沉积物组构

沉积物组构（fabric）是指碎屑颗粒在空间上的排列和方位。组构要素可以是一个晶体、砾石或砂粒、介壳或其他颗粒。按照传统的认识，颗粒的大小、形状和排列称为结构，因此，组构是结构的分支，或结构包括了组构。一般认为，碎屑岩中的粒度、分选性、磨圆度、表面性质以及孔隙度等性质是结构的属性；颗粒之间或组分之间的关系、或空间排列是组构的内容，也就是结构中的“排列”属性。

未受构造作用和变质作用影响的、能反映沉积期颗粒空间排列关系的组构称为沉积或原生组构。沉积学家之所以对原生沉积组构感兴趣（特别是对碎屑沉积物），是由于可以借助颗粒定向性恢复沉积物沉积时的古水流方向，另外还可以利用组构与砂体形态之间存在的关系预测砂体的走向。这些都需要研究颗粒的定向性，所以有的人甚至认为组构就是颗粒定向性的专属性质了。实际上，颗粒的空间排列能否定向，除与介质流动方向有关外，还与颗粒本身的形态有联系，因此，组构也应包括不定向排列关系。

一、颗粒定向组构

颗粒有结晶定向和形态定向两种，在陆源碎屑岩中重要的是形态定向。所谓形态定向，常见的如砾石的长轴定向排列结构，页岩中近似平行排列的笔石结构，软体动物壳体一致向上凸起的排列现象等。总之，大多数非球体颗粒，由于受到重力或流动流体的影响，可使其重新定向排列并处于最稳定的位置上，其长轴平行层理面方向。

图5-15 鄂尔多斯盆地碎屑岩中的颗粒定向组构

a.砾石叠瓦状构造，贺兰山延长组（焦养泉摄，2006）；b.云母定向排列，榆林延安组（据焦养泉，1998）

形态定向可以在层理面上和垂直层理的方向上进行研究。在垂直层理的面上，叶片状或板状颗粒彼此排列成叠瓦状（图5-15a）。可以明显地表现出这种排列方式的还有云母（图5-15b）以及许多植物茎杆，带状叶的碎片、直角石类、竹节石、双壳类壳体和具有旋脊的腹足类等，都是有用的组构颗粒。Dzulynski和Sanders（1962）以图示的形式，形象地解释了盘状和片状碎屑形成叠瓦状构造的机理过程（图5-16）。

图5-16 叠瓦状盘状和片状碎屑的类别及形成作用（据Dzulynski和Sanders，1962）

a.典型的底负载（如河流的）砾岩，碎屑以长轴a为轴滚动，被前方的碎屑所阻止；b.由低密度流体堆积形成的再沉积砾岩，碎屑的定向是由于碎屑与基质一同搬运，并被粒间碰撞所挤压而呈对周围流动最小阻力的状态；c.典型的未分选砾岩

焦养泉（1998）曾经在显微镜下，通过对湖泊三角洲前缘砂岩定向薄片中碎屑颗粒长轴优势排列方位的定量统计（图5-17），解释了多孔介质砂岩的各向异性特征。研究认为，正是由于砂岩中碎屑颗粒的定向性排列，最终导致了同一样品的三向渗透率的各向异性，即平行古水流的水平渗透率（KH2）最大，垂直层面的垂向渗透率（KV）最低，垂直古水流的水平渗透率（KH1）介于前两者之间，即具有KH2＞KH1＞KV的分布规律（图5-18）。

图5-17 鄂尔多斯盆地北部延安组湖泊三角洲前缘砂岩碎屑颗粒视长轴的定向排列现象（据焦养泉，1998）

注：切片平行古水流，垂直层理面。

图5-18 鄂尔多斯盆地神木地区延安组储层砂岩的多孔介质各向异性特征模式（据焦养泉，1998）

二、颗粒的非定向组构

填集就是颗粒的一种非定向组构，表示接近球形的骨架颗粒的排列和聚集方式。填集最重要的特征是颗粒的几何排列方式，颗粒彼此之间接触的频率以及它们之间接触的形状。根据颗粒的均一性不同，表现出不同的聚集特点。

均一粒度球体的填集可以是无规则或规则的几何状。规则填集的端元类型是最松散的立方体填集和最紧密的菱面体填集。由于菱面体填集的排列方式最为稳定，所以大多数天然的粒级接近的碎屑沉积物都接近于菱面体排列。不同方式的填集影响岩石的孔隙度和渗透率，例如菱面体填集的孔隙度为25.95%，立方体填集的孔隙度是47.64%。规则填集类型不但与某些沉积条件有关，而且还与成岩压实作用有关。所以，研究颗粒之间关系的填集还有助于了解沉积后成岩变化的规模和性质。

常见的是不均一粒度球体颗粒的填集。在同沉积的碎屑物中，表现为一些细小颗粒往往置于粗大颗粒之间的空隙中。在砂砾岩中，骨架颗粒与基质之间的关系，即所谓的支撑类型就属于此，也是一种与水流有关的原生组构。一般认为，砂砾岩中以泥为格架或以泥基质为主的，称泥基（或泥质）支撑；以碎屑颗粒为岩石格架或为主的，是颗粒支撑，代表与前述条件相反的高能条件。何镜宇和余素玉（1981）以泥基质25%为界（因大于25%砂岩几乎全部为基底式），进一步将颗粒支撑划分为5种类型：①泥含量小于25%，颗粒支撑；②泥含量大于25%，泥基支撑；③泥含量小于2%，无泥颗粒支撑；④泥含量为2%～10%，少泥颗粒支撑；⑤泥含量为10%～25%，多泥颗粒支撑。

Pettijohn等（1972）以图示的方式展示了组构的术语和颗粒接触类型（图5-19）。

图5-19 组构术语和颗粒接触类型（据Pettijohn等，1972）