碎屑沉积物(岩)的沉积后作用

1、第四节 碎屑沉积物的沉积后作用沉积后作用的环境要素沉积后作用的环境要素温度温度压力压力流体流体盆地的构造演化盆地的构造演化生物扰动生物扰动 一、一、 砂砾沉积物（岩）的沉积后作用砂砾沉积物（岩）的沉积后作用（一）压实、压溶作用（一）压实、压溶作用 1.1.压实作用压实作用 沉积物在沉积物在上覆水层和沉积层的上覆水层和沉积层的重荷重荷( (压力压力) )下，下，或在或在构造形变的作用下，构造形变的作用下，发生水分排出、孔隙度降低、体积发生水分排出、孔隙度降低、体积缩小的作用。缩小的作用。 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变形塑性颗粒变形泥岩岩屑被压实

2、成假杂基泥岩岩屑被压实成假杂基脆性颗粒破裂、错断脆性颗粒破裂、错断长石双晶纹变形，错断长石双晶纹变形，错断石英沿极不完全菱形石英沿极不完全菱形解理破裂解理破裂沉积物体积缩小、流体排出、原始孔隙度降低。沉积物体积缩小、流体排出、原始孔隙度降低。 石英砂岩原始石英砂岩原始4040 30301010 排出的流体是其它多数沉积后作用发生的主要介质。排出的流体是其它多数沉积后作用发生的主要介质。3000m颗粒的结构成熟度对压实效应的影响明显。颗粒的结构成熟度对压实效应的影响明显。圆度、形状、分选圆度、形状、分选，好，好 则紧密则紧密等大的球状砂粒随机堆积的孔隙度约等大的球状砂粒随机堆积的孔隙度约3747

3、.6%25.9%2.2.压溶作用压溶作用 埋深增加，颗粒接触点上因压力增大，发生晶格变埋深增加，颗粒接触点上因压力增大，发生晶格变形和溶解作用。形和溶解作用。 压实作用和压溶作用是持续进行的。压实作用和压溶作用是持续进行的。 效应：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点接触线接触线接触点接触点接触线接触线接触凹凸接触凹凸接触凹凸接触凹凸接触缝合接触缝合接触缝合接触缝合接触 石英在石英在5001000m开始出现压溶和次生加大，开始出现压溶和次生加大，最大深度一般小于最大深度一

4、般小于60006000m m。3.压实作用强度的定量分析压实作用强度的定量分析接触强度接触强度1a + 2b + 3c + 4d a + b + c + d a-点接触；点接触； b-线接触；线接触；c-凹凸接触；凹凸接触；d-缝合接触缝合接触视压实率（视压实率（4040粒间体积）粒间体积）4040 100 100视压实率视压实率 压实强度压实强度 70 强强4.4.差异压实作用差异压实作用 内部成分、结构、粒度不均一的薄沉积层，内部成分、结构、粒度不均一的薄沉积层，由于对由于对压力的敏感程度不同，压力的敏感程度不同，在压实过程中层内发生差异流在压实过程中层内发生差异流动，形成新的构造动，形成

5、新的构造，如瘤状构造、扁豆状构造，如瘤状构造、扁豆状构造。 差异压实作用差异压实作用（二）胶结作用（二）胶结作用 从孔隙溶液中沉淀出矿物质（胶结物），将松散的沉积从孔隙溶液中沉淀出矿物质（胶结物），将松散的沉积物固结为岩石。物固结为岩石。 另外，杂基脱水后的粘附，颗粒之间的反应边也另外，杂基脱水后的粘附，颗粒之间的反应边也 都属胶结作用都属胶结作用主要发生在成岩作用时期主要发生在成岩作用时期胶结物的生长方式胶结物的生长方式靠近底质的小晶体生长快，靠孔隙中心的大晶体生长慢。靠近底质的小晶体生长快，靠孔隙中心的大晶体生长慢。 1 1、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（1

6、 1）碳酸盐胶结物类型及分布）碳酸盐胶结物类型及分布方解石、铁方解石方解石、铁方解石白云石、铁白云石白云石、铁白云石文石、高镁方解石（同生早成岩期）文石、高镁方解石（同生早成岩期）菱铁矿（少见）、菱铁矿（少见）、菱镁矿菱镁矿碳酸盐胶结物的产状碳酸盐胶结物的产状 粒状、嵌晶状、孔隙衬边状（颗粒包膜）、栉状、次生加大。粒状、嵌晶状、孔隙衬边状（颗粒包膜）、栉状、次生加大。半自形晶粒状半自形晶粒状铁白云石铁白云石自形粒状自形粒状铁白云石铁白云石石英次生石英次生加大加大含铁方解含铁方解石嵌晶式石嵌晶式胶结胶结铁白云石铁白云石斑块状胶结斑块状胶结方解石充方解石充填构造缝填构造缝（2 2）碳酸盐胶结物的形

7、成）碳酸盐胶结物的形成 与浓度、与浓度、 pH pH 值有关值有关不同碳酸盐胶结物形成条件：不同碳酸盐胶结物形成条件： 文石、高镁方解石文石、高镁方解石在成岩早期向方解石转变；在成岩早期向方解石转变； 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：类似潮坪机理；白云石早期：类似潮坪机理； 晚期：晚期：MgMg2+ 2+ 置换方解石置换方解石 菱铁矿地表：沼泽环境；菱铁矿地表：沼泽环境； 成岩期：成岩期：FeFe2+2+ 对方解石的置换对方解石的置换 （3 3）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，主要的。海水和流动的孔隙水，主要的。钙质生物介壳溶解钙质生物介

8、壳溶解 碳酸盐颗粒、晶粒的溶解碳酸盐颗粒、晶粒的溶解深部页岩的半透膜效应：半径小的深部页岩的半透膜效应：半径小的K K+ +、NaNa+ +逸出，逸出，CaCa2+2+残留。残留。 2. SiO2 胶结物胶结物 （1 1） SiO2胶结物的类型和特征胶结物的类型和特征酸性孔隙水酸性孔隙水蛋白石蛋白石（非晶质）（非晶质）、方英石、方英石（纤维状雏晶，衬边胶结）（纤维状雏晶，衬边胶结）、玉髓玉髓（隐晶石英的集合体）（隐晶石英的集合体）、石英、石英（常次生加大）（常次生加大）。蛋白石、方英石常与火山碎屑有关蛋白石、方英石常与火山碎屑有关石英次生加大石英次生加大自生石英产状自生石英产状自生石英孔隙衬边

9、自生石英孔隙衬边自生石英颗自生石英颗粒衬边粒衬边自生石英自生石英（2 2） SiO2胶结物的形成胶结物的形成 pH pH 值的影响值的影响需要偏酸性环境需要偏酸性环境温度的影响：随温度上升，非晶质温度的影响：随温度上升，非晶质 SiO2溶解度溶解度 远大于远大于 石英。石英。石英次生加大的阶段性：雏晶较大晶面的小晶体石英次生加大的阶段性：雏晶较大晶面的小晶体 整个石英颗粒呈多面体整个石英颗粒呈多面体石英的次生加大石英的次生加大（3 3） SiOSiO2 2胶结物的来源胶结物的来源地表水和地下水，含量地表水和地下水，含量13mg/L13mg/L几十几十mg/Lmg/L，早成岩期胶结；，早成岩期胶

10、结；硅质生物骨骼的溶解；硅质生物骨骼的溶解；石英颗粒的压溶；石英颗粒的压溶；粘土矿物（蒙脱石）的成岩转化；粘土矿物（蒙脱石）的成岩转化；硅酸盐矿物（多为长石）的蚀变；硅酸盐矿物（多为长石）的蚀变；火山碎屑的脱玻化和蚀变；火山碎屑的脱玻化和蚀变；海底火山喷发；海底火山喷发；地层的构造抬升地层的构造抬升（1 1）粘土矿物胶结物类型）粘土矿物胶结物类型. .高岭石高岭石形态：形态：假六边形晶片，假六边形晶片，集合体呈书页状或蠕虫状集合体呈书页状或蠕虫状产状：产状：充填孔隙充填孔隙、交代其它矿物、交代其它矿物产出条件：产出条件：酸性水介质、充足酸性水介质、充足SiOSiO2 2和和AlAl3+3+ 3

11、.3.粘土矿物胶结物粘土矿物胶结物自生高岭石自生高岭石自生高岭石石英砂岩粒间自生石英砂岩粒间自生高岭石高岭石自生高岭石晶间孔自生高岭石晶间孔充填沥青充填沥青. .蒙脱石（蒙脱石（蒙皂石蒙皂石）形态：起伏不平的毛毡状、棉絮状、蜂窝状形态：起伏不平的毛毡状、棉絮状、蜂窝状产出条件：富产出条件：富Ca Ca 2+2+ 、NaNa+ + ， 碱性碱性环境：环境：火山物质较丰富火山物质较丰富变化：成岩早期含量较高，晚期变化：成岩早期含量较高，晚期其它粘土矿物。其它粘土矿物。 . .伊利石伊利石形态：形态：细而薄的鳞片状、纤维状，丝缕状，细而薄的鳞片状、纤维状，丝缕状，最高干涉色可达一最高干涉色可达一级顶

12、部，级顶部，产状：产状：颗粒包膜（即：孔隙衬边）、孔隙搭桥（集合体）颗粒包膜（即：孔隙衬边）、孔隙搭桥（集合体）埋深增大埋深增大结晶度变好，绢云母结晶度变好，绢云母产出条件：产出条件：富富K K碱性条件、其它粘土矿物转化碱性条件、其它粘土矿物转化 自生伊利石自生伊利石分布于粒间的片状伊利石，SEM，2000。白垩系泉头组，吉林油田梨参2井42644269m。杆沸石与伊利石杆沸石与伊利石粒间伊利石粘土桥，高87井3652.9m, SEM，1000。. .伊伊/ /蒙混层粘土矿物蒙混层粘土矿物 介于伊利石和蒙脱石之间。介于伊利石和蒙脱石之间。I/S I/S 中的中的S S层百分比层百分比是划分碎屑

13、岩成岩阶段的重要标志是划分碎屑岩成岩阶段的重要标志伊伊/ /蒙混层蒙混层1 1：1 1. .绿泥石绿泥石形态：形态：片状、片状、玫瑰花状玫瑰花状、竹叶状、竹叶状、绒球状绒球状等。等。产状：产状：颗粒包膜（即：孔隙衬边）颗粒包膜（即：孔隙衬边）产出条件：产出条件：有有FeFe2+2+和和MgMg2+2+存在的碱性条件存在的碱性条件来源：来源：孔隙水中直接沉淀、其它粘土矿物转变孔隙水中直接沉淀、其它粘土矿物转变自生绿泥石自生绿泥石绿泥石薄膜状胶结绿泥石薄膜状胶结长石砂岩长石砂岩长石表面绿泥石长石表面绿泥石绒球状绿泥石充填孔隙，SEM， 800。第三系，冀东油田高82井4022.2m 。分布于粒表的

14、针叶状绿泥石，SEM， 1000。第三系，冀东油田高82井4022.2m。（2 2）粘土矿物胶结物的产状）粘土矿物胶结物的产状孔隙衬边（孔隙衬边（即薄膜状即薄膜状）、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）粘土矿物胶结物的形成与转变）粘土矿物胶结物的形成与转变略略 （4 4）粘土矿物对储层的影响：粘土矿物对储层的影响： 钾长石的高岭土化后体积将减少钾长石的高岭土化后体积将减少53.6%； 颗粒包膜、衬边的粘土矿物亦堵塞喉道颗粒包膜、衬边的粘土矿物亦堵塞喉道储层敏感性储层敏感性；但晶粒较大的高岭石可保留晶间孔隙。但晶粒较大的高岭石可保留晶间孔隙。4. 4

15、. 沸石胶结物沸石胶结物火山碎屑、长石与孔隙水相互作用的产物火山碎屑、长石与孔隙水相互作用的产物。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, ,化学成分类似于长石。化学成分类似于长石。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pHpH值值，酸性则溶解，酸性则溶解富含富含SiOSiO2 2、CaCa、NaNa、K K等离子等离子高矿化度孔隙水和高矿化度孔隙水和COCO2 2 沸石胶结物产状：沸石胶结物产状：沸石嵌晶式沸石嵌晶式胶结胶结丝光沸石丝光沸石杆沸石（1 1）长石胶结物）长石胶结物产状产状自生

16、加大边、小的自形晶体自生加大边、小的自形晶体, ,一般含量很低一般含量很低成分成分钾长石、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水中有足够的孔隙水中有足够的SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3足够高的足够高的NaNa+ +/H/H+ +或或K K+ +/H/H+ +活度活度比值、较高的温度比值、较高的温度5.其它自生矿物的胶结作用其它自生矿物的胶结作用长石胶结物产状长石胶结物产状粒间孔中粒间孔中自生钠长石自生钠长石长石次生长石次生加大边加大边长石次生长石次生加大边加大边（2 2）硫酸盐胶结物）硫酸盐胶结物 硫酸盐硫酸盐石膏石膏 硬石膏、硬石膏

17、、重晶石、天青石重晶石、天青石产状：嵌晶、晶粒状胶结产状：嵌晶、晶粒状胶结产出条件：沉积期的蒸发、成岩期的溶解再沉淀、产出条件：沉积期的蒸发、成岩期的溶解再沉淀、 孔隙水间或与矿物的反应。孔隙水间或与矿物的反应。水化水化脱水脱水硫酸盐胶结物产状硫酸盐胶结物产状硬石膏半自硬石膏半自形形自形枝自形枝状胶结状胶结硬石膏硬石膏斑状胶斑状胶结结石膏斑状石膏斑状胶结胶结 （3 3）赤铁矿胶结物）赤铁矿胶结物 可以单独存在，也可与粘土混合填隙。可以单独存在，也可与粘土混合填隙。 形式：形式：水体中直接化学沉淀出水体中直接化学沉淀出FeFe的氧化物；的氧化物； 含铁矿物在成岩过程中的氧化。含铁矿物在成岩过程中

18、的氧化。（4 4）黄铁矿胶结物）黄铁矿胶结物 含有机质的强还原条件含有机质的强还原条件成岩早期成岩早期草莓状；草莓状；成岩晚期成岩晚期晶粒状。晶粒状。黄铁矿胶结物黄铁矿胶结物黄铁矿黄铁矿自形晶体自形晶体黄铁矿黄铁矿颗粒衬边颗粒衬边（5 5）海绿石）海绿石 圆形或肾形的小鳞片集合体。圆形或肾形的小鳞片集合体。 海相环境，同生期，偏冷水，铁镁矿物海解的产物海相环境，同生期，偏冷水，铁镁矿物海解的产物三、交代作用三、交代作用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。实质：体系的化学平衡及平衡转移。实质：体系的化学平衡及平衡转移。含两个同时过程：含两个同时过程：原矿物的溶解原矿物的溶解 + + 新矿物的生成新矿物的生成1.1.碎屑岩中常见的交代作用碎屑岩中常见的交代作用（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响因素：自身化学性质、主要影响因素：自身化学性质、pHpH、温度、压力、温度、压力 pH8 pH70502070502020产状产状早期早期薄膜式、孔隙衬边式薄膜式、孔隙衬边式