碎屑岩成岩作用研究方法综述

1、碎屑岩成岩作用的主要研究方法确定矿物种类、形态、成分的方法一、电镜扫描法1.电镜扫描法的特点分辨率高,放大倍数大(一般2000-5000倍,景深大,立体感强,制样简单。自1975 年开始用于石油地质。2.电镜扫描法的原理以扫描方式照射到实验样品的微区上,使样品产生各种不同的信息,然后分别收集和整理。3. 主要应用1 观察微孔隙:普通显微镜对几十微米到几微米的孔隙不易研究,但是扫描电镜都可以做到。据国外研究,凡是0.2微米的孔隙都能储油, 最近的研究发现0.1微米的微孔隙也可储油。(2 区别孔隙类型:原生、次生、孔隙全貌、溶蚀情况、裂缝、喉道分布(3 观察胶结物在砂岩中的分布方式(4 辨别胶结物

2、A. 粘土胶结水云母-单体为片状、丝缕状、蜂窝状、羽毛状,集合体为鳞片状、碎片状,蜂窝状,呈孔隙衬垫,呈孔隙充填。高岭石-假六方板状,集合体呈书页状;部分由长石演变而来,一部分呈蠕虫状。蒙脱石-单体为棉絮状,集合体为鳞片状、蜂窝状,呈粒间充填绿泥石-单体为针叶状,集合体为鳞片状、玫瑰花状、绒球状,呈孔隙衬垫埃洛石-针状、棒状、管状,集合体呈细管状,常由水云母和蒙脱石转化而来凹凸棒石-单体为纤维状,集合体束状或无规则缠绕B. 沸石斜方沸石-薄板状,板厚2-5微米,板长20-30微米,有的呈细长板条状,晶面上可见到球状硅质小晶粒,集合体呈束状片沸石-基本同上方沸石-等轴浊沸石-板状,短柱状,有解理

3、,形态类似长石C. 硅质方英石-5微米左右的球体,注意与绿泥石区别。自生石英加大D. 硫化物黄铁矿-莓球状和八面体;代表PH=8-9还原环境E. 碳酸盐:区分不同期次(晶形、大小、包体研究成岩变化(文石-方解石(5 确定成岩顺序如长石溶解形成高岭石沉淀,石英自生加大后再溶蚀(6石英颗粒表面特征-分析沉积相各种撞击坑,溶蚀坑,擦痕二、阴极发光法1.阴极发光法可以解决显微镜下不易观察的现象,阴极发光是用阴极射线管发出加速电子进行激发而产生的一种荧光。2. 制样抛光制成两片光薄片,厚度0.05-0.06mm,岩样抛光也可以3. 阴极发光法的原理用电子轰击样品,使之发光;根据矿物的发光特征来研究其成分

4、,晶体形态和相互关系。4. 主要应用主要应用:区分碳酸盐、石英自生加大、孔隙、成岩顺序、微构造、物源(1 石英次生加大:加大边不发光(2 区分碳酸盐类型:方解石-黄色、橙红白云石-橙红、暗红含铁方解石-亮橙黄含铁白云石-橙褐色铁方解石-褐色、桔红色铁白云石-不发光(含铁量6%菱铁矿-不发光(3 区分碳酸盐成因:A.方解石:氧化环境:发光昏暗或不发光淡水渗流环境:发光暗重结晶、埋藏环境:发光明亮B. 白云石埋藏:亮红、玫瑰红、亮橙黄、橙红准同生:黄、红、橘红、蓝、绿混和水:亮蓝淡水:褐色或者不发光高温:深红(4 观察溶解作用及孔隙类型碳酸盐和长石岩屑同时溶解长石溶解具有选择性,蓝色的容易溶解并与

5、蠕虫状高岭石伴生;红色的溶解较弱,杏黄色不易溶解。石英溶解弱于长石,与易溶长石伴生的棕色石英易溶。阴极发光可恢复原有的溶蚀结构,如湖北大冶下三叠统大冶群粉晶灰岩中见圆-椭圆形亮晶斑状,是被充填的溶孔、虫穴还是不均匀重结晶?在阴极发光下可见溶蚀边界十分清晰,亮晶斑块为早期溶孔。另外,有些孔隙在偏光镜下溶蚀特征明显,似为溶孔,但在阴极发光下却是受重结晶改造的生物介壳。(5 确定成岩顺序:根据交代关系确定先后顺序氧化硅(浅棕色或不发光和方解石(发光明亮的交代作用高岭石化作用:蓝色长石易高岭石化(蠕虫状、靛蓝色光粘土环边成分的确定:SI/S I长石交代钾长石:长石发蓝色光,交代方解石发深红色光,充填方

6、解石发橙黄色光方解石、铁白云石、菱铁矿交代:橙黄-暗红-不发光硬石膏:浅黄色、灰白色光、不发光或棕色重晶石:亮蓝色-暗蓝色,发光不稳定利用石英加大判断成岩顺序:石英加大早于晚期胶结,早于机械压实(6 构造的恢复恢复微沉积构造:收缩缝、缝合线、愈合构造恢复由于重晶石和交代作用而消失的微裂缝判断裂缝的性质、期次和产状区别裂缝充填序列(7 物源区的判断石英:蓝紫色光-火山岩、深成岩573 C棕色光-变质岩、300-573 C不发光-沉积岩、300 C长石:发红色、蓝色、黄色、草绿色、杏黄色等光发光强度:岩浆岩最大(含长石越多越大,变质岩最小三、电子探针法1. 电子探针的特点元素分析范围广,能谱Na1

7、1-U92,波谱Be4U92灵敏度高,为0.002%,精度高于X光荧光光谱、激光光谱、BA法误差1-5%,ZAF法误差为1%对微细矿物分析研究有利,在同一块样品上可获得较全面的物理化学数据,不破坏样品,可多次重复分析。能在光、薄片上进行分析(光面2.电子探针法的原理高能电子束轰击固体样品表面时,电子与激发区内元素的原子核和核外电子发生弹性与非弹性碰撞,产生二次电子,背散射电子,透射电子,间歇电子及吸收电流,还产生X衍射,用这些信息进行物质组分、形态、及部分晶体表面构造的研究。将电子枪发射的电子束经电磁透镜聚焦成直径0.1-1m的微束作为X射线激发源,轰击样品,使之产生各种元素的X光射线,从而确

8、定矿物的化学成分。3. 样品制备普通薄片不盖片,将所做区域用笔圈出来,镀碳后观察,薄片需抛光4. 主要应用有些矿物光学特征、形态、阴极发光颜色相近,就必须借电子探针对其进行成份分析。四、 X光衍射法1. X光衍射法的特点能准确的定名自生矿物,对粘土矿物定性定量分析,鉴别混层及混层比;制样复杂,可分泥岩和砂岩两组,泥岩需要量很少(10克,砂岩一般需500克左右,泥岩的演变比砂岩的要慢;按间距取样。2. X光衍射法的原理矿物均有独特的晶体结构,其粉未照片的衍射数据不同,以此可区分不同矿物。确定古地温、成岩阶段的方法五、镜质体反射率法1. 镜质体反射率的特点精确,具不可逆性,与其它参数有较好的对应性

9、,制样简单(只要有镜质体存在。2. 镜质体反射率的原理在反光镜下测定镜质体的反射率,用以判断变质程度,由于石油演化和煤变质有很大相似性,D.怀特首次提出定碳比,对固态煤和液态油进行了成功的对比。 60年代开始把煤岩学和有机地化学结合起来应用于油气勘探,取得了卓有成效的研究成果。六孢粉颜色及色变指数的特点1. 孢粉颜色及色变指数的特点对温度敏感、数据可靠、测样简便、可对比性强2. 孢粉颜色及色变指数的原理孢粉(广义,即所谓孢粉型Palynomorphs,包括高等植物的孢子和花粉、沟鞭藻、疑源藻及某些绿藻。借用化石孢粉型来恢复古沉积环境以及确定油气生成的成熟度,查明孢粉和油气生成关系方面的研究是近

10、十多年来的新课题。2. 孢粉颜色及色变指数的原理过去用干酪根颜色评价有机物质成熟度,现只对孢子和花粉作颜色测量,随成熟增强,孢子颜色从淡黄通过金黄、橙、褐到不透明,共12种色级,不同作量测量的指数级不同,斯塔普林和科瑞阿根据颜色的明显变化,使用从0-5级别。巴纳德根据随深度呈均匀线性的增强分出10个级别,由于孢粉在化学性质上比镜质组更接近腐泥质,因而是烃类形成阶段理想的指示剂。孢粉经热解产生石油已为大家接受,孢粉、浮游植物沉积于海底、湖底,在隔绝空气的还原环境下,保存在地层中转化成干酪根,再经热降作用形成油气。如胡罗卜素和胡罗卜素酯的氧化共聚物是最好的生油母质之一。含孢粉丰富的地层均为较好生油

11、层(生成油含蜡高。英国阿布登大学的巴登(D.Batten研究孢粉相和产油母质的关系:以Classopollis孢粉相占优势,共生多为裸子植物花粉,特别是双囊粉和无口器粉,岩性为石膏蒸发岩,碳酸盐、硬石膏、泥灰岩,为热而干的条件下泻湖,水体含盐度大,对生油不利。蕨类孢子,植物表皮及本质组织也很丰富,岩性为浅色细砂岩、粉砂岩、其次为页岩和泥岩,厚度变化大,反映网状冲积砂平原和泥质淤积的泻湖,这种孢粉相生气。七、稳定同位素法的原理1.稳定同位素法的原理各种同位素的物理、化学性质有所不同,当受到各种物理、化学及生物作用时,同位素组成也会发生不同程度的变化,则根据在岩石、矿物、生物中测得到同位素值变化来

12、推断地质历史中所发生的变化。2.制样单矿物同位素,纯度98%以上,样重0.2克,最好用胶结物中的样(微区取样技术。泥岩氧同位素,样品磨碎到200目,加热420 ,消除有机碳,再在25 时收集 CO2。八、流体包裹体测温法1. 流体包裹体测温法的原理矿物生成时,一部分成矿溶液流体被包在矿物晶体缺陷、窝穴或裂缝中。它是成矿作用流体的原始样品,可反映成矿的流体的本质-温度(用均一法测温。将镜下所见的气相(烃类,直径35-40m-液相(直径15 m包体加热至某一温度,包体恢复为单一相,该温度代表矿物形成时的最低温度。九、自生矿物演变1. 混层比及粘土矿物含量的演变早成岩:蒙脱石、高岭石中成岩:I/S、

13、C/S未成熟:I/S中I20%半成熟:蒙脱石消失,I/S中I65%成熟:蒙脱石消失,I/S中I85%超成熟:高岭石消失,I/S中I85%,C/S出现(片状,混层消失2. 沸石的演变早成岩:火山玻璃钙十字沸石菱沸石、钠沸石未成熟:斜发沸石丝光沸石半成熟:毛沸石成熟期:方沸石片沸石 浊沸石 钠沸石 超成熟：浊沸石、钠长石 沸石的转变温度： 沸石的形成温度变化较大，在不同地区不同井段差别较大，如日本晚第三纪 粘土中沸石的转变温度是：火山玻璃变成斜发沸石是 56 ，斜发沸石变成方沸 石或片沸石是 116 ，方沸石、片沸石变成浊沸石是 138 ；陕甘宁延长统浊 沸石 80 120 ；松辽下白垩浊沸石 120 140 ；克拉玛依上二叠