成岩过程中长石、高岭石、伊利石之间的物质交换与次生孔隙的形成.

1、pHUUCBjiriKIJh.成岩过杵中氏石，u幢石，护利石之间的窃區交換与次主孔障的带戌；塁貝鼻尔务斯掘地上古生界和川西凹陷三承须家河翅的甦 h «.*>矗【 *> 舟萄n 可 ««* <RH » « Q it « J BI:>P*-K.H,*a密A4 -hfcF iS-fli 匚人.呼* 尸1«1町11、* >! * >1 > 口-is rtai>!TA» 上局f-ptb + p4:n*v » n-tfye *B*«P THRim lavT&l

2、t;DHB»SAM* 4MflMh H巴呼 电 * 呼 - 占 團t站石.讥；甘咅 ifi?讦- ia i asut 削¥ ” 4 E -w 星 F 曹鼻甲 H < nt w比张 F li禮：| = *,誓”¥! ut ”*10 rfITEWHTinSI7?r5*T73T*Si5k«»fe 4,n-fa -C ril b T *b- h L# 4 tf«i E t K H 4 1 « hfl 4 V,K fHVlirM T d P*lWf : 和算E AWklB B«UM« t #片 IWiMiaq

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6、：i. i*剧书HMAMiM-a « WML-rt, <JJittn.AiP> 画理 崛rt if a nv ie »v « Far mu 上吕鹰.翼弄卄也矗:埒户“ t音建 7 -片工刎砂AlBfl ft lift.：MMtrhr i! ".BiiiBB-aiis-tr 虐娜：+ £ ±#a him.* ll"f> nt輒匕耳研厂cm”密*<*-»rf.itHWMhfteHM -4M#, 4WCMW* M 屮*! 耳 啣書£章曙Ct黑C Ml«« £

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9、SEBFE f.M«r:jiKh: h¥ JBflwjrn »pr 匕 世ik.t 工臺曜皐"PkWHiAawo raw- y * 廿出r lap «v*p艮丄此占出 n事覽戸F 弓.严-丄H 站豐鬲曲.片E “ K ini 上* 丄| 仏XRCNKSdftt rBadS IAJ-44 t*Vft V4M r第5期 黄思静等：成岩过程中长石、高岭石、伊利石之间的物质交换 与次生孔隙的形成： 来自鄂尔多斯盆地上古 生界和川西凹陷三叠 系须家河组 的研究 1 OO石 80 馨 斜长石 3 1 0 4210o C古地温以后长石溶解 方式及控制因素 3

10、 1该成岩阶段钾长石 溶解和高岭石伊利石化的.6 O 主要控制因素当温度超过 1 010C以后，以认为地层已 2 4可褂 4 O - 基本处于封 闭状态，同时该温度将启动高岭石的伊 自 篓酸性 利石化反应口那么 钾长石溶解（弓I,提供钾离子）就成 为高岭石伊利石化的必须伴 随反 应。然而，并不是所有的深埋藏地层都能满足这样的条件，除埋藏前 20 -0 I三 延长组太原组石盒子组碎屑组成中需要有足够的钾长石（源因素）物以外， 地层的初始物质中含膨胀层的粘土矿物（同期火 如图4鄂尔多斯盆地延长组、太原组和石盒子组 长石类型分布直方图i.F ge4dsThit bhsotnirmftga ormn

11、neeadptflr tsPayes rugs iiihn hnrtn，te Tayn F r tnadnt eYacag Fomaiohi uao mainot eeSi ee Frain odsBsn hhh zo m tftOroa i o he山物质）应相对较少，否则，当成岩作用演化到该阶段 时，地层中的钾长石是十分有限的，如鄂尔多斯盆 地三叠系延长组和石 盒子组砂岩中的残余长石就以 钠长石或其他酸性斜长石为主（4 ,因为 这两个 图）延长组为3 2个随机样品EX测试结果；太原组为1D 4个随机样品 ED测试结果；盒子组为2砂岩样品x射线衍射分析结果。X石1个ED r slo2 smp

12、 e7 me Ya eag F rt n 1al s Xu t fr 3a ls f e s i o tnh no mao，4 s mpehi fot e Tay ao ma ina d 21 s plohh h zr to . rm hiu n Frtnae sfr t eS i eiFoma no m i地层都存在较多的同期火山物质，其在10 10C24以前的成岩作用应按（3 ）图b的方式发生。尔多斯 鄂盆地太原组的深埋藏砂岩在这方面具 有得天独厚的 条件：1地层中缺乏足 够的同期火山物质，（）使得反 应不能按图3 b的方式发生；（）2作为海相地层的太 该成岩温度范 围内，鄂尔多斯盆地三叠

13、系延长组，如 上古生界上部和四川盆地三叠 系须河组上部等，因而大量次孔隙都是在该成岩阶段形成的。根据前边的讨论，砂岩埋藏前组成可造成长石等铝硅酸盐矿 原组砂岩在同生到埋 藏成岩阶段初期受海源流体影响会造成钾长石的稳定和保存；3作为受煤系地层 （）酸性流体影响的太原组砂岩会在同生到埋藏成岩作 用的 前期造成不稳定长石（长石）斜的溶解并形成高 物不同的溶解方式：1 如果砂岩骨架颗粒中缺乏钾 （）长石但又存在较多的含膨胀层的粘土矿 物时，则长 石在该阶段的溶解将是非常有限的，与之有关的次 生孔隙 也是有限的，因为在这种情况下，酸性斜长石 的溶解受到蒙皂石伊利 石化反应的缓冲而难以溶 解，而偏基性的斜

14、长石在同生到埋藏成岩作 用初期 岭石（为这是一储存H的反应）为1010C 认 ，2 4 以后高岭石的伊利石化提供物质基础。此时，反应 （）反应（）2和4 为成岩系统彼此依赖的伴生反应，反 应（）即为它们加和反应。该反应 不存在离子的带1进带出，高岭石向伊利石的转化可以仅仅依赖于本地来源的钾，早成岩阶段储层的H离子在晚成岩阶（际上还包括风化作用阶段）已大量溶解，其 实就且次生孔隙难以在以后的埋藏成岩 过程中保存；2如 （）果砂岩骨架颗粒中缺乏钾长石，但含膨胀层的粘 土 矿物数量较少，则该阶段形成的次生孔隙主要由酸 段通过高岭石的 伊利石化释放在成岩流体中。 在这种成岩系统中，可能出现如图5所 示

15、的三种情 况 。引 性斜长石溶解提供，与酸性斜长石溶解有关的次 生 孔隙通常都能较好保存；3如果砂岩骨架颗粒中存 （）在较多的钾 长石，同时又存在较多的含膨胀层的粘 土矿物，则该阶段形成的次生孔 隙主要由钾长石 溶 情况一经历相对浅埋藏的初始矿物中钾长石的含量多于高岭石，全部高岭石伊利石化，长石 钾仅部分溶解，地层中会有 较多的钾长石保存。 情况二经历相对浅埋藏的初始矿物中钾长石的含量等于咼岭石，则几乎全部咼岭石都伊利石 化，而钾长石几乎全部 溶 解,地层中几乎没有钾长石 保存。 解提供，地层中会存在斜长石的钠 长石化或自生钠 长石的沉淀，与钾长石溶解 有关的次生孔 隙通常都 能较好保 存。

16、情况三 经历相 对浅t L:Maseca gsadt iii 1 t i eei UNS-n e cs od r rsyomt c o n a id g s物质守恒原理埋藏的初始矿物中钾长HAGiiunenscnay ooifraina jgsh nenern es c ansx hf1OeP t第5期黄思静等：成岩过程中长石、高岭石、伊利石之间的物质交换 与次生孔隙的形成： 来自鄂尔多斯盆地上古生界和川西凹陷三叠系须 家河组的研究间的物质交换对次生孔隙形成具有显著的控制作 反应还是一个减体积的反应，反应过程有约1.%07额外空间产生，这也是鄂尔多斯盆地东部太原组和 四川盆地三叠系须家河组二段

17、砂岩次 生孔隙的主要 形成机制。 用，砂岩埋藏前组成中长石的类型及相对含 量、层 地初始物质中含膨胀层的粘土矿物（同期火山物质）如 的数 量、系统的开放性与封闭性、流体中额外钾离子 的存在与否直接控制 了长石的溶解方式和次生孔隙 的形成机制。（）2长石溶解作用实际上从风化作用就已开始，在以后的同生到埋藏成岩作用初期的低温开放或半 开放的成岩环境中，在热力学上最不稳定且低温条 件下更易 溶解的偏基性斜长石已大量溶解，并伴随 参考文献（erne） R f e cs : e SraRCos 1udm，EeeSW，CsyLJh h ms yo cnay oe r s . T ece ir f eo d

18、r t s prsy M AP m i 3，18:17 19 ooi .AGMe or7 9 4 2 t 4.（ S ra， C se ， Hae ， H a1. Ognc 2 udmRC r syL J o gnE S es rHP re io ai ads dtnieei . A P u 19 9 3 nrncn asedansjg nog sAGBl ,1 8,7（）2.1:13 SraRCCosyLJItga ddaeecmdlgA3udm, rs. nert i nt o en :eegiipoes rne prahflscss msJ.An e atrcsoitdapcre t y

19、t nuByEr e o oai e h P a e e ,1 8 ,1lntSi975:11 1 0.47 高岭石的沉淀，在受海源流体影响的砂岩（鄂尔 但如多斯盆地太 原组、四川盆地三叠系须家河组第二段） 中，由于额外钾离子的影 响，长石溶解会伴随伊利石的沉淀，本来在热力学上就已相对稳定的钾 长石会 更加稳定，成为保存时间最长的长石类型，并也是以 后埋藏成岩过程中对次生孔隙贡献最多的长石类型。SosePt a.S cnayprsy rvi : Te4tslR Kim n ED eodro ieit e l tot sedhce srff l sais lt n y c r o yiai s

20、ada inhmty oed p r ds ou obabxl i iccdno snJ.AA G Bl 9 0 4 1 )7 5 1 0.Pu，19，7(2 : 19 l 8 5黄思静，武文慧，刘洁，沈立成，黄成刚.大气水在碎屑岩次5 生孔隙形成中的作用一一以鄂尔多斯盆地三叠系延长组为例J.地球科学,2 0 ，2()49 440 38 4 :12.Ha gS-n，WuWe?u， LuJ，SeL-hnHaguiignjnhiih n iegue cnChna gGn rtn oe odrrstymeercwaeegg. eea if sc nayPoibtotrn ooy idrnnifsb

21、eixsr:Ane alr mnea guigt meoua ra ePuelox mPefoYa :hn()3在埋藏成岩作用初期到10-10C古地温24以前的成岩阶段中,地层初始物质中含膨胀层的粘 土矿物（同期火山物质）如的数量成为控制长石溶解 方式的主要因素，作为耗钾反应的蒙皂石一伊利石 转化反应是克服埋藏成岩过程中钾长石溶解动力学 屏障的重要 机制：如果骨架 颗粒中存在较多的钾长 石、同时又存在较多的含膨胀层的粘土矿物，次生 则f rtns dt eo r si omaoas o fTi io ro ai()1 0 3 8 4:4C ieewt E gi eT a m 6 j yk 1

22、a a . i nt s )rsror o e vi ft nh G e Pb, 19,6: otJinn sa en atS)-44(hnsibt )n hs re 】eki，Rr m MgiP eseeBeoressitrnoeshN re:AvSanoee】e lefOdsbs 口 .Er, he 2 0,2n1 has at. 2 iBelk eKNdvm¥ glG CDaee e t ru ( dl ua pMidJrsi ee i J . G o S eS e) ul 9 2 1 h v w2 3 2 76 8 .孔隙主要由钾长石溶解提供，会存在斜长石的钠长 石化或自生钠

23、长石的沉淀，如果砂岩骨架颗粒中缺 乏钾长石，含膨胀层的粘土矿物数量较少 由酸性斜长石溶解提供，该 rtoL M，Man e . Sen ay o u au e 1 n t e t e t oi i 7:17 ot r ，2 18 . 0 2，但则该阶 段形成的次生孔隙主要【】Fae，Aaj7 rnaA BrPRrPEeodrlyadJB op rsyfr d be Pmee re e h n : B，ooiomey det ola i g t iaesuenSuhA ee 口.AG B l 0 3 7otmraJ hiAPul0，8( )0 3 阶段形成的次生孔隙通常都能较好保存010C古地温

24、以后的埋藏成岩阶段()14在2 4中，地层中保存的钾长石的数量和已有高岭石的数 量显著控制了长石溶解方式及次生孔隙的形成，深 【】杨俊杰，黄月明，张文正，刘桂霞，黄思静.乙酸对长 石砂岩 8 溶蚀作用的实验模拟 【】.石油勘探 与开发，1 9,2() J9524:8 2 8 .6 Y n ueun u ighgWe hn，LuG i i， a gJnj ，HagYemn，Za nzeg i u a inxHagS n.Epretlapaho i o t n oe sa un iigxcmna pre fdsli fflprj iosuodsdtn yaei aij. Ptxlreep952 4

25、 : n s a o e etd【】e po vl,19,2 () beeE D o 埋藏条件下钾长石的溶解和高岭石的伊利石化是两个彼此依赖的重要成岩反应，如果地层中钾长石多 于高岭石，全部高岭石伊利 石化，则钾长石仅部分溶 解，果钾长石和高岭石等量，如则几乎全部 高岭石伊 利石化，钾长石也几乎全部溶解，而如果钾长石的含 量少 于高岭石，则部分高岭石伊利石化，而钾长石几 乎全部溶解。8 28( hns il n i bt t. 6iCieewt g s as a )n IE l h r e【】黄思静，杨俊杰，张文正，黄月明，刘桂霞.不同 温度条件下9 乙酸对长石溶蚀过程的实验研究】.沉积学报，

26、19，1 J9 53 ()1 ：7 1 .7Hag S-n ，ag Jnj ，h gwe -hn，H ag Ye uiignjYnue iZ anzeg nuunun， iixarigLu Gu i. Ex emetlsu yoedpisltnbp r natdffl sadsou oyi r i ()高岭石的伊利石化作用可以使钾长石的溶5解在流体p H值受到缓冲的条件下发生来自泥岩地层的有机物的参与对该反应没有实质性的影响，ete adf rt r le prueJ aeeait ie n uim etrs 1:】.At S i no ide bata ea e metldSne ， 19，

27、1()iia 95 31:71(hnstnlhasat.7 i Ci e w hE gsbt e)ne i i rO史基安，晋慧娟:，薛莲花.长石砂岩中长石溶解作用发育机 1】理及其影响因素分析【】J.沉积学报19，1 ()5 7.9 4 2 3:65Si i，JnHiu，xeLa u .n li oeaim hJani u ajn uihanAaysn mehnssoedp r dsouin ad inunigfeos ilsa 2efflsaislto ntifeena trnsldp rrhi只要钾长石(高1岭石)或没有消耗完，反应就可以 该持续发生并在深埋藏条件下形成次生孔隙,同时，该

28、 HUNMas xhe eio oir aii gnsgsi uncnayp()meha5(nwtasoDis1 tofp1】t n snA. soun odmayi miea：s oaatiauawaesIC c 1t n on r1s1bier mC 1t5 Ctr:. auaifmieaouitsfo0oo30 1 o 1i2 0年 0 9U prPezi oromnadX jefr t noetrPa of dshiuimaof sne1 o e Onba o iwe Se nndpsiniunBsn【】iher s ,Seaai J.AdatSi0 8 3aeoh vEr20 , 2

29、he(O : 111 )0 311 ihe ewtn1ha sat. 0 9(Cl*s ihEgibtc)n nsr9 A1】8Pgb r ,EeegPKarnJ . Nre1tigns,Jeb S ot S，aeaidaeei hs cs【】hme1 017(/)2 J .CeG,2 01 2 3 4:2520o5.【2黄可可,黄思静，佟宏鹏，刘丽红.长石溶解过程的热力学计1n fmtnw tnrn adoa o a ro sa t M/g aa ,Me A Sri e c tis【】/hr YK astPoedn soe7n ra oay oimoa rRok r eigfttItntn

30、S mpsu (s h hei 1 n Wt ce算及其在碎屑岩储层研究中的意义【】J .地质通报，2o ,2 098()74:444 28.H ag K -eH a gS -n,T nn hf1fb11Sotr1rnncssn tr【1egLu L -og unek,unn .j hTh rd nmiactimf emoy accluaIttg1nnsae ci i siig0gHogpn , iilt noedPrdsou onofflsaislt n a d id1VMtn1oome2eE vcesyadnsdno :ne ntnl Asoit nooh mitnii rCmo hm s

31、radsecet iynAl etReerh oniS bGruobrasa cC uc , u一oPnlW ae一cneat nl9:l 4trRkI tr co92eil 7 l5 .l 2cni eosacfltsroell1hn,2o ,aonrerhoa :ir eiJ .G oBlja09e cS c，e vrlC2 ()784 :44 4 2(heewitnlhasat.8iCi silgibtc) nnlEsr【3Ma nnAl】n i gDC.Ac ttnrPoae n lni fl la htse aeadPoi ntiadlecae :iIlct nohercg iofm

32、i rbooian unent emPiao sfrteon tn oiicoilgclif ec solh【0Bre2】arHEehuraa,see :n RV m.HadokoTeohmcl an bofhreeiaDtm afrC monsa dAqeuPce【ooPudu ossisM】.N w Yo:Wiyn eerk l,el798 :30 -6.0【l Ty eG D jrkeKisnf GEItttrnreomemoascaoeuo aWAcne ta oer 2 】h n,B lk , I ioJocp l m lo ydaeeemastnfrdrgde un ul ignt

33、u n e p br lM】 i ae i a A G A na1 9 ,5 Al 0ei ng 9 6 :s inoJ .G oo()mi a i4MaBeA. D t【2LcebahgejKihoA,】(/hqcm,【3BmeKr yC h eFAHaThA2z1s 1JcP】4【6e ouo sio hVkhr,os】.Mae o G o,Pt0 0 7 6:8.【4杨起，潘治贵，翁成敏，苏玉春，汪正平.华北石炭.叠纪2】二煤变质特征与地质因素探讨【M】.北京：地质出版社，18(E9 87【】8 8ly.3ntiseWethiafteC mpnaim)B1ua aohieB s NegJCah pln ni Mie,19 :,3()5 nr 9 8