砂岩(sandstone)
粒径为2~0.0625毫米的砂占全部碎屑 50%以上的碎屑岩。砂岩由碎屑和填隙物组成。碎屑成分以石英为主,其次是长石、岩屑、白云母、绿泥石、重矿物等。碎屑主要有三个来源:陆源的、盆内的(大部分为碳酸盐砂)和火山源的,其中以陆源的数量最多。砂岩占沉积物总体积的1/4,仅次于泥质岩。砂岩能提供许多地质历史的重要信息。砂岩的碎屑成分是探索物源区的线索,它们的定向构造指示古水流方向,砂体几何形态反映沉积环境。
石英是砂岩的主要矿物碎屑,它在地表条件下最稳定,是大多数砂岩的主要组分,常用作母岩的指示物。砂岩中长石含量仅次于石英,有的超过石英。一般认为,长石碎屑的含量受气候、地壳运动的强度和母岩性质的影响。岩屑是判断母岩的直接标志。在砂岩中多半是火山岩屑或颗粒较细、成分较为稳定的沉积岩屑和变质岩屑。砂岩中比重大于2.87的一套矿物,称为重矿物,其含量一般不及1%。根据重矿物的标型特征和重矿物组合(再结合轻矿物组合),对恢复母岩类型、进行地层对比,以及追溯陆源区都是有意义的。砂岩中碎屑成分的丰度,可指示岩石的形成条件。如石英在砂岩中丰度高,说明它是在准平原化时期和温暖多雨气候条件下,在稳定陆棚环境中由主要是富含石英的中、酸性火成岩或变质岩形成的。
砂岩(sandstone)
除生物成因构造外,几乎所有构造都能在砂岩中出现。层内构造和层间构造是判断搬运沉积物的运动流体的类型和强度的最明显标志,如交错层理是古流标志之一,不同类型的粒序层理是判断牵引流和浊流的标志之一。
砂岩(sandstone)
砂岩的主要类型有石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩。
①石英砂岩,石英及硅质岩屑的含量占砂级碎屑总量95%以上,仅含少量或不含长石、岩屑和重矿物。碎屑颗粒常以单晶石英为主,磨圆度和分选性都比较好,成分成熟度和结构成熟度都是最高的。它常与碳酸盐沉积共生,组成石英砂岩-造海碳酸盐建造,如华北地台北半部的上前寒武系。
②长石砂岩,长石碎屑含量占砂级碎屑总量25%以上。其中石英含量 <75%,可含较多的云母和重矿物。胶结物主要为钙质和铁质,常含粘土杂基。当杂基>15%时,则属长石杂砂岩。碎屑颗粒一般分选、圆度中等。长石砂岩常呈浅黄、肉粉或绿灰等色。长石砂岩按其形成条件可分为3类,即构造长石砂岩、基底长石砂岩和气候长石砂岩。长石砂岩一般是在构造运动比较强烈的地区,母岩是花岗岩或花岗片麻岩,气候干燥寒冷,以物理风化为主,在强烈侵蚀和快速堆积条件下形成的。大多为大陆沉积,海成的较少。常堆积于山前或山间盆地中。曾发现许多长石砂岩形成于大陆裂谷中。河北唐山震旦系产有长石砂岩,其中长石可超过50%。
③岩屑砂岩,岩屑含量占砂级碎屑总量25%以上。其中石英含量<75%,并可含少量长石(<10%),重矿物含量较高,而且种类复杂。胶结物常为硅质和碳酸盐质,常含杂质。当杂基> 15%时,则属岩屑杂砂岩。碎屑颗粒的磨圆度和分选性由中等到差。常呈浅灰、灰绿至深灰色。岩屑成分与来源区母岩性质关系密切,并可按岩屑成分进一步划分岩石类型。岩屑砂岩是一种成分成熟度和结构成熟度均较低的砂岩,主要形成于构造变动强烈地带的山前或山间坳陷中。这类岩石可以是海成的,也可以是陆成的。岩屑砂岩中,还有一种硬砂岩,也称杂砂岩或灰瓦岩。它是一种暗色坚硬的岩石,主要由各种棱角状岩屑(包括基性喷发岩、浅变质岩、砂质页岩和凝灰岩等)以及石英和长石碎屑组成,常含粘土杂基(15~40%),经成岩作用和初级变质后,粘土杂基通常变为伊利石、绿泥石和绢云母的集合体。碎屑颗粒分选差,圆度低,呈杂基支撑。常发育某些典型原生沉积构造,如槽模、粒序层理等。碎屑组分有3类:第一类为火成岩和高级变质岩矿物,主要为石英和长石,伴有辉石、角闪石等副矿物;第二类为变质岩屑和沉积岩屑,后者常为燧石岩屑;第三类为基性熔岩和凝灰岩岩屑,其中富含细碧类岩屑。硬砂岩有两种类型:岩屑硬砂岩和长石硬砂岩。硬砂岩的化学成分特点是富含Al2O3、FeO、MgO及Na2O。Na2O含量与钠长石有关,MgO和FeO是由杂基中富铁绿泥石供给。Na2O>K2O,MgO>CaO,FeO>Fe2O3是硬砂岩与长石砂岩在化学成分上的区别。硬砂岩在地质记录中,特别是在较老地层中是丰富的,成为复理石层系的重要组成部分,经常和海相页岩及板岩成互层,并与水下熔岩流和燧石岩相共生。在碰撞造山带,它们常富含钠长石或过渡为火山硬砂岩。在张裂大陆边缘的硬砂岩以富含岩屑为特征。硬砂岩主要是海相的,代表造山带的产物,在稳定的克拉通地区通常没有硬砂岩。但在中国中新生代陆相地层中却存在大量硬砂岩,它们富含岩屑,特别是火山岩屑,产于中新生代的大陆裂谷湖盆中。