Características generales de las rocas clásticas
(1) Componentes materiales de las rocas clásticas
Los componentes materiales de las rocas clásticas son principalmente materiales clásticos, sustancias químicas y radicales diversos.
1. Materiales clásticos
Los materiales clásticos en las rocas clásticas pueden representar más del 50% de todos los componentes de la roca y son los componentes característicos de las rocas clásticas. Los materiales clásticos provienen principalmente de fuera de la cuenca sedimentaria y son transportados por tierra, por lo que también se denominan clastos terrígenos o epiclastos. Son producto de la fragmentación mecánica de la roca madre. Los materiales clásticos se pueden dividir en dos categorías: clastos minerales y clastos de roca:
(1) Clastos minerales
También se les llama minerales terrestres, minerales heredados u otros minerales derivados. Hay más de 20 tipos de minerales clásticos comunes en las rocas clásticas, y los principales minerales clásticos en una roca clástica no suelen exceder de 3 a 5 tipos. Los minerales detríticos se pueden dividir en minerales ligeros (densidad ρlt; 2,86 g/cm3) y minerales pesados (ρgt; 2,86 g/cm3) según su densidad. El primero incluye principalmente cuarzo, feldespato y mica, mientras que el segundo es menos común.
Cuarzo El cuarzo tiene una gran capacidad para resistir la intemperie. Es resistente al desgaste y difícil de descomponer. Por lo tanto, es el mineral clástico más ampliamente distribuido en las rocas clásticas. El contenido es especialmente elevado en areniscas y limolitas, con un contenido medio de 66,8; es menos abundante en rocas clásticas gruesas y se presenta en forma de cargas. Debido a que el cuarzo es el más estable, si el contenido de cuarzo en las rocas clásticas es alto, significa que la composición de la arenisca es muy madura, es decir, los clastos fueron transportados y diferenciados a largas distancias y depositados.
Feldespato El contenido de feldespato en las rocas clásticas es superado sólo por el cuarzo, con un contenido medio de 11,5. El feldespato proviene principalmente del granito y del gneis granítico.
El feldespato potásico y la plagioclasa ácida son comunes en las rocas clásticas, mientras que la plagioclasa intermedia-básica es rara. Debido a que los feldespatos son minerales inestables, si se encuentran en grandes cantidades en la arenisca, es probable que se acumulen en climas secos y condiciones rápidas. Debido al clima seco, el feldespato no es susceptible a la erosión química, y sólo se produce la erosión física, lo que favorece la producción de grandes cantidades de restos de feldespato. Los restos de feldespato sólo pueden conservarse sin descomponerse si se transportan a corta distancia y; enterrado rápidamente. Por lo tanto, el estudio del contenido de feldespato, el tipo y las características del feldespato puede ayudar a rastrear la roca madre e inferir el clima antiguo, la estructura antigua y otras condiciones.
La mica es principalmente moscovita estable, a menudo concentrada en las capas de arenisca fina y limolita. La biotita es inestable y rara, y solo aparece en areniscas cercanas a fuentes terrestres y que tienen composiciones complejas.
(2) Restos de roca
Denominados restos de roca. Los cortes son producto de la fragmentación directa de la roca madre y pueden usarse directamente para inferir la roca madre. Los desechos líticos reflejan las características de un clima árido, erosión incompleta de la roca madre, transporte rápido y deposición rápida. Por lo tanto, si el contenido de desechos líticos en las rocas clásticas es alto, indica que la madurez composicional de la roca es baja. Los recortes se distribuyen mayoritariamente en areniscas y conglomerados con un tamaño de grano de 0,1 mm.
Todo tipo de rocas pueden aparecer en forma de escombros, pero los escombros son principalmente rocas finas cristalinas o criptocristalinas, como por ejemplo:
Los escombros de rocas ígneas son principalmente rocas volcánicas, como como basalto, andesita, riolita, traquita y vidrio volcánico, etc.; algunos diques finos, como aplita, diabasa, etc., y rocas intrusivas raras de grano grueso, como el granito.
Los restos de rocas metamórficas son en su mayoría rocas metamórficas poco profundas, como pizarra, filita, cuarcita metamórfica, algunos esquistos y algunos son gneis metamórficos profundos.
Los restos de rocas sedimentarias son en su mayoría lutitas criptocristalinas y de grano fino, lutitas, pedernal, algunas calizas microcristalinas, limolitas y algunas areniscas, tobas, etc.
2. Sustancias químicas
son sustancias precipitadas químicamente a partir de una solución. Estas sustancias existen principalmente en forma de cementos en rocas clásticas terrígenas, que cementan los clastos. Sin embargo, también hay una pequeña cantidad de cristales minerales aislados que no tienen ningún efecto cementante sobre los escombros y se denominan minerales autigénicos. Algunos pueden aparecer en forma de escombros u otras sustancias. Los tres son minerales recién formados en diferentes etapas después del período de deposición en cuencas sedimentarias, por lo que en conjunto se les llama materiales de precipitación química. Los tipos comunes de minerales precipitados químicamente en las rocas clásticas son:
Minerales de silicato como el ópalo, el cuarzo y la calcedonia.
Minerales sulfatos como yeso, anhidrita, barita, celestita, etc.
Minerales carbonatados como: calcita, dolomita, siderita, rodocrosita, etc.
Minerales fosfatados como: apatita, colofosfato.
Minerales silicatados como: glauconita, oolita, zeolita, autita, mica y minerales pesados autigénicos, etc.
Otras sustancias como: óxidos e hidróxidos de hierro, halogenuros (fluorita, sal gema, etc.), sulfuros (pirita).
Las características comunes de los minerales autigénicos son: composición generalmente simple, partículas cristalinas más pequeñas, limpias y transparentes, y forma cristalina intacta. El estudio de los minerales autigénicos es de gran importancia geológica. No sólo puede comprender el entorno de deposición, diagénesis y etapas epigenéticas, sino que también es muy útil para comprender el proceso de formación y cambio de las rocas. fuente y formación de poros de fluidos en etapas diagenéticas y epigenéticas y evolución, así como la dirección y ubicación de migración y acumulación de ciertos minerales formadores de minerales, proporcionando información para la predicción de la mineralización.
3. Base miscelánea
También conocidas como matriz o base miscelánea detrítica, son mezclas mecánicas de partículas finas rellenas entre partículas detríticas. Sus componentes incluyen: ① Arcilla Sustancias se refieren a minerales arcillosos. fragmentos de <0,005 mm, la mayoría de los cuales están compuestos de minerales arcillosos; ② Limo fino se refiere a fragmentos de 0,03 a 0,005 mm, como feldespato, cuarzo, mica y otros fragmentos de minerales terrestres. También desempeñan un papel en la cementación de escombros, pero no son minerales de origen químico, por lo que se denominan radicales heterogéneos. Aunque los cementos precipitados por productos químicos son minerales arcillosos con un tamaño de partícula <0,03 mm, no están incluidos en el original. radicales heterogéneos dentro del ámbito conceptual.
Los cementos químicos y los grupos heterogéneos pueden denominarse colectivamente materiales intersticiales o cementos en un sentido amplio, incluidos los minerales de carbonato <0,03 mm (mortero endógeno) que cementan los granos de arena y los minerales arcillosos secundarios.
(2) Componentes estructurales de las rocas clásticas
1. Características de los componentes estructurales de las propias rocas clásticas
Las características de los componentes estructurales de las propias rocas clásticas incluyen el tamaño de las partículas, redondez, características superficiales y clasificación.
(1) Tamaño de partícula
El tamaño de las partículas de escombros se llama tamaño de partícula. El tamaño de las partículas se mide por el diámetro de las partículas (generalmente de diámetro largo o medio). El tamaño de grano es la base para una mayor clasificación de las rocas clásticas y también es el objeto principal de la medición del tamaño de grano y del análisis genético. Por lo tanto, el tamaño de grano es un parámetro característico muy importante de las rocas clásticas. Debido a la diferente naturaleza y finalidad del trabajo, los estándares de clasificación de granularidad adoptados por cada empresa también son diferentes. En resumen, existen tres estándares generales (Tabla 5-2), pero el estándar de tamaño de partícula natural es el estándar de clasificación más comúnmente utilizado.
Tabla 5-2 Clasificación por tamaño de grano de rocas clásticas
Nota: dlt; 0,0312 mm o ?gt 5 es una base miscelánea.
(2) Capacidad de clasificación
La capacidad de clasificación se refiere a la uniformidad del tamaño de las partículas de los desechos y también se puede expresar como el grado de dispersión del tamaño alrededor de la tendencia central de las partículas de una determinada partícula. tamaño. . El grado de clasificación de las partículas clásticas está controlado por las condiciones hidrodinámicas y las condiciones geográficas físicas del entorno sedimentario. Generalmente, los entornos sedimentarios con alta energía hidrodinámica tienen mejores propiedades de clasificación de las partículas clásticas, y el viento tiene las mejores propiedades de clasificación en las dunas eólicas. Por lo tanto, las propiedades de clasificación de las partículas clásticas se pueden utilizar como indicadores ambientales. En general, las propiedades de clasificación del coeficiente de selección. describe la calidad de la clasificación El coeficiente de clasificación (S0) se expresa como:
S0=P25/P75
En la fórmula: P25 y P75 corresponden a la curva de acumulación del tamaño de partícula respectivamente. Los diámetros de partícula correspondientes a 25 y 75 en adelante (la curva de acumulación del tamaño de partícula se puede obtener a partir de experimentos de análisis del tamaño de partícula). Cuando las partículas clásticas están bien clasificadas, los diámetros de partículas correspondientes a P25 y P75 son muy cercanos, por lo que el valor de S0 es muy pequeño; por el contrario, el valor de S0 es muy grande, lo que indica un gran grado de discreción en el tamaño de las partículas; es decir, mala clasificación y su expresión cuantitativa es: S0lt; 0,35, la clasificación es excelente; S0 = 0,35 ~ 0,5, la clasificación es buena; S0 = 0,5 ~ 0,7, la clasificación es buena; la clasificación es promedio; S0 = 1,0 ~ 2,0, clasificación deficiente; S0gt 2,0, clasificación deficiente.
(3) Redondez
La redondez se refiere al grado en que los bordes y esquinas de las partículas de escombros se redondean por la abrasión. Generalmente se divide en cuatro niveles:
Bordes y esquinas La forma de las partículas tiene bordes y esquinas afilados, y la forma original básicamente se ha mantenido sin cambios o ha cambiado muy poco, lo que indica que los escombros no han sido transportados o la distancia ha sido muy pequeña.
Subangular: Los bordes de las partículas de escombros están ligeramente desgastados y las esquinas afiladas no son muy prominentes, lo que indica que los escombros han sido transportados a una distancia corta.
Los bordes y esquinas subredondeados están significativamente desgastados y aún se puede ver el contorno original de los escombros, lo que indica que los escombros han sido transportados a lo largo de una distancia relativamente larga.
Forma redonda: Los bordes y esquinas se han redondeado completamente y el contorno original de los escombros ha desaparecido, lo que indica que los escombros han sido transportados y desgastados a larga distancia.
(4) Esfericidad
La esfericidad se refiere al grado en que las partículas de escombros están cerca de las esferas. La esfericidad es la forma de la partícula en el espacio tridimensional. Las que tienen tres ejes iguales tienen la esfericidad más alta, y las partículas en forma de escamas y columnas tienen la esfericidad más baja.
La esfericidad y la redondez son dos conceptos diferentes. Las partículas con alta esfericidad no necesariamente tienen una alta redondez, porque algunos minerales en sí mismos tienen una alta esfericidad (como las granadas con buena forma cristalina (como las partículas con baja esfericidad). hornblenda columnar larga cuyos bordes y bordes son redondeados) pueden tener una gran redondez. La esfericidad no solo está relacionada con la distancia de transporte, sino también con la forma del mineral (por ejemplo, la esfericidad de los minerales de mica en escamas es muy baja). Pero generalmente para un mismo mineral, a medida que aumenta la distancia de transporte, aumenta su redondez y esfericidad, por lo que son uno de los estándares para medir la madurez estructural de las rocas clásticas.
(5) Características de la superficie
Las características de la superficie de las partículas de desechos incluyen el grado de pulido y las marcas de micrograbado en la superficie de las partículas. Las características de la superficie se pueden utilizar para determinar la naturaleza de los medios de transporte y deposición. Por ejemplo, generalmente se cree que la superficie helada en la superficie de las partículas es causada por la fricción entre las partículas cuando son transportadas por el viento y es un signo de sedimentación del desierto (pero algunas personas piensan que es causada por corrosión química). A menudo, los rayones en la superficie de la grava transportada por los glaciares (algunos piensan que son causados por los lechos de los ríos) también pueden causar rayones, y las partículas transportadas por las corrientes de turbidez suelen tener pequeños rayones en sus superficies.
2. Características de los componentes estructurales de los materiales intersticiales
Las sustancias que pueden desempeñar un papel cementante o de relleno entre escombros y partículas de escombros se denominan materiales intersticiales, es decir, en un sentido amplio Cemento. . Incluye componentes estructurales como matriz, cemento químico y relleno arenoso (para roca clástica gruesa), principalmente los dos primeros.
(1) Estructura de base diversa
La base heterogénea se refiere principalmente a arcilla y escombros de grano fino con un tamaño de partícula de lt, generalmente compuesta de arcilla principalmente, transportada por. agua corriente y depositado mecánicamente junto con el material detrítico. Por lo tanto, a menudo se rellenan grupos heterogéneos entre las partículas y también desempeñan un papel en la cementación de los escombros. Debido a que sus partículas son muy pequeñas, el contorno no se puede ver a simple vista. En su mayoría tienen una estructura similar a la del barro, la fractura es similar a la de la tierra y su brillo es tenue. Los colores son diversos porque contienen diferentes pigmentos.
(2) Estructura del cemento
El cemento se refiere a materiales de precipitación química distintos de partículas detríticas y grupos heterogéneos, a menudo minerales autigénicos cristalinos o amorfos. El contenido de roca clástica es inferior al 50, que cementa las partículas clásticas y las convierte en rocas duras. Dado que el cemento es una sustancia de precipitación química, se puede describir según su grado de cristalización, tamaño relativo y tamaño absoluto de los granos, uniformidad de distribución, características estructurales del propio cemento, etc., como se muestra en la Figura 5-1. En resumen, la estructura y composición de los cementos incluyen principalmente los siguientes tipos comunes:
Los cementos (materiales) amorfos suelen ser ópalo, fosfato (colofosfato), hierro, etc., que son agua de poro, material coloidal precipitado. .
Cemento (material) criptocristalino La calcedonia, los minerales de fosfato criptocristalino, etc. son sustancias finas que contienen agua y débilmente cristalinas precipitadas por el agua de los poros.
Cemento microcristalino (material) Los minerales de carbonato microcristalino, minerales de fosfato, etc., son sustancias cristalinas finas precipitadas por el agua de los poros.
Cemento (material) granular cristalino Los minerales de carbonato, minerales de silicato, etc. son sustancias cristalinas granulares precipitadas por el agua de los poros.
Figura 5-1 Tipos estructurales y características de los cementos
Cementos (materiales) en forma de concha o en racimo, minerales carbonatados, etc., que son precipitados por el agua de los poros y tienen estructuras especiales sustancia cristalina.
Los cementos (materiales) en forma de cinta y en forma de película, incluidos el silicio amorfo, el fósforo amorfo, el hierro, etc., son sustancias coloidales con estructuras especiales precipitadas por el agua de los poros.
Los minerales de carbonato (material) de cemento contiguos, minerales de sulfato, etc., son materiales cristalinos gruesos con una estructura de mosaico precipitados por el agua de los poros.
La regeneración (ampliación secundaria o crecimiento axial) cementa (objeto) el borde agrandado de cuarzo secundario, feldespato o calcita (Figura 5-1).
El cemento (material) aglomerante generalmente está compuesto de hierro y es una sustancia coloidal de hierro precipitada por el agua de los poros en condiciones oxidantes.
(3) Tipo de cementación
El tipo de cementación también se denomina propiedad de soporte, que se refiere a la relación entre los escombros y los rellenos (incluidos cementos y bases diversas). Las características de tipo están relacionadas, en primer lugar, con la proporción relativa de partículas clásticas y grupos diversos (es decir, relación partícula-base) y, en segundo lugar, con la relación entre partículas. Por ejemplo, cuando la fuerza hidrodinámica es fuerte, la matriz heterogénea depositada al mismo tiempo que los clastos será arrastrada, lo que hará que las partículas clásticas entren en contacto entre sí, dejando poros entre las partículas, lo que dará como resultado una estructura "soportada por partículas". Y el cemento químico se formará después de la diagénesis. Para las rocas clásticas, si la fuerza hidrodinámica es débil o el medio es un flujo denso, los clastos grandes y pequeños se depositan junto con el lodo, formando una estructura de "matriz mixta". Distribución "libre" en la matriz. Después de la diagénesis, Formación de rocas clásticas llenas de matriz.
En resumen, los principales tipos de cementación son los siguientes (Figura 5-2):
La cementación básica contiene más materiales intersticiales y los desechos no están conectados entre sí. Los rellenos intersticiales son en su mayoría grupos heterogéneos depositados al mismo tiempo que clastos o minerales carbonatados microcristalinos.
Cementación porosa: las partículas de escombros están estrechamente conectadas y el cemento llena los poros intergranulares.
Cementación por contacto Hay cemento sólo donde las partículas de escombros están en contacto entre sí, por lo que la cantidad de cemento es muy pequeña.
La cementación por disolución disuelve y reemplaza los bordes de los clastos, haciendo que los bordes de los clastos parezcan puertos.
Figura 5-2 Tipo de soporte, tipo de cementación y relación de contacto de las partículas
En una misma roca pueden aparecer dos o más estructuras de cemento y tipos de cementación, y se pueden utilizar estructuras compuestas. Nomenclatura, tales como estructura de cementación de poros regenerados, estructura de cementación de sótano continuo, etc.
3. Características de los componentes de la estructura de los poros
Los espacios en las rocas que no están llenos de partículas, matriz y cemento se denominan poros. El espacio poroso puede distribuirse uniformemente en la roca o puede distribuirse de manera desigual en la roca para formar grupos de poros localmente densos. El espacio poroso en las rocas es donde se encuentran el petróleo, el gas y el agua. El tamaño del espacio poroso se ve afectado por varios factores, como el tamaño de las partículas clásticas, las propiedades de clasificación, la redondez, la esfericidad, la intersticialidad y los procesos epigenéticos diagenéticos. El tamaño del espacio poroso en la roca afecta directamente la capacidad de almacenamiento de la roca. Los términos descriptivos son principalmente porosidad y permeabilidad. Generalmente, las rocas con tamaños de grano más finos tienen mayor porosidad y menor permeabilidad. y la permeabilidad son mayores que las de las areniscas mal seleccionadas. Asimismo, las areniscas con bajo contenido intersticial tienen mayor porosidad y permeabilidad que las areniscas con alto contenido intersticial.
Según el tamaño y la relación entre los espacios porosos en las rocas, se pueden dividir en dos tipos de espacios: poros y gargantas, donde los poros se refieren a espacios porosos más grandes rodeados de partículas de escombros, su número y tamaño reflejan. el comportamiento del yacimiento de la roca. La garganta se refiere a un canal estrecho ubicado entre dos partículas esqueléticas clásticas y que conecta dos espacios porosos adyacentes. Su número y tamaño reflejan la permeabilidad de la roca.
El espacio poroso se puede dividir en dos tipos principales: espacio poroso primario y espacio poroso secundario según su origen. El espacio poroso primario se refiere al espacio poroso conservado entre las partículas del esqueleto clástico cuando se forma la roca. Su tipo de origen es muy simple, solo los poros intergranulares primarios y los poros intergranulares primarios restantes, mientras que el espacio poroso secundario se refiere al espacio poroso de la roca durante. diagénesis.El espacio poroso formado durante el proceso epigenético suele ser el resultado de la disolución de los componentes de la roca. Su tipo de origen es relativamente complejo, incluyendo poros disueltos intergranulares, poros disueltos intragranulares, poros de moho, microporos en la matriz y microporos intercristalinos. grietas y grietas disueltas, etc.
Las gargantas se dividen principalmente según el tamaño y la forma geométrica del radio de la garganta. Según el tamaño relativo del radio de la garganta (el estándar de tamaño específico depende del objeto de investigación), se puede dividir en garganta grande, garganta mediana y garganta pequeña. y micro garganta; según la garganta Las formas se pueden dividir en gargantas puntiagudas, gargantas en forma de lámina, gargantas en forma de lámina curva y gargantas con haz de tubos. Al estudiar las características de los componentes de la estructura porosa de las rocas, su esencia analiza principalmente los tipos de origen de los poros y gargantas, el tamaño, la geometría, las reglas de distribución y las relaciones mutuas de los espacios porosos.
(3) Clasificación de las rocas clásticas
Según el tamaño de las partículas clásticas, las rocas clásticas se pueden dividir en tres categorías:
Roca de grava clástica gruesa, brecha, diámetro de clasto >2 mm;
Arenisca clástica media, diámetro de clasto 2~0,0625 mm;
Lilita clástica fina, diámetro de clasto 0,0625 ~0,0039 mm.