砂岩的成岩作用学习教案

1、会计学1砂岩砂岩(sh yn)的成岩作用的成岩作用第一页，共49页。第1页/共49页第二页，共49页。沉积物沉积成 岩 作 用沉积岩的成岩作用沉积岩的成岩作用(zuyng)第2页/共49页第三页，共49页。常见常见(chn jin)成岩作用现象成岩作用现象1.1.压实作用压实作用(compaction):(compaction):静压力下沉积物排气、排水、体积静压力下沉积物排气、排水、体积缩缩 小、孔隙度降低、密度增加。小、孔隙度降低、密度增加。胶结作用胶结作用(cementation):(cementation):孔隙水过饱和沉淀出矿物质（胶结孔隙水过饱和沉淀出矿物质（胶结 物物cement

2、),cement),将沉积物粘结成岩石。将沉积物粘结成岩石。3. 3. 压溶作用压溶作用(pressure-solution):(pressure-solution):在压力作用下沉积物颗粒间在压力作用下沉积物颗粒间或或 沉积岩内部发生溶解。如缝合线构造沉积岩内部发生溶解。如缝合线构造4. 4. 重结晶作用重结晶作用(recrystallization):(recrystallization):通过溶解再沉淀或固体通过溶解再沉淀或固体(gt)(gt)扩扩 散，使得细小晶粒集结成粗大晶粒。如蛋白石（非晶质）散，使得细小晶粒集结成粗大晶粒。如蛋白石（非晶质）玉玉 髓（隐晶质）石英（显晶质）髓（隐晶

3、质）石英（显晶质）5. 5. 交代作用交代作用(replacement):(replacement):外来组分取代原组分。如白云石外来组分取代原组分。如白云石化，化， SiO2 SiO2与与CaCO3CaCO3相互交代。相互交代。6. 6. 自生矿物的形成自生矿物的形成(authigenic mineral)(authigenic mineral)：海绿石，鲕绿泥：海绿石，鲕绿泥石，石， 沸石类，粘土矿物，方解石、菱铁矿、草莓状黄铁矿，自沸石类，粘土矿物，方解石、菱铁矿、草莓状黄铁矿，自生石生石 英和自生长石（再生加大边）英和自生长石（再生加大边）第3页/共49页第四页，共49页。压压 实实

4、作作 用用第4页/共49页第五页，共49页。压压 溶溶 作作 用用第5页/共49页第六页，共49页。交交 代代 作作 用用第6页/共49页第七页，共49页。胶结作用胶结作用第7页/共49页第八页，共49页。 1、自由能、自由能 2、PH值和值和EH值值 3、温度的影响、温度的影响(yngxing) 4、压力的影响、压力的影响(yngxing) 5、生物对成岩作用的影响、生物对成岩作用的影响(yngxing) 6、时间因素、时间因素影响成岩作用影响成岩作用(zuyng)因素因素第8页/共49页第九页，共49页。常见常见(chn jin)的成岩作用：的成岩作用：一、压实作用一、压实作用二、胶结作用

5、二、胶结作用三、交代作用三、交代作用四、重结晶作用四、重结晶作用五、溶解作用五、溶解作用第9页/共49页第十页，共49页。A 发生的时间：发生的时间： 胶结作用之前胶结作用之前胶结过程中胶结过程中胶结作用之后。胶结作用之后。B 表现方式：表现方式：早期：以压实作用方式为主，颗粒之间的滑动、重新排列早期：以压实作用方式为主，颗粒之间的滑动、重新排列和某些颗粒的碎裂变形。和某些颗粒的碎裂变形。晚期晚期(wnq)：压溶作用方式为主，压力集中在颗粒接触：压溶作用方式为主，压力集中在颗粒接触点上。点上。 第10页/共49页第十一页，共49页。机械机械(jxi)压实作用类型示意图压实作用类型示意图第11页

6、/共49页第十二页，共49页。1、压实组构、压实组构 A 刚性颗粒：颗粒间的接触关系为点接触、线接触、凹凸接触和缝合刚性颗粒：颗粒间的接触关系为点接触、线接触、凹凸接触和缝合 线接触，甚至发生碎裂。线接触，甚至发生碎裂。 B 塑性接触：发生塑性变形，变形强烈时，形成假杂基。塑性接触：发生塑性变形，变形强烈时，形成假杂基。 C 片状矿物：表现为弯曲片状矿物：表现为弯曲(wnq)和折断现象和折断现象呈束状的假杂基呈束状的假杂基 假塑性流动构造假塑性流动构造 假杂基分布不均匀的特假杂基分布不均匀的特点点A B C 第12页/共49页第十三页，共49页。1、压实组构、压实组构斜长石脆性碎裂斜长石脆性碎

7、裂第13页/共49页第十四页，共49页。1、压实组构、压实组构白云母的弯曲和折断现象白云母的弯曲和折断现象第14页/共49页第十五页，共49页。2、机械压实作用向化学压溶作用的转化、机械压实作用向化学压溶作用的转化影响因素：影响因素：水膜的影响：石英颗粒表面有很薄的水膜（几个分子厚），在压力点上由于水的作用和参与，该处石英颗粒表面首先溶解形成水膜的影响：石英颗粒表面有很薄的水膜（几个分子厚），在压力点上由于水的作用和参与，该处石英颗粒表面首先溶解形成H4SiO4 ，向周围，向周围(zhuwi)扩散，在应力小的部位沉淀形成石英次生加大边。扩散，在应力小的部位沉淀形成石英次生加大边。伊利石粘土的影

8、响：砂质颗粒之间常有伊利石粘土膜，粘土膜由粘土和水膜聚集而成。增强溶解和扩散作用。伊利石粘土的影响：砂质颗粒之间常有伊利石粘土膜，粘土膜由粘土和水膜聚集而成。增强溶解和扩散作用。深度：压溶作用随深度增加而增强。深度：压溶作用随深度增加而增强。第15页/共49页第十六页，共49页。2、机械、机械(jxi)压实作用向化学压溶作用的转化压实作用向化学压溶作用的转化。一、压实作用一、压实作用(zuyng)(zuyng)和压溶作用和压溶作用(zuyng)(zuyng) 砂岩砂岩(sh yn)的成岩作用的成岩作用颗粒的接触类型示意图颗粒的接触类型示意图第16页/共49页第十七页，共49页。2、机械压实作用

9、、机械压实作用(zuyng)向化学压溶作用向化学压溶作用(zuyng)的转化的转化一、压实作用一、压实作用(zuyng)(zuyng)和压溶作用和压溶作用(zuyng)(zuyng) 砂岩砂岩(sh yn)的成岩作用的成岩作用机械压实作用下刚性颗粒接触关系机械压实作用下刚性颗粒接触关系第17页/共49页第十八页，共49页。3、压实作用的估计方法及其随埋深的变化、压实作用的估计方法及其随埋深的变化（1）刚性颗粒的接触强度）刚性颗粒的接触强度(qingd)Taylor（1950）的研究表明：）的研究表明：在埋深在埋深900米处，点接触占米处，点接触占52%；在埋深在埋深2200米处，点接触减少为零

10、；米处，点接触减少为零；在埋深在埋深1700米处，缝合接触为零；米处，缝合接触为零；在埋深在埋深2700米处，缝合接触占米处，缝合接触占32%。一般随深度增加，刚性颗粒的接触强度一般随深度增加，刚性颗粒的接触强度(qingd)增加。增加。一、压实作用一、压实作用(zuyng)(zuyng)和压溶作用和压溶作用(zuyng)(zuyng) 砂岩砂岩(sh yn)的成岩作用的成岩作用第18页/共49页第十九页，共49页。3、压实作用的估计方法及其随埋深的变化、压实作用的估计方法及其随埋深的变化（2）孔隙度）孔隙度砂岩刚沉积时的孔隙度为砂岩刚沉积时的孔隙度为40%；虽埋深增加，孔隙度变小。；虽埋深增

11、加，孔隙度变小。（3）去胶结）去胶结(jioji)物孔隙度（物孔隙度（cim）去胶结去胶结(jioji)物孔隙度：物孔隙度：“将胶结将胶结(jioji)物全部去掉之后得到的孔隙度物全部去掉之后得到的孔隙度”。即砂岩现有的孔隙度与胶结。即砂岩现有的孔隙度与胶结(jioji)物所占孔隙度之和。物所占孔隙度之和。i砂质沉积物的初始孔隙度，约砂质沉积物的初始孔隙度，约40%；m去胶结去胶结(jioji)物孔隙度；物孔隙度；c经压实作用减少的孔隙度经压实作用减少的孔隙度c = i - m当当c 为零或很小时，说明压实作用微弱或没有发生；为零或很小时，说明压实作用微弱或没有发生；当当c为负值时，说明砂岩遭

12、受了强烈的交代作用。为负值时，说明砂岩遭受了强烈的交代作用。一、压实作用一、压实作用(zuyng)(zuyng)和压溶作用和压溶作用(zuyng)(zuyng) 砂岩砂岩(sh yn)的成岩作用的成岩作用第19页/共49页第二十页，共49页。3、压实作用、压实作用(zuyng)的估计方法及其随埋深的变化的估计方法及其随埋深的变化一、压实作用一、压实作用(zuyng)(zuyng)和压溶作用和压溶作用(zuyng)(zuyng) 砂岩砂岩(sh yn)的成岩作用的成岩作用第20页/共49页第二十一页，共49页。1、常见的胶结物和胶结组构、常见的胶结物和胶结组构按结晶按结晶(jijng)程度：程度

13、： 非晶质胶结物：蛋白石、铁质等非晶质胶结物：蛋白石、铁质等 隐晶质胶结物：玉燧隐晶质胶结物：玉燧 显晶质胶结物：具明显的结晶显晶质胶结物：具明显的结晶(jijng)结构结构显晶质胶结物又分：显晶质胶结物又分： 共轴生长胶结（石英次生加大边、长石加大边）共轴生长胶结（石英次生加大边、长石加大边） 外延生长胶结（粒状结构、嵌晶结构、栉状结构外延生长胶结（粒状结构、嵌晶结构、栉状结构)二、二、胶结作用胶结作用 砂岩砂岩(sh yn)的成岩作用的成岩作用第21页/共49页第二十二页，共49页。二、二、胶结作用胶结作用 砂岩砂岩(sh yn)的成岩作用的成岩作用1、常见的胶结物和胶结组构、常见的胶结物

14、和胶结组构斜长石共轴生长胶结斜长石共轴生长胶结第22页/共49页第二十三页，共49页。 砂岩砂岩(sh yn)的成岩作用的成岩作用1、常见的胶结物和胶结组构、常见的胶结物和胶结组构二、二、胶结作用胶结作用斜长石的绢云母斜长石的绢云母化化第23页/共49页第二十四页，共49页。2、碳酸盐的胶结作用、碳酸盐的胶结作用（1）碳酸盐胶结物的种类：）碳酸盐胶结物的种类： 方解石、白云石、铁白云石、文石，菱铁矿、菱锰矿等。方解石、白云石、铁白云石、文石，菱铁矿、菱锰矿等。 多以显晶质结构存在或栉状结构、嵌晶结构、交代多以显晶质结构存在或栉状结构、嵌晶结构、交代(jiodi)结构等。结构等。（2）来源：）来

15、源： 文石、镁方解石的溶解；文石、镁方解石的溶解； 白云岩化作用；白云岩化作用； 生物活动释放的二氧化碳使碳酸盐溶解；生物活动释放的二氧化碳使碳酸盐溶解； 火山活动造成的碳酸盐溶解；火山活动造成的碳酸盐溶解； 压溶作用形成的；压溶作用形成的；二、二、胶结作用胶结作用 砂岩砂岩(sh yn)的成岩作用的成岩作用第24页/共49页第二十五页，共49页。3、 SiO2的胶结作用的胶结作用（1）SiO2胶结物的种类：蛋白石、玉髓和石英胶结物的种类：蛋白石、玉髓和石英（2）SiO2胶结物的沉淀机制胶结物的沉淀机制 实验证明实验证明(zhngmng)：SiO2 胶结物的沉淀作用是由垂直循环的地表胶结物的沉

16、淀作用是由垂直循环的地表 水引起的。石英砂岩中的次生加大石英是在较浅的埋藏水引起的。石英砂岩中的次生加大石英是在较浅的埋藏 条件下，碎屑颗粒沉积后强烈压实前沉淀的。条件下，碎屑颗粒沉积后强烈压实前沉淀的。（3）SiO2胶结物的来源胶结物的来源 A 海洋中硅质生物体的溶解；海洋中硅质生物体的溶解； B 硅酸盐矿物的转化释放出硅酸盐矿物的转化释放出SiO2； C 在深埋藏条件下，因高温造成的部分石英的重溶；在深埋藏条件下，因高温造成的部分石英的重溶； D 压溶作用。压溶作用。二、二、胶结作用胶结作用 砂岩砂岩(sh yn)的成岩作用的成岩作用第25页/共49页第二十六页，共49页。砾岩砾岩(l y

17、n)(l yn)，方解石胶结，方解石胶结，CLCL，正交光，正交光，140140第26页/共49页第二十七页，共49页。1、交代组构：、交代组构：交代假象：交代矿物具有被交代矿物的假象：交代假象：交代矿物具有被交代矿物的假象：幻影构造：强烈的交代作用使原生幻影构造：强烈的交代作用使原生(yun shn)颗粒只保留模糊的轮廓；颗粒只保留模糊的轮廓；交代切割：原生交代切割：原生(yun shn)矿物颗粒被后期的矿物切割或溶蚀；矿物颗粒被后期的矿物切割或溶蚀；交代残留：交代作用进行不彻底；交代残留：交代作用进行不彻底； 例如：石灰岩为例如：石灰岩为SiO2交代形成燧石结核或燧石层交代形成燧石结核或燧

18、石层三、三、交代作用交代作用 砂岩砂岩(sh yn)的成岩作用的成岩作用第27页/共49页第二十八页，共49页。交代假象结构交代假象结构高岭石具有高岭石具有(jyu)长石的假象长石的假象第28页/共49页第二十九页，共49页。交代交代(jiodi)假象假象第29页/共49页第三十页，共49页。交代交代(jiodi)假象假象第30页/共49页第三十一页，共49页。交代假象交代假象(jixing)白云石交代长石白云石交代长石第31页/共49页第三十二页，共49页。2、常见的交代作用、常见的交代作用（1）石英和方解石的相互交代作用）石英和方解石的相互交代作用 PH值的影响值的影响 PH值小于值小于9

19、时，方解石溶解，石英沉淀时，方解石溶解，石英沉淀(chndin)，石英交代，石英交代 方解石方解石硅化；硅化； PH值大于值大于9.8时，石英溶解，方解石沉淀时，石英溶解，方解石沉淀(chndin)，方解石，方解石 交代石英交代石英碳酸盐化。碳酸盐化。 温度的影响：温度的影响： 随着温度的升高，石英的溶解度增加，方解石的溶随着温度的升高，石英的溶解度增加，方解石的溶 解度减小。解度减小。三、三、交代作用交代作用 砂岩砂岩(sh yn)的成岩作用的成岩作用第32页/共49页第三十三页，共49页。2、常见的交代作用、常见的交代作用（2）方解石交代粘土）方解石交代粘土(zhn t) PH=8时，溶液

20、中富含时，溶液中富含Ca离子，一些粘土离子，一些粘土(zhn t)矿物将变得不稳矿物将变得不稳 定而被交代。定而被交代。（3） SiO2交代粘土交代粘土(zhn t)矿物（硅化）矿物（硅化） 硅化在薄片中表现为玉髓或隐晶石英的小颗粒散布在粘硅化在薄片中表现为玉髓或隐晶石英的小颗粒散布在粘 土基质中，它们可能是氧化硅在粘土土基质中，它们可能是氧化硅在粘土(zhn t)矿物之间的微细孔矿物之间的微细孔 隙中沉淀形成的。隙中沉淀形成的。（4）粘土）粘土(zhn t)矿物交代石英矿物交代石英 在富含粘土在富含粘土(zhn t)基质的砂岩中，常见粘土基质的砂岩中，常见粘土(zhn t)矿物，尤其是伊利矿

21、物，尤其是伊利 石溶蚀和交代石英颗粒或长石颗粒的现象。石溶蚀和交代石英颗粒或长石颗粒的现象。 三、三、交代作用交代作用 砂岩砂岩(sh yn)的成岩作用的成岩作用第33页/共49页第三十四页，共49页。 砂岩中的重结晶作用主要发育于基质及胶结物中。砂岩中的重结晶作用主要发育于基质及胶结物中。1）灰泥基质的重结晶作用：）灰泥基质的重结晶作用： 成岩早期成岩早期(zoq)重结晶为微晶方解石。成岩作用晚期，由细重结晶为微晶方解石。成岩作用晚期，由细 晶变成粗晶甚至形成嵌晶（连晶变成粗晶甚至形成嵌晶（连 生）胶结组构。生）胶结组构。2）硅质胶结物的重结晶作用：）硅质胶结物的重结晶作用： 非晶质蛋白石胶

22、结物变成纤维状或微晶的玉髓，然后进非晶质蛋白石胶结物变成纤维状或微晶的玉髓，然后进 一步变为晶质石英，成为石英颗粒的次生加大边或呈单一步变为晶质石英，成为石英颗粒的次生加大边或呈单 独的细小自形晶体。独的细小自形晶体。3）粘土基质的重结晶作用：）粘土基质的重结晶作用： 形成白云母或自生长石（呈次生加大边或单个的晶粒）；形成白云母或自生长石（呈次生加大边或单个的晶粒）； 隐晶质高岭石可重结晶为蠕虫状或鳞片高岭石。隐晶质高岭石可重结晶为蠕虫状或鳞片高岭石。四、重结晶作用四、重结晶作用(zuyng)(zuyng) 砂岩砂岩(sh yn)的成岩作用的成岩作用第34页/共49页第三十五页，共49页。 砂

23、岩砂岩(sh yn)中的任何碎屑颗粒、杂基、胶结物和交代矿物（后两中的任何碎屑颗粒、杂基、胶结物和交代矿物（后两 者统称为自生矿物），包括最稳定的石英和硅质胶结物，者统称为自生矿物），包括最稳定的石英和硅质胶结物， 在一定的成岩环境中都可以不同程度地发生溶解作用。溶在一定的成岩环境中都可以不同程度地发生溶解作用。溶 解作用的结果形成了砂岩解作用的结果形成了砂岩(sh yn)中的次生孔隙。中的次生孔隙。 砂岩砂岩(sh yn)的孔隙性简介的孔隙性简介 原生孔隙：原生粒间孔、微孔隙。原生孔隙：原生粒间孔、微孔隙。 次生孔隙：次生粒间孔、铸膜孔、组分内溶孔次生孔隙：次生粒间孔、铸膜孔、组分内溶孔 、超粒大孔、超粒大孔 隙、贴粒孔隙、粒间晶间次生孔、微裂隙孔。隙、贴粒孔隙、粒间晶间次生孔、微裂隙孔。五、五、 溶解作用与次生溶解作用与次生(cshng)(cshng)孔隙孔隙 砂岩砂岩(sh yn)的成岩作用的成岩作用第35页/共49页第三十六页，共49页。原生原生(yun shn)粒间孔和粒间孔和长石粒内溶孔长石粒内溶孔第36页/共49页第三十七页，共49页。原生原生(yun shn)微孔隙（粘土矿物间或泥质杂基间的微孔隙（粘土矿物间或泥质杂基间的孔隙）孔隙）第37页/共