碎屑岩组分的显微镜下特征系列之胶结物.doc

碎屑岩组分的显微镜下特征系列之胶结物 胶结物：是碎屑岩中以化学沉淀方式形成于孔隙中的自生矿物。它们有的形成于沉积-同生期，但多数是成岩-后生期的沉淀产物。碎屑岩中的主要胶结物是硅质（石英、玉髓和蛋白质）、碳酸盐（方解石、白云石、菱铁矿）、硫酸盐（石膏、硬石膏、重晶石）、沸石类（浊沸石、方沸石、菱沸石等）及一部分铁质（赤铁矿、褐铁矿）。一部分长石、黄铁矿、黄钾铁矾、萤石以及绿泥石、高岭石、伊利石等粘土矿物都可以作碎屑岩的胶结物，在一些砂岩中甚至可以看到有自生的榍石、帘石等重矿物，它们有的沿陆源重砂颗粒再生长，有的则呈自生晶粒状充填孔隙，像阶梯状石榴子石这样最初以为是矿物特征的现象，后来竟被证实是一种石榴子石的再生长现象（周自立，1988）。胶结物的生长方式多种多样，可以在同成分的底质上形成次生加大，也可以在不同的底质上沉淀。胶结物结晶的大小与晶体生长速度以及底质的性质有关。一般小晶体生长速度快，大晶体生长速度慢，孔隙胶结物的结构特征是靠近底质处的晶体小而数量多，具有长轴垂直底质表面的优选方位；远离底质向孔隙中心，晶体大，数量少。若有两种以上的胶结物，则靠近底质的形成早，在孔隙中心的形成晚。硅质胶结物：以非晶质和晶质两种矿物形态出现在碎屑岩中。非晶质氧化硅为蛋白石，晶质氧化硅有方英石、玉髓和石英。蛋白石胶结物主要出现在距地表较近的火山碎屑砂岩中，充填或部分地充填碎屑，也可以交代砂岩中的方解石介壳。在第三纪前的古老砂岩中很难见到。方英石在火山岩屑砂岩中，组成碎屑颗粒的纤维状环边；在蛋白石胶结物和蛋白石颗粒中呈半纤维状雏晶出现。玉髓实质上是隐晶石英，呈纤维状、球粒状或半球粒状或微晶。石英是碎屑岩中最常见的硅质胶结物，它可以呈微、细粒状充填于孔隙中，但更常见的是以碎屑石英自生加大边胶结物出现。碳酸盐胶结物：包括方解石、文石、白云山、菱铁矿、菱镁矿等。其中分布最广和最常见的是方解石。可以呈晶粒状、斑块状、衬边状产出，呈不协和胶结物，也可以呈自生加大边出现，呈协和胶结物。此外也可作为砂屑颗粒的次生孔隙充填物或呈结核状、薄纹层状产出。碎屑岩的颗粒或岩石的微裂缝为碳酸盐矿物特别是方解石充填胶结的现象也很常见。硫酸盐胶结物：最常见的硫酸盐胶结物是石膏和硬石膏，此外还有重晶石和天青石。石膏和硬石膏常呈连晶状充填于孔隙中，也可交代其它矿物产出，可形成于沉积期及成岩作用的各个阶段。形成于沉积期和早成岩期的往往与蒸发作用有关，晚成岩期往往与早期石膏的溶解和再沉淀作用有关。地层水与沉积物相互反应或不同地层水的混合也可以析出石膏和硬石膏。石膏和硬石膏的转化是可逆的，它取决于孔隙水的盐度、温度和压力。重晶石胶结则常以柱状、叶片状、板状、纤维状集晶充填于剩余颗粒孔隙, 或呈连晶胶结局部集中出现。长石胶结物：自生长石可以呈碎屑长石的自生加大边，也可以在基质中呈小的自形晶体产出。它既可以在石英砂岩中出现，也可以在杂砂岩中出现，但丰度普遍较低。生长石的成分一般为钾长石和钠长石。沸石胶结物：碎屑岩中常见的沸石类矿物有方沸石、片沸石、浊沸石等，偶尔也能见到菱沸石或斜沸石等。呈晶粒状、板状、纤维状、针状及束状产出。可形成于成岩作用的各个阶段。成分与长石相似，常见于富含火山碎屑和长石的砂岩中，是火山碎屑和长石与地下水相互作用的产物。其它胶结物：赤铁矿、黄铁矿和海绿石等也可以以胶结物的形式产出。赤铁矿是红色砂岩中色主要胶结物之一，也可以与粘土矿物混合充填孔隙；黄铁矿可以形成于成岩作用的各个阶段，是强还原介质下的产物，在很多砂岩油藏中，黄铁矿倾向于分布在油水边界部位；海绿石可以呈圆形或肾形等绿色小鳞片集合体产出，也可以呈小鳞片集合体充填在孔隙中，构成碎屑石英的外膜或磷质结核的皮壳。此外，砂岩中也偶见少量闪锌矿、方铅矿、黄钾铁帆等自生胶结物；还有一些来自火成岩或变质岩中的石榴石、榍石、帘石及电气石等，在砂岩中发生再生长或呈自生矿物充填于粒间孔中。1蛋白石充填孔隙，具低的负突起和发育的裂理2加大边状硅质胶结3沿石英颗粒局部再生长的自生石英4 生长于粒间孔中的自生石英晶体5呈他形充填于粘土膜之后剩余粒间孔的硅质6呈粉晶镶嵌状充填孔隙的自生硅质7呈微晶集合体状充填孔隙的硅质8沿粒间孔壁呈栉壳状生长的硅质孔隙衬里9呈多晶镶嵌状充填孔隙的自生石英10沿碎屑石英再生长的自生石英晶体11附着与其他矿物晶体边缘生长的自生石英晶体12沿长石溶孔壁生长的自生石英13生长于粘土晶间孔内的自生粉晶石英14呈多晶镶嵌状充填孔隙的含铁方解石（组合染色剂染色片，下同）15呈连生式充填孔隙状胶结的无铁方解石，方解石在镜下呈大面积同时消光，具有相同的解理方向16呈粉晶镶嵌状充填胶结的方解石17呈自形-半自形分散晶粒状充填孔隙的铁方解石18沿碎屑边缘呈栉壳状生长的晶粒状方解石19呈连生式充填胶结的方解石，具统一的消光方位及双晶20呈多晶镶嵌状充填胶结的方解石，方解石晶体具明显的生长环带21呈自形及半自形晶粒状充填孔隙的铁白云石22呈连生式充填孔隙状胶结的铁白云石23呈连生式充填孔隙并沿长石颗粒周缘交代的铁白云石24沿白云岩岩屑周缘生长的铁白云石25呈半自形粉晶粒状充填孔隙的菱铁矿26呈半自形晶粒状充填孔隙、交代碎屑的菱铁矿27呈他形镶嵌状充填孔隙的菱铁矿，在砂岩中呈凝块状分布28呈不规则鲕状生长的菱铁矿29沿碎屑周缘呈微晶状生长的菱铁矿30呈半自形粉晶粒状充填孔隙的菱铁矿31呈半自形粉晶粒状充填孔隙的菱铁矿与连晶充填状的硬石膏32呈连生式充填胶结的硬石膏，具鲜艳的干涉色33呈孔隙式胶结的石膏，局部已向硬石膏过渡34呈针状的自生重晶石，与高岭石共同充填孔隙35呈他形单晶状充填孔隙的重晶石，解理发育36自生重晶石在单偏光下具典型的中度正突起和发育的解理37粉晶镶嵌状生长的自生重晶石，剩余粒间孔又被浊沸石充填38连生式充填孔隙的自生重晶石39呈他形镶嵌状生长的自生重晶石，具波状消光40加大边状自生长石41照片上方沿正长石再生长的自生长石，自生长石与正长石间呈不协调生长，二者消光方位不同42生长于粒间孔内的自生斜长石，具明显的聚片双晶43加大边状自生长石44沿斜长石颗粒再生长的自生长石45沿正长石边缘再生长的自生长石46沿正长石边缘局部再生长的自生长石47半自形晶粒状自生黄铁矿48呈凝块状分布的自生黄铁矿49沿碎屑边缘分布的自生球粒状黄铁矿50自生黄铁矿充填孔隙并交代碎屑51为50号照片的反光特征52充填孔隙状自生浊沸石53充填孔隙并溶度溶蚀的自生浊沸石54呈自形板柱状充填孔隙的浊沸石55与方解石交互生长的浊沸石56沿长石溶孔壁呈自形晶粒状生长的自生浊沸石57连生式生长的自生浊沸石充填孔隙并交代长石58 呈充填孔隙式胶结的自生方沸石59方沸石充填孔隙并轻度溶蚀60呈孔隙充填式胶结的自生菱沸石61沿绿帘石再生长的自生帘石62呈自形至半自形晶粒状的自生榍石63呈半自形镶嵌状充填孔隙的自生重矿物64沿榍石再生长并充填孔隙的自生榍石65沿粒间孔壁呈粉晶粒状生长的自生重矿物66呈隐晶状充填孔隙的长英质集合体67火山碎屑岩中见到的自生蛋白石与玉髓68照片中沿碎屑边缘交代的呈菱面体状黄色矿物（局部褐铁矿化）均为黄钾铁矾粘土矿物的胶结碎屑岩中的粘土矿物大部分是以碎屑物的形式随碎屑颗粒一道搬运并沉积的，这部分粘土矿物称为杂基，我们在前面作了专门的介绍。还有一部分是在沉积介质中或者在沉积环境中由胶体溶液的凝聚作用与碎屑物同时沉积下来，或是在成岩过程中由层内的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粘土矿物，或者由孔隙水带到附近孔隙内析出成新的自生粘土矿物，这部分矿物是真正的胶结物。但是，粘土矿物的晶体非常细小，又常以集合体形式出现，在偏光显微镜下要准确区分自生粘土矿物与原生粘土矿物有时是非常困难的，常常需要结合成岩作用方面的知识加以判断。比如，充填于自生矿物生长之后的剩余粒间孔内的粘土矿物，则可能为自生成因的。但有些情况下，仍然很难判断，如凝灰质蚀变之后形成的粘土矿物又该如何处理呢？在鄂尔多斯盆地上古生界石盒子组砂岩中，凝灰质绿泥石化之后也可以呈颗粒包膜状，凝灰质蚀变后形成的收缩孔隙与自生绿泥石膜胶结之后的剩余粒间孔非常相似。因此，准确识别各种成因的粘土矿物是非常重要的。高岭石：一般呈假六边形晶片、集合体呈书页状或蠕虫状，以孔隙充填或交代其它矿物或成其它自生矿物的包体产出。自生伊利石：在薄片中鳞片细而薄，最高干涉色可达一级顶部，因此较高岭石和绿泥石更易发现，呈不规则的小片产出，其集合体通常呈颗粒包膜或孔隙衬里形式出现，有时呈网状分布于孔隙中。绿泥石：形态很多，有绒球状、板状、蔷薇花状、卷心菜状等，在砂岩中多成颗粒包膜或孔隙衬边形式产出。分布于各种砂岩中，除可从孔隙中直接沉积外，也可以由其它粘土矿物转变而来。蒙脱石：在一些含火山物质丰富的砂岩中，在其成岩作用的早期，含量较丰富；随着成岩作用的加强，将转变为其它种类的粘土矿物。通常呈极细的鳞片状集合体或呈絮状，显微镜下几乎无法识别；在扫描电镜下呈砂砾表面的皱纹状薄膜或蜂窝状薄膜。网状粘土：在显微镜下虽然很难准确识别混层粘土，但却常见一些与正常典型粘土矿物相比有明显区别，经部分对应分析后，大部分被证实为混层粘土的矿物。它们形态各异，或呈粗晶交织状集合体、或呈丝网状充填孔隙并交代长石，或沿环边状自生绿泥石膜呈卷曲状、搭桥状向孔隙中央延伸，或沿碎屑周缘呈平行颗粒周围定向分布等。有些时候它们和晶粒状高岭石交织生长，经扫描电镜分析，其中的高岭石晶体已经发生形变，似乎像是正在向某种粘土矿物过渡。对于此类粘土，为了将它们与正常的单一粘土矿物相区别，便笼统放入“网状粘土”栏，以提醒薄片资料使用者，以便他们作更进一步的分析。1形成于绿泥石膜之后，呈晶粒状集合体充填孔隙的自生高岭石2形成于石英加大边之后呈晶粒状及蠕虫状集合体充填孔隙的自生高岭石，具晶间孔3形成于绿泥石膜之后，结晶程度较差的自生高岭石4自生高岭石充填孔隙并沿长石颗粒边缘交代碎屑5自生高岭石呈蠕虫状集合体充填孔隙并沿碎屑边缘发生交代6不同期次形成的高岭石，晶体大小差别明显7垂直颗粒表面，呈粒间孔孔隙衬里状分布的自生绿泥石薄膜8呈垂直颗粒表面、等厚规则分布的自生绿泥石膜9呈颗粒包膜及绒球状分布的自生绿泥石10呈不规则绒球及薄膜状分布的绿泥石膜11沿碎屑颗粒边缘呈规则等厚生长的自生绿泥石膜，部分长石、石英颗粒沿局部再生长12垂直颗粒表面生长的极厚的自生绿泥石膜，从颜色判断其生长可能具周期性13自生绿泥石膜，具分层性，显示具不同的生长周期14呈不规则状生长的自生绿泥石膜，邻孔隙一侧呈卷曲状，可能已开始向混层粘土转化15在绿泥石膜之后充填孔隙的自生伊利石16充填孔隙状的自生高岭石，呈蠕虫状集合体产出17呈蠕虫状集合体产出的自生高岭石18充填孔隙状自生粘土，与伊利石非常相似，但定向性明显，可能为伊/蒙间层类粘土19形成于自生绿泥石膜之后的自生伊利石膜20可疑的混层粘土网状粘土21经X衍射分析证实了的伊/蒙混层粘土22呈粗大晶片状集合体充填孔隙的可疑混层粘土网状粘土23在自生绿泥石膜之后生成的丝网状