A3 · 出版卷 4

沉积岩分类与结构

碎屑岩、化学沉积岩和生物成因岩；粒度、分选及沉积构造

学习目标

完成本课后，你应能够用指定尺度划分碎屑粒度，计算 \phi 粒级，描述分选、圆度、基质、胶结物和组构，区分碎屑、化学与生物成分，并把沉积环境解释与岩石名称分开。

沉积名称在历史上混合使用粒度、成分、结构、成因、沉积环境和地方术语。可复现的体系应从可观测材料开始。BGS 岩石分类体系明确要求，在不预设野外环境或成因的情况下也能为沉积物和沉积岩命名。

这并不是说过程不重要，而是保留清晰证据链：先描述颗粒、基质、胶结物、沉积构造和化石，再检验不同搬运、沉积和成岩解释。

不同惯例的边界并不相同。在 BGS 岩石分类体系修订 Wentworth 尺度中：

其他常用 Wentworth 式体系把砂—粉砂边界放在 0.0625 mm。任何边界都不能静默套用，应记录体系名称、测量来自筛分、图像、激光还是沉降法，并说明“黏土”指粒级还是黏土矿物组成。

\phi 变换把以毫米计的粒径 d 表示为：


\phi=-\log_2(d)

因此正 \phi 越大，颗粒越细。0.25 mm 颗粒的 \phi=2；4 mm 细砾的 \phi=-2。对数尺度便于表示粒度分布，却不能消除测量方法或颗粒形状影响。

还应记录：

砂岩可以由颗粒支撑或富基质，可以分选好或差，可以富石英或富岩屑，也可以多孔或被致密胶结。“砂岩”一个名称不能包含这些性质。

碎屑沉积岩由搬运碎片组成。砾岩与角砾岩含砾级碎屑，常按指定体系下占优势碎屑的圆磨或棱角程度区分。砂岩以砂为主，粉砂岩和黏土岩更细。“泥岩”存在多种用法，必须与所选分类体系绑定。

砂岩成分可用石英—长石—岩屑比例描述，但必须先定义多晶颗粒和蚀变颗粒如何计数。物源三角图不是沉积环境图；颗粒保存、再循环、风化、搬运、成岩和计数规则都会影响投点成分。

碳酸盐岩可含生物骨骼颗粒、包壳颗粒、球粒、内碎屑、碳酸盐泥和胶结物。不同分类体系强调组分和沉积结构的不同组合。酸反应可以筛选碳酸盐存在，却不能决定碳酸盐岩名称。

蒸发岩、富铁岩石、磷质岩石、富有机质材料和硅质沉积岩需要超越碎屑粒度的成分观测。即使后期重结晶遮蔽了原始形态，生物贡献也可能很大。当两类成分都显著时，不应把混合岩石强行归入纯端元。

层理、纹层、交错层理、粒序、波痕、泥裂、生物扰动和底痕可约束过程与古流向，但其解释依赖取向、尺度和保存程度。单件手标本可能缺少足够背景，无法把层面顶界与切割面区分开。

压实、胶结、溶解、重结晶和交代会在沉积后改造材料。胶结可降低孔隙，溶解可产生次生孔，压溶可形成缝合线，矿物交代可保存原始结构残影。最终描述应在证据允许时区分沉积颗粒与成岩产物。

一件样品含 70% 次圆状 0.15–0.45 mm 颗粒、20% 较细基质和 10% 胶结物。骨架颗粒约由 65% 石英、20% 长石和 15% 岩屑组成，分选中等，并有弱平行纹层。

在一张标定过的沉积物图像上测量至少 100 个颗粒。把直径转换为 \phi，绘制直方图，记录图像选择方式以及使用长径、短径还是等效直径。描述分选，并把数值分布与目测类别比较。随后提出两个沉积假设，并列出图像之外能够区分它们的证据。