第十三讲碎屑沉积物(岩)的沉积后作用

1、第四节第四节 碎屑沉积物（岩）碎屑沉积物（岩）的沉积后作用的沉积后作用沉积后作用的定义沉积后作用的定义是指碎屑沉积物沉积后转变为沉积岩直至变质作用以前是指碎屑沉积物沉积后转变为沉积岩直至变质作用以前或因构造运动重新抬升到地表遭受风化作用以前所发生或因构造运动重新抬升到地表遭受风化作用以前所发生的一切作用。的一切作用。相当于英美文献中的相当于英美文献中的“成岩作用成岩作用”（diagenesisdiagenesis），），即广义的成岩作用。即广义的成岩作用。此过程实质上是地层水与沉积物之间从不平衡到平衡的此过程实质上是地层水与沉积物之间从不平衡到平衡的变化过程。变化过程。沉积后作用的类型沉积后作

2、用的类型物理作用物理作用压实压实化学化学胶结、溶解、交代、重结晶胶结、溶解、交代、重结晶物理化学物理化学压溶压溶一、沉积后作用的类型一、沉积后作用的类型一）压实、压溶作用一）压实、压溶作用1.1.压实作用压实作用（1 1）概念）概念压实作用是指沉积物沉积后在上覆水层和沉积层的重荷压实作用是指沉积物沉积后在上覆水层和沉积层的重荷下，或在构造形变的作用下，发生水分排出、孔隙度降下，或在构造形变的作用下，发生水分排出、孔隙度降低、体积缩小的作用。低、体积缩小的作用。（2）压实作用效应）压实作用效应/标志标志颗粒紧密排列颗粒紧密排列颗粒定向排列颗粒定向排列岩石原始孔隙度岩石原始孔隙度、体积缩小、体积缩

3、小刚性颗粒破碎刚性颗粒破碎塑性颗粒变形塑性颗粒变形压实作用效应塑性颗粒变形泥岩岩屑被压实成假杂基脆性颗粒破裂、错断2.压溶作用压溶作用概念概念随埋藏深度的增加，碎屑颗粒接触点上所承受的压力随埋藏深度的增加，碎屑颗粒接触点上所承受的压力增大，颗粒接触处的溶解度增高，发生晶格变形和溶增大，颗粒接触处的溶解度增高，发生晶格变形和溶解作用，砂质沉积物就进入了压溶作用阶段。解作用，砂质沉积物就进入了压溶作用阶段。本质上，压实作用和压溶作用是同一物理本质上，压实作用和压溶作用是同一物理化学过化学过程的两个阶段，是持续进行的。程的两个阶段，是持续进行的。二）胶结作用1.1.概念概念胶结作用是指从孔隙溶液中沉

4、淀出矿物质胶结作用是指从孔隙溶液中沉淀出矿物质（胶结物），将松散的沉积物固结起来的（胶结物），将松散的沉积物固结起来的作用。作用。2.2.类型类型1 1）按时间：早期胶结、晚期胶结）按时间：早期胶结、晚期胶结2 2）按成分：硅质、钙质、铁质）按成分：硅质、钙质、铁质2.胶结物的类型胶结物的类型（1）氧化硅胶结物）氧化硅胶结物代表酸性孔隙水介质环境代表酸性孔隙水介质环境蛋白石、玉髓蛋白石、玉髓石英（）常以石英颗粒自生加大边形式石英（）常以石英颗粒自生加大边形式出现。出现。氧化硅胶结物的来源氧化硅胶结物的来源A.A.地表水地表水（SiO2=13ppm）和地下水和地下水 （SiO2=几十ppm）B.

5、B.硅质生物骨壳的溶解硅质生物骨壳的溶解C.C.碎屑石英压溶作用碎屑石英压溶作用D.D.粘土矿物的成岩转化粘土矿物的成岩转化E.E.硅酸盐矿物的不一致溶解硅酸盐矿物的不一致溶解尤以长石重要F.F.火山玻璃去玻化和蚀变火山玻璃去玻化和蚀变变成粘土矿物或沸石类矿物G.G.海底火山喷发海底火山喷发H.H.构造抬升构造抬升T、P，孔隙水中的SiO2过饱和（2 2）碳酸盐胶结物）碳酸盐胶结物代表碱性成岩环境代表碱性成岩环境碳酸盐胶结物类型碳酸盐胶结物类型方解石方解石白云石：白云石： 成岩后期由方解石转化而来成岩后期由方解石转化而来菱铁矿：还原微咸水环境，地下：富含有机质沉积物菱铁矿：还原微咸水环境，地下

6、：富含有机质沉积物地地表表沼泽环境；沼泽环境；文石、高镁方解石：同生成岩期文石、高镁方解石：同生成岩期菱镁矿菱镁矿碳酸盐胶结物的来源碳酸盐胶结物的来源海水和流动的孔隙水海水和流动的孔隙水钙质生物介壳溶解钙质生物介壳溶解 碳酸盐颗粒的溶解碳酸盐颗粒的溶解（3）粘土矿物胶结）粘土矿物胶结粘土矿物粘土矿物它生它生并非真正的胶结物并非真正的胶结物自生自生真正的胶结物：高岭石、蒙脱石、伊利石、真正的胶结物：高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石绿泥石它生与自生的区别：它生与自生的区别：成分上：自生：单一；它生：多样、杂质成分上：自生：单一；它生：多样、杂质形态上：自生：一定的形态；它生：不定形形态上：自生：一定

7、的形态；它生：不定形结构上：自生：粗：结构上：自生：粗：2-10um 它生：它生：5um分布上：自生：颗粒表面；它生：接触处、充填孔隙分布上：自生：颗粒表面；它生：接触处、充填孔隙粘土矿物的形成条件粘土矿物的形成条件砂岩中原有的矿物成分砂岩中原有的矿物成分 石英砂岩石英砂岩-高岭石高岭石 长石砂岩长石砂岩-高岭石、伊利石高岭石、伊利石 岩屑砂岩、杂砂岩岩屑砂岩、杂砂岩-伊利石伊利石 火山碎屑岩火山碎屑岩蒙脱石蒙脱石介质条件介质条件 酸性：高岭石酸性：高岭石 富钾的碱性条件：伊利石富钾的碱性条件：伊利石 富钙的碱性条件：蒙脱石富钙的碱性条件：蒙脱石（4）长石胶结物）长石胶结物产状产状自生加大边、

8、小的自形晶体自生加大边、小的自形晶体成分成分钾长石、钠长石，自生钙长石未见钾长石、钠长石，自生钙长石未见形成条件形成条件孔隙溶液中有足够的孔隙溶液中有足够的SiO2、Al2O3足够高的足够高的Na+/H+或或K+/H+比值比值较高的温度较高的温度（5 5）其它胶结物）其它胶结物 硫酸盐硫酸盐石膏、硬石膏、重晶石、天石膏、硬石膏、重晶石、天青石青石铁质铁质黄铁矿、赤铁矿黄铁矿、赤铁矿磷酸盐磷酸盐胶磷矿、磷灰石胶磷矿、磷灰石硫酸盐胶结物产状黄铁矿胶结物三）交代作用概念：交代作用是指一种矿物代替另一种矿物的现象概念：交代作用是指一种矿物代替另一种矿物的现象常见的交代作用常见的交代作用（1）氧化硅和方

9、解石的相互交代作用）氧化硅和方解石的相互交代作用pH8 硅化作用；硅化作用；pH89.8 两者均可沉淀；两者均可沉淀；pH9.8方解石化；方解石化；自然界中自然界中pH9.8很罕见，故温度很重要。很罕见，故温度很重要。方解石交代长石方解石交代长石交代钾长石常见交代钾长石常见碳酸盐交代粘土矿物碳酸盐交代粘土矿物成岩晚期成岩晚期有利介质条件有利介质条件pH8较高的较高的Ca2+浓度浓度粘土矿物交代长石粘土矿物交代长石酸性介质条件酸性介质条件高岭石化（斜长石、钾长石）高岭石化（斜长石、钾长石）碱性介质条件碱性介质条件绢云母化（斜长石）绢云母化（斜长石）粘土矿物交代长石长石绢云母化后又被压实变形粘土矿

10、物间的交代作用（相互转化作用）粘土矿物间的交代作用（相互转化作用） 埋深、埋深、K+ 伊利石伊利石蒙脱石蒙脱石 高岭石高岭石 浅浅 Fe2+、Mg2+ 绿泥石绿泥石 地开石地开石 珍珠陶土珍珠陶土 深深 碱性孔隙水碱性孔隙水 酸性孔隙水酸性孔隙水碳酸盐矿物的相互交代作用碳酸盐矿物的相互交代作用白云化作用白云化作用白云石交代方解石，通常发生在成岩晚期白云石交代方解石，通常发生在成岩晚期去白云化作用去白云化作用主要在富含硫酸盐的地下水作用下进行，硫酸主要在富含硫酸盐的地下水作用下进行，硫酸盐离子从白云石中吸取镁形成硫酸镁和方解石。盐离子从白云石中吸取镁形成硫酸镁和方解石。含膏盐地层含膏盐地层黄铁矿

11、或其他硫化物的氧化作用黄铁矿或其他硫化物的氧化作用粘土矿物对石英的交代粘土矿物对石英的交代常见于杂基含量较高的砂岩常见于杂基含量较高的砂岩主要是伊利石主要是伊利石3.3.交代作用的标志交代作用的标志矿物假像矿物假像交代矿物具有被交代矿物交代矿物具有被交代矿物的假象的假象幻影构造幻影构造受强烈的交代作用，原始受强烈的交代作用，原始颗粒只留下模糊的轮廓幻颗粒只留下模糊的轮廓幻影影交叉切割现象交叉切割现象交代矿物自形晶体切割被交代矿物自形晶体切割被交代矿物交代矿物残留的矿物包体残留的矿物包体交代矿物包裹被交代矿物交代矿物包裹被交代矿物四）重结晶作用与矿物的多形转变（一）重结晶（一）重结晶小晶体重新组

12、合和结晶成大晶体小晶体重新组合和结晶成大晶体矿物变得稳定矿物变得稳定碳酸盐胶结物重结晶，可形成连晶或嵌晶胶结物碳酸盐胶结物重结晶，可形成连晶或嵌晶胶结物（二）矿物的多形转变（二）矿物的多形转变较复杂的广义的重结晶作用较复杂的广义的重结晶作用只发生晶格、形状和大小的变化，晶体可以由大变小只发生晶格、形状和大小的变化，晶体可以由大变小文石、高镁方解石文石、高镁方解石低镁方解石低镁方解石蛋白石蛋白石玉髓玉髓石英石英胶磷矿胶磷矿磷灰石磷灰石五）溶解作用和次生孔隙1.1.溶解作用溶解作用（1 1）概念）概念岩石组分发生部分或全部溶解的现象。岩石组分发生部分或全部溶解的现象。（2 2）类型）类型选择性溶解

13、选择性溶解成岩早期成岩早期非选择性溶解非选择性溶解成岩晚期成岩晚期（3 3）机理）机理沉积物（岩）中的孔隙水（介质）的物化条件沉积物（岩）中的孔隙水（介质）的物化条件（浓度、（浓度、pHpH值、值、EhEh值、成分等）发生改变，从值、成分等）发生改变，从而使其组分由稳定变得不稳定，以致发生溶解。而使其组分由稳定变得不稳定，以致发生溶解。五）溶解作用和次生孔隙溶解作用主要是酸性孔隙水使某些组分溶解所致溶解作用主要是酸性孔隙水使某些组分溶解所致从目前的研究来看，（4 4）酸性介质的来源）酸性介质的来源有机酸有机酸无机酸无机酸粘土矿物转化粘土矿物转化大气水大气水碳酸水碳酸水（二）次生孔隙（二）次生孔

14、隙成岩作用中后期，油气储集层的主要储集空间成岩作用中后期，油气储集层的主要储集空间按成因分类按成因分类溶解成因溶解成因构造成因：裂隙构造成因：裂隙交代转化成因：晶间孔交代转化成因：晶间孔成岩收缩成因：收缩缝成岩收缩成因：收缩缝混合成因混合成因二）成岩阶段划分及主要标志中国石油天然气总公司中国石油天然气总公司19911991年审定碎屑岩成岩阶段划分规范年审定碎屑岩成岩阶段划分规范 一、划分依据一、划分依据1.1.自生矿物类型及分布特点自生矿物类型及分布特点碳酸盐矿物、石英、沸石类矿物、粘土矿物等随埋深、碳酸盐矿物、石英、沸石类矿物、粘土矿物等随埋深、低温增加而发生规律性变化。低温增加而发生规律性变化。2.2.有机质成熟度有机质成熟度（1 1）镜质体反射率（）镜质体反射率（RoRo）温度的函数，正相关，不可逆温度的函数，正相关，不可逆（2 2）孢粉颜色）孢粉颜色温度升高，淡黄温度升高，淡黄黄黄枯黄枯黄棕棕棕黑棕黑黑色黑色（3 3）TAITAI443.3.古温度古温度4.4.孔隙类型孔隙类型原生孔隙原生孔隙次生孔隙次生孔隙划分方案划分方案1.同生成岩阶段同