《成岩过程中长石、高岭石、伊利石之间的物质交换与次生孔隙的形成：来自鄂尔多斯盆地上古生界和川西凹陷三叠》由会员分享，可在线阅读，更多相关《成岩过程中长石、高岭石、伊利石之间的物质交换与次生孔隙的形成：来自鄂尔多斯盆地上古生界和川西凹陷三叠（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 动力学第 5期 黄思静等 ： 成岩过程中长石、 高岭石、 伊利石之间的物质交换与次生孔隙的形成： 来自鄂尔多斯盆地上古生界和川西凹陷三叠系须家河组的研究 1 OO 8 0 6 O 褂 4 O 2 0 0 石 馨 斜 长 _ 石 一 - 篓 酸 自 性 - I三 延 长 组 太 原 组 石 盒子 组 图 4 鄂 尔多斯盆地延长组 、 太原组和石盒子组 长石类型分布直方 图 F i g 4 Th e d i s t r i b u tin g h i s t o g r a m o f r e mn a n t f e l d s p a r t y p e s i n t h e Ya n c
2、 h a n g Fo r ma t i o n，t h e Ta i y ua n F o r ma t i o n a n d t h e S h i h e z e F o rm a t i o n o f the Or d o s B a s i n 延 长组为 3 2个 随机样 品 E D X测试结果 ；太原组为 1 4个 随机样品 ED X测试结果 ； 石 盒子组为 2 1个砂岩样 品 x射线衍射分析结果 。 ED X res u l t s f o r 3 2 s a mp l e s fi o m the Yan e h a n g F o r ma ti o n ， 1 4
3、s a mp l e s f r o m t h e Ta i y u a n F o r ma t i o n a n d 21 s am p e l s f o r t h e S h i h e z i Fo r ma tio n 该成岩温度范围内， 如鄂尔多斯盆地三叠系延长组， 上古生界上部和四川盆地三叠系须河组上部等 ，因 而大量次孔隙都是在该成岩阶段形成的。根据前边 的讨论 ，砂岩埋藏前组成可造成长石等铝硅酸盐矿 物不 同的溶解方式 ： ( 1 ) 如果砂岩骨架颗粒 中缺乏钾 长石但又存在较多的含膨胀层的粘土矿物时 ，则长 石在该阶段的溶解将是非常有限的，与之有关的次 生孔隙也是有
4、 限的， 因为在这种情况下， 酸性斜长石 的溶解受到蒙皂石伊利石化反应 的缓 冲而难 以溶 解 ，而偏基性的斜长石在同生到埋藏成岩作用初期 ( 实际上还包括风化作用阶段) 就已大量溶解 ， 且其 次生孔隙难以在以后的埋藏成岩过程 中保存 ； ( 2 ) 如 果砂岩骨架颗粒中缺乏钾长石 ，但含膨胀层的粘土 矿物数量较少 ，则该阶段形成的次生孔隙主要 由酸 性斜长石溶解提供，与酸性斜长石溶解有关的次生 孔隙通常都能较好保存； ( 3 ) 如果砂岩骨架颗粒 中存 在较多的钾长石 ，同时又存在较多的含膨胀层的粘 土矿物 ，则该阶段形成的次生孔隙主要由钾长石溶 解提供 ，地层 中会存在斜长石的钠长石化或
5、 自生钠 长石的沉淀 ，与钾长石溶解有关的次生孔 隙通常都 能较好保存。 3 1 2 0 1 4 0 o C古地温 以后长石溶解 方式及控制因素 3 1 该成岩阶段钾长石溶解和高岭石伊利石化的 主要控制因素 当温度超过 1 2 01 4 0以后 ， 可以认为地层已 基本处于封闭状态，同时该温度将启动高岭石的伊 利石化反应 口 引， 那么钾长石溶解 ( 提供钾离子) 就成 为高岭石伊利石化的必须伴随反应。然而，并不是 所有的深埋藏地层都能满足这样的条件 ，除埋藏前 碎屑组成中需要有足够的钾长石 ( 物源因素) 以外 ， 地层的初始物质 中含膨胀层 的粘土矿物 ( 如同期火 山物质) 应相对较少，
6、 否则 ， 当成岩作用演化到该阶 段时， 地层 中的钾长石是十分有限的， 如鄂尔多斯盆 地三叠系延长组和石盒子组砂岩 中的残余长石就以 钠长石或其他酸性斜长石为主 ( 图 4 ) ，因为这两个 地层都存在较多的同期火山物质 ， 其在 1 2 0 1 4 0 以前的成岩作用应按 ( 图 3 b ) 的方式发生。 鄂尔多斯 盆地太原组的深埋藏砂岩在这方面具有得天独厚的 条件 ： ( 1 ) 地层 中缺乏足够的同期火山物质 ， 使得反 应不能按图 3 b的方式发生；( 2 ) 作为海相地层的太 原组砂岩在同生到埋藏成岩阶段初期受海源流体影 响会造成钾长石的稳定和保存 ； ( 3 ) 作为受煤系地层
7、酸性流体影响的太原组砂岩会在同生到埋藏成岩作 用的前期造成不稳定长石 ( 斜长石) 的溶解并形成高 岭石 ( 认为这是一储存 H 的反应) ， 为 1 2 01 4 0 以后高岭石的伊利石化提供物质基础。此时，反应 ( 2 ) 和反应 ( 4 ) 为成岩系统彼此依赖的伴生反应 ， 反 应 ( 1 )即为它们加和反应 。该反应不存在离子的带 进带出，高岭石向伊利石的转化可以仅仅依赖于本 地来源的钾 ， 早成岩 阶段储层的 H 离子在晚成岩阶 段 通 过高 岭石 的伊 利石 化释放 在 成岩 流体 中。 在这种成岩系统中，可能出现如图 5所示的三种情 况 引 。 情况一 经历相对浅埋藏的初始矿物中
8、钾长 石 的含量多于高岭石 ， 全部高岭石伊利石化 ， 钾长石 仅部分溶解 ， 地层 中会有较多 的钾长石保存。 情况二 经历相对浅埋藏的初始矿物中钾长 石的含量等于高岭石 ，则几乎全部高岭石都伊利石 化， 而钾长石几乎全部溶解 ， 地层中几乎没有钾长石 保存。 情况三 经历相对浅埋藏的初始矿物中钾长 H U A N G S i - j i n g e t a L：Ma s s e x c h a n g e s a n d t h e i r i n flu e n c e s O n s e c o n d a r y p o r o s i t y f o r m a t i o n i
9、 n c l a s t i c d i a g e n e s i s 物质守恒原理第 5期 黄思静等 ： 成岩过程中长石、 高岭石、 伊利石之间的物质交换与次生孔隙的形成 ： 来 自鄂尔多斯盆地上古生界 和川西 凹陷三叠系须家河组的研 究 间的物质交换对次生孔隙形成具有显著的控制作 用， 砂岩埋藏前组成 中长石的类型及相对含量、 地层 初始物质 中含膨胀层 的粘土矿物( 如同期火 山物质) 的数量、 系统的开放性与封闭性、 流体中额外钾离子 的存在与否直接控制了长石的溶解方式和次生孔隙 的形成机制。 ( 2 ) 长石溶解作用实际上从风化作用就已开始 ， 在以后的同生到埋藏成岩作用初期的低温
10、开放或半 开放 的成岩环境中，在热力学上最不稳定且低温条 件下更易溶解的偏基性斜长石已大量溶解 ，并伴随 高岭石的沉淀， 但在受海源流体影响的砂岩( 如鄂尔 多斯盆地太原组、 四川盆地三叠系须家河组第二段) 中， 由于额外钾离子的影响， 长石溶解会伴随伊利石 的沉淀 ，本来在热力学上就 已相对稳定的钾长石会 更加稳定 ， 并成为保存时间最长的长石类型， 也是 以 后埋藏成岩过程 中对次生孔 隙贡献最多 的长石类 型 。 ( 3 ) 在埋藏成岩作用初期到 1 2 01 4 0古地温 以前的成岩阶段 中，地层初始物质中含膨胀层的粘 土矿物( 如同期火 山物质) 的数量成为控制长石溶解 方式的主要因
11、素，作为耗钾反应的蒙皂石一伊利石 转化反应是克服埋藏成岩过程 中钾长石溶解动力学 屏障的重要机制 ：如果骨架颗粒中存在较多的钾长 石、 同时又存在较多的含膨胀层 的粘土矿物 ， 则次生 孔隙主要 由钾长石溶解提供，会存在斜长石的钠长 石化或 自生钠长石的沉淀，如果砂岩骨架颗粒中缺 乏钾长石 ， 但含膨胀层 的粘土矿物数量较少 ， 则该阶 段形成的次生孔隙主要由酸性斜长石溶解提供，该 阶段形成的次生孔隙通常都能较好保存。 ( 4 ) 在 1 2 01 4 0古地温以后的埋藏成岩阶段 中，地层中保存的钾长石的数量和 已有高岭石的数 量显著控制 了长石溶解方式及次生孔隙的形成 ，深 埋藏条件下钾长石
12、的溶解和高岭石的伊利石化是两 个彼此依赖的重要成岩反应 ，如果地层中钾长石多 于高岭石 ， 则全部高岭石伊利石化 ， 钾长石仅部分溶 解 ， 如果钾长石和高岭石等量 ， 则几乎全部高岭石伊 利石化， 而钾长石也几乎全部溶解 ， 如果钾长石的含 量少于高岭石 ， 则部分高岭石伊利石化 ， 而钾长石几 乎全部溶解 。 ( 5 )高岭石的伊利石化作用可以使钾长石的溶 解在流体 p H值受到缓冲的条件下发生 ，来 自泥岩 地层 的有机物 的参与对该反应没有实质性的影 响， 只要钾长石 ( 或高岭石) 没有消耗完 ， 该反应就可以 持续发生并在深埋藏条件下形成次生孔隙 ， 同时， 该 反应还是一个减体积
13、的反应 ， 反应过程有约 1 0 7 额外空间产生 ，这也是鄂尔多斯盆地东部太原组和 四川盆地三叠系须家河组二段砂岩次生孔隙的主要 形成机制。 参考文献( R e f e r e n c e s ) ： 【 1 】 S u r d a mRC ，B o e s e SW，C ros sey L J T h e c h e m i s t r y o f s e c o n d a r y p o r o s i t y 【 M】 A AP G Me m o i r 3 7 ，1 9 8 4 ：1 2 71 4 9 ( 2 】 S u r d a m R C ，C ros s e y L J ，
14、Ha g e n E S ，H e a s l e r H P O r g a n i c i n o rga n i c and s and s t o n e d i a g e n e s i s J 】 A A P G B u l l ，1 9 8 9 ，7 3 ( 1 ) ：1 2 3 【 3 】 S u r d a m R C ，C r o s sey L J I n t e g r a t e d d i age n e t i c m o d e l i n g ：A p r o c e s s o r i e n t e d a p p roa c h f o r e l a
15、 s ti c s y s t e ms J A n n u B e y E a r t h P l a n e t S e i ，1 9 8 7 ， 1 5：1 4 11 7 0 【 4 】 S t o e s s e l l R K ，P i t t m a n E D S e c o n d a r y poros i t y r e v i s i t ed：T h e c h e mi s t r y o f f e l d s p a r d i s s o l u ti o n b y c a r b o x y l i c a c i d s a n d an i o n s 【 J 】 AA P G B u l l ，1 9 9 0 ，7 4 ( 1 2 ) ：1 7 9 51 8 0 5 【 5 】 黄思静，武文慧，刘洁，沈立成，黄成刚 大气水在碎屑岩次 生孔 隙形成 中的作用 以鄂尔多斯盆地三叠系延长组为例 【 J 】 地球科学，2 0 0 3 ，2 8 ( 4 ) ： 4 1 94 2 4 H u ang S i - j i n g ,Wu We n h u i ，L i u J i e ，S h e n L i c h e n g ，H u ang Ch e n g - g an g G e n e r a t io n
