沈積物的顆粒大小稱為粒度。研究碎屑沈積物和碎屑巖的粒度大小和各種粒級的分布特征的方法稱為粒度分析。粒度分布特征可反映沈積介質的流體力學性質和能量，故是判別沈積環境及水動力條件的壹個重要物理標誌，而且對於油氣沈積儲層的評價也有重要意義。
碎屑物質以機械搬運為主，其搬運和沈積作用是受水動力條件（如介質、流量、流速）控制的，碎屑物質埋藏後除部分石英有次生加大或溶解外，壹般顆粒變化不大。因此，粒度大小及分布特征，可用來直接反映沈積時的水動力條件。研究粒度分布，可提供如下資料：①明確搬運介質性質，如風、水、冰川、泥石流、濁流等；②判斷搬運介質的能量條件，如流速、強度、啟動能力等；③明確搬運方式，如滾動、跳躍、懸浮；④明確沈積作用的形式，如牽引流、濁流等。
（壹）粒度分析的主要方法
根據顆粒大小及巖石致密程度不同，分別采用如下三種方法。
1.直接測量法
壹般用於礫巖或礫石，其方法是用度量工具直接測量礫石的直徑或視直徑大小，壹般測量壹定面積內的全部礫石（粒徑大於2 mm的顆粒）不少於100個，用於河流、濱海、冰川、洪積等礫巖的分析。
2.篩析法
用於未固結或膠結較差的含礫砂巖到粉砂巖，它是用壹套篩孔直徑不同的篩子將砂樣過篩，以分成不同的粒級組分，壹般篩孔直徑按1/4Φ間隔選擇較好，稱出每層篩內砂的質量，並求出其百分含量。篩析法比較簡便，也較精確，註意取樣應在壹個完整層序內，粗、中、細砂均應取樣。
3.薄片粒度法
壹般用於較致密的巖石，其方法是在顯微鏡下，用測微尺直接測量巖石薄片中顆粒的最大視直徑，並將測量值換算成Φ值，按1/4間隔分組，計算各組內顆粒百分數，每片要求統計300～500顆粒。
運用上述不同的方法所得到的分析結果可能有偏差，如薄片粒度與篩析粒徑之間的偏差可達0.25Φ或更大，這是切片效應造成的結果（切片效應是指在顆粒集合體的切片中，顆粒的視直徑均小於其真直徑），必須進行校正，弗裏德曼（1962）提出的粒度回歸校正方程是：D＝0.3815＋0.9027d（D為校正後篩析直徑Φ值；d為薄片中視直徑Φ值）。
在運用薄片粒度法進行粒度分析時還必須考慮砂巖中基質的影響，即進行雜基校正，方法是用顯微鏡測定或估出雜基含量，由於切片效應和成巖後生作用，其值壹般較高，取其2/3或1/2為校正值，假定為X，將各累計頻率乘以（100-X）作為該粒級的真正百分含量。
（二）顆粒粒級的劃分
壹般采用伍登 溫特沃思標準，它是以毫米（mm）為單位的壹個分類方案，後來克魯賓（1934）提出了壹種對數換算，稱其為Φ值（Φ＝-log2D，其中D為顆粒直徑）。粒徑（mm）和Φ值的對應關系見表5-4。
（三）粒度曲線和粒度參數
根據粒度分析的結果，可編制各種直方圖、粒度曲線及計算各種粒度參數。
1.直方圖和粒度曲線
直方圖和粒度曲線都是沈積環境分析的參考標誌。常用的粒度曲線包括直方圖、頻率曲線、累積曲線、概率累積曲線。
直方圖 是最常用的粒度分析圖件，其橫坐標為顆粒粒徑區間，縱坐標表示粒級的百分含量，作出壹系列相互連接、高低不平的矩形圖（圖5-30左），直方圖優點是能直觀、簡明地反映出粒度分布特征。
表5-4 粒級劃分標準比較表
頻率曲線 是將直方圖每個柱子的縱、橫邊的中點依次連成多邊形頻率曲線（圖5-30右），其圍限的多邊形的面積仍基本等於直方圖的面積和。頻率曲線可清楚地表明粒度分布特點、分選好壞、粒度分布的對稱度（偏度）及尖度（峰度）等。
圖5-30 由直方圖所作頻率曲線
（據克魯莫艾尼塔爾，1938）
累積曲線 是壹種常用的簡單的圖形，它是以累積百分含量為縱坐標，以粒徑為橫坐標，從粗粒壹端開始，在圖上標出每壹粒級的累計百分含量。將各點以圓滑的曲線連接起來，即成累積曲線（圖5-31）。累積曲線壹般呈S型，從圖上可看出其粒級分選的好壞，在計算粒度參數時也可由圖上讀出某些累計百分比對應的粒徑值。累積曲線的形態，可用來區分不同的沈積環境。
概率累積曲線 也是壹種粒度累積曲線，它是在正態概率紙上繪制的，橫坐標代表粒徑；縱坐標為累積百分數，並以概率標度，概率坐標不是等間距的，而是以50%處為對稱中心，上下兩端相應地逐漸加大，這樣可以將粗、細尾部放大，並清楚地表現出來。概率曲線中碎屑沈積物的粒度不是壹個簡單的對數正態分布，而是由幾個呈對數正態分布的次總體組成，壹般包含有三個次總體，在概率圖上表現為三個直線段，代表了三種不同的基本搬運方式，即懸浮搬運、跳躍搬運和滾動搬運（圖5-32）。三個次總體在累積概率曲線上分別稱為懸浮總體、跳躍總體和滾動總體（牽引總體），概率圖上除三個次總體之外的其他參數有：截點、混合度、次總體百分含量、分選性。
圖5-31 三種常見的粒度曲線
（據賴內克等，1973）
1—頻率曲線；2—累積曲線；3—概率累積曲線
圖5-32 概率累積曲線及粒度分布中的總體
（據維謝爾，1969）
截點，指兩個次總體直線的交點，以橫坐標表示，細截點（S截點）是懸浮總體和跳躍總體的交點，表示能懸浮的最粗顆粒；粗截點（T截點）是跳動總體和滾動總體的交點，表示能跳躍的最粗顆粒。
混合度，指兩個次總體直線段相交時，在截點處有些點不在直線上，而是零散過渡的，也稱為過渡帶，反映沈積分異情況。
次總體百分含量，即各次總體分別占樣品總量的百分數。
分選性，以各次總體直線段的斜率，即直線段傾斜角度表示。上述各次總體發育的數量、粒度範圍、分選性等參數是有規律地受沈積條件和水動力條件控制的。各種沈積環境的概率粒度分布不同（表5-5）。
表5-5 不同類型沈積環境砂質沈積物粒度概率分布特征表
（據維謝爾，1969簡化）
2.粒度參數
常用的粒度參數有平均粒度（Mz）、標準偏差（σi）、偏度（Sk）、峰態（KG），計算粒度參數有兩種方法：①數理統計法，以概率和統計學為其數學基礎，直接用粒度分析得到的各粒級的百分比計算，常用的計算方法是矩法，計算較復雜，較少用；②圖解法，從累積曲線上讀出某些累積百分比處的顆粒直徑，再以簡單算術公式計算各種粒度參數，包括平均粒度（Mz）和標準偏差（σi）。
平均粒度（Mz）：表示壹個樣品的平均粒度大小，反映搬運介質平均動能，計算公式為
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標準偏差（σi）表示分選程度，即反映顆粒的分散和集中狀態，計算公式為
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根據對大量的不同環境采集的樣品的值計算，可將分選程度分為七級：①σi＜0.35 分選極好；②σi＝0.35～0.50 分選好；③σi＝0.50～0.70 分選較好；④σi＝0.70～1 分選中等；⑤σi＝1～2分選較差；⑥σi＝2～4分選很差；⑦σi＞4分選極差。
偏度（Sk）用來表示頻率曲線對稱性的參數，按其對稱形態可分為三類（圖5-33）：①單峰對稱曲線，以峰為對稱軸的對稱曲線，曲線為正態分布，反映出Mz（平均粒）＝Md（中值）＝Mo（眾數）；②不對稱正偏態曲線，曲線不對稱，主峰偏粗壹側，即沈積物以粗組分為主；③不對稱負偏態曲線，曲線不對稱，主峰偏細壹側，即沈積物以細組分為主。偏度（Sk）計算公式為
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圖5-33 正態頻率曲線及正偏態和負偏態曲線示意圖
（據塞利，1982）
圖5-34 和正態曲線相比較的尖銳和扁平的兩種峰態示意圖
（據塞利，1982）
峰態或尖度（KG）用來在與正態頻率曲線相對比時，說明曲線的尖銳或鈍圓程度（圖5-34）。峰態或尖度（KG）計算公式為
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不同沈積環境的沈積控制條件不同，因而其粒度分布特征也不同（表5-6）。
表5-6 各種環境砂質沈積物粒度參數特征表
（據Reineck，1973和劉寶珺，1980編制）
（四）粒度參數散點圖
是綜合表現粒度參數的壹種圖解，弗裏德曼（1967）通過對現代海洋、湖灘和河流的355個樣品的粒度分析，計算出粒度參數，然後分別編制出各種參數之間的關系圖，即粒度散點圖***19種。圖5-35就是其中之壹。離散圖是綜合表現粒度參數特征的壹種圖解，它比單壹的參數更有意義。編制不同參數的離散圖，可將不同成因的砂質沈積物區別開來。從圖5-35可看出，雖然不同環境的砂並沒有明顯的界限，但可看出其總的趨勢。
圖5-35 標準偏差（σi）與偏度（Sk）離散圖
（據弗裏德曼，1979）
（五）C-M圖解
C-M圖是帕塞加（Passega，1957）提出的綜合性成因圖解（圖5-36），這也是壹種粒度參數散布圖。他認為C值和M值這兩個粒度參數最能反映介質搬運和沈積作用的能力，故運用這兩個參數分別作為雙對數坐標紙上的縱、橫坐標，構成C-M圖。C值為累積曲線上含量為1%的粒徑值；M值為累積曲線上含量為50%的粒徑值。典型的C-M圖形可劃分為NO、OP、PQ、QR、RS各段和T區。不同區段代表不同沈積作用的產物：①NO段代表滾動搬運的粗粒物質，C值大於1 mm；②OP段以滾動搬運為主，滾動組分和懸浮組分相混合，C值壹般大於800μm，而M值有明顯變化；③PQ段以懸浮搬運為主，含有少量滾動組分，C值變化而M值不變；④QR段代表遞變懸浮段，遞變懸浮搬運是指在流體中懸浮物質由下到上粒度逐漸變細，密度逐漸變低，C值與M值成比例變化，從而使這段圖形與C＝M基線平行；⑤RS段為均勻懸浮段，C值變化不大，而M值變化大，主要是細粉砂沈積物；⑥T區為遠洋懸浮物，M＜10μm。
圖5-36 濁流和牽引流沈積的C-M圖形
（據Passega，1964）
C-M圖通常從壹套同成因層序中系統采樣，從最粗到最細粒的各種代表性巖性中均應分別取樣，每壹個C-M圖取樣數大於20個。因此，每壹個C-M圖可反映幾米至幾十米厚的同成因地層剖面巖石的粒度特征。
（六）粒度參數的環境判別公式
1964年薩胡（Sahu，B.K.）根據福克的粒度參數，利用現代風成沙丘、淺海、海灘、三角洲、河道和濁積等環境的沈積物的粒度分析結果，應用線性多元判別公式，得出四個綜合公式（經驗公式），用以區別沙丘、海灘、淺海、河流和濁積這五種常見的沈積物。判別公式如下：
｀1）Y＝Y風成：海灘＝-3.5688Mz＋ -2.0766Sk1＋3.1135KG（Y＜-2.7411為風成，Y＞-2.7411為海灘）。
2）Y＝Y海灘：淺海＝15.6534Mz＋ ＋18.1071Sk1＋18.5034KG（Y＜65.3650為海灘，Y＞65.3650為淺海）。
3）Y＝Y淺海：河流（三角洲）＝0.2825Mz ＋-4.8922Sk1＋0.0482KG（Y＞－7.4190淺海，Y＜ 7.4190為河流（三角洲）。
4）Y＝Y河流（三角洲）：濁流＝0.7215Mz ＋6.7322Sk1＋5.2927KG（Y＞9.8433為河流三角洲，Y＜9.8433為濁流）。