1、第七章第七章 碎屑沉积物（岩）碎屑沉积物（岩）的沉积后作用的沉积后作用概述一、沉积后作用的定义一、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。压实和压溶作
2、用压实和压溶作用细粒沉积物重要细粒沉积物重要胶结作用胶结作用粗粒沉积物重要粗粒沉积物重要交代作用交代作用发生在岩石组分之间发生在岩石组分之间重结晶作用和矿物的多形转变作用重结晶作用和矿物的多形转变作用对碳酸盐沉积物及胶结物重要对碳酸盐沉积物及胶结物重要溶解作用溶解作用时间、环境跨度大，产生孔隙，也是交代作用的必要时间、环境跨度大，产生孔隙，也是交代作用的必要过程过程 三、成岩（作用）环境要素三、成岩（作用）环境要素温度温度压力压力流体流体化学性质（有机质演化、粘土矿物转化）、流动方式化学性质（有机质演化、粘土矿物转化）、流动方式盆地的构造演化盆地的构造演化生物扰动生物扰动四、成岩作用次序四、成
3、岩作用次序五、成岩阶段的划分五、成岩阶段的划分 第一节 沉积后作用的主要类型和影响因素 一、压实压溶作用一、压实压溶作用1.压实作用压实作用（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、低、体积缩小体积缩小的作用。的作用。（2）压实作用效应）压实作用效应/标志标志岩石结构构造变化岩石结构构造变化塑性颗粒受压变形，刚性颗粒受压破裂塑性颗粒受压变形，刚性颗粒受压破裂、错断、错断颗粒趋于定向排列、成因颗粒趋于定向排列、成因定向构造。定向
4、构造。实际上是由不稳定状态向稳定状态转化实际上是由不稳定状态向稳定状态转化孔隙流体排出，为后期的成岩作用提供物质基础孔隙流体排出，为后期的成岩作用提供物质基础垂直于应力方向上颗粒溶蚀，Si4+、K+、Na+、Mg2+、Fe2+、Ca2+等离子游离出来，岩石原始孔隙度岩石原始孔隙度、体积缩小、体积缩小 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（1）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
5、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。（来自上覆层的压力或来自构造作用的侧向应力）（超过正常孔隙流体压力达22.5倍）有人把压溶作用称为化学压实作用，因此在有些文献中压实作用包括物理压实和化学压实作用。（2）效应随颗粒所受压力不断增加和地质时间的推移，颗粒随颗粒所受压力不断增加和地质时间的推移，颗粒点接触点接触线接触线接触凹凸接触凹凸接触缝合接触缝合接触点接触线接触凹凸接触缝合接触3.差异压实作用差异压实作用是指内部组构不均一的沉积层或粒度
6、不一致的薄沉积层，是指内部组构不均一的沉积层或粒度不一致的薄沉积层，由于原始组分对压力的敏感程度不同，在压实过程中发由于原始组分对压力的敏感程度不同，在压实过程中发生差异流动，使原始沉积构造遭受到破坏，并形成一些生差异流动，使原始沉积构造遭受到破坏，并形成一些新的构造特征，常见的如瘤状构造、扁豆状构造。新的构造特征，常见的如瘤状构造、扁豆状构造。差异压实作用二、胶结作用1.概念概念胶结作用是指胶结作用是指从孔隙溶液中沉淀出矿物质从孔隙溶液中沉淀出矿物质（胶结物），（胶结物），将松散的沉积物固结起来的作用。将松散的沉积物固结起来的作用。沉积岩孔渗性下降的主要原因之一沉积岩孔渗性下降的主要原因之一
7、主要发生在主要发生在成岩作用时期成岩作用时期后生胶结物可以取代早生胶结物后生胶结物可以取代早生胶结物胶结物溶解即去胶结作用，形成次生孔隙胶结物溶解即去胶结作用，形成次生孔隙 胶结物的生长方式胶结物的生长方式2.胶结物的类型和胶结方式胶结物的类型和胶结方式（1）氧化硅胶结物氧化硅胶结物代表代表酸性酸性孔隙水介质环境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。次生加大胶结次生加大胶结（secondrysecondry enlargement cement enlargement cement，），）某些溶解物质逐步沉淀在同成
8、分的碎屑颗粒表面，使原某些溶解物质逐步沉淀在同成分的碎屑颗粒表面，使原来颗粒增大的现象）来颗粒增大的现象）自生增长自生增长（authigenicauthigenic overgrowth overgrowth，），）在陆源矿物或化学成因矿物上长出同成分边缘的现象）。在陆源矿物或化学成因矿物上长出同成分边缘的现象）。石英次生加大自生石英产状自生石英氧化硅胶结物的来源氧化硅胶结物的来源A.地表水地表水（SiO2=13ppm）和地下水和地下水（SiO2=几十ppm）B.硅质生物骨壳的溶解硅质生物骨壳的溶解C.碎屑石英压溶作用碎屑石英压溶作用D.粘土矿物的成岩转化粘土矿物的成岩转化E.硅酸盐矿物的不一
9、致溶解硅酸盐矿物的不一致溶解尤以长石重要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.海底火山喷发海底火山喷发H.构造抬升构造抬升T、P，孔隙水中的SiO2过饱和（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菱铁矿还原微咸水环境，地下：富含有机质沉积物还原微咸水环境，地下：富含有机质沉积物地表沼泽环境；文石、高镁方解石文石、高镁方解石同生成岩期同生成岩期菱镁矿菱镁矿 碳酸盐胶结物的产状碳酸盐胶结物的产状晶粒状晶粒状斑块状斑块状衬边状衬边状自
10、生加大环边自生加大环边嵌晶状嵌晶状次生孔隙充填物次生孔隙充填物充填胶结微裂缝（如方解石脉）充填胶结微裂缝（如方解石脉）碳酸盐胶结物的产状碳酸盐胶结物的产状碳酸盐胶结物的产状 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深部页岩的半透膜效应深部页岩的半透膜效应使深处的碳酸盐增多。（3）粘土矿物胶结）粘土矿物胶结粘土矿物粘土矿物成岩作用过程中成岩作用过程中化学沉淀化学沉淀而成而成层内火山物质或铝硅酸盐矿物等在孔隙水的作用下，在原地转变为另一种矿物，或由孔隙水带到附近孔隙内析出而形成新的自生粘土矿物，数量比
11、它生者少得多 粘土矿物胶结物类型粘土矿物胶结物类型A.高岭石高岭石形态形态单晶呈假六边形晶片，集合体呈书页状或蠕虫状单晶呈假六边形晶片，集合体呈书页状或蠕虫状产状产状充填孔隙、交代其它矿物、其它自生矿物包体充填孔隙、交代其它矿物、其它自生矿物包体产出条件产出条件酸性水介质条件、充足酸性水介质条件、充足SiO2和和Al3+的循环孔隙水的循环孔隙水来源来源其它粘土矿物转变、火山玻璃及长石蚀变其它粘土矿物转变、火山玻璃及长石蚀变 自生高岭石自生高岭石B.伊利石伊利石形态形态细而薄的鳞片状、纤维状，最高干涉色可达一级顶部，细而薄的鳞片状、纤维状，最高干涉色可达一级顶部，产状产状颗粒包膜、孔隙衬边、孔隙
12、搭桥（集合体）颗粒包膜、孔隙衬边、孔隙搭桥（集合体）埋深增大埋深增大绢云母绢云母产出条件产出条件富富K碱性条件碱性条件来源来源其它粘土矿物转化，如高岭石、蒙脱石等。其它粘土矿物转化，如高岭石、蒙脱石等。自生伊利石自生伊利石产状C.绿泥石绿泥石形态形态板状、玫瑰花状、竹叶状、绒球状等板状、玫瑰花状、竹叶状、绒球状等。产状产状颗粒包膜或孔隙衬边颗粒包膜或孔隙衬边产出条件产出条件有有Fe2+和和Mg2+存在的还原条件存在的还原条件来源来源孔隙水中直接沉淀孔隙水中直接沉淀其它粘土矿物转变，如高岭石。其它粘土矿物转变，如高岭石。自生绿泥石自生绿泥石产状D.蒙脱石蒙脱石产出条件产出条件富富Ca碱性条件碱性
13、条件环境环境常见于火山物质较丰富的砂岩，如火山碎屑（砂）岩常见于火山物质较丰富的砂岩，如火山碎屑（砂）岩变化变化成岩早期含量较高成岩早期含量较高成岩作用加强成岩作用加强其它粘土矿物。其它粘土矿物。E.伊伊/蒙混层粘土矿物蒙混层粘土矿物形态形态介于伊利石和蒙脱石之间介于伊利石和蒙脱石之间I/S中中S层的含量是划分碎屑岩成岩阶段的重要标志层的含量是划分碎屑岩成岩阶段的重要标志F.海绿石海绿石微咸水，多出现在海相石英砂岩中微咸水，多出现在海相石英砂岩中 伊/蒙混层1：1（4）长石胶结物）长石胶结物产状产状自生加大边、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
14、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 长石胶结物产状（5）沸石胶结物）沸石胶结物成分成分方沸石、片沸石、浊沸石、斜沸石等方沸石、片沸石、浊沸石、斜沸石等产状产状粒状、板状、纤维、针状、嵌晶状等粒状、板状、纤维、针状、嵌晶状等产出条件产出条件高的高的pH值值富含富含SiO2、Ca、Na、K等离子等离子 沸石胶结物产状二、胶结作用（7）其它胶结物）其它胶结物 硫酸盐硫酸盐石膏、硬石膏、重晶石、天青石石膏、硬石膏、重晶石、天青石铁质铁质黄铁矿、赤铁矿黄铁矿、赤铁矿磷酸盐磷酸盐
15、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1.概念和实质概念和实质概念概念交代作用是指一种矿物代替另一种矿物的现象交代作用是指一种矿物代替另一种矿物的现象实实 质质体系的化学平衡及平衡转移体系的化学平衡及平衡转移两个阶段两个阶段原矿物的溶解原矿物的溶解+新矿物的生成新矿物的生成2.碎屑岩中常见的交代作用碎屑岩中常见的交代作用（1）氧化硅和方解石的相互交代作用）氧化硅和方解石的相互交代作用pH70502020产状产状早期早期薄膜式、孔隙衬边式薄膜式、孔隙衬边式晚期晚期孔隙充填式、孔隙搭桥式孔隙充填式、孔隙搭桥式 2.有机质成熟度有机质成熟度（1）镜质体反射率（）镜质体反
16、射率（Ro）温度的函数，正相关，不可逆温度的函数，正相关，不可逆（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）TAI43.古温度古温度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 二、划分方案及成岩标志（一）划分方案（一）划分方案1.同生成岩阶段同生成岩阶段2.早成岩阶段早成岩阶段A亚期亚期B亚期亚期3.晚成岩阶段晚成岩阶段A亚期亚期B亚期亚期C亚期亚期4.表生成岩阶段表生成岩阶段同生成岩阶段同生成岩阶段指在有效埋藏前，在沉积物表面或其附近发生的成岩作用指在有效埋藏前，在沉积物表面或其附近发生的成岩作用所谓有效埋藏是指砂岩被埋藏在封闭层之下，
17、从而使所谓有效埋藏是指砂岩被埋藏在封闭层之下，从而使间隙水的组成和化学性质不再受以地表营力为主的影间隙水的组成和化学性质不再受以地表营力为主的影响。响。早成岩阶段和晚成岩阶段早成岩阶段和晚成岩阶段沉积物（岩）有效埋藏过程中，所发生的地下成岩作用沉积物（岩）有效埋藏过程中，所发生的地下成岩作用广义的成岩作用广义的成岩作用 与有机质向油气转化密切相关与有机质向油气转化密切相关有机质向烃类转化过程中释放的有机酸促使不稳定组有机质向烃类转化过程中释放的有机酸促使不稳定组分溶解而形成数量可观的次生孔隙。分溶解而形成数量可观的次生孔隙。此时粘土矿物发生脱水作用，为油气运移提供载体。此时粘土矿物发生脱水作用
18、，为油气运移提供载体。与储集空间密切相关与储集空间密切相关 表生成岩阶段表生成岩阶段在有效埋藏以后，又在地表或其附近发生的成岩作用。在有效埋藏以后，又在地表或其附近发生的成岩作用。受大气淡水的淋滤和溶解作用受大气淡水的淋滤和溶解作用（二）成岩标志（二）成岩标志参见教材参见教材P220221。第三节 陆源碎屑岩与油气的关系一、生储盖一、生储盖砾岩、砂岩、粉砂岩砾岩、砂岩、粉砂岩油气储层油气储层泥岩（粘土岩）泥岩（粘土岩）生油层、储油层、盖层生油层、储油层、盖层二、油气运移二、油气运移粘土矿物中存在四种水粘土矿物中存在四种水孔隙水、吸附水、层间水、结构水孔隙水、吸附水、层间水、结构水埋深增加、温度和压力的升高，埋深增加、温度和压力的升高，粘土矿物依次脱出的各种水成为油气运移的可靠载体。粘土矿物依次脱出的各种水成为油气运移的可靠载体。
