成岩作用
砂岩的成岩作用
交代作用
胶结作用
影响成岩作用因素
1、自由能 2、PH值和EH值 3、温度的影响 4、压力的影响 5、生物对成岩作用的影响 6、时间因素
• 砂岩的成岩作用
常见的成岩作用： 一、压实作用 二、胶结作用 三、交代作用 四、重结晶作用 五、溶解作用
• 砂岩的成岩作用
一、压实作用和压溶作用
A 发生的时间： 胶结作用之前——胶结过程中——胶结作用之后。
A
呈束状的假杂基
B
假塑性流动构造
C
假杂基分布不均匀的特点
• 砂岩的成岩作用
一、压实作用和压溶作用
1、压实组构 斜长石脆性碎裂
• 砂岩的成岩作用
一、压实作用和压溶作用
1、压实组构 白云母的弯曲和折断现象
• 砂岩的成岩作用
一、压实作用和压溶作用
2、机械压实作用向化学压溶作用的转化
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H4SiO4 ，向周围扩散，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。
• 砂岩的成岩作用
一、压实作用和压溶作用
3、压实作用的估计方法及其随埋深的变化
• 砂岩的成岩作用
二、胶结作用
1、常见的胶结物和胶结组构 按结晶程度：
非晶质胶结物：蛋白石、铁质等 隐晶质胶结物：玉燧 显晶质胶结物：具明显的结晶结构 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） 外延生长胶结（粒状结构、嵌晶结构、栉状结构)
• 成岩作用的概念回顾
地球岩石及其形成作用(22)
地球岩石及其形成作用（22）胡经国第六节沉积岩的成岩作用一、成岩作用的概念成岩作用（Diagenesis）是指在一定压力、温度影响下，由原岩经风化作用、侵蚀作用、搬运作用、沉积作用而形成的松散（软）沉积物固结成为坚硬沉积岩的作用过程。
成岩作用大多发生在地下几千米以内的地质环境中。
成岩作用一词最早由德国学者 C.W.冈贝尔（1868 )提出。
各国学者对这一名词所赋予的含义并不完全一致。
需要指出的是，这里所说的成岩作用是指沉积岩的形成作用。
它与岩浆岩和变质岩的形成作用是有区别的。
成岩作用的主要方式包括沉积物的压实作用、胶结作用、交代作用、结晶作用、淋滤作用、水合作用和生物化学作用以及新矿物的产生等。
这些作用通常是在压力、温度不高的地壳表层发生的。
在作为成岩物质的沉积物被上覆沉积物覆盖以后，由于厌氧细菌的作用，有机质腐烂分解，产生H2S、CH4、NH3和CO2等气体，促使碳酸基矿物溶解成为重碳酸盐，高价氧化物还原成低价硫化物，酸性氧化环境变为碱性还原环境。
此时，沉积物发生重新分配、组合，胶体矿物脱水陈化、压缩胶结，最终固结成为岩石。
二、成岩作用机理松散（软）沉积物经过一定的物理、化学、生物化学变化以及其他变化和改造（如水分挤出、孔隙度减小、密度加大、胶结、重结晶、化学成分变化形成新矿物等），固结成为沉积岩的作用过程，称为成岩作用。
成岩作用是沉积岩形成的最后阶段。
沉积物的成岩作用机理是很复杂的，主要包括以下几种作用。
㈠、压实作用1、压实作用与附着水排出由于上覆沉积物逐渐增厚，上覆沉积物压力也不断增大，因而沉积物中的附着水逐渐被排出，颗粒间的孔隙减少，体积缩小，颗粒之间的联系力增强，从而使沉积物固结变硬的作用过程，称为沉积物的压实作用（Compaction）。
压实作用是粘土沉积物成岩作用的主要方式。
例如，新鲜的粘土沉积物孔隙度可达80%；在压实固结成为页岩以后，其孔隙度可减少至20%，甚至更小。
2、压实作用与失水作用随着压力的增大，温度也有所升高。
储层成岩作用_成岩作用和孔隙演化
滞流型
无动力来源和 流体流动，为正常
压力平衡状态
能量流为主， 伴随着物质流
无水循环 无机酸为主 成岩反应慢
温度、pH、Eh 及离子浓度
二、主要成岩作用
成岩作用的基本要素决定了可能发生的各种成岩作用。 流体性质与矿物成分决定矿物是溶解还是沉淀。可以说， 成岩过程是孔隙的形成与消亡的交替过程。因此，依据成 岩作用对孔隙影响，可将其分为两大类：
系统与外界只存在 周期性的流体交换， 异常高压形成幕式
交换
物质流为主， 伴随着能量流
封闭性水循环 有机酸为主 选择性反应
压力、温度及 有机质丰度
物质流为主， 伴随着能量流
开启性水循环 大气水为主 选择性反应
pH、Eh及 离子浓度
能量流为主， 伴随着物质流
半封闭性水循环 有机酸为主， 成岩反应活跃
超压力带 与有机质丰度
③影响孔隙流体和岩石的反应方向：因为化学反应的平 衡常数受温度控制，温度的变化势必引起反应的变化。在 一种温度下，一定的成岩反应可以形成次生孔隙，在另一 种温度下可能形成自生矿物而堵塞孔隙。
④古地温控制下有机质成岩演化序列：有机酸对矿物颗 粒的溶解是形成次生孔隙重要途径之一。有机质随温度的 变化衍生出不同的化学成分，而不同化学成分的有机酸对 矿物的溶解则明显不同。
压力关系示意图
（四）流体
储层中所见到的自生矿物的沉淀与溶解作用是沉积盆地 内大量溶解物质所造成。成岩期间储层中存在着不同成分 的孔隙流体，这种流体是重新分配矿物的动力学条件。因 此，其化学成分和活动程度对成岩作用起着很重要的控制 作用。具体来说，孔隙流体一般包括孔隙水、油和气，孔 隙水的影响最突出。
第二节 成岩作用和孔隙演化
一、成岩作用的基本要素
第十二章成岩作用与沉积岩
而达到相对稳定的状态。其与沉积物的根本区别就是是否经过固
结。
一、沉积岩中的矿物
沉积岩中已知的矿物达160种以上，而组成岩石的90%以上的矿物只
有20余种，最常见的是氧化物、硅酸盐、碳酸岩以及盐类矿物等。主
要矿物包括有石英、斜长石、钾长石和白云母、方解石、白云石和粘 土矿物。
二、沉积岩的颜色
沉积岩的颜色：沉积岩的形成时受到当时古地理和古气候的控制， 具有各种颜色。其颜色主要决定于它的矿物成分和沉积时的古地理 环境，这是沉积岩命名的依据之一。例如，岩石中含有少量的Fe203，
第十二章 成岩作用与沉积岩
主要内容
1、成岩作用 2、沉积岩的特征 3、沉积岩的分类及常见沉积岩
4、外生矿床
5、外力地质作用小结
第一节 成岩作用
在外动力动力地质作用下形成的沉积物，一般处于表生条件下（常
温、常压、富氧等），此条件下沉积物疏松、多孔、富水。经过成岩
作用，松散的沉积物多转变成为坚硬的岩石，与当初的物理性质已有 很大的差别，这种差别就是成岩作用造成的。因此，成岩作用是由松 散状态的沉积物转变成坚硬岩石的过程，可以分为：压固脱水、胶结、 重结晶作用、微生物及有机质作用等四种基本方式。
的表面常发育有刀砍纹构造。原生白云岩是干热气候条件下的咸水湖
或海相环境下的产物。
第四节 外生矿床
一、矿石与矿床 1.矿石：在当前生产技术条件下能够开采利用的、含有有用矿物 的岩石称为矿石。 2.矿床：在一定地质作用下形成的、在质量和数量上满足当前开 采利用要求的有用矿物的富集地段。
第四节 外生矿床
者称为水平岩层；纹层倾
斜者称为斜层理；相互交 错者称为交错层理；在一 个层内碎屑颗粒粒径由下 向上逐渐变细称为递变层 理。 层理的基本术语和主要类型
8 成岩作用与沉积岩(资工、地信、地质)
斜层理是砂粒在介质流速较高时产生波动的情况下形成 的，流动方向稳定时形成板状斜层理或单斜层理，流动方向 交替变化时形成楔状交错层理等。
（1）水平层理：由水平的纹层组成。（2）波状层理：纹层 呈波状起伏。是在水介质呈波浪运动条件下形成的。（3） 斜层理：由一系列斜交或交切的层系组成。板状斜层理（层 系界面大致平行）；楔状斜层理（层系界面不平行）；槽状 斜层理（层系界面成弧状交切）。
第八章 成岩作用与沉积岩 第一节 成岩作用
成岩作用:由松散的沉积物转变为沉积岩的过程称 为成岩作用（diagenesis）。
成岩过程的特征：水分逐渐排出；孔隙度减少；密 度加大；松散颗粒被胶结或发生重结晶作用，形成固 结的岩石。 成岩作用的主要方式: 压实作用、胶结作用和重结 晶作用。
一、压实作用
按颗粒大小可分为巨晶（﹥4mm）、粗晶（4～0.5mm）、
中 晶 （ 0.5 ～ 0.25mm ） 、 细 晶 （ 0.25 ～ 0.05mm ） 、 粉 晶 （ 0.05 ～ 0.01mm ） 、 微 晶 （ 0.01 ～ 0.001mm ） 和 隐 晶
（﹤0.001mm）结构。
4 生物结构：是由生物遗体或生物碎屑形成的岩石所具有的 结构。如生物碎屑灰岩、介壳灰岩等。
压实作用（compaction）：是指沉积物在上 覆水体和沉积物的负荷压力下，水分排出、孔 隙度降低及体积缩小并转变为固结的岩石过程。
任何沉积物转变为沉积岩都经受了压实作用， 但单纯的压实作用不一定能固结，还必须有其 他成岩方式相配合。
二、胶结作用
（一）胶结作用（cementation）： 是指从沉积物孔隙溶液中沉淀出的矿物质（即胶结 物）将松散的沉积物粘结成为沉积岩的过程。 对于砾、砂和粉砂等碎屑沉积物，必须通过胶结作 用，才能固结成岩。 （二）胶结物的种类：
沉积岩石学复习资料
沉积岩石学复习资料一、名词解释沉积岩：沉积岩石学：成岩作用：沉积物沉积后转变为沉积岩直至变质作用以前或者因构造运动重新抬升到地表遭受风化作用以前所发生的一切作用。
风化作用：牛顿流体：重力流：一种在重力作用下发生流动的、弥散有大量沉积物的高密度流体。
非牛顿流体：急流：障碍物处激起浪花，一涌而过，只在障碍物附近的水面有所升高，而对稍远的上游水不发生任何影响缓流：在障碍物处发生水面跌落，而障碍物上游水面发生壅高，并延伸到上游相当远处层流：一种平缓的流动，水质点做直线运动，流体上下层之间无质量交换紊流：一种急湍的流动，水质点运动轨迹极不规则，流体上下层之间经常有质量交换碎屑流：一种砾、砂、泥和水相混合的高密度流体，泥和水相混合组成的依靠杂基支撑着砂、砾使之呈悬浮状态搬运，沿着斜坡运动。
颗粒流：由松散的颗粒（砾、砂）所构成的重力流。
由颗粒之间的相互碰撞所产生的支撑应力，保持颗粒呈悬浮状态被搬运。
液化沉积物流：沉积物孔隙中富含水，当孔隙水的压力超过静水压力时，即可产生超孔隙压力，使流体向上流动来支撑颗粒，使之呈悬浮状，即沉积物发生“液化”。
浊流：主要由砂、泥和水充分混合的高密度流体、靠液体的湍流来支撑碎屑颗粒，并使之呈悬浮状态。
30-40%泥＋砂；极少的砾。
密度高者达1.5-2g/cm3。
机械分异作用：碎屑物质在沉积的过程中，按粒度、密度、形状等差异发生有序沉积的现象。
胶体溶液：介于粗分散系（悬浮液）和离子分散系（真溶液）间，粒子直径介于1～100nm间，多呈分子状态。
化学沉积分异作用：泼性或溶解度的差异，以及受所处环境pH和Eh的影响，按一定顺序依次从溶液中沉淀出来的现象。
沉积岩的构造：指沉积岩各个组成部分的空间分布、排列方式和相互关系流动成因构造：沉积物在搬运和沉积时，由于介质（如水、空气）的流动，在沉积物内部或表面形成的构造，属流动成因构造。
层理构造：沉积岩岩石性质沿垂向上的变化或差异而产生的层状构造，可通过矿物成分、颜色、粒度、形状、排列或填集方式的突变或渐变显现出来。
3.成岩作用
通过偏光显微分析(常规薄片和铸体薄片)、阴极发光、扫描电镜、X衍射、稳 定同位素、包裹体等分析，研究成岩作用类型、成岩序列、不同成岩作用对孔 隙形成、破坏和演化的影响。
3、成岩阶段
根据X衍射(I/S混层比)、有机质热成熟度（Ro、Tmax等）、成岩矿物特征及孔 隙成因类型，划分成岩阶段，研究不同成岩阶段的孔隙演化特征。
E、不同自生矿物的胶结作用
①碳酸盐 最常见：方解石 其次：白云石、铁白云石和菱铁矿 少见：菱锰矿、片钠铝石 现代胶结物：文石（老岩层中转变为低镁方解石）
不同成岩期碳酸盐胶结物分布特征（周自立、朱国华，1992）
主要特征 形成时期 矿物种类 结构特点 分布特征 成岩作用性质
早期碳酸盐矿物 主要压实期以前 方解石、白云石
胶结产状
① 新月形胶结 产状：胶结物仅位于两个颗粒接触处，一般呈弯曲的弧形表面，
可由单晶或多晶组成。 成因：在颗粒接触处的表面张力影响下，水附着孔壁时具有弧形
表面，造成胶结物外表面也呈弧形。 效应：对岩石物性影响很小。
② 重力型胶结 产状：胶结物具有明显的方向性：大多在各个颗粒的同一侧发育， 另一侧没有或很少有胶结物。 成因：水溶液垂直向下流动时重力作用所引起。
薄片（常规、偏光、铸体、染色） 阴极发光 扫描电镜 X-射线衍射 同位素 包裹体
成岩作用的研究流程
成 岩 现 象 识 别
成 岩 阶 段 划 分
孔 隙 类 型 研 究
孔 隙 演 化 规 律 研 究
有 利 孔 隙 带 预 测
第二节 成岩作用类型
破坏性成岩作用： 压实作用 胶结作用 压溶作用 重结晶作用
埋藏深度↑，压实强度↑，孔
隙度明显↓
Selley 的 研 究 ： 在 浅 处
成岩作用讲稿
第一章绪论第一节成岩作用的概念与研究历史一、成岩作用的概念成岩作用一词diagenesis（复数diageneses，形容词diagenetic）最先由德国人GÜmbel（1868）提出。
在国内一样以为，成岩作用是指碎屑沉积物在沉积后到变质作用之前，这一漫长时期所发生的各类物理、化学及生物转变。
而不是狭义的，仅指沉积物的石化和固结作用（郑浚茂,1989）。
成岩作用的这一概念是我国现代大多数地质家们所同意的概念。
二、研究历史①1868-1970：一样性的描述，岩石学方面的研究。
②1970-1995年：成岩作用与石油地质相结合，再加上大量新技术、新方式的引入，如X―衍射、铸体薄片、压汞、阴极发光显微镜、SEM、R o、Rork Ever、同位素、荧光显微镜、电子探针等使成岩作用的研究取得冲破性进展，最大的发觉确实是深层（>4000m）次生孔隙的发觉，并在其中发觉了工业油气流。
不仅具有理论意义，而且具有庞大的经济成效。
专门是成岩圈闭的发觉，令人们更进一步熟悉了成岩作用研究的重要性。
③1995~现今：显现了三个不同的研究方式和领域A、分析、化验、观看、描述：刘宝珺、孙永传、李忠、郑浚茂、应凤祥、赵澄林B、成岩作用物理模拟：赵澄林、孟元林C、成岩作用数值模拟：孟元林、应凤祥、何东博表1-1 成岩作用进展史（李忠，2006）第二节成岩作用的研究内容与意义一、成岩作用在石油地质中的地位（一）成岩作用对成藏要素的阻碍石油与天然气是一种沉积有机矿产，其形成和散布与沉积相和成岩作用紧密相关。
成岩作用可进一步分为早成岩时期A期、B期、中成岩时期A1、A2亚期、B期和晚成岩时期，他对石油地质的六大成藏要素生、储、盖、运、圈、保均有紧密关系（表1-1）。
表1-1 成岩作用对成藏要素的阻碍与操纵（二）对储层质量的阻碍成岩作用对六大成藏要素阻碍最严峻的是储层的质量。
研究说明，储层的物性要紧受沉积相、成岩作用和构造作用的阻碍与操纵。
成岩作用
（2）．压溶作用
压溶构造主要表现为缝合线构 造。
二、成岩作用的环境
溶解-充填-再溶解
2、碳酸钙矿物的转化作用
包括两种情况：
一种是矿物的同质多象转化，这种转化仅 发生晶格和晶形的变化，并不发生化学成分的 变化，如文石转变为低镁方解石即属于这种类 型；
另一种变化有离子的带出，即有化学成分 的变化，如高镁方解石转化为低镁方解石时有 镁离子的带出，但无晶格和晶形的变化。
6、压实作用和压溶作用
（1）．压实作用
颗粒碳酸盐岩中常见的压实现 象有：颗粒点接触频率高、颗 粒定向和变形、颗粒间线状接 触或曲面接触、颗粒压平、颗 粒断裂或破裂、颗粒错断或分 离、颗粒表皮撕裂、颗粒表部 揉皱、颗粒内部构造形变、颗 粒在应力作用下发生粉碎性碎 裂和有机质破碎变形为不规则 细脉。
三种结晶形态，即泥晶、纤维晶和较粗 的粒状晶体。任何一种碳酸盐矿物都可以 构成泥晶胶结物；纤维状及针状是文石特 有的形态；镁方解石有时也呈纤维状；粒 状是白云石和方解石胶结物的特征形态， 可呈自形与半自形菱面体、叶片状或他形。
2．碳酸盐胶结物的世代
在古代石灰岩中，早期胶结物一般在颗 粒周围组成薄边胶结，常见为纤维状或马牙 状无铁方解石；后期胶结物多为粒状含铁方 解石，有时按含铁量递增或递减的顺序还可 组成多期胶结。早期方解石胶结物多为海水 成因的文石或高镁方解石经成岩变化而成， 后期的可能为淡水成因或从深埋的地下孔隙 水或原生水沉淀形成。
克称其为
“微泥晶”。这可能
就是罕见的一种“晶
体缩小”的重结晶现
象，即“退变新生变
形”作用。
4、胶结作用
研究胶结物的意义在于胶结物反 映了沉积作用以后的变化和特征。 组成碳酸盐岩胶结物的矿物很多， 但最主要的是碳酸盐类矿物。
碎屑岩成岩作用
6.
东营凹陷下第三系深层成岩作用及次生孔隙发育特征
袁静（石油大学（华东）地球资源与信息学院，山东东营 257061）
主要内容： 首先介绍区域地质概况， 然后通过钻井取心分析测试、岩石薄片和扫描电镜 观察等手段，对东营凹陷下第三系深层成岩作用和次生孔隙发育特征进行研究， 结果表明东营凹陷下第三系深部碎屑岩地层经历了强烈的压实压溶作用和胶结 作用、复杂的交代作用和多期次的溶解作用。划分成岩作用阶段，并分析次生孔 隙的发育特征。得出各成岩阶段的孔隙形成特征。
8.
白马南地区长������1砂岩成岩作用及其对储层的影响
刘林玉D，曹青 ，柳益群¨，王震亮D
1) 西北大学地质学系， 大陆动力学教育部重点实验室， 西安， 7100692)西安石油大学资源工程系， 710069
主要内容： 根据砂岩薄片、铸体薄片、扫描电镜、X一衍射和包裹体测温分析，研究鄂 尔多斯盆地西峰油田白马南地区长81储层的成岩作用特征。该区的主要成岩作用 有压实作用、胶结作用、溶蚀作用和破裂作用。然后分析各种成岩作用对储层性 质的影响。 压实作用和胶结作用导致储层孔隙度变低，而溶蚀作用和破裂作用又 改善了砂岩孔隙结构。
1.
东营凹陷古近系砂岩成岩作用与孔隙演化
游国庆 ，潘家华 ，刘淑琴 ，陈永峤2
（1.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037；2．长江大学，湖北荆州 434023)
主要内容： 东营凹陷的岩石组成主要由湖相成因的砂岩和泥岩组成，发育河流相、三角 洲相、扇三角洲相、滨浅湖相以及半深～深湖相浊积扇等砂岩。东营凹陷古近系 砂岩在沉积物埋藏过程中，主要成岩作用为压实作用、胶结作用、溶蚀作用、重 结晶作用。并通过薄片特征作了详细阐述。然后依据粘土矿物混层比的变化、自 生矿物演化、 岩石的结构构造及物性特征以及有机质成熟度等对北部陡坡带、南 部缓坡带和中央隆起带3个次级构造单元成岩阶段进行划分。通过对岩石薄片和 砂岩物性等资料的研究得出结论， 东营凹陷古近系砂岩储层经历了多种类型的成 岩作用，对储层性质有重大影响的是压实作用、胶结作用和区沙四段储层成岩作用研究
储层地质学(中国石油大学)-4成岩作用
和次生孔隙的形成。
1、有机酸的形成 在烃源岩生成液态烃之前，干洛根分子就释放出其外围羧 基和酚基，形成一元羧酸和二元羧酸两类水溶性有机酸。 二元羧酸阴离子浓度幅度下降的主要原因是热脱羧作用， 温度高时，二元羧酸就会脱羧转变为一元羧酸和（或）CO2。
2、羧酸和酚基在碳酸盐和铝硅酸盐溶蚀和次生孔隙形成中的
缚石类胶结物：呈粒状、板状、纤维状、针状等。 赤铁矿胶结物：常受含氧孔隙水的分解。 黄铁矿胶结物：形成于强还原环境。在同生成岩阶段的黄铁矿
在电镜下显示为草莓状，由八面体黄铁矿微晶集合而成。在砂
岩油藏中，黄铁矿常富集于油水边界部位。
4、交代作用 （1）概念 一种矿物代替另一种矿物的作用。
（2）类型
储层地质学——成岩作用 及其对储层孔隙发育的影响
（1）成岩作用：是沉积物沉积之后转变沉积岩直至变质作用 之前，或因构造运动重新抬升到地表遭受风化之前所发生的
物理、化学和生物的作用，以及这些作用所引起的沉积物或
沉积岩的结构、构造和成分的变化。 （2）影响因素：较多，但以孔隙水的性质及运动最为重要。 （3）主要类型：压实、压溶、交代、矿物的多形转化、重结 晶等作用。
2、压溶作用 产生：缝合线、微缝合线、未缝合线的缝。 若缝合线中没有不溶残余和自生矿物充填，可作为储集
空间储渗油气。
3、胶结作用 （1）碳酸盐矿物胶结物 古代的：主要为方解石和白云石； 现代的：方解石、文石、镁方解石和白云石。
三种结晶形态：泥晶、纤维晶、较粗的粒状晶体。
影响胶结物晶体形态的因素是镁离子、硫酸根离子、铁离 子的选择性毒害效应，结果使镁方解石成长为数微米宽的纤 维状或泥晶状陡斜菱面体。
4、交代作用 （1）白云石化作用 雾心亮边构造：在 污浊白云石的外缘形成
成岩作用
5．表生阶段
淡水的古喀斯特作用 最重要
地下深埋的岩石经过地壳构造运动被抬升到地表附近 的淡水淋滤带，可在古侵蚀面之下数十米内发生大规模的 岩溶现象。如遇到夹有膏盐层的岩层或含膏盐层的岩层， 由于淡水淋滤溶解膏盐发生去膏盐化作用，产生次生溶蚀 孔洞及膏溶垮塌角砾岩层，与膏盐伴生的白云岩常发生去 白云石化。碳酸盐岩层处在古侵蚀面的构造裂缝发育带及 地下水泄水区，淡水循环良好，岩溶作用发育，可以形成 大量溶洞、溶缝及岩溶角砾岩等。表生阶段的古淋滤溶蚀 孔洞缝，是油气储集及固体矿产聚集的有利场所，我国已 有大量的实例。 同时，表生阶段也有深部地下水的交代作用及后生 矿物的生成，也可能被地下咸水沉淀的矿物充填（如白云 石、天青石、萤石等）。岩石进一步重结晶形成较粗大的 晶粒结构，可使原始沉积结构和构造遭到进一步的破坏。
碳酸盐的成岩作用远比其沉积过程复杂 碳酸盐沉积物在一定环境中形成以后，即进入成岩阶 段。沉积物开始尽量适应新的各种物理、化学条件， 并与周围环境达到相对的平衡状态。但是沉积物中的 微观和宏观条件都在不断地、迅速地发生变化。在成 岩早期阶段，沉积物孔隙度很高，孔隙水运动很强， 生物作用较活跃，昼夜温差也大。所以相对平衡是短 暂的，错综复杂的成岩变化则在广泛地不断地进行着。 Larsen等（1979）总结出影响碳酸盐沉积物成岩变化 的有一系列因素，包括：地理，大地构造、地貌、区 域地球化学、沉积物聚集速率、沉积物初始组分、粒 度、沉积物纯度、灰岩与地表的联系程度、孔隙水和 气体、物理化学条件、前期成岩历史（如原先排出的 微量元素将决定以后的成岩作用）等。
浅成与深成胶结物的比较(Loucks,1983)
特征 晶体大小 晶体形态 晶粒分布 晶粒界线 Mg2+含量 Fe2+含量 Sr2+含量 早期浅埋胶结物 岩石学特征 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ细晶至中晶 等轴状、次为片状 极细至细晶在颗粒边缘分 布，向孔隙中心逐渐变粗 晚期深埋胶结物
4.成岩作用
成 岩 作 用
一、成岩作用的概念
二、成岩作用的阶段划分 三、主要成岩作用及特点
一、成岩作用的概念
松散的沉积物经历成岩作用，变成坚固岩层 成岩作用: 沉积物从沉积下来的那一时刻起一直 到变质或风化之前在其表面或内部发生的一切
作用
成岩作用也就是在沉积岩三大形成阶段的最后 一个阶段
一、成岩作用的概念
颗粒之间的孔隙较发育
胶结作用
接触式胶结(Contact cementation)
胶结作用
镶嵌式胶结(Mosaic cementation) 颗粒之间彼此接触 颗粒之间因压溶而多呈 面接触、凸凹接触或缝 合线接触
也称无胶结物式胶结
胶结作用
镶嵌式胶结(Mosaic cementation)
成隐晶的长英质矿物、蛋白石转变成玉髓或进一
步转变成石英，胶磷矿转变成磷灰石等。
重结晶作用
重结晶作用(Recrystallization)
变晶鲕及周围的重结晶方解石晶体 变晶鲕：鲕粒强烈重结晶后鲕核和包壳结构完全消失，但 仍然可完好地保留它的光滑球状形态。
重结晶作用
重结晶作用(Recrystallization)
作 用 晚期成岩 作用
深埋成岩作用 (向变质作用过渡)
表生成岩作用 (向风化作用过渡)
表生成岩作用 (向风化作用过渡)
二、成岩作用的阶段划分
早 期 成 岩 成 作 用 岩 作 晚 期 用 成 岩 作 用
同生作用 沉积物刚刚沉积，还暴露在沉积环境底层水中 在沉积物一水界面及其以下的一薄层内所发生的一切物理、化学或生 物作用，为沉积作用的进一步延续 沉积物开始埋藏至固结成岩 总体特点：温压升高、层间连通性变差，开放系统变为封闭系统，孔 隙水和厌氧细菌的间接生物化学作用增强。 固结的沉积岩进一步埋藏至发生变质作用之前 总体特点：埋深加大，温压升高、生物作用一般弱，孔隙度已大大减 少，相互连通性也变差，岩石的成分和结构等都会顺应物化条件的改 变而改变。
地质成岩作用
地质成岩作用一、成岩作用及其分类成岩作用，指沉积物沉积后至岩石固结，在深埋环境下直到变质作用之前发生的物理、化学的变化，以及埋藏后岩石又被抬升至地表或接近地表的环境中所发生的一切物理、化学变化。
直到固结为岩石以前所发生的一切物理的和化学的（或生物）变化过程。
一般包括沉积物的压实作用、胶结作用、交代作用、结晶作用、淋滤作用、水合作用和生物化学作用等。
包括硬结成岩作用、岩浆成岩作用和变质成岩作用。
岩浆成岩作用分为侵入成岩作用和喷出成岩作用。
二、硬结成岩作用及其产物特征硬结成岩作用，也称沉积成岩作用，指松散沉积物在上覆沉积物的重荷压力作用下，孔隙减少，水分排除，碎屑颗粒间的联系力增强，或碎屑间隙中的充填物质黏结力增大，或因压力、温度的影响，沉积物部分溶解并重结晶，转变为坚硬岩石的过程。
一般而言，松散沉积物上覆沉积物越厚，重荷压力作用越强，孔隙减少程度越高，水分排除越完全，固结成岩作用越完全，碎屑颗粒间的联系力越强，或碎屑间隙中的充填物质黏结力越大，成岩后的岩石密度越大，空隙率越小，岩石中含水率越低，岩石越稳定，岩石抵抗风化作用的能力越强，越有利于隧道围岩的稳定；反之，重荷压力作用越弱，孔隙减少程度越低，水分排除越不完全，固结成岩作用越不完全，碎屑颗粒间的联系力越弱，或碎屑间隙中的充填物质黏结力越低，成岩后的岩石密度越小，空隙率大，岩石中含水率高，岩石越不稳定，岩石抵抗风化作用的能力越弱，越不利于隧道围岩的稳定。
压力、温度影响越大，沉积物溶解并重结晶的程度越高，成岩过程越完整，岩石越稳定，岩石抵抗风化作用的能力越强，越有利于隧道围岩的稳定；反之，沉积物溶解并重结晶的程度越低，成岩过程越不完整，岩石越不稳定，岩石抵抗风化作用的能力越低，越不利于隧道围岩的稳。
由于层间结合力较低，相较于由厚层、巨厚层岩石构成的隧道围岩岩体，由薄层岩石构成的围岩岩体稳定性较差。
三、岩浆成岩作用及其产物特征岩浆成岩作用，是指产生于地壳深部（至上地幔顶部）的高温高压熔融岩浆，沿地层岩石体中的断裂构造上升直至喷出地表冷凝固结成岩的整个地质作用过程。
浅析成岩作用对页岩储层的影响
浅析成岩作用对页岩储层的影响页岩储层经历了多次复杂的成岩作用过程。
其中，最主要的几种成岩作用包括压实、生烃、排水、脱盐和压溶等作用。
首先是压实作用，由于岩石在深层地质环境中受到了巨大的内部应力，使得其体积减小并增强了岩石的稳定性，但同时也导致了孔隙度下降和孔隙空间的变形。
因此，对于页岩储层来说，压实作用对孔隙度和渗透性的影响是显著的。
目前，研究表明，压实作用是造成页岩储层孔隙度和渗透性下降的主要因素。
其次是生烃作用，页岩储层富含有机质，因此在地质历史长期作用过程中，会发生大量的有机质转化作用，最终形成了大量的油气资源。
这些生成的油气为页岩储层低渗透性提供了新的渗透路径，从而增加了储层的渗透性，同时也使得页岩储层具有可采性。
其次是排水作用，随着地层的压实，页岩储层中的水分会被逐渐挤出，从而减小了孔隙度，但对于页岩储层来说，这种排水作用的影响较小。
再次是脱盐作用，由于岩石物质中含有大量的盐类物质，因此在深部的高温高压作用下，盐类物质会逐渐溶解并向周围岩石物质中移动。
这种脱盐作用会降低页岩储层孔隙度和渗透性，同时也会增强岩石的稳定性。
最后是压溶作用，指的是地层中存在的两种或多种矿物质在高温高压条件下相互溶解、交换成分的作用。
这种作用对页岩储层的渗透性、孔隙度等物性参数的影响有限。
总之，成岩作用对页岩储层产生了重要的影响。
压实作用是对页岩储层孔隙度和渗透性影响最大的主要因素，而生烃作用则为其提供了新的渗透路径和可采性。
因此，在勘探开发过程中，必须全面理解和掌握成岩作用的影响特征，有针对性地进行油气勘探开发工作，以期获得更好的成果。
成岩作用
方解石、白云石、石膏、重晶
石或石英.
C. 栉壳状结构(Ctenoid texture)
胶结物晶体呈针状、锥状、柱状或片状、板状 垂直被胶结颗粒表面生长，在薄片中，它们的长轴 彼此平行或大体平行，又称丛生状结构。粘土、绿 泥石等硅酸盐和文石、镁方解石、方解石等碳酸盐
可形成这种结构。
D.加大边结构(Enlargement texture)
溶 蚀 作 用
1.碎屑石英由表至里被溶蚀；
2.碎长石顺解理和表面被溶蚀； 3.泥晶基质被溶蚀
溶 蚀 作 用
b. 交代作用(Replacement)
交代作用指一种矿物代替另一种矿物的现象。
交代作用可以发生于成岩作用的各个阶段乃至表生
期。交代作用常可形成以下4种类型结构：
主要胶结物有硅质、方解石、赤铁矿、粘土、海绿
石、石膏等。
※亮晶
在同生期和成岩阶段由水化学作用沉淀于碳酸盐 颗粒之间的结晶方解石称亮晶。 由于方解石晶体一般较清洁明亮，故常称为“亮
晶方解石”、“亮晶方解石胶结物”或“亮晶”。
亮晶与砂岩中的胶结物在成因上很相似，都是因 水的化学作用而沉淀并充填在颗粒之间的胶结物，二 者也都代表水动力条件较强的环境。
又称共轴增生状结构，
即胶结物与被胶结颗粒的成
分相同、晶格连续，就好像
被胶结颗粒向着粒间边缘向
外加大一样。这种胶结物称
为颗粒的自生加大边。
次 生 加 大 边 结 构
E. 嵌晶结构(Poikilotopic texture)
又称连晶结构，胶结物晶体粗大，多个颗粒镶
嵌在一个光性一致的大晶体内。方解石、石膏、硬
6. 自生矿物的形成(authigenic mineral)：海绿石，鲕绿泥石， 沸石类，粘土矿物，方解石、菱铁矿、草莓状黄铁矿，自生石 英和自生长石（再生加大边）.也有将此归入胶结作用。
成岩作用
3、重结晶作用 矿物成分借溶解、局部溶解及固体扩散 等作用而重新排列组合的现象称为重结晶作 用。重结晶作用一般表现为晶粒的加大。它 不仅使松软的沉积物转变成为固结的岩石， 同时还可破坏沉积物的原生结构构造，形成 新的结构构造。 重结晶作用的强度取决于物质成分、质 点大小、成分的均一性及比重等。
4、成岩矿物的形成 在成岩作用过程中，其矿物成分也 有显著的变化，形成许多与成岩环境的 物理化学条件相适应的成岩矿物。 常见的成岩矿物有自生的石英、长 石、黄铁矿、白铁矿、海绿石、菱铁矿、 方解石、白云石、各种粘土矿物、鲕绿 泥石、沸石、磷灰石、石膏、硬石膏、 天青石、重晶石等。
一般由岩浆岩(如花岗岩等)风化来 的石英，常有矿物包裹体—锆石、磷灰 石、电气石等，有时有细小的液体或气 体包裹体; 来自变质岩(片麻岩、片岩、石英岩 等)中的石英单晶可具波状消光; 来自先期沉积岩中的石英，因经过 长期磨蚀，故较圆，有的有磨蚀的次生 加大边。
2）长石
长石在碎屑岩中的含量仅次于石英， 平均含量有11.5％,长石主要来自花岗岩、 花岗片麻岩中。
4、成分成熟度 是指碎屑沉积组分在其风化、搬运、沉 积作用的改造下接近最稳定的终极产物的程 度。由低到高如下： 多晶石英--单晶波状消光石英--石英 不稳定岩屑--长石--石英+燧石 斜长石--正长石--微斜长石 片岩--千枚岩--板岩 重矿物—锆石+电气石+金红石
第四节 成岩作用
一、成岩作用阶段的划分
1、成岩作用的概念 沉积物堆积下来之后，进入与原介质隔 绝的新环境，由于物理化学条件的改变，沉 积物的物质成分和结构构造将发生一系列的 变化，引起沉积物和沉积岩发生变化的作用 统称为成岩作用。
2、成岩作用的阶段 成岩作用一般分为四个阶段：同生阶段 （或称海解阶段）、成岩阶段、后生阶段和 表生成岩阶段。 1）同生阶段 是指沉积物沉积下来与底水脱离接触之 前；介质一般为中-酸性，氧化条件；形成 海绿石、钙十字沸石、铁锰结核等矿物。还 可以形成底栖生物钻孔、生物扰动及变形构 造。
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温度的重要作用在于它可以影响矿物结晶的地球化学性质、综合剂的电离化OH(的活度、矿物的溶解度以及溶液的流动性。压力可影响矿物的溶解度，埋藏较浅时，一般只发生机械的压实，而埋藏较深时，则可能出现化学的压实作用。在压力的作用下，矿物的转化趋势是趋向分子体积较小的变种。
生物的生机活动(如细菌的活动)可改变介质的Eh值、pH值,促使沉积物发生变化。还可提供某些物质,如脱硫细菌的作用可分解出H2S,参与形成硫化物。腐殖质在溶解不溶性盐类释出金属离子、溶解矿物和硅酸盐、延迟金属的沉淀、对金属的螯合作用、阳离子的交换、表面吸收等方面，起很大作用。
成岩作用和后生作用的方式 包括下列各种：①压实作用，指在上覆沉积物不断加厚而使负荷压力增加的情况下，松散沉积物变得比较致密，体积减小，其中水含量减小。机械的压实不伴有化学反应，化学的压实作用伴有颗粒间或颗粒与水之间的化学反应及新
生矿物的形成。沉积物经压实后，孔隙度减小，结构与构造发生变化。如出现颗粒的定向性、压溶结构和次生加大结构等②水化作用,指矿物与水结合成为含水的矿物的作用，反之即脱水作用(CaSO4?2H2O)与(CaSO4)间的转化是这一作用的典型例子。沉积盆地的沉积大都是在水介质中进行的，因此最初阶段发生的水化作用，是普遍的现象。随着埋藏深度的加大，沉积物（岩）固结程度的增强，逐渐会发生脱水的作用。③水解作用，指矿物在水的作用下发生分解的作用。水起着盐基的作用，并提供氢氧离子。大多数均可发生水解，这与水介质的pH值有关，矿物水解过程中可有金属阳离子的游离。随着pH值的变化，矿物可以朝着水解方向进行，也可朝着去水解方向进行。④氧化与还原作用，这一作用与沉积环境和沉积演化的阶段有关。大陆环境及广海环境的沉积物表层常发生氧化，而停滞的闭流盆地沉积物常处于还原环境。在同生阶段，正常的沉积常处于氧化或弱氧化环境（海解阶段、陆解阶段），在成岩期和后生期变为还原及弱还原环境。⑤离子交换和吸附作用，水中呈离解状态的H(和OH(与遭受变化的矿物中的离子可以发生交换反应。水电离而产生的H(，能置换矿物中的碱金属离子。在成岩、后生阶段，和类矿物等，都可进行离子交换或离子吸附作用。最容易被吸附的首先是H(和OH(，以后就是阳离子Cu(、Al(、Zn(、Mg(、Ca(、K(、Na(和阴离子S(、Cl(、SO当H(或OH(离子被吸附后，吸附剂就带有自由电荷。例如，粘土矿物常与盐基离子结合而带负电荷，因此，粘土矿物能从海水中或溶液中吸附许多稀有金属。某些矿物吸附一些离子或进行离子交换之后，即转变为另一矿物。⑥胶体陈化作用，是指胶体脱水、过渡为偏胶体，最后形成稳定的自生矿物的过程，-玉髓-的变化即是其例。重结晶是后生作用中极常见的现象，在压力增大（或伴有温度的升高）的情况下,变化的趋势是缩小体积,及矿物变为分子体积较小的变种。⑦交代作用，是发生在已固化的沉积岩内对已有矿物的一种化学的替代作用，在化学上它是保持晶形不变的情况下的沉淀转化作用，主要发生在后生期和表生成岩期。经交代后常造成某些矿物的假象。⑧结核，是在矿物岩石学特征上（成分、结构等）与周围沉积物(岩)不同的、规模不大的包体，它可以产生在成岩的各个阶段，通常是化学的或生物化学的产物。⑨自生矿物的形成，在成岩期和后生期，会形成与各时期的介质条件相平衡的自生矿物，有一些是阶段的标志矿物。如成岩期的莓状、、、鳞绿泥石等；后生期的赤铁矿、、次生沸石、次生碳酸盐
有人提出进后生作用和退后生作用的概念，用来表示后生作用向变质作用及表生作用过渡的两种趋势。也有人提出成岩期的3个阶段:氧化还原阶段、以交代作用为特点的转移阶段和以生成云母类为特征的层状硅酸盐阶段。前者相当于本文的成岩阶段，后二者相当于此处的后生阶段。
表生成岩作用 指在地表以下不太深的范围内、近常温常压的条件下，沉积物（岩）在渗透水和浅部地下水（包括下渗水、上升水）的影响下所发生的变化。它与表生作用不同，后者是大气圈与岩石圈之间发生的所有化学和物理化学作用的总和，主要表现为岩石的分解和成壤作用，是一种“去石化作用”。而表生成岩作用则主要是在地下水作用下发生的变化，表现为胶结、交代和某些物质的富集，以至成矿的作用。表生成岩作用带的深度下限及该阶段持续的时间,决定于含氧及CO2的水的下渗深度。
;稳定的沉积缓慢的区，沉积岩（物）则可能表现出较明显的成岩变化。岩相是一个综合的因素，不同的岩相可包括某些不同因素的综合作用。
水的作用十分重要，成岩后生变化几乎总是在有水的参加下进行的。当溶液中的任何物质的活度系数减小时，则会加大克分子浓度或加大其溶解度。所有的盐类在水中都要增大克分子浓度，减小活度系数值。因此，CaCO3在NaCl溶液中比在纯水中溶解得更完全盐度高的水比纯水具有更高的溶解能力，更有利于物质的迁移。介质的Eh和pH条件对各种矿物（特别是含变价元素及氢氧化物或氧化物的矿物）的稳定性影响较大，由于沉积物埋藏后的变化通常是稳定相的平衡，Eh和pH值的变化就可以规定各种各样的矿物的稳定区。
后生作用阶段因温度、压力高,作用时间长,因之所形成的新生矿物晶体粗大;由于外来物质的加入,新生的自生矿物性质常与本层物质无关，其分布不受原生构造──层理的控制。它既可穿过层理，也可穿过层面。最常见的是交代、重结晶、次生加大等。所形成的自生矿物反映了后生期介质的pH、Eh特点，而且是比重大、分子体积较小的变种。如成岩早期形成的莓状黄铁矿，会转变成立方体黄铁矿等。
成岩作用阶段之前所产生的变化属同生作用，它包括沉积物在埋藏以前、在搬运与沉积过程中所发生的化学的和物理化学的变化。
成岩作用中的变化 成岩作用始自沉积物沉积后被一薄层新的沉积物掩盖而与原来的沉积环境隔绝之时。在这种条件下，引起成岩变化的一个重要因素是厌氧细菌，其作用的结果导致介质的pH值急剧增大，Eh值降低。如莓状（球状）就是这一时期形成的有代表性的矿物。
、类和自生长石等。⑩胶结作用，指个别颗粒彼此联结的过程，它可以通过粒间矿物质的沉淀、碎屑颗粒的溶解和沉淀、粒间反应等方式完成。因此，常用于表述颗粒岩石（如）。(11)固结作用，指松散的沉积物转变为坚硬岩石的过程，常用于表述粘土岩及各种生物化学岩。(12)石化作用，是最广泛的一般性用语，它表示各种未固结的沉积物转变为坚硬岩石的总过程。
参考书目
刘宝主编:《沉积岩石学》,地质出版社,北京,1980。
rsen, et.al.,ed., Diaenesis in Sediments nd Sedimentry Rocks, ElsevierSci.Pub.Co.,Amsterdamng
成岩作用
diagenesis
沉积物在埋藏以后，至固结为坚硬，在受到或之前的各种物理、化学和生物的变化。这是广义的成岩作用。其中，沉积物变为的变化，也包括石化作用，是狭义的成岩作用。欧洲的一些学者把这一阶段称为早期埋藏阶段或浅埋作用阶段，美国一些学者则称为早期成岩阶段。沉积物固结为沉积岩以后至变质作用或风化作用之前所发生的变化称。欧洲一些学者又称之为深埋作用，或晚期埋藏作用，与美国一些学者所称的晚期成岩作用相当。本条目论述的成岩作用指狭义的成岩作用。成岩作用一词虽然各家的用法仍不完全统一，但是用以表示沉积演化过程中的一个阶段，则是一致同意的。
成岩作用和后生作用的过程，很大程度上还取决于气候条件。例如在潮湿气候带的海盆地，可以发生海解作用、成岩作用、后生作用、表生成岩作用或变质作用、表生作用的全过程。而在干旱的大陆环境中，有机质的作用很弱，成岩作用阶段与后生作用阶段的划分不明显，由于高矿化度的上升水作用强烈，因而表生成岩作用显著（盐渍化、碳酸盐化等）。在冰川发育地区和火山作用地区，成岩后生作用的进程又有不同。但不管是潮湿气候或是干旱气候带，在特殊情况下，沉积物沉积后也可直接过渡为表生成岩阶段。例如，沙漠地区石英砂粒表面“沙漠漆”的形成，以及因上升的毛管水作用导致的胶结，黄土沉积中“砂”的形成等；河流堤岸沉积和近岸河漫滩沉积中的钙质结核，由于地表水和地下水的相互作用，形成胶结极坚硬的岩石。
后生作用 后生作用的发生，与较高的温度、压力以及外来（本层以外）物质的加入有关，因之后生作用的强度很大程度上取决于大地构造状况。在构造变动剧烈的造山地带，由于最初地壳强烈下沉和上覆巨
厚沉积的负荷，以及后来强烈构造力的叠加，岩石可发生强烈的后生变化，甚至变质作用。而在构造变动较弱和埋藏不深的稳定地区，则可能只有不明显的后生作用发生。
由于静水压力、负荷压力及构造应力等力的作用，沉积物中可出现大量的裂隙,有助于水溶液的流动,促进后生变化的进程。后生作用的介质为碱性至弱碱性及弱还原条件,或近于中性的氧化-还原条件。后生作用带的上界,总的说是由成岩作用带的下界所决定，可达10000米。后生作用延续的时间可从10(～10(年至10(～10(年。在，由于沉积物的快速升起，可能延续时间较短。
成岩作用持续的时间和分布的深度，取决于沉积物的物质成分、结构、有机组分、堆积速率和水的深度等因素。成岩作用的下界相当于细菌作用消失的深度，此带的厚度约1～100米,延续的时间可能在10(～10(年。由于成岩作用是在埋藏不深的地带发生的，而且又是发生在无垂直贯通裂隙的沉积物中，因之成岩期的主要作用是本层物质的迁移、重新分配组合，没有或很少有外来物质的参加。此时温度不高，压力不大。它所表现出的特征是自生矿物颗粒不大，新生矿物或其集合体的分布受层理控制，可穿过层理，但不穿过层面。常表现为碱性及还原条件下的产物。
在成岩作用中，低温反应通常要放出热量──放热反应，并伴有络合物的形成作用。这对于有机质转化为石油、以及某些元素的迁移、富集和沉淀，都是十分有利的。在富含细菌的还原条件下，许多较大的有机分子和无机分子都会被破坏，植物质要分解，并只保存其最稳定的部分（主要是木质部分）。