1、岩石结构#真知计划#碎屑岩的结构特征，主要包括三个方面的内容，①碎屑颗粒的特征：粒度、形状及颗粒表面结构。②填隙物的特征：包括杂基和胶结物。③碎屑颗粒与填隙物之间的关系：即支撑和胶结类型。豫西汝阳盆地白垩系主要岩石类型以陆源碎屑岩为主，包括杂基支撑砾岩相、颗粒支撑砾岩相、砂岩相（如图7-14）、泥岩相和碳酸盐岩相。

图7-14　汝阳盆地砂岩结构图，A-B:第54层下部和顶部,C:第12层砂岩D:第4层砂岩

2、粒度分析

粒度是碎屑岩（主要是砂岩、粉砂岩）、火山碎屑岩和具粒屑结构碳酸盐岩的一个重要特征，它是岩石成因分析的重要依据之一。

粒度分析方法很多，对松散的沉积物和能松解的岩石可用直接测量法（砾石）、筛析法等；对固结的岩石常用薄片粒度分析法或图像分析法，本次研究采用薄片粒度分析法。

应用粒度分析结果绘制的粒度图，包括直方图、频率曲线图和累积曲线图以及概率累积曲线图和C-M图等，以便判识砂岩形成时搬运介质的性质及其沉积环境。通过对以上几种粒度分析图件的绘制及成因解释，就可以了解搬运介质和沉积介质的性质—如风、大气、河流、波浪、潮汐流或浊流等；也可判断颗粒最后沉积前的搬运方式——滚动、跳跃或悬浮等。从而可以判别沉积环境——河道、冲积扇、冲积平原、砂丘、海滩或浅海等。

汝阳盆地白垩系主要为一套冲积扇相夹河流相沉积，通过对下河东组和郝岭组中砂岩进行粒度分析，得出颗粒粒级、颗粒各种参数和概率累计曲线图，并绘制了C-M图。

对所采砂岩样品进行粒径分析的过程是，先判别颗粒的粒级，颗粒粒级的划分采用伍登-温德华标准，它是以毫米为单位的一个分类方案，后采用克鲁宾（）提出的对数换算方法，计算Φ值（表7-2）。

表7-2伍登-温德华颗粒粒级划分标准

粒度分析的颗粒参数包括平均粒度（Mz）、标准偏差（σ）、偏度（SK）、峰度（KG），计算这些参数可了解搬运介质和沉积介质的性质，以及判别各种沉积环境，如河道、冲积扇、冲积平原、砂丘、海滩等（表7-、表7-4）。

表7-各种沉积环境下砂岩（Mψ1.0~2.0Φ）参数标准偏差（σ）特征表（据Fredman,）

表7-4各种环境砂质沉积物粒度参数特征表

参考陆源屑沉积环境（Reineck,）和沉积岩石学（刘宝珺,）编制

绘制的概率累计曲线图，一般分为三个直线段，代表三种不同的搬运方式：悬浮、跳跃和滚动搬运，其分界点称为细截点（S截点）和粗截点（T截点），图上以横坐标表示，各次总体百分含量在纵坐标上表示，线段斜率表示各次总体的分选性（表7-5）。因此，可以判断颗粒最后沉积前的搬运方式—滚动、跳跃或悬浮等。

表7-5不同类型沉积环境砂质沉积物粒度概率分布特征(据Yisher,)

绘制C-M图可进行综合性成因图解，通过沉积构造序列分析，将其与典型的C-M图形进行对比，便可解释砂岩的沉积背景。

通过对汝阳盆地砂岩样品粒度分析及数值计算得出粒径范围、平均粒径、标准偏差、偏度SK、峰度KG等参数（表7-6）。

表7-6汝阳盆地下白垩统下河东组与郝岭组砂岩粒度参数统计表

从表中可以看出，粒度参数中标准偏差都在0.5-1.4之间，颗粒的分选性中等至较好，粒度在层内一般表现为下粗上细。偏度从负偏到正偏均存在，频率曲线呈双峰或单峰，通常为不对称曲线。沉积物粒度概率中悬浮总体占主体，且每组样品中悬浮总体的颗粒直径下界点变化大，反映了水动力环境变化是比较大的。

粒度概率累计曲线大致可以分为简单一段悬浮式、一跳动一悬浮两段式和三段式。前者一般对应洪水型浊流；后两者与前者相比，曲线斜率在尾部略有增大，对应洪水型浊流向牵引流转的早期和接近期，此时由于流体能量的降低，虽然分化出了跳跃方式搬运的颗粒，但流体性质仍具有较强的湍动性，颗粒主要为湍流支撑悬浮。总体来看，三段式基本发育在扇中亚相，与扇端三段式相比，跳动成分均较高；扇端亚相发育一段悬浮式和一跳动一悬浮两段式，两段式中跳动颗粒百分含量比较低。一段悬浮式累计曲线中，粒度较细（2Φ），根据半生的沉积特征分析，本文认为这种曲线可能属于辫状河河道间或河漫滩沉积。

当洪水漫过河岸后，由于水速急剧下降，水体中的主要负载大量沉积在河岸附近。一跳动一悬浮两段式累计曲线中，其截点的变化区间从2Φ至4Φ，截点的大小反映了搬运介质的扰动强度，强度高的在较粗粒度上发生阶段，因而截点大的曲线反映了较急河流的沉积环境。三段式是在跳跃次总体的粗端存在一个分选性的牵引次总体，截点在2Φ-Φ，牵引次总体的存在一般受物源粒度的控制，当河流负载中含有较粗的碎屑，流速不足以使其跳跃搬运时，它既已滚动或滑动的形式搬运，当流速减小时，既与其他方式搬运的碎屑一起沉积下来。这一类型一般出现在冲积扇扇中扇面辫状河的中上部。

、C-M图

在牵引流沉积的C-M图中，牵引流沉积的典型图形可划分为N-O-P-Q-R-S各段。QR段代表递变悬浮沉积；RS段为均匀悬浮，是粒径和密度不随深度变化的完全悬浮；PQ段仍以悬浮搬运为主，但含有少量滚动搬运组分；OP段以滚动搬运为主，滚动组分与悬浮组分相混合；NO段基本上由滚动颗粒组成；T区为静水环境沉积。

在紊流沉积C-M图中，将C、M点连成一条线，构成C=M基线。浊流沉积的图形以平行于C=M基线为特征；而牵引流沉积的图形则只有较短的一部分平行C=M基线，或者完全不与C=M基线平行。

将所有样品的粒度参数C值、M值投到C-M图中（图7-15），我们发现样品的粒度参数主要分布在QR段和RS段，表明沉积物滚动物质很少，基本以悬浮物质为主。将其与浊流沉积的C-M图对比发现，样品参数总体落在浊流沉积范围内，但范围要比典型的浊流沉积要窄些。通过分析C-M图，还可发现具有交错层理的砂岩层在图上接近PQ段，具有块状层理的砂岩层在C-M图上分布在悬浮搬运段，这是由于当距离物源远时，滚动搬运的颗粒减少，交错层理就不发育，具有块状层理。该C-M图反应砂岩的沉积环境为河流环境。

图7-15汝阳盆地砂岩粒度C-M图

（1）沉积构造

汝阳盆地为中新生代含恐龙化石红层沉积，岩性主要为中厚—厚层状中粗砾岩、少量巨砾岩等粗碎屑岩，次有砂质泥岩、泥岩、粉砂岩及少量细砂岩等，砾岩呈基底式胶结,为密度流或重力流的典型结构。

图7-16汝阳盆地白垩系常见物理成因的沉积构造

A、D爬升波痕层理，B雨痕，C、H交错层理，E透镜状层理及脉状层理，F砂泥岩互层水平层理，G冲刷痕

汝阳盆地白垩系下河东组、郝岭组和上东沟组岩层中常见沉积构造有物理成因的沉积构造、化学成因的沉积构造和生物成因的沉积构造。物理成因的沉积构造(图7-16)有：层面构造（冲刷痕等）、层理构造（水平层理、交错层理、递变层理、爬升波痕层理）、复合层理（砂泥岩互层水平层理、透镜状层理及脉状层理等）、暴露构造（雨痕等）。化学成

因构造有增生与交代构造（结核构造等）、结晶构造等。生物成因构造有生物遗迹构造（潜穴、足迹、爬迹、觅食迹等）、生物生长构造（植物根迹等）以及生物扰动构造。泥岩中普遍含钙质结核、细脉，还见结核状钙质泥岩层,显示气候干燥，产生盐碱化现象。

（2）沉积序列特征

基于汝阳盆地岩性特征、沉积构造特征及遗迹化石组合特征分析，可将汝阳盆地下河东组、郝岭组和上东沟组的主要沉积序列类型划分为以下6种：

图7-17汝阳盆地白垩系（冲积扇沉积）类型I沉积序列

类型I：扇端沉积＋扇中沉积＋扇根沉积，下部为淡紫红色厚层-巨厚层状中砾复成分砾岩、中部为浅红色含细砾砂岩，上部为棕红色粉砂质泥岩，沉积厚度比接近1:1:1，下河东组中部和郝岭组中部均发育这种沉积类型（图7－17）。

图7-18汝阳盆地白垩系（冲积扇沉积）类型II沉积序列

类型II：扇端沉积＋扇根沉积，下部为紫红色巨厚层状复成分砾岩，上部紫红色巨厚层状粉砂质泥岩，沉积厚度比为1:4至2:1，汝阳盆地白垩系普遍发育这种沉积类型（图7-18）。

图7-19汝阳盆地白垩系（冲积扇沉积）类型III沉积序列

类型III：扇中沉积＋扇根沉积，下部为灰白色、棕红色厚层岩屑砂砾岩，上部为棕红色块状泥质粉砂岩，沉积厚度比为1:1至2.5:1（图7-19）。

图7-20　汝阳盆地白垩系（冲积扇沉积）类型IV沉积序列

类型IV：泥石流沉积（图7-20），均为砾、砂、泥杂沉积。

类型V：扇根+扇中沉积，下部为灰白色厚层-巨厚层状砂砾岩，上部为棕红色粉砂岩、细砂岩，沉积厚度比为1:1至1:2（图7-21）。

图7-21　汝阳盆地白垩系（冲积扇沉积）类型V沉积序列

类型Ⅵ：河道沉积+泛滥平原沉积，下部为粗砾岩、细砾岩和含砾粗砂岩沉积，且上部为粉砂质泥岩沉积。由下而上沉积物颗粒变细，上部与下部沉积厚度比为1:2至2:1，可解释为近源辫状河沉积（图7-22）。

图7-22　汝阳盆地白垩系（辫状河沉积）类型Ⅵ沉积序列