09碎屑岩成岩作用详解.ppt

第九章 碎屑沉积物的沉积后作用（成岩作用） 碎屑沉积物的沉积后作用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以前所发生的一切变化过程及其结果。其所经历的整个地质时期称为沉积后作用期。 沉积后作用的类型(狭义的沉积后作用)有： （一）压实和压溶作用 （二）胶结作用 （三）交代作用 （四）重结晶及多型转变作用 （五）溶解作用 第三节 交代作用 一、概 述 1、概念：交代作用是指一种矿物代替另一种矿物的现象。交代作用基本是在固体状态下发生的，新矿物的形成与旧矿物的消失同时进行。 交代作用的实质是体系的化学平衡及平衡转移的问题。当体系内的物理、化学条件（温度、压力、浓度、流体成分、PH值、Eh值等）发生改变时，原来稳定的矿物或矿物组合将变得不稳定，发生溶解、迁移或原地转化，形成在新的物理、化学条件下稳定存在的新矿物或矿物组合。交代作用遵循质量作用定律。 2、发生时间：交代作用可以发生于成岩作用的各个阶段乃至表生期。但主要是在晚成岩期和早成岩晚期。 3、交代作用受多种物理-化学因素的影响。当固体颗粒表面存在溶液薄膜时有利于交代作用的发生。 4、交代作用的主要标志如下： l)矿物假象。被交代矿物的原生成分虽已被交代，但其晶体外形得到完好的保存。交代矿物具有被交代矿物的假象， 2)幻影构造。岩石受到强烈的交代作用，原生颗粒只留下模糊的轮廓称为幻影，如硅化颗粒、强白云化岩石中的生物骨壳等。其内部结构甚至其边缘已消失，但因其内部有包裹体存在，故显示出颗粒幻影。 3)交叉、切割、边缘蚕食现象。矿物或颗粒被自形晶体或镶嵌结构的晶体切割或溶（侵）蚀。 4) 残留的矿物包体。残留的矿物包体表示外面矿物是交代矿物，被包矿物是被交代矿物。 在岩石中发生了多期矿物交代作用时，主要根据矿物间的切割和侵蚀以及包裹现象来判断其生成顺序。 二、常见的交代作用 1．氧化硅与方解石的相互交代作用 (1) 砂岩中方解石交代氧化硅或氧化硅交代方解石的现象都是常见的。有时在同一块标本中，既能见到方解石交代氧化硅，也能见到氧化硅交代方解石。这两种交代作用发生的时间有早有晚，也可以几乎同时发生。 (2) pH值和温度是控制方解石与石英交代的主要因素，压力也有影响。氧化硅与方解石之间的相互交代作用除与物质本身的性质有关外，主要受体系内的物理、化学条件的制约。 从图可以看出，当 PH值在9以下，氧化硅的溶解度保持不变，但方解石在PH＜8的溶液中是非常易溶的。这时碎屑岩中的方解石将被溶解，孔隙溶液中的氧化硅将沉淀，即发生硅化作用，出现石英交代方解石的现象。 早期石膏连晶胶结，后期石膏脱水转化为硬石膏，（+）×120；下第三系，江汉油田金6井 二、常见胶结物简介 1．粘土矿物胶结作用 粘土矿物是砂岩中一种较重要的填隙物，常见的自生粘土矿物胶结物有高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石。 （1）高岭石：在薄片中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他矿物或以其他自生矿物的包体产出。是在富含SiO2和Al3+的循环孔隙水中析出，也可由其他粘土矿物转变而来，亦可是砂岩内部火山玻璃及长石蚀变的产物。在一些分选较好和粒度较粗的长石石英砂岩、长石砂岩中常见。 (2)伊利石：伊利石常呈不规则的细小晶片及颗粒包膜形式产出，其结晶程度随埋藏深度的增加而变好，最后转化成绢云母。伊利石可以是在成岩过程中由其他粘土矿物转变而来的。 (3）绿泥石: 多呈颗粒包膜或孔隙衬边形式产出。自生绿泥石分布于各种砂岩中，可从孔隙水中直接沉淀外，也可由其他粘土矿物转变而来。随着理深增加、温度升高，PH值增加，早期形成的高岭石、蒙脱石-伊利石混层粘土变得不稳定，在有Fe2+和Mg2+存在的还原条件下转变成绿泥石和黑云母组合。 （4）蒙脱石: 自生蒙脱石多呈极细小的鳞片或絮状，显微镜下难辨认，电镜下为砂粒表面的皱纹状及蜂窝状薄膜。在一些含火山物质较丰富的砂岩中，在其成岩作用的早期，含量较丰富；随着成岩作用的加强，将转变为其他种类的粘土矿物。 （5）伊蒙混层粘土矿物 伊蒙混层粘土是自生粘土矿物中最常见的一类粘土矿物，多为颗粒包膜。伊蒙混层粘土矿物形态介于伊利石和蒙脱石之间，如混层晶格中富含伊利石层，其形态近似于伊利石，呈不规则晶片状；如富含蒙脱石层，则呈类似于蒙脱石的皱纹状。 综上述： 常见粘土胶结矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石、混层粘土矿物等，其类型可反映孔隙溶液的性质； 胶结物结构：自生粘土胶结物中以高岭石结晶较好、粒度较粗、多以孔隙充填形式产出；伊利石、蒙胶石、绿泥石和混层粘土晶体均极细小，多以颗粒包膜和孔隙衬边的形式产出