碎屑沉積物(巖)的沉積后作用

1、第四節(jié) 碎屑沉積物的沉積后作用沉積后作用的環(huán)境要素沉積后作用的環(huán)境要素溫度溫度壓力壓力流體流體盆地的構(gòu)造演化盆地的構(gòu)造演化生物擾動(dòng)生物擾動(dòng) 一、一、 砂礫沉積物（巖）的沉積后作用砂礫沉積物（巖）的沉積后作用（一）壓實(shí)、壓溶作用（一）壓實(shí)、壓溶作用 1.1.壓實(shí)作用壓實(shí)作用 沉積物在沉積物在上覆水層和沉積層的上覆水層和沉積層的重荷重荷( (壓力壓力) )下，下，或在或在構(gòu)造形變的作用下，構(gòu)造形變的作用下，發(fā)生水分排出、孔隙度降低、體積發(fā)生水分排出、孔隙度降低、體積縮小的作用。縮小的作用。 壓實(shí)作用效應(yīng)壓實(shí)作用效應(yīng)/ /標(biāo)志標(biāo)志巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化塑性顆粒變形塑性顆粒變形泥巖巖屑被壓實(shí)

2、成假雜基泥巖巖屑被壓實(shí)成假雜基脆性顆粒破裂、錯(cuò)斷脆性顆粒破裂、錯(cuò)斷長(zhǎng)石雙晶紋變形，錯(cuò)斷長(zhǎng)石雙晶紋變形，錯(cuò)斷石英沿極不完全菱形石英沿極不完全菱形解理破裂解理破裂沉積物體積縮小、流體排出、原始孔隙度降低。沉積物體積縮小、流體排出、原始孔隙度降低。 石英砂巖原始石英砂巖原始4040 30301010 排出的流體是其它多數(shù)沉積后作用發(fā)生的主要介質(zhì)。排出的流體是其它多數(shù)沉積后作用發(fā)生的主要介質(zhì)。3000m顆粒的結(jié)構(gòu)成熟度對(duì)壓實(shí)效應(yīng)的影響明顯。顆粒的結(jié)構(gòu)成熟度對(duì)壓實(shí)效應(yīng)的影響明顯。圓度、形狀、分選圓度、形狀、分選，好，好 則緊密則緊密等大的球狀砂粒隨機(jī)堆積的孔隙度約等大的球狀砂粒隨機(jī)堆積的孔隙度約3747

3、.6%25.9%2.2.壓溶作用壓溶作用 埋深增加，顆粒接觸點(diǎn)上因壓力增大，發(fā)生晶格變埋深增加，顆粒接觸點(diǎn)上因壓力增大，發(fā)生晶格變形和溶解作用。形和溶解作用。 壓實(shí)作用和壓溶作用是持續(xù)進(jìn)行的。壓實(shí)作用和壓溶作用是持續(xù)進(jìn)行的。 效應(yīng)：效應(yīng)： 隨顆粒所受壓力不斷增加和地質(zhì)時(shí)間的推移，顆粒隨顆粒所受壓力不斷增加和地質(zhì)時(shí)間的推移，顆粒點(diǎn)接觸點(diǎn)接觸線接觸線接觸凹凸接觸凹凸接觸縫合接觸縫合接觸點(diǎn)接觸點(diǎn)接觸線接觸線接觸點(diǎn)接觸點(diǎn)接觸線接觸線接觸凹凸接觸凹凸接觸凹凸接觸凹凸接觸縫合接觸縫合接觸縫合接觸縫合接觸 石英在石英在5001000m開始出現(xiàn)壓溶和次生加大，開始出現(xiàn)壓溶和次生加大，最大深度一般小于最大深度一

4、般小于60006000m m。3.壓實(shí)作用強(qiáng)度的定量分析壓實(shí)作用強(qiáng)度的定量分析接觸強(qiáng)度接觸強(qiáng)度1a + 2b + 3c + 4d a + b + c + d a-點(diǎn)接觸；點(diǎn)接觸； b-線接觸；線接觸；c-凹凸接觸；凹凸接觸；d-縫合接觸縫合接觸視壓實(shí)率（視壓實(shí)率（4040粒間體積）粒間體積）4040 100 100視壓實(shí)率視壓實(shí)率 壓實(shí)強(qiáng)度壓實(shí)強(qiáng)度 70 強(qiáng)強(qiáng)4.4.差異壓實(shí)作用差異壓實(shí)作用 內(nèi)部成分、結(jié)構(gòu)、粒度不均一的薄沉積層，內(nèi)部成分、結(jié)構(gòu)、粒度不均一的薄沉積層，由于對(duì)由于對(duì)壓力的敏感程度不同，壓力的敏感程度不同，在壓實(shí)過程中層內(nèi)發(fā)生差異流在壓實(shí)過程中層內(nèi)發(fā)生差異流動(dòng)，形成新的構(gòu)造動(dòng)，形成

5、新的構(gòu)造，如瘤狀構(gòu)造、扁豆?fàn)顦?gòu)造，如瘤狀構(gòu)造、扁豆?fàn)顦?gòu)造。 差異壓實(shí)作用差異壓實(shí)作用（二）膠結(jié)作用（二）膠結(jié)作用 從孔隙溶液中沉淀出礦物質(zhì)（膠結(jié)物），將松散的沉積從孔隙溶液中沉淀出礦物質(zhì)（膠結(jié)物），將松散的沉積物固結(jié)為巖石。物固結(jié)為巖石。 另外，雜基脫水后的粘附，顆粒之間的反應(yīng)邊也另外，雜基脫水后的粘附，顆粒之間的反應(yīng)邊也 都屬膠結(jié)作用都屬膠結(jié)作用主要發(fā)生在成巖作用時(shí)期主要發(fā)生在成巖作用時(shí)期膠結(jié)物的生長(zhǎng)方式膠結(jié)物的生長(zhǎng)方式靠近底質(zhì)的小晶體生長(zhǎng)快，靠孔隙中心的大晶體生長(zhǎng)慢?？拷踪|(zhì)的小晶體生長(zhǎng)快，靠孔隙中心的大晶體生長(zhǎng)慢。 1 1、碳酸鹽膠結(jié)物、碳酸鹽膠結(jié)物 代表堿性成巖環(huán)境代表堿性成巖環(huán)境（1

6、 1）碳酸鹽膠結(jié)物類型及分布）碳酸鹽膠結(jié)物類型及分布方解石、鐵方解石方解石、鐵方解石白云石、鐵白云石白云石、鐵白云石文石、高鎂方解石（同生早成巖期）文石、高鎂方解石（同生早成巖期）菱鐵礦（少見）、菱鐵礦（少見）、菱鎂礦菱鎂礦碳酸鹽膠結(jié)物的產(chǎn)狀碳酸鹽膠結(jié)物的產(chǎn)狀 粒狀、嵌晶狀、孔隙襯邊狀（顆粒包膜）、櫛狀、次生加大。粒狀、嵌晶狀、孔隙襯邊狀（顆粒包膜）、櫛狀、次生加大。半自形晶粒狀半自形晶粒狀鐵白云石鐵白云石自形粒狀自形粒狀鐵白云石鐵白云石石英次生石英次生加大加大含鐵方解含鐵方解石嵌晶式石嵌晶式膠結(jié)膠結(jié)鐵白云石鐵白云石斑塊狀膠結(jié)斑塊狀膠結(jié)方解石充方解石充填構(gòu)造縫填構(gòu)造縫（2 2）碳酸鹽膠結(jié)物的形

7、成）碳酸鹽膠結(jié)物的形成 與濃度、與濃度、 pH pH 值有關(guān)值有關(guān)不同碳酸鹽膠結(jié)物形成條件：不同碳酸鹽膠結(jié)物形成條件： 文石、高鎂方解石文石、高鎂方解石在成巖早期向方解石轉(zhuǎn)變；在成巖早期向方解石轉(zhuǎn)變； 方解石晶粒大，直接沉淀；方解石晶粒大，直接沉淀； 白云石早期：類似潮坪機(jī)理；白云石早期：類似潮坪機(jī)理； 晚期：晚期：MgMg2+ 2+ 置換方解石置換方解石 菱鐵礦地表：沼澤環(huán)境；菱鐵礦地表：沼澤環(huán)境； 成巖期：成巖期：FeFe2+2+ 對(duì)方解石的置換對(duì)方解石的置換 （3 3）碳酸鹽膠結(jié)物的來源）碳酸鹽膠結(jié)物的來源海水和流動(dòng)的孔隙水，主要的。海水和流動(dòng)的孔隙水，主要的。鈣質(zhì)生物介殼溶解鈣質(zhì)生物介

8、殼溶解 碳酸鹽顆粒、晶粒的溶解碳酸鹽顆粒、晶粒的溶解深部頁巖的半透膜效應(yīng)：半徑小的深部頁巖的半透膜效應(yīng)：半徑小的K K+ +、NaNa+ +逸出，逸出，CaCa2+2+殘留。殘留。 2. SiO2 膠結(jié)物膠結(jié)物 （1 1） SiO2膠結(jié)物的類型和特征膠結(jié)物的類型和特征酸性孔隙水酸性孔隙水蛋白石蛋白石（非晶質(zhì)）（非晶質(zhì)）、方英石、方英石（纖維狀雛晶，襯邊膠結(jié)）（纖維狀雛晶，襯邊膠結(jié)）、玉髓玉髓（隱晶石英的集合體）（隱晶石英的集合體）、石英、石英（常次生加大）（常次生加大）。蛋白石、方英石常與火山碎屑有關(guān)蛋白石、方英石常與火山碎屑有關(guān)石英次生加大石英次生加大自生石英產(chǎn)狀自生石英產(chǎn)狀自生石英孔隙襯邊

9、自生石英孔隙襯邊自生石英顆自生石英顆粒襯邊粒襯邊自生石英自生石英（2 2） SiO2膠結(jié)物的形成膠結(jié)物的形成 pH pH 值的影響值的影響需要偏酸性環(huán)境需要偏酸性環(huán)境溫度的影響：隨溫度上升，非晶質(zhì)溫度的影響：隨溫度上升，非晶質(zhì) SiO2溶解度溶解度 遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于 石英。石英。石英次生加大的階段性：雛晶較大晶面的小晶體石英次生加大的階段性：雛晶較大晶面的小晶體 整個(gè)石英顆粒呈多面體整個(gè)石英顆粒呈多面體石英的次生加大石英的次生加大（3 3） SiOSiO2 2膠結(jié)物的來源膠結(jié)物的來源地表水和地下水，含量地表水和地下水，含量13mg/L13mg/L幾十幾十mg/Lmg/L，早成巖期膠結(jié)；，早成巖期膠

10、結(jié)；硅質(zhì)生物骨骼的溶解；硅質(zhì)生物骨骼的溶解；石英顆粒的壓溶；石英顆粒的壓溶；粘土礦物（蒙脫石）的成巖轉(zhuǎn)化；粘土礦物（蒙脫石）的成巖轉(zhuǎn)化；硅酸鹽礦物（多為長(zhǎng)石）的蝕變；硅酸鹽礦物（多為長(zhǎng)石）的蝕變；火山碎屑的脫?；臀g變；火山碎屑的脫?；臀g變；海底火山噴發(fā)；海底火山噴發(fā)；地層的構(gòu)造抬升地層的構(gòu)造抬升（1 1）粘土礦物膠結(jié)物類型）粘土礦物膠結(jié)物類型. .高嶺石高嶺石形態(tài)：形態(tài)：假六邊形晶片，假六邊形晶片，集合體呈書頁狀或蠕蟲狀集合體呈書頁狀或蠕蟲狀產(chǎn)狀：產(chǎn)狀：充填孔隙充填孔隙、交代其它礦物、交代其它礦物產(chǎn)出條件：產(chǎn)出條件：酸性水介質(zhì)、充足酸性水介質(zhì)、充足SiOSiO2 2和和AlAl3+3+ 3

11、.3.粘土礦物膠結(jié)物粘土礦物膠結(jié)物自生高嶺石自生高嶺石自生高嶺石石英砂巖粒間自生石英砂巖粒間自生高嶺石高嶺石自生高嶺石晶間孔自生高嶺石晶間孔充填瀝青充填瀝青. .蒙脫石（蒙脫石（蒙皂石蒙皂石）形態(tài)：起伏不平的毛氈狀、棉絮狀、蜂窩狀形態(tài)：起伏不平的毛氈狀、棉絮狀、蜂窩狀產(chǎn)出條件：富產(chǎn)出條件：富Ca Ca 2+2+ 、NaNa+ + ， 堿性堿性環(huán)境：環(huán)境：火山物質(zhì)較豐富火山物質(zhì)較豐富變化：成巖早期含量較高，晚期變化：成巖早期含量較高，晚期其它粘土礦物。其它粘土礦物。 . .伊利石伊利石形態(tài)：形態(tài)：細(xì)而薄的鱗片狀、纖維狀，絲縷狀，細(xì)而薄的鱗片狀、纖維狀，絲縷狀，最高干涉色可達(dá)一最高干涉色可達(dá)一級(jí)頂

12、部，級(jí)頂部，產(chǎn)狀：產(chǎn)狀：顆粒包膜（即：孔隙襯邊）、孔隙搭橋（集合體）顆粒包膜（即：孔隙襯邊）、孔隙搭橋（集合體）埋深增大埋深增大結(jié)晶度變好，絹云母結(jié)晶度變好，絹云母產(chǎn)出條件：產(chǎn)出條件：富富K K堿性條件、其它粘土礦物轉(zhuǎn)化堿性條件、其它粘土礦物轉(zhuǎn)化 自生伊利石自生伊利石分布于粒間的片狀伊利石，SEM，2000。白堊系泉頭組，吉林油田梨參2井42644269m。桿沸石與伊利石桿沸石與伊利石粒間伊利石粘土橋，高87井3652.9m, SEM，1000。. .伊伊/ /蒙混層粘土礦物蒙混層粘土礦物 介于伊利石和蒙脫石之間。介于伊利石和蒙脫石之間。I/S I/S 中的中的S S層百分比層百分比是劃分碎屑

13、巖成巖階段的重要標(biāo)志是劃分碎屑巖成巖階段的重要標(biāo)志伊伊/ /蒙混層蒙混層1 1：1 1. .綠泥石綠泥石形態(tài)：形態(tài)：片狀、片狀、玫瑰花狀玫瑰花狀、竹葉狀、竹葉狀、絨球狀絨球狀等。等。產(chǎn)狀：產(chǎn)狀：顆粒包膜（即：孔隙襯邊）顆粒包膜（即：孔隙襯邊）產(chǎn)出條件：產(chǎn)出條件：有有FeFe2+2+和和MgMg2+2+存在的堿性條件存在的堿性條件來源：來源：孔隙水中直接沉淀、其它粘土礦物轉(zhuǎn)變孔隙水中直接沉淀、其它粘土礦物轉(zhuǎn)變自生綠泥石自生綠泥石綠泥石薄膜狀膠結(jié)綠泥石薄膜狀膠結(jié)長(zhǎng)石砂巖長(zhǎng)石砂巖長(zhǎng)石表面綠泥石長(zhǎng)石表面綠泥石絨球狀綠泥石充填孔隙，SEM， 800。第三系，冀東油田高82井4022.2m 。分布于粒表的

14、針葉狀綠泥石，SEM， 1000。第三系，冀東油田高82井4022.2m。（2 2）粘土礦物膠結(jié)物的產(chǎn)狀）粘土礦物膠結(jié)物的產(chǎn)狀孔隙襯邊（孔隙襯邊（即薄膜狀即薄膜狀）、孔隙充填、交代假象、裂隙或晶洞充填）、孔隙充填、交代假象、裂隙或晶洞充填（3 3）粘土礦物膠結(jié)物的形成與轉(zhuǎn)變）粘土礦物膠結(jié)物的形成與轉(zhuǎn)變略略 （4 4）粘土礦物對(duì)儲(chǔ)層的影響：粘土礦物對(duì)儲(chǔ)層的影響： 鉀長(zhǎng)石的高嶺土化后體積將減少鉀長(zhǎng)石的高嶺土化后體積將減少53.6%； 顆粒包膜、襯邊的粘土礦物亦堵塞喉道顆粒包膜、襯邊的粘土礦物亦堵塞喉道儲(chǔ)層敏感性儲(chǔ)層敏感性；但晶粒較大的高嶺石可保留晶間孔隙。但晶粒較大的高嶺石可保留晶間孔隙。4. 4

15、. 沸石膠結(jié)物沸石膠結(jié)物火山碎屑、長(zhǎng)石與孔隙水相互作用的產(chǎn)物火山碎屑、長(zhǎng)石與孔隙水相互作用的產(chǎn)物。成分：成分：方沸石、片沸石、濁沸石、斜沸石等方沸石、片沸石、濁沸石、斜沸石等, ,化學(xué)成分類似于長(zhǎng)石?；瘜W(xué)成分類似于長(zhǎng)石。產(chǎn)狀：產(chǎn)狀：粒狀、板狀、纖維、針狀、嵌晶狀等粒狀、板狀、纖維、針狀、嵌晶狀等產(chǎn)出條件：產(chǎn)出條件：高的高的pHpH值值，酸性則溶解，酸性則溶解富含富含SiOSiO2 2、CaCa、NaNa、K K等離子等離子高礦化度孔隙水和高礦化度孔隙水和COCO2 2 沸石膠結(jié)物產(chǎn)狀：沸石膠結(jié)物產(chǎn)狀：沸石嵌晶式沸石嵌晶式膠結(jié)膠結(jié)絲光沸石絲光沸石桿沸石（1 1）長(zhǎng)石膠結(jié)物）長(zhǎng)石膠結(jié)物產(chǎn)狀產(chǎn)狀自生

16、加大邊、小的自形晶體自生加大邊、小的自形晶體, ,一般含量很低一般含量很低成分成分鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石，（自生鈣長(zhǎng)石未見）鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石，（自生鈣長(zhǎng)石未見）形成條件形成條件孔隙水中有足夠的孔隙水中有足夠的SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3足夠高的足夠高的NaNa+ +/H/H+ +或或K K+ +/H/H+ +活度活度比值、較高的溫度比值、較高的溫度5.其它自生礦物的膠結(jié)作用其它自生礦物的膠結(jié)作用長(zhǎng)石膠結(jié)物產(chǎn)狀長(zhǎng)石膠結(jié)物產(chǎn)狀粒間孔中粒間孔中自生鈉長(zhǎng)石自生鈉長(zhǎng)石長(zhǎng)石次生長(zhǎng)石次生加大邊加大邊長(zhǎng)石次生長(zhǎng)石次生加大邊加大邊（2 2）硫酸鹽膠結(jié)物）硫酸鹽膠結(jié)物 硫酸鹽硫酸鹽石膏石膏 硬石膏、硬石膏

17、、重晶石、天青石重晶石、天青石產(chǎn)狀：嵌晶、晶粒狀膠結(jié)產(chǎn)狀：嵌晶、晶粒狀膠結(jié)產(chǎn)出條件：沉積期的蒸發(fā)、成巖期的溶解再沉淀、產(chǎn)出條件：沉積期的蒸發(fā)、成巖期的溶解再沉淀、 孔隙水間或與礦物的反應(yīng)?？紫端g或與礦物的反應(yīng)。水化水化脫水脫水硫酸鹽膠結(jié)物產(chǎn)狀硫酸鹽膠結(jié)物產(chǎn)狀硬石膏半自硬石膏半自形形自形枝自形枝狀膠結(jié)狀膠結(jié)硬石膏硬石膏斑狀膠斑狀膠結(jié)結(jié)石膏斑狀石膏斑狀膠結(jié)膠結(jié) （3 3）赤鐵礦膠結(jié)物）赤鐵礦膠結(jié)物 可以單獨(dú)存在，也可與粘土混合填隙?？梢詥为?dú)存在，也可與粘土混合填隙。 形式：形式：水體中直接化學(xué)沉淀出水體中直接化學(xué)沉淀出FeFe的氧化物；的氧化物； 含鐵礦物在成巖過程中的氧化。含鐵礦物在成巖過程中

18、的氧化。（4 4）黃鐵礦膠結(jié)物）黃鐵礦膠結(jié)物 含有機(jī)質(zhì)的強(qiáng)還原條件含有機(jī)質(zhì)的強(qiáng)還原條件成巖早期成巖早期草莓狀；草莓狀；成巖晚期成巖晚期晶粒狀。晶粒狀。黃鐵礦膠結(jié)物黃鐵礦膠結(jié)物黃鐵礦黃鐵礦自形晶體自形晶體黃鐵礦黃鐵礦顆粒襯邊顆粒襯邊（5 5）海綠石）海綠石 圓形或腎形的小鱗片集合體。圓形或腎形的小鱗片集合體。 海相環(huán)境，同生期，偏冷水，鐵鎂礦物海解的產(chǎn)物海相環(huán)境，同生期，偏冷水，鐵鎂礦物海解的產(chǎn)物三、交代作用三、交代作用交代作用是指一種礦物代替另一種礦物的現(xiàn)象。交代作用是指一種礦物代替另一種礦物的現(xiàn)象。實(shí)質(zhì)：體系的化學(xué)平衡及平衡轉(zhuǎn)移。實(shí)質(zhì)：體系的化學(xué)平衡及平衡轉(zhuǎn)移。含兩個(gè)同時(shí)過程：含兩個(gè)同時(shí)過程：原礦物的溶解原礦物的溶解 + + 新礦物的生成新礦物的生成1.1.碎屑巖中常見的交代作用碎屑巖中常見的交代作用（1 1）二氧化硅和方解石的相互交代作用）二氧化硅和方解石的相互交代作用主要影響因素：自身化學(xué)性質(zhì)、主要影響因素：自身化學(xué)性質(zhì)、pHpH、溫度、壓力、溫度、壓力 pH8 pH70502070502020產(chǎn)狀產(chǎn)狀早期早期薄膜式、孔隙襯邊式薄膜式、孔隙襯邊式