第三章 沉积后作用及其阶段的划分

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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
4、影响因素
1) 原始孔隙度大者易压实，反之亦然。泥质沉积物的原 始孔隙度7O～90％压实作用明显；砂岩的原始孔隙度45～55%， 其压实作用较弱；

2)荷重大、埋藏深度大压实明显。一般孔隙的大小和孔隙 度的高低与埋藏深度有正相关关系。 3)颗粒的形状、圆度、粗糙度、分选性、杂基含量等对压 实作用的效应也有影响。颗粒的圆度越高，分选性越好，原始 沉积物填积越紧密，其压实作用较弱。如砾岩的压实效应一般 比砂岩弱，砂岩比粉砂岩弱。
平衡的过程。
影响这一平衡过程的因素主要有： 沉积物的
成分、温度、压力、以及层间水溶液的性质(溶度
积、自由度、PH值、Eh值、浓度、溶解气体的状
况等) 。
第四节 沉积期后阶段的主要作用
1. 压实作用(compaction)
系指沉积物在上覆水体和沉积物负荷压力下，不断排 出水分，体积缩小，孔隙度降低的过程。
第一节
压实和压溶作用
颗粒弯曲破碎
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
压实作用强度系列
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
压实作用强度系列
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
压实作用强度系列
第三章 沉积后作用及其阶段的划分
一、概述 二、沉积后作用阶段的划分 三、各阶段的基本特征
一、概述
沉积后作用（成岩作用）：沉积物形成后
到变质作用或风化作用之前这一时间段所发
生的作用。
沉积物在最终沉积(并被逐渐埋藏)之后直至遭受变质或
重新抬升遭受风化剥蚀之前的漫长时间内，因环境条件的改
变，沉积物的成分、结构、构造和颜色等均将所发生一系列 的变化，这些变化的过程与其产物即称为“沉积后作用”，
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
2)碎屑颗粒表面有水膜存在时有利于压溶作用的 进行
如在碎屑(石英)颗粒外围有一层水膜存在，即使 其厚度仅几个分子厚，由于石英颗粒表面对水膜的吸 引力，使得水膜具有足够的“刚性”，而不会被压实 作用所破坏。石英颗粒接触处为应力集中点，在水的 参与下，颗粒接触处发生溶解，溶解的SiO2水化为 H4SiO4(硅烷醇、原硅酸)分子，并以水膜为通道向周 围孔隙运移。由于周围孔隙的流体压力小于压溶部位 的压力，SiO2又可以硅质胶结物或石英次生加大边的 形式沉淀出来。
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
4、影响因素
1)温度和压力是发生压溶作用的首要因素：足 够高的温度和相当大的应力方可发生压溶作用。 资料表明，在正常地温梯度条件下，石英大约 在500～1000m深处发生压溶和次生加大生长现象； 据此推测，压溶作用应是深埋藏成岩作用的特征, 即主要发生在机械压实作用之后，其强度随埋深的 增加而增加。一般认为，在正常的地温梯度情况下， 压溶作用的最大深度值为 6000m。
4. 表生作用(epigenesis)：指沉积物抬升到近地表，在潜水面以下常
温常压或低温低压条件下，由于渗透水和浅部地下水(百度文库括上升水)的影 响下所发生的变化。
早成岩阶段
晚成岩阶段
早成岩
晚成岩
三、石油系统成岩阶段划分
碎屑岩成岩作用阶段划分表
第三节 沉积期后的影响因素
沉积物脱离沉积环境进入沉积期后变化阶段， 实质上是沉积物在新的条件下，重新建立起新的
2、根据煤岩学（瓦索耶维奇等（1963，1968）的划分方案）
1）成岩作用（泥炭阶段） 2）后生作用。包括以下三个时期：
①早后生（褐煤阶段）；
②中后生（煤化阶段）； ③晚后生（成煤阶段）。 3) 近变质作用
3、根据地球化学环境（费尔布里奇（Fairbridge，1967）分类）
l）同生成岩：埋深0～1000m，与沉积环境关系密切，常导致早期石化作用 和自生成矿作用； 2）深理成岩：理深为1000一10000m，发生的变化多种多样，是在封存水和 其他流体特别是卤水和石油）向上和侧向运移的情况下发生的，温度可达 100一 200℃； 3）表生成岩：大气水的影响显著，发生的变化有氧化作用。风化作用等。
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
2、压实作用的标志
在沉积物内部可以发生碎屑颗粒的滑动、转动、位移、 变形、破裂，进而导致颗粒的重新排列和某些结构构造的改 变，如假杂基的形成。
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
脆性颗粒弯曲破碎
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
（一）压实和压溶作用
（二）胶结作用
（三）交代作用
（四）重结晶及多相转变作用
（五）溶解作用
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
第一节
压实与压溶作用
一、压实作用（机械压实作用）
1、定义
沉积物在上覆(沉积物及水体)的重荷压力下或 在构造应力的作用下，发生水分排出、孔隙度降低和 体积缩小的过程与结果称压实作用(机械压实作用)。
这一过程最突出的变化是将松散的沉积物变成固结的坚硬的
岩石，因此有许多文献称其为“成岩作用”。
特点：
沉积后作用的时间一般极其漫长； 由于最终被埋藏后脱离了地表环境，温度、压力、 pH、Eh、CO2 、O2、生物等均有不同程度的但却十分明 显地变化； 变化是全面的系统的复杂的，既有物理的也有化 学的，既受物理也受化学规律支配控制； 对沉积岩的性质起极重要的控制作用，对储层的 孔隙度、渗透率起决定性的作用； 成岩的过程也是岩层中各种物质的迁移、富集或 重新分配重新组成的过程，也即是油气成矿的过程。 研究内容极丰富多样，成岩变化原因极其复杂。 成岩阶段划分方案众多。
5. 交代作用(replament)
交代作用是指在沉积期后演化过程中，沉积物中某种矿物被化学 成分不同的另一种矿物所取代的现象
6. 自生矿物的形成
（1）海绿石: 形成于低温海相环境，海水温度15～25℃， 水深10～30m到600m为宜，pH为7～8，Eh0～100mV （2）鲕绿泥石：其形成条件与海绿石相近，也出现于海相环境；也 有在低pH的沼泽环境中的 （3）沸石类 （4）高岭石 （5）菱铁矿 （6）自生长石 （7）自生硅质
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
3)粘土膜的存在有利于压溶作用的进行 砂粒周围常有粘土薄膜，其成分可以是绿泥石、 蒙脱石、伊利石等，其中以伊利石较为常见。粘土薄 膜是由许多水化粘土小晶片聚集而成的。如果一个粘 土小晶片与其水化膜膜厚为20×10-10m，那么两个石英 颗粒之间厚为10μm的粘土膜将含有5000个水化小晶片。 因此粘土膜极大地扩大了压溶物质的扩散与渗滤通道， 使压溶部位的压溶物质能很快通过水膜被带走，压溶 作用能快速地进行下去。 另外，伊利石膜在压力和富含CO2孔隙水的作用下， 能游离出K2CO3，从而构成局部碱性微环境，使得氧化 硅的溶解度增加。
压溶作用是一种复杂的物理-化学成岩作用，亦 称化学压实作用。
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
2、压溶作用标志：
颗粒接触处(压溶处)的形态将依次由 点接触演化到线接触、凹凸接触和缝合 接触。
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
颗粒凹凸接触和缝合接触
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
二、沉积后作用阶段（成岩阶段）的划分
本书把成岩作用阶段划分为： 1、同生成岩阶段；
2、成岩作用阶段（早期或者浅埋藏阶段）；
3、后生成岩作用阶段（晚期埋深或者深埋阶段）；
4、表生成岩作用阶段
有关术语的定义
1. 同生作用(syngenesis)：指沉积物刚刚形成以后而尚与上覆水体相 接触时的变化。如‘海解作用’、‘海底风化作用’及‘陆解作用’ 等。 2. 成岩作用(diagenesis)：指上覆沉积物不断增加使早期沉积物逐渐 被掩埋，直至基本上与上覆水体脱离，使沉积物在新的物理化学条件下， 产生新的平衡，致使疏松的沉积物固结成岩的全部变化过程。 3. 后生作用(anadiagenesis / catagenesis)：继成岩作用阶段之后，在 沉积岩转变为变质岩之前或遭受风化作用之前所产生的一切作用和变化。
积岩的最主要的一种作用。
固结作用：泛指松散沉积物转变为固结岩石的过程，它是通过胶结作用、 压实作用、压溶作用、甚至重结晶作用、生物的粘结作用等共同完成。 常见的胶结物为方解石及石英，其它还有白云石、菱铁矿、赤铁矿、针 铁矿、玉髓、蛋白石、自生长石、沸石、硬石膏、重晶石、天青石、盐类矿 物及粘土矿物。
4、根据埋深（吕正谋、周自立（1985）划分为四个带）
l）浅成岩带：深度小于1700m，成岩作用以机械压实作用为主。 2）中成岩带：埋深1700一21OOm：，砂岩为中固结状态，以原生孔隙为主， 是各类油田中最好的一类砂岩储集层。 3）深成岩带：埋深2100～320Om，阶状石榴石和石英强增生是该带的特征 标志，有机质已大量向石油转化，储集层物性较好，储集空间中原生和次生孔 隙均有。 4）超深成岩带：理深大于320O一3800m，储集层物性差，储集空间主要是 次生孔隙。渤海湾第三系深层碎屑岩中有2～3个次生孔隙发育带。
4. 重结晶作用(recrystallization)和矿物的多相转变作用 (neomorphism of mineral)
重结晶作用：指矿物组分以溶解－再沉淀或固体扩散等方式，使得细小 晶粒集结成粗大晶粒得过程。
矿物的多相转变：当一种矿物相变为另一种更稳定得矿物相时，只发生
晶格的形状及大小的变化，而无化学成分的变化。
第一节
压实和压溶作用
灰岩中多发育缝合线构造
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
点接触
线接触
线接触～凹凸接触
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
3、压溶作用产生的结果
进一步减小孔隙体积和孔隙度，增加岩石的 密度和强度，降低渗透率； 压溶作用为硅质胶结物提供了大量氧化硅， 是石英、长石等矿物次生加大生长并造成颗粒之 间相互穿插接触的主要因素。此外，在压溶过程 中，随着矿物的溶解，尚有Al3+，Na+，K+，Ca2+ 等元素进入孔隙水，从而引起岩石中各种物质的 重新分配。

4)早期胶结作用能有效减弱压实效应。排水不畅也可形成 欠压实带。压实作用主要发生在胶结作用之前，即同生期与早 成岩早期。
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
二．压溶作用
1、概念：
沉积物随埋藏深度的增加，碎屑颗粒接触点上 所承受的来自上覆层的应力超过孔隙水所能承受的 静水压时，或者受较强的构造应力作用时，颗粒接 触处的溶解度增高而导致的晶格变形和溶解作用称 压溶作用。
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第九章 碎屑沉积物的沉积后作用
第一节
压实和压溶作用
3、压实作用产生的结果
孔隙度降低，渗透率降低，碎屑颗粒间的接 触强度增加，沉积层强度的增加和抗侵蚀能力的 增强。 排出的水是孔隙流体的主要来源之一。孔隙 流体中的Si4+,K+,Na+, Mg2+,Fe2+,Ca2+等离子,是后 期化学成岩作用(胶结作用)的物质基础。
2. 压溶作用(pressure-solution)
在压力作用下，沉积物或沉积岩内发生的溶解作用称为 压溶作用。 如缝合线构造，石英砂岩中某些石英次生加大边等也属 于压溶作用的产物
3. 胶结作用(cementation)和固结作用(consolidation)
胶结作用：指从孔隙溶液中沉淀出矿物质（即胶结物）将松散的沉积物 粘结成坚硬岩石的过程，基本上是化学和生物化学作用，是沉积物转变为沉
7.溶解作用
碎屑沉积物的沉积后作用 （成岩作用）
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一、概念
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
（成岩作用期）。
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二、成岩作用的类型：
沉积后作用阶段的各家划分方案介绍
1、根据粘土矿物（塞根札柯（Segonzac，197O）将沉积后阶段
分为以下四个阶段：
①早成岩；所有粘土矿物都是稳定的，蒙脱石可以生成； ②中成岩：所有粘土矿物尚稳定，见高岭石的迪开石化及蒙脱石的伊利石化 ③晚成岩；温度大于100℃，蒙脱石和不规则混层粘土矿物消失； ④近变质：温度约200℃，以伊利石和绿泥石为主。