(二)、包裹体

包裹体是指陆源沉积物堆积时，由于水流冲刷而包裹在沉积物中的岩石碎块，其特点是未经分选和磨圆。描述包裹体时应从成分和大小方面进行描述。

1)、包裹体的成分：常见有煤、炭质泥岩、泥岩、粉砂岩。

2)、包裹体的大小：也是通过其长轴和短轴的大小来体现的。

六、(岩石)碎屑物的组成成分

对于碎屑岩而言，只有碎屑粒度达到细(粒)砂岩以上(含细砂岩)的才描述碎屑物成分。

1、碎屑岩的常见碎屑物成分有：岩屑、石英、长石、云母、凝灰、晶屑、玻屑等；

2、碳酸盐岩的常见成分主要为方解石、白云石、菱镁矿、石膏、硬石膏、重晶石、萤石等；

3、硅质岩的成分主要有蛋白石、玉髓、自生石英等。

七、胶结物

对于碎屑岩而言，只有碎屑粒度达到细(粒)砂岩以上(含细砂岩)的才描述胶结物。

1、胶结物质

广义上的胶结物也称为填隙物，是位于碎屑颗粒之间且对碎屑起胶结作用或充填作用的物质，包括充填物和化学胶结物。

1)、碎屑岩类的胶结物主要有：砂质、粉砂质、泥质、凝灰质、钙质、铁质、硅质。其中砂质、粉砂质、泥质、凝灰质为充填物；钙质、铁质、硅质为化学胶结物。(此外，砂质充填物只有砾岩具有；泥质和粒度<0.03mm 的粉砂统称为杂基。)

2)、碳酸盐岩的胶结物主要有：泥晶基质(充填物，相当于碎屑岩的杂基)和亮晶(化学胶结物，充填于碳酸盐岩的原始粒间孔隙中)。

3)、硅质岩的胶结物为硅质。

2、胶结类型

指碎屑物与胶结物之间的关系，主要分为基底式胶结、孔隙式胶结、接触式胶结。

1)、基底式胶结：胶结物含量多，碎屑彼此不相连，胶结物多为杂基或泥晶基质。

2)、孔隙式胶结：碎屑颗粒紧密相接，胶结物充填与粒间孔隙中。

3)、接触式胶结：只有碎屑颗粒的接触处才有胶结。

八、碎屑的分选性

只有碎屑粒度达到中(粒)砂岩以上(含中砂岩)的碎屑岩类才描述分选性。分选性是指碎屑物的粒度组成结构，根据主要粒级数量所占的比例，可将碎屑物的分选性分为4级：

1)、分选性好：主要粒级数量所占的比例大于75%；

2)、分选性中等：主要粒级数量所占的比例为60%~75%；

3)、分选性差：主要粒级数量所占的比例为50%~60%；

4)、分选性极差：主要粒级数量所占的比例小于50%(不等粒砾岩，砂、砾岩，不等粒砂岩)。

九、碎屑的磨圆度

只有碎屑粒度达到中(粒)砂岩以上(含中砂岩)的碎屑岩类才描述磨圆

度。磨圆度是指碎屑颗粒的棱和角被磨蚀圆化的程度，一般分为4级：

1)、棱角状：颗粒具有尖锐的棱角；

2)、次棱角状：碎屑颗粒的棱角稍有磨蚀，尖角不十分突出。

3)、次圆状：颗粒的棱角具有显著磨损，但还可看出碎屑的原始轮廓。

4)、圆状：颗粒的棱角已全部磨圆，碎屑的原始轮廓已消失。

磨圆度表示碎屑的搬运距离，磨圆度越好，其搬运距离越远。

十、裂隙和节理

描述裂隙和节理的特征主要为大小、规模、形态、充填物和胶结程度、发育部位。

1)、大小：指裂隙和节理的长度和宽度；

2)、规模：在钻孔中以1m长度岩芯裂隙和节理的发育条数。

3)、形态：根据与层面的关系，裂隙分为平行裂隙、斜交裂隙和不规则裂隙；节理分为张节理和剪节理。

4)、充填物和胶结程度：裂隙要描述充填物质，常见为石英、方解石、泥质等；胶结程度表示裂隙充填物与围岩的接触关系。

5)、发育部位：笼统的指裂隙和节理处于岩层的上、中、下部位；钻孔中要求明确说明所处的深度。

十一、地下水活动现象

常见的地下水痕迹主要有：地下水溶蚀空洞和沟槽、矿物晶簇生长、裂隙面浸染等。

十二、岩石的完整性

岩石的完整性一般采用RQD指数表示：单段长度大于10cm的岩芯长度与岩石总厚度(伪厚)的比值百分数。需要说明的是钻探过程中的外力机械破坏及胶结良好的裂隙不对岩石的完整性构成破坏。

有时候岩石的完整性也采用岩石破碎、较破碎、完整等来笼统形容。

十三、化石

化石描述特征为化石的位置、数量、完整性、部位、种类。

1)、位置：指化石所处岩层的位置；

2)、数量：常采用少量、丰富表示；

3)、完整性：指化石是否完整。不完整动物化石常采用碎片表示，不完整的植物化石则常采用碎片、碎屑表示。

4)、部位：指具体属于植物的根、茎、叶及不完整动物化石的所属部位。

5)、种类：动物化石要求最低表示到“类”，植物化石要求最低表示到“属”。

次外，对于金属矿物需要描述其条痕颜色；钙质胶结或含碳酸盐矿物的岩石及碳酸盐岩需要描述其与盐酸的反应程度。

第二节可燃有机岩的特征描述

可燃有机岩包括煤岩、油页岩等，本次仅介绍煤岩的特征描述。

煤岩肉眼鉴定特征主要为颜色、结构、构造、光泽、条痕、断口、裂隙、宏观煤岩组分、煤岩类型。

一、颜色

煤岩的颜色一般呈深灰色~黑色及褐色；无烟煤的颜色一般为深灰色~灰黑色。

二、结构

煤岩的肉眼鉴定结构有：

1、条带状结构：煤的组成部分交互成条带状向一个方向延伸。常见于

烟煤中，褐煤和无烟煤中不明显。

2、均一状结构：煤的组成部分较单一、均匀。常见于腐泥煤、镜煤、无烟煤中。

3、粒状结构：煤表面粗糙。常见于半暗淡型或暗淡型煤中。

4、木质结构：煤的外表具有植物木质组织的结构。见于褐煤和低变质的烟煤中。

5、线理状结构：镜煤、丝炭或粘土矿物等以厚度小于1mm的线理断续分布于煤层各部分。常见于半暗淡型煤中。

6、透镜状结构：镜煤、丝炭、或粘土矿物、黄铁矿透镜体分布于暗煤或亮煤中。常见于半暗淡型或暗淡型煤中。

7、叶片状结构：煤断面表现为许多薄片。见于残植煤中。

三、构造

煤岩的构造可分为层状构造、块状构造、粉煤；而块状构造也可分为原生块状构造、次生块状构造、次生碎块状构造

四、光泽

不同的煤岩具有不同的光泽，主要有沥青光泽、玻璃光泽、金刚光泽、似金属光泽；无烟煤一般为似金属光泽。

五、条痕

不同的煤岩的颜色不同，其条痕色也不同，主要有褐色、褐黑色、黑色、深黑色、灰黑色、灰色；无烟煤的条痕色一般为灰色或灰黑色。

六、断口

煤岩的断口可分为以下几类：

1、贝壳状断口：断口形状如贝壳，为均一结构的煤岩的特征。常见于腐泥煤、无烟煤、光亮型煤中。

2、眼球状断口：在煤的裂隙面上常有圆形或椭圆形的表面，形丝眼球。多见于均一而脆度较大的镜煤中。

3、阶梯状断口：断口由两组以上的裂隙面相交而成，形似阶梯。常见于条带状的烟煤中。

4、参差状断口：煤的断口表面凹凸不平。多见于粒状结构的煤岩中。

5、棱角状断口：断口由几个破碎面相交而成，呈棱角状。常见于不均一的亮煤中。

七、裂隙

煤岩的裂隙分为内生裂隙和外生裂隙。

1、内生裂隙

内生裂隙主要出现在较均匀致密的煤分层中，垂直或大致垂直层理面；裂隙面平坦，常伴有眼球状断口，且裂隙面常成相互垂直或斜交的两组。

2、外生裂隙

外生裂隙可出现在煤层的任何部位，斜交层理面并同时穿过几个分层；裂隙面上有各种波纹状、羽毛状滑动痕迹，可为次生矿物或煤屑充填。

八、宏观煤岩组分

煤岩的宏观组分有镜煤、亮煤、暗煤、丝炭。

九、煤岩类型

根据宏观组分不同，煤岩可分为光亮型煤、半光亮型煤、半暗淡型煤、暗淡型煤四种类型。

1、光亮型煤

光泽最强，主要由镜煤和亮煤组成，可夹有少量暗煤和丝炭薄层或透镜体。一般条带状结构不明显，近似均一结构，内生裂隙发育，煤岩较脆，常具有贝壳状和眼球状断口。

2、半光亮型煤

光泽较强，主要由亮煤和镜煤、暗煤、丝炭薄层或透镜体交互而成，条带状结构明显，煤岩较脆，常具有棱角状或参差状断口。

3、半暗淡型煤

光泽较弱，主要由暗煤、亮煤、丝炭的条带或透镜体互层构成。条带状结构明显，内生裂隙不发育，煤岩较坚硬，呈参差状断口。

4、暗淡型煤

光泽暗淡，主要由暗煤组成，可夹有镜煤、亮煤、丝炭的透镜体线理，常呈粒状、均一状、线理状结构，多为块状构造。煤岩内生裂隙不发育，坚硬且韧性大，常具有棱角状或参差状断口。