碎屑岩按碎屑颗粒的大小，可分为砾岩(角砾岩)、砂岩、粉砂岩、泥质岩。
1.砾岩(角砾岩)
砾岩和角砾岩合称为粗碎屑岩。砾岩是指圆状、次圆状的砾石(粒径＞2mm的碎屑)含量超过50%的岩石(图9－5a);角砾岩是指棱角状和次棱角状的砾石含量超过50%的岩石(图9－5b)。砾岩和角砾岩可按砾石的大小、成分及成因等进一步划分。
图9－5 砾岩和角砾岩
按砾石大小，可将粗碎屑岩细分为:巨砾岩或角砾岩(砾石直径＞256mm)、粗砾岩或角砾岩(砾石直径为64～256mm)、中砾岩或角砾岩(砾石直径为4～64mm)和细砾岩或角砾岩(砾石直径为2～4mm)。
按砾石成分，可将粗碎屑岩细分为:单成分砾岩或角砾岩(75%以上的砾石都为相同的成分，如石英岩砾岩)和复成分砾岩或角砾岩(任何一种成分的砾石的含量都达不到75%)。
按成因，可将粗碎屑岩划分为滑坡角砾岩、洪积砾岩、河成砾岩、湖成砾岩、滨海砾岩、浊积(海底扇)砾岩、冰碛砾岩以及溶洞角砾岩等。
按赋存层位，可将粗碎屑岩划分为底砾岩(位于层序底部，与下伏岩层呈不整合或假整合接触，砾石分选性好、圆度好、成熟度高，代表长期侵蚀间断的产物)和层间砾岩(位于连续沉积的地层内部，其上下无沉积间断，岩性可以相同，通常是当地岩石边冲刷、边沉积形成)。
常见的粗碎屑岩有以下类型:
石英岩砾岩砾石以石英岩、燧石岩、脉石英等为主，中—细砾级，分选、磨圆较好，颗粒支撑。常见胶结物为石英、方解石、赤铁矿等。
火山岩砾岩砾石主要为火山岩或火山凝灰岩，单成分或复成分，多中砾级，中等分选磨圆，砾石之间常分布砂级沉积基质(砂基)或泥砂混基，砂基成分与砾石成分相近，但有较多石英、长石单晶。胶结物通常为泥质、钙质或铁质。
石灰岩角砾岩或砾岩砾石以石灰岩为主或全部为石灰岩，粒度变化较大，可以为粗砾、中砾或细砾，多次角—次圆状，分选好到差，含较多泥基或泥砂混基，有时也可被方解石胶结。
复成分砾岩砾石成分复杂，常见岩浆岩、沉积岩和变质岩砾石混生，稳定和不稳定砾石比例不定，但不稳定砾石常常较多，圆度中等，分选中等到差。多泥基或混基，混基成分也很复杂。化学胶结物较少，有时有石英胶结物。
如果没有强烈交代，砾石内部的矿物成分和结构(有时还有构造)与提供它的母岩没有本质差异。古砾石层往往是重要的储水层。砾岩的胶结物中常含有金、铂、金刚石等贵重矿产。研究砾岩还可以了解砾岩生成时的地质背景，巨厚的砾岩几乎都形成于大规模的造山运动之后，砾岩的成分、结构、砾石的排列方位以及砾岩体的形态可反映母岩的成分、剥蚀和沉积速度、搬运距离、水流方向等。
2.砂岩
砂岩又称中碎屑岩，是指含50%以上砂级陆源碎屑的沉积岩类。在大陆的沉积地层中，砂岩大约占25%，是最重要、也是研究得最多的沉积岩类之一。砂岩的沉积环境比粗碎屑岩广阔得多，主要沉积在河流、沙漠、湖泊等大陆环境、河海过渡三角洲环境、浅海至深海环境，并与粗碎屑岩、粉砂岩、泥质岩、碳酸盐岩等共同构成各种各样的垂向序列。
砂岩具有重要的经济意义，它和碳酸盐岩是两类最重要的油气储集岩类，砂岩也是地下淡水的巨大存贮库，纯净的石英砂或石英砂岩还是廉价的玻璃工业原料。
(1)砂岩的一般特征
砂岩多以较稳定的层状产出，砂体外形可呈席状、丘垄状、水道充填状和扇状等。砂岩的沉积构造极为丰富，特别是各种层理、波痕构造非常发育。除了与石灰岩共生或过渡的砂岩中可含一些方解石质自生颗粒(主要是生物碎屑、内碎屑和鲕粒)以外，砂岩中的沉积组分主要是砂级陆源碎屑和沉积基质。砂级陆源碎屑(砂粒)以单晶碎屑最常见，有些砂岩也可含相当多的岩屑。单晶碎屑主要是石英和长石，另有少量云母和重矿物。岩屑主要有燧石岩、酸性喷出岩、细粒片岩、片麻岩等，有时也可出现中性，甚至基性火山岩或火山凝灰岩、泥质岩的岩屑。砂岩中的基质以粘土为主，也包括细粉砂级碎屑，称为泥基或杂基，某些与碳酸盐岩共生的砂岩也可以有碳酸盐质的泥晶基质。
砂岩的成岩以胶结为主，常见胶结物有石英、方解石、赤铁矿、海绿石、石膏等。特殊胶结物有菱铁矿、绿泥石、重晶石、沸石等。由沉积基质起胶结作用的砂岩也较常见。
(2)砂岩的分类命名
根据研究目的、研究程度的不同，可使用不同的砂岩分类命名方案。
图9－6 砂岩成分分类
按主要砂粒的粒径，可将砂岩分为:极粗砂岩(主要砂粒的粒径为2.0～1.0mm);粗砂岩(主要砂粒的粒径为1.0～0.5mm);中砂岩(主要砂粒的粒径为0.5～0.25mm);细砂岩(主要砂粒的粒径为0.25～0.1mm);极细砂岩(主要砂粒的粒径为0.1～0.05mm)。
按杂基的含量，可将砂岩分为:净砂岩(杂基含量较少或无杂基)和杂砂岩(杂基含量超过15%)两类。杂砂岩也叫硬砂岩、瓦克岩。
按砂粒成分，选择单晶石英、单晶长石和全部岩屑作为端元组分，用三角形图分类方法，可将砂岩分为:石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩、长石石英砂岩、岩屑石英砂岩、岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩7种类型(图9－6)。
(3)砂岩的主要岩石类型
石英砂岩碎屑物质中90%以上为单晶石英，有少数燧石和硅质岩屑等。重矿物很少。胶结物常为硅质，次生加大胶结现象普遍。胶结类型以孔隙式为主(图9－7a)，有时呈镶嵌式胶结(图9－7b)。石英砂岩中丰富的石英，一般是在构造稳定、地形起伏不大、温暖潮湿气候条件下，由富含石英的母岩(花岗岩、花岗片麻岩、变质石英岩等)，遭受强烈的化学风化，并经过长距离搬运在滨海或浅海地区沉积而成。
图9－7 砂岩
长石砂岩是主要由碎屑石英和长石组成的砂岩，长石碎屑含量超过25%。长石砂岩中的长石多为正长石、微斜长石和酸性斜长石(图9－7c、d)。颜色常为红色或黄色。其形成很大程度上取决于母岩成分，首先要有富含长石的母岩，如花岗岩、花岗片麻岩。另外还需要有利的古构造、古地理和古气候条件。在构造运动强烈的地区，地形起伏也大，花岗岩基底隆起遭受强烈侵蚀，侵蚀产物迅速堆积，而形成厚层的长石砂岩。
岩屑砂岩是主要由碎屑石英和岩屑组成的砂岩，岩屑含量超过25%。岩屑砂岩中岩屑成分多种多样，随母岩而异，常见硅质岩屑(图9－7e)。岩屑砂岩颜色较深，为灰、灰绿、灰黑色，浅色者少见。岩屑砂岩多形成于强烈构造隆起区附近的构陷带或拗陷盆地中，由母岩迅速剥蚀、快速堆积而成。岩屑砂岩可以是陆相的，也可以是海相的。
杂砂岩是分选不好、泥砂混杂的砂岩。一般含石英较少，且多呈棱角状。含有不同比例的长石和岩屑，常含少量云母。长石主要是斜长石，岩屑多种。富含杂基是杂砂岩的基本特征(图9－7f)，杂基成分以绿泥石、水云母常见。杂砂岩的形成条件与长石砂岩或岩屑砂岩类似，即快速侵蚀、搬运和沉积形成的，但杂砂岩可在不同的气候条件下形成。典型的杂砂岩常堆积在急速沉降的浊积岩或复理式建造中。
3.粉砂岩
主要是由粉砂碎屑(粒径0.0625～0.0039mm)组成的沉积岩。粉砂岩的碎屑组分比较简单，以石英为主，有时含较多的白云母。填隙物有钙质、铁质及粘土质等。粉砂岩中常具有薄的水平层理，沉积物含水时易受液化产生变形层理及其他滑动构造。
按粉砂粒径，可将粉砂岩分为:粗粉砂岩(粒径为0.0625～0.0312mm)和细粉砂岩(粒径为0.0312～0.0039mm)。
按混入物成分，可将粉砂岩分为:泥质粉砂岩、铁质粉砂岩、钙质粉砂岩等。
按碎屑成分，可将粉砂岩分为:白云母粉砂岩、石英粉砂岩、长石粉砂岩等。较常见的是石英粉砂岩(图9－8)。
图9－8 粉砂岩
粉砂岩的颜色多种多样，随混入物的成分不同而变。粉砂岩是在经过了长距离搬运、水动力条件比较安静、沉积速度缓慢的环境下形成的。在横向上和纵向上可渐变成砂岩或粘土岩，并构成韵律性层理。从沉积环境看，粉砂岩多分布于河漫滩、三角洲、潟湖、沼泽和海湖的较深水部位。
我国是世界上黄土最发育地区，厚度之大居世界之首。黄土呈浅黄色或棕黄色，是具有一系列特殊性质的半固结粉砂岩。其特点是质地均匀，以手搓之易成粉末，并含有多量的奇形怪状的钙质结核。黄土中的矿物成分以石英为主，也含有长石、碳酸盐和粘土矿物。混入物以钙质为主。
4.泥质岩
泥级质点(粒径＜0.0039mm)含量超过50%的沉积岩称泥质岩，疏松未固结的泥质岩称为粘土，固结成岩者称为泥岩和页岩。泥质岩与粉砂岩(即细碎屑岩)总量约占沉积岩总量的60%～70%，是分布最广的沉积岩。粘土(泥岩、页岩)具有独特的物理性质，如可塑性、耐火性、烧结性、膨胀性、吸附性等，在工农业方面有着广泛的用途。
(1)泥质岩的一般特征
大多数泥质岩是母岩风化产物中的细碎屑物质呈悬浮状态被搬运到沉积场所，以机械方式沉积而成的。粘土矿物是泥质岩中最主要的矿物成分。粘土矿物很细小，它们的结晶大小一般不超过1～2μm。粘土矿物种类繁多，在粘土岩中分布最广的是高岭石、水云母、蒙脱石、绿泥石、凹凸棒石等。
泥质岩的化学成分主要是SiO2、Al2O3及铁的氧化物等。泥质岩的颜色取决于粘土矿物的成分、杂质矿物的成分、有机质及所含色素的颜色。单一成分的高岭石粘土(泥岩、页岩)、水云母粘土(泥岩、页岩)等，常呈白色、浅灰色，浅黄色等;某些粘土(泥岩、页岩)中含细分散状的铁的氧化物和氢氧化物，则呈红色、紫色、棕色、黄色或玫瑰色等;含锰的氧化物时则呈褐色或黑色;含分散状有机质和硫化铁时呈灰色或黑色;若粘土(泥岩、页岩)中含有较多的海绿石、绿泥石、孔雀石、蓝铜矿时，则呈绿色或蓝色。大多数泥质岩都呈比较稳定的层状，常与砂岩、粉砂岩共生或互层。
(2)泥质岩的分类命名
按固结作用强度将泥质岩分为未固结的粘土、已固结的泥岩和页岩。泥岩无页理，页岩具有页理(图9－9a)。按矿物成分及其性质，将泥质岩(粘土)分为高岭石粘土、蒙脱石粘土、海泡石粘土、凹凸棒石粘土等。
(3)泥质岩的结构
按粘土、粉砂和砂的相对含量，划分为泥质结构、粉砂泥质结构和砂泥质结构。
按粘土矿物集合体的形状，划分为蠕虫状结构和鲕状及豆状结构等:蠕虫状结构主要见于高岭石泥岩中，岩石中含有高岭石重结晶形成的粗大蠕虫状晶体(图9－9b)，直径达2～3mm，长可达20mm。鲕状及豆状结构是在沉积过程中粘土质点围绕某个核心凝聚而成的结构，粒径不足2mm者称鲕粒，超过2mm者叫豆粒。
图9－9 泥质岩
(4)泥质岩的主要岩石类型
钙质泥岩和页岩岩石中含有碳酸钙，分布很广。
铁质泥岩和页岩岩石中含有铁质矿物，构成所谓“红层”，是由于沉积物在陆相干旱、半干旱气候条件的氧化环境下，被三价铁渲染所致。
硅质泥岩和页岩SiO2可达85%以上。由于在硅质泥岩和页岩中常保存有硅藻、海绵和放射虫化石，一般认为硅质的来源与生物有关，也可能和海底喷发的火山灰有关。
炭质页岩含大量植物化石和炭化有机质，黑色、能染手。灰分超过30%。是湖泊、沼泽环境下的产物。常在煤系地层中，构成煤层的顶板与底板。
黑色页岩岩石中含有较多的有机质或细分散状的硫化铁而呈黑色。外貌与炭质页岩相似，其区别在于不染手。形成于缺氧、富含H2S的较闭塞海湾和湖泊环境。
油页岩是含有一定数量干酪根(＞10%)的页岩。颜色有浅黄、黄褐、暗棕、棕黑、黑色等。其特点是比一般的页岩轻，易燃，并发出沥青味及流出油珠。油页岩属于页岩的范畴，但具有腐泥煤的特征，也有人称其为“高灰分的腐泥煤”，是在闭塞海湾或湖沼环境中由藻类及浮游生物等低等生物遗体在隔绝空气的还原条件下形成的。
高岭石粘土简称高岭土。是一种以高岭石族矿物为主要成分、质地纯净的细粒粘土，首先发现于我国江西景德镇附近的高岭村而得名，是第一个以中国地名命名的矿物学名词。高岭土外观呈白、浅灰等色，含杂质时呈黄、灰、黑色等。致密块状或疏松土状，有滑腻感，硬度小于指甲。相对密度2.4～2.6。干燥后粘舌，有吸水性。耐火度达1770～1790℃。可塑性低，粘结性小，具良好的绝缘性和化学稳定性。纯净的高岭土煅烧后色白，白度可达80%～90%。是陶瓷、造纸、橡胶等工业的重要原料。
蒙脱石粘土又称膨润土、膨土岩、斑脱岩。是一种以蒙脱石为主要矿物成分的细粒粘土。膨润土的外观一般呈白色、粉红色、浅灰色、淡黄色，当被杂质污染时可呈灰绿色、紫棕色及其他较深的颜色。块状或土状，有滑感。疏松土状者光泽暗淡，致密块状者呈蜡状光泽。硬度1～2，性柔软。相对密度2～3。吸水后体积膨胀，最大吸水量为其体积的8～15倍。具高可塑性和良好的粘结性，在水溶液中呈悬浮和胶凝状，还具有阳离子交换的特性。膨润土是重要的工业矿物原料之一。
海泡石粘土是一种以海泡石为主要成分的粘土。外观呈黄褐、深灰、灰白等色，土块状，质软而轻，硬度1～2，相对密度2.4～2.65，具有黏性和可塑性，手触之有滑感。加水后能调成糊状，干后用锤击之可留下锤痕。主要用途是用作吸收剂，用来净化、脱色和精制油、脂肪、蜡、树脂、啤酒、水等。另一重要用途是制作抗盐耐高温钻井泥浆，用于含盐地层和海上石油钻探。
凹凸棒石粘土是一种以凹凸棒石为主要成分的粘土。它的外貌与一般粘土无异，尤其是与蒙脱石粘土极为类似，而且两者常常共生。其野外鉴定标志是外观为土状，呈青灰、灰白、鸭蛋青色，土质细腻、有滑感，湿时具黏性和可塑性，干后质轻、收缩小。将它投入水中，嘶嘶发响，并崩散成碎块，但不膨胀。凹凸棒石粘土的性能和海泡石粘土一样，具有热稳定性、抗盐性、吸附性及较高的脱色能力，在工业中有着广泛用途。