沉积期后变化

第三章沉积期后变化

第一节概述

物源区原始沉积物质

↓搬运和沉积作用原始物质的形成阶段

沉积区松散的沉积物

↓同生、成岩作用沉积物的搬运和沉积作用阶段

埋藏区沉积岩

↓后生、表生作用沉积后作用阶段

变质岩（之前）

一、沉积后作用（概念）：

泛指沉积物形成以后，到沉积岩遭受风化作用和变质作用之前这一演化阶段的所有变化或作用。亦称为广义的成岩作用。

广义成岩作用包括：狭义成岩作用、后生作用

狭义成岩作用：沉积物转变为沉积岩所发生的一系列变化

狭义成岩作用：沉积物转变为沉积岩所发生的一系列变化

埋藏成岩作用：碎屑沉积物随埋深增加，主要由于机械压实作用和化学胶结作用，致使岩石逐渐致密、孔隙度减小、物性变差等一些列物理和化学变化直到变质作用。

二、沉积后作用特点：

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。

第二节沉积期后变化的阶段划分和特点

一、沉积后作用阶段的不同划分方案依据

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。

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。

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1700一21OO：，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。

二、划分方案

方案很多：粘土矿物、煤岩学、地化环境、埋深、综合

教科书采用划分方案：同生作用、成岩作用、后生作用、表生作用

生产和科研采用划分方案：（中国石油天然气总公司科技发展部（1990）综合自生矿物、粘土矿物、有机质成熟度、岩石结构和物性等）

1、同生成岩阶段；

2、早成岩阶段（分A和B两个期）；

3、晚成岩阶段（分A，B，C三个朝）；

4、表生成岩阶段

（一）、教科书划分方案：

1、同生作用

沉积物沉积下来后，与沉积介质还保持着联系，沉积物表层与底层水之间所发生的一系列作用和变化。也称为“海底风化作用”或“海解作用”。

同生作用发生在沉积物存在的初期，在其表层(10-15cm)所发生的一切作用

如图a所示，当质点A处于波基面之下，并固定于沉积表面时，即为同生作用阶段的开始。此时物质(如质点A)与底层水发生作用，并处在开放系统中，介质条件一般是中-酸性，氧化性质的。

在同生作用阶段生成的矿物叫同生矿物，如海绿石、沸石及结核状铁锰矿物等，它们多沿层理面分布。底栖生物钻孔及生物扰动构造也在这个阶段形成。

海绿石是典型的表生矿物，产在浅海沉积物中（如砂岩、碳酸盐岩石等）。在近代的深度为300－500米的浅海沉积的绿色淤泥和砂中亦有发现；人们认为它们主要由3种作用形成，一是海底生物粪便蚀变；一是海水对伊利石粘土和黑云母粘土的改造；一是从海水中直接沉淀。海绿石的颗粒一般都很小，属于砂粒级或更小。新鲜的海绿石呈绿色，不透明。

2、成岩作用（狭义）

沉积物脱离沉积环境，与上覆水体基本脱离情况下由松散的沉积物转变成固结岩石所发生的作用，称为沉积物的成岩作用。

如图b所示，当质点A被一薄层沉积物覆盖以后，而沉积物主要与软泥中的水(叫软泥水)发生作用。作用是在封闭系统中进行，无外来物质加入，其温度、压力不大。但由于生物和细菌的作用，产生H2S、NH3、CO2等气体，使介质呈碱性和还原性质，pH达9以上，Eh降至-0.4～-0.6。这样就破坏了沉积物(如质点A)与软泥水间的平衡，引起本层物质的重新分配和组合，以建立新的平衡。

在成岩作用阶段生成的矿物叫成岩矿物。

3、后生作用

在沉积物固结成坚硬的岩石之后，直到岩石风化或变质之前所发生的一切作用，称为沉积岩的后生作用，或简称为后生作用。

后生作用是在温度较高，压力较大，有外来物质(来自深部的气相、液相物质)加入的开放系统中进行的。

由于温度和压力高，作用时间长，故形成的后生矿物晶体粗大，晶形完好；又由于有外来物质加入，故新生的矿物成分可与本层物质无关，其分布不受层理的控制，可切穿层理。

最常见的现象是交代、重结晶、次生加大等。

4、表生作用

较深埋藏的岩石，被抬升到潜水面以下，在常温常压的条件下，在渗滤水和浅部地下水(包括上升水)的影响下所发生的变化，称为表生成岩作用。

表生成岩作用与暴露于地表或潜水面以上的岩石所遭受的风化作用是不相同的，风化作用是一种“去石化作用”，是使岩石发生解离和成壤作用。而表生成岩作用表现为次生胶结、交代、某些物质的富集以及成矿作用。表生成岩作用的强度取决于岩石的渗透性、岩性及古地理、古气候等条件。

（二）、中石油划分方案：

碎屑岩成岩作用阶段划分表

碎屑岩成岩作用阶段划分表