碎屑巖成巖作用課件.ppt

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1、第九章碎屑沉積物的沉積后作用（成巖作用）碎屑沉積物的沉積后作用是指碎屑沉積物沉積后轉(zhuǎn)變?yōu)槌练e巖直至變質(zhì)作用以前或因構(gòu)造運(yùn)動(dòng)重新抬升到地表遭受風(fēng)化以前所發(fā)生的一切變化過(guò)程及其結(jié)果。其所經(jīng)歷的整個(gè)地質(zhì)時(shí)期稱為沉積后作用期。沉積后作用的類型(狹義的沉積后作用)有：（一）壓實(shí)和壓溶作用（二）膠結(jié)作用（三）交代作用（四）重結(jié)晶及多型轉(zhuǎn)變作用（五）溶解作用1第一節(jié)壓實(shí)與壓溶作用一、壓實(shí)作用1、定義沉積物在上覆(沉積物及水體)的重荷壓力下或在構(gòu)造應(yīng)力的作用下，發(fā)生水分排出、孔隙度降低和體積縮小的過(guò)程與結(jié)果稱壓實(shí)作用(機(jī)械壓實(shí)作用)。2、標(biāo)志在沉積物內(nèi)

2、部可以發(fā)生碎屑顆粒的滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、位移、變形、破裂，進(jìn)而導(dǎo)致顆粒的重新排列和某些結(jié)構(gòu)構(gòu)造的改變，如假雜基的形成。23453、結(jié)果孔隙度降低，滲透率降低，碎屑顆粒間的接觸強(qiáng)度增加，沉積層強(qiáng)度的增加和抗侵蝕能力的增強(qiáng)。排出的水是孔隙流體的主要來(lái)源之一?？紫读黧w中的Si4+,K+,Na+,Mg2+,Fe2+,Ca2+等離子,是后期化學(xué)成巖作用(膠結(jié)作用)的物質(zhì)基礎(chǔ)。64、影響因素1)原始孔隙度大者易壓實(shí)，反之亦然。泥質(zhì)沉積物的原始孔隙度7O～90％壓實(shí)作用明顯；砂巖的原始孔隙度45～55%，其壓實(shí)作用較弱；2)荷重大、埋藏深度大壓實(shí)明顯。一般孔

3、隙的大小和孔隙度的高低與埋藏深度有正相關(guān)關(guān)系。3)顆粒的形狀、圓度、粗糙度、分選性、雜基含量等對(duì)壓實(shí)作用的效應(yīng)也有影響。顆粒的圓度越高，分選性越好，原始沉積物填積越緊密，其壓實(shí)作用較弱。如礫巖的壓實(shí)效應(yīng)一般比砂巖弱，砂巖比粉砂巖弱。4)早期膠結(jié)作用能有效減弱壓實(shí)效應(yīng)。排水不暢也可形成欠壓實(shí)帶。壓實(shí)作用主要發(fā)生在膠結(jié)作用之前，即同生期與早成巖早期。78910二．壓溶作用1、概念：沉積物隨埋藏深度的增加，當(dāng)上覆層的應(yīng)力超過(guò)孔隙水所能承受的靜水壓時(shí)，或者受較強(qiáng)的構(gòu)造應(yīng)力作用時(shí)，顆粒接觸處的應(yīng)力和溶解度增高而導(dǎo)致的晶格變形和溶解作用稱壓溶作用。

4、壓溶作用是一種復(fù)雜的物理-化學(xué)成巖作用，亦稱化學(xué)壓實(shí)作用。2、標(biāo)志：顆粒接觸處(壓溶處)的形態(tài)將依次由點(diǎn)接觸演化到線接觸、凹凸接觸和縫合接觸形成壓入坑構(gòu)造；形成縫合線構(gòu)造；形成壓力影構(gòu)造。11121314153、結(jié)果進(jìn)一步減小孔隙體積和孔隙度，增加巖石的密度和強(qiáng)度，降低滲透率；壓溶作用為硅質(zhì)膠結(jié)物提供了大量氧化硅，是石英、長(zhǎng)石等礦物次生加大生長(zhǎng)并造成顆粒之間相互穿插接觸的主要因素。此外，在壓溶過(guò)程中，隨著礦物的溶解，尚有Al3+，Na+，K+，Ca2+等元素進(jìn)入孔隙水，從而引起巖石中各種物質(zhì)的重新分配。164、影響因素1)溫度和壓力是發(fā)

5、生壓溶作用的首要因素：足夠高的溫度和相當(dāng)大的應(yīng)力方可發(fā)生壓溶作用。資料表明，在正常地溫梯度條件下，石英大約在500～1000m深處發(fā)生壓溶和次生加大生長(zhǎng)現(xiàn)象；據(jù)此推測(cè)，壓溶作用應(yīng)是深埋藏成巖作用的特征,即主要發(fā)生在機(jī)械壓實(shí)作用之后，其強(qiáng)度隨理深的增加而增加。一般認(rèn)為，在正常的地溫梯度情況下，壓溶作用的最大深度值為6000m。172)碎屑顆粒表面有水膜存在時(shí)有利于壓溶作用的進(jìn)行如在碎屑(石英)顆粒外圍有一層水膜存在，即使其厚度僅幾個(gè)分子厚，由于石英顆粒表面對(duì)水膜的吸引力，使得水膜具有足夠的“剛性”，而不會(huì)被壓實(shí)作用所破壞。石英顆粒接觸處為

6、應(yīng)力集中點(diǎn)，在水的參與下，顆粒接觸處發(fā)生溶解，溶解的SiO2水化為H4SiO4(硅烷醇、原硅酸)分子，并以水膜為通道向周?chē)紫哆\(yùn)移。由于周?chē)紫兜牧黧w壓力小于壓溶部位的壓力，SiO2又可以硅質(zhì)膠結(jié)物或石英次生加大邊的形式沉淀出來(lái)。183)粘土膜的存在有利于壓溶作用的進(jìn)行砂粒周?chē)Ｓ姓惩帘∧?，其成分可以是綠泥石、蒙脫石、伊利石等，其中以伊利石較為常見(jiàn)。粘土薄膜是由許多水化粘土小晶片聚集而成的。如果一個(gè)粘土小晶片與其水化膜膜厚為20×10-10m，那么兩個(gè)石英顆粒之間厚為10μm的粘土膜將含有5000個(gè)水化小晶片。因此粘土膜極大地?cái)U(kuò)大了壓溶

7、物質(zhì)的擴(kuò)散與滲濾通道，使壓溶部位的壓溶物質(zhì)能很快通過(guò)水膜被帶走，壓溶作用能快速地進(jìn)行下去。另外，伊利石膜在壓力和富含CO2孔隙水的作用下，能游離出K2CO3，從而構(gòu)成局部堿性微環(huán)境，使得氧化硅的溶解度增加。壓溶過(guò)程中進(jìn)入溶液的SiO2擴(kuò)散到附近流體壓力較低且不存在堿性微環(huán)境的孔隙內(nèi)時(shí)，SiO2溶解度隨之降低，以膠結(jié)物形式析出。192021224)剛性的碎屑顆粒有利于應(yīng)力中亦有利于壓溶作用的進(jìn)行。因此除石英碎屑外，長(zhǎng)石經(jīng)壓溶作用后重新析出新的膠結(jié)物的現(xiàn)象也是常見(jiàn)的。朱國(guó)華（198）曾研究過(guò)陜北延長(zhǎng)統(tǒng)長(zhǎng)6砂巖的濁沸石膠結(jié)物，他認(rèn)為濁沸石是斜

8、長(zhǎng)石被壓溶的組分與孔隙水反應(yīng)并沉淀于孔隙內(nèi)的產(chǎn)物，反應(yīng)過(guò)程中還能沉淀出鈉長(zhǎng)石。其反應(yīng)式為：23第二節(jié)膠結(jié)作用一、概述1、膠結(jié)作用從孔隙溶液中沉淀出礦物質(zhì)（膠結(jié)物），將松散的沉積物固結(jié)起來(lái)的(變化過(guò)程及結(jié)果)