成岩作用与孔隙演化研究成岩作用与孔隙演化研究学号：20082528名字：李丽娟专业：地球化学班级：08级7班 •储层成岩作用影响及研究方法储层成岩作用影响及研究方法•储集岩的成岩作用储集岩的成岩作用•储集岩的孔隙演化储集岩的孔隙演化 1 1 储层成岩作用影响及研究方法储层成岩作用影响及研究方法•影响影响: :沉积作用奠定了砂岩的碎屑成分与结构基础，而沉积作用奠定了砂岩的碎屑成分与结构基础，而成岩作用会改变岩石的矿物成分和内部孔隙结构与构成岩作用会改变岩石的矿物成分和内部孔隙结构与构造，并形成许多自生矿物，而使储层的孔隙度和渗透造，并形成许多自生矿物，而使储层的孔隙度和渗透率发生重大改变率发生重大改变•研究：通过显微镜下铸体薄片鉴定，结合扫描电镜观研究：通过显微镜下铸体薄片鉴定，结合扫描电镜观察、察、X X一射线衍射分析、阴极发光等分析测试手段一射线衍射分析、阴极发光等分析测试手段 2 2 储集岩的成岩作用和孔隙演化储集岩的成岩作用和孔隙演化•（一）压实作用（一）压实作用•（二）压溶作用（二）压溶作用•（三）胶结作用（三）胶结作用•（四）交代作用（四）交代作用•（五）重结晶作用（五）重结晶作用•（六）溶蚀作用（六）溶蚀作用2.1 2.1 储集岩的成岩作用储集岩的成岩作用 2.1.1压实作用压实作用•1 1、定义、定义• 沉积物在上覆沉积物在上覆( (沉积物及水体沉积物及水体) )的重荷压力下或在构造应力的作用下，发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( (机械压实机械压实作用作用) )。
•2 2、标志、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 影响因素影响因素• 1) 1) 原始孔隙度大者易压实，反之亦然原始孔隙度大者易压实，反之亦然泥质沉积物的原始孔隙泥质沉积物的原始孔隙度度7O7O～～9090％压实作用明显；砂岩的原始孔隙度％压实作用明显；砂岩的原始孔隙度4545～～55%55%，其压实作，其压实作用较弱；用较弱；•2)2)荷重大、埋藏深度大压实明显荷重大、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低与埋藏深度有正相关关系•3)3)颗粒的形状、圆度、粗糙度、分选性、杂基含量等对压实作用颗粒的形状、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，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，砂岩比粉砂岩弱砂岩比粉砂岩弱•4)4)早期胶结作用能有效减弱压实效应早期胶结作用能有效减弱压实效应排水不排水不暢暢也可形成欠压实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 2.1.2压溶作用压溶作用 1 1、概念：、概念： 沉积物随埋藏深度的增加，当上覆层的应沉积物随埋藏深度的增加，当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，作用时，颗粒接触处的应力和溶解度增高而导致的晶格变形颗粒接触处的应力和溶解度增高而导致的晶格变形和溶解作用称压溶作用和溶解作用称压溶作用 压溶作用是一种复杂的物理压溶作用是一种复杂的物理- -化学成岩作用，亦称化化学成岩作用，亦称化学压实作用学压实作用 2 2、、标志标志：颗粒接触处：颗粒接触处( (压溶处压溶处) )的形态将依次由点接触演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化到线接触、凹凸接触和缝合接触 形成压入坑构造；形成压入坑构造； 形成缝合线构造；形成缝合线构造； 3 3、、影响因素影响因素：：1)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相当大的应力方可发生压溶作用2)2)碎屑颗粒表面有水膜存在时有利于压溶作用的进行碎屑颗粒表面有水膜存在时有利于压溶作用的进行3)3)粘土膜的存在有利于压溶作用的进行粘土膜的存在有利于压溶作用的进行4)4)刚性的碎屑颗粒有利于应力中亦有利于压溶作用的进行。
刚性的碎屑颗粒有利于应力中亦有利于压溶作用的进行因此除石英碎屑外，长石经压溶作用后重新析出新的胶结物因此除石英碎屑外，长石经压溶作用后重新析出新的胶结物的现象也是常见的的现象也是常见的 2.1.3胶结作用胶结作用1 1、胶结作用、胶结作用•从孔隙溶液中沉淀出矿物质（胶结物），将松散的沉积物固结起从孔隙溶液中沉淀出矿物质（胶结物），将松散的沉积物固结起来的来的( (变化过程及结果变化过程及结果) )作用胶结作用是沉积物转变成沉积岩的作用胶结作用是沉积物转变成沉积岩的重要作用，也是使沉积层中孔隙度和渗透率降低的主要原因之一重要作用，也是使沉积层中孔隙度和渗透率降低的主要原因之一•胶结作用虽然主要发生在近地表成岩环境，但沉积物进入埋藏环胶结作用虽然主要发生在近地表成岩环境，但沉积物进入埋藏环境，乃至成岩晚期的中等埋藏及深埋藏成岩环境，胶结作用并未境，乃至成岩晚期的中等埋藏及深埋藏成岩环境，胶结作用并未停止，而是伴随压实压溶作用持续进行的压溶进入地下水中的停止，而是伴随压实压溶作用持续进行的压溶进入地下水中的Si0Si02 2还会以石英颗粒不规则次生加大的形式重新沉淀，充填压实还会以石英颗粒不规则次生加大的形式重新沉淀，充填压实残余粒间孔，对孔隙起最后的破坏作用。
这在研究区砂岩中也是残余粒间孔，对孔隙起最后的破坏作用这在研究区砂岩中也是存在的 •1 1．硅质胶结作用．硅质胶结作用•(1)(1)氧化硅胶结物：蛋白玉（蛋白石一氧化硅胶结物：蛋白玉（蛋白石一A A，蛋白石一，蛋白石一CTCT）、玉髓和）、玉髓和石英石英分布最广泛石英分布最广泛•(2)(2)结构特征：蛋白石为非晶质多充填孔隙产出；玉髓实质上是隐结构特征：蛋白石为非晶质多充填孔隙产出；玉髓实质上是隐晶石英，呈纤维状、球粒状、半球粒状或极细小的微晶状，多充晶石英，呈纤维状、球粒状、半球粒状或极细小的微晶状，多充填孔隙产出；石英可以呈微、细粒状充填于孔隙中，但更常见的填孔隙产出；石英可以呈微、细粒状充填于孔隙中，但更常见的是以碎屑石英自生加大边的形式出现是以碎屑石英自生加大边的形式出现•(3)(3)分布：一般来讲，非晶质蛋白石胶结物出现在第三纪以后较年分布：一般来讲，非晶质蛋白石胶结物出现在第三纪以后较年轻的、埋藏深度较浅的碎屑岩中，在第三纪前古老的砂岩中很难轻的、埋藏深度较浅的碎屑岩中，在第三纪前古老的砂岩中很难见到而结晶质的玉髓和石英却在地质时代较老、埋深较大的碎见到而结晶质的玉髓和石英却在地质时代较老、埋深较大的碎屑岩中存在；在井深较大的岩心中，一般只能见到石英胶结物，屑岩中存在；在井深较大的岩心中，一般只能见到石英胶结物，并呈次生加大胶结。
并呈次生加大胶结 常见胶结物简介常见胶结物简介 •2 2．碳酸盐胶结．碳酸盐胶结•(1)(1)矿物种类：方解石、文石、白云石、菱铁矿、菱镁矿等矿物种类：方解石、文石、白云石、菱铁矿、菱镁矿等•(2) (2) 胶结方式胶结方式( (结构结构) )多样，可呈均一组分和混合充填于空隙中，多样，可呈均一组分和混合充填于空隙中，呈交代物，呈结核状，或存在于薄的纹层中方解石常见粒状结呈交代物，呈结核状，或存在于薄的纹层中方解石常见粒状结构、镶嵌结构、栉壳状结构以及连晶胶结结构构、镶嵌结构、栉壳状结构以及连晶胶结结构•(3)(3)分布：在许多砂岩中，碳酸盐胶结物是早期沉淀的，其它成岩分布：在许多砂岩中，碳酸盐胶结物是早期沉淀的，其它成岩阶段也可形成可根据不同碳酸盐矿物充填顺序分析胶结作用的阶段也可形成可根据不同碳酸盐矿物充填顺序分析胶结作用的顺序，这也是研究成岩演化历史的依据顺序，这也是研究成岩演化历史的依据•分布最广和最常见的是方解石，其次是白云石文石是在现代砂分布最广和最常见的是方解石，其次是白云石文石是在现代砂岩中出现的，在较老的砂岩中均转变为方解石岩中出现的，在较老的砂岩中均转变为方解石。
(4)(4)碳酸盐物质来源碳酸盐物质来源其一，海水和流动的孔隙水能持续地带入溶解的碳酸盐，为碳酸盐胶结其一，海水和流动的孔隙水能持续地带入溶解的碳酸盐，为碳酸盐胶结物的主要来源物的主要来源其二，孔隙水溶解碎屑沉积物中的介壳和碳酸盐颗粒，溶解的物质又作其二，孔隙水溶解碎屑沉积物中的介壳和碳酸盐颗粒，溶解的物质又作为成岩期的胶结物沉淀下来为成岩期的胶结物沉淀下来其三，砂岩中碳酸盐颗粒的压溶，也可以由砂岩层上下碳酸盐岩地层的其三，砂岩中碳酸盐颗粒的压溶，也可以由砂岩层上下碳酸盐岩地层的压溶提供大量的碳酸盐胶结物这是较深处碳酸盐胶结物的主要来源之压溶提供大量的碳酸盐胶结物这是较深处碳酸盐胶结物的主要来源之一其四，深部页岩层的半渗透膜（网状）效应，可使深处的阴离子和离子其四，深部页岩层的半渗透膜（网状）效应，可使深处的阴离子和离子半径大的阳离子半径大的阳离子( (如如Ca2+)Ca2+)相对大量富集，致使碳酸盐胶结物增多虽然相对大量富集，致使碳酸盐胶结物增多虽然深部压力的增加可以稍微提高那些离子的溶度积，但半渗透膜效应是主深部压力的增加可以稍微提高那些离子的溶度积，但半渗透膜效应是主要的所以当砂岩深埋时，往往有铁方解石或者白云石沉淀于孔隙之中要的。
所以当砂岩深埋时，往往有铁方解石或者白云石沉淀于孔隙之中甚至交代碎屑甚至交代碎屑 •3 3．硫酸盐胶结．硫酸盐胶结•碎屑岩中最常见的硫酸盐胶结物是石膏和硬石膏，此外还有重晶碎屑岩中最常见的硫酸盐胶结物是石膏和硬石膏，此外还有重晶石和天青石石和天青石•石膏和硬石膏常呈连晶状充填于孔隙中，也可交代其他矿物产出石膏和硬石膏常呈连晶状充填于孔隙中，也可交代其他矿物产出; ;重晶石、天青石常呈晶粒状、板条状或连晶斑块，充填在孔隙中重晶石、天青石常呈晶粒状、板条状或连晶斑块，充填在孔隙中或交代其他碎屑颗粒或交代其他碎屑颗粒•可形成于沉积期及成岩作用的各个阶段形成于沉积期和早成岩可形成于沉积期及成岩作用的各个阶段形成于沉积期和早成岩期的往往与强蒸发作用有关，形成于晚成岩期的往往与早期石膏期的往往与强蒸发作用有关，形成于晚成岩期的往往与早期石膏的溶解和再沉淀作用有关地层水与沉积物相互反应或不同地层的溶解和再沉淀作用有关地层水与沉积物相互反应或不同地层水的混合，也可析出石膏与硬石膏形成重晶石所需要的钡离子，水的混合，也可析出石膏与硬石膏形成重晶石所需要的钡离子，可以由钾长石高岭石化和溶蚀过程中提供可以由钾长石高岭石化和溶蚀过程中提供。
l 早期石膏连晶式胶结，后期石膏脱水转化为硬石早期石膏连晶式胶结，后期石膏脱水转化为硬石膏，（膏，（+））×120；下第三系，江汉油田金；下第三系，江汉油田金6井井 •4 4．粘土矿物胶结作用．粘土矿物胶结作用• 粘土矿物是砂岩中一种较重要的填隙物，常见的自生粘粘土矿物是砂岩中一种较重要的填隙物，常见的自生粘土矿物胶结物有高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石土矿物胶结物有高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石•（（1 1）高岭石：在薄片中一般呈假六边形晶片，集合体呈）高岭石：在薄片中一般呈假六边形晶片，集合体呈书页状或蠕虫状，以孔隙充填或交代其他矿物或以其他书页状或蠕虫状，以孔隙充填或交代其他矿物或以其他自生矿物的包体产出是在富含自生矿物的包体产出是在富含SiO2SiO2和和Al3+Al3+的循环孔隙的循环孔隙水中析出，也可由其他粘土矿物转变而来，亦可是砂岩水中析出，也可由其他粘土矿物转变而来，亦可是砂岩内部火山玻璃及长石蚀变的产物在一些分选较好和粒内部火山玻璃及长石蚀变的产物在一些分选较好和粒度较粗的长石石英砂岩、长石砂岩中常见度较粗的长石石英砂岩、长石砂岩中常见 (2)(2)伊利石：伊利石：伊利石常呈不规则的细小晶片及颗粒伊利石常呈不规则的细小晶片及颗粒包膜形式产出，包膜形式产出，其结晶程度随埋藏深度的增加而其结晶程度随埋藏深度的增加而变好，最后转化成绢云母。
伊利石可以是在成岩变好，最后转化成绢云母伊利石可以是在成岩过程中由其他粘土矿物转变而来的过程中由其他粘土矿物转变而来的3(3）绿泥石）绿泥石: : 多呈颗粒包膜或孔隙衬边形式产出多呈颗粒包膜或孔隙衬边形式产出自生绿泥石分布于各种砂岩中，自生绿泥石分布于各种砂岩中，可从孔隙水中直可从孔隙水中直接沉淀外，也可由其他粘土矿物转变而来接沉淀外，也可由其他粘土矿物转变而来随着理深增加、温度升高，理深增加、温度升高，PHPH值增加，早期形成的高值增加，早期形成的高岭石、蒙脱石岭石、蒙脱石- -伊利石混层粘土变得不稳定，在伊利石混层粘土变得不稳定，在有有FeFe2+2+和和MgMg2+2+存在的还原条件下转变成绿泥石和黑存在的还原条件下转变成绿泥石和黑云母组合云母组合 （（4 4）蒙脱石）蒙脱石: : 自生蒙脱石多呈极细小的鳞片自生蒙脱石多呈极细小的鳞片或絮状，显微镜下难辨认，电镜下或絮状，显微镜下难辨认，电镜下为砂粒表面的皱为砂粒表面的皱纹状及蜂窝状薄膜纹状及蜂窝状薄膜在一些含火山物质较丰富的砂在一些含火山物质较丰富的砂岩中，在其成岩作用的早期，含量较丰富；随着成岩中，在其成岩作用的早期，含量较丰富；随着成岩作用的加强，将转变为其他种类的粘土矿物。
岩作用的加强，将转变为其他种类的粘土矿物5 5）伊蒙混层粘土矿物）伊蒙混层粘土矿物伊蒙混层粘土是自生粘土矿物中最常见的一类伊蒙混层粘土是自生粘土矿物中最常见的一类粘土矿物，多为颗粒包膜粘土矿物，多为颗粒包膜伊蒙混层粘土矿物形态伊蒙混层粘土矿物形态介于伊利石和蒙脱石之间，如混层晶格中富含伊利介于伊利石和蒙脱石之间，如混层晶格中富含伊利石层，其形态近似于伊利石，呈不规则晶片状；如石层，其形态近似于伊利石，呈不规则晶片状；如富含蒙脱石层，则呈类似于蒙脱石的皱纹状富含蒙脱石层，则呈类似于蒙脱石的皱纹状 •5 5．．其他自生矿物胶结其他自生矿物胶结•碎屑岩中还有一些其他类型碎屑岩中还有一些其他类型的胶结物，如自生长石、浊的胶结物，如自生长石、浊沸石和含钛矿物，含量较少，沸石和含钛矿物，含量较少，分布也比较局限其中比较分布也比较局限其中比较常见的是自生长石常见的是自生长石 2.1.42.1.4交代作用交代作用概念：概念：交代作用是指一种矿物代替另一种矿物的现象交代作用是指一种矿物代替另一种矿物的现象交代交代作用基本是在固体状态下发生的，新矿物的形成与旧矿物的作用基本是在固体状态下发生的，新矿物的形成与旧矿物的消失同时进行。
消失同时进行 交交代代作作用用的的实实质质是是体体系系的的化化学学平平衡衡及及平平衡衡转转移移的的问问题题当当体体系系内内的的物物理理、、化化学学条条件件（（温温度度、、压压力力、、浓浓度度、、流流体体成成分分、、PHPH值值、、EhEh值值等等））发发生生改改变变时时，，原原来来稳稳定定的的矿矿物物或或矿矿物物组组合合将将变变得得不不稳稳定定，，发发生生溶溶解解、、迁迁移移或或原原地地转转化化，，形形成成在在新新的的物物理理、、化化学学条条件件下下稳稳定定存存在在的的新新矿矿物物或或矿矿物物组组合合交交代代作作用用遵遵循循质质量作用定律量作用定律 交代作用的主要标志如下：交代作用的主要标志如下： l l) )矿物假象被交代矿物的原生成分虽已被交代，但其晶体外形得到完好矿物假象被交代矿物的原生成分虽已被交代，但其晶体外形得到完好的保存交代矿物具有被交代矿物的假象，的保存交代矿物具有被交代矿物的假象， 2 2) )幻影构造岩石受到强烈的交代作用，原生颗粒只留下模糊的轮廓称为幻影构造岩石受到强烈的交代作用，原生颗粒只留下模糊的轮廓称为幻影，如硅化颗粒、强白云化岩石中的生物骨壳等。
其内部结构甚至其边幻影，如硅化颗粒、强白云化岩石中的生物骨壳等其内部结构甚至其边缘已消失，但因其内部有包裹体存在，故显示出颗粒幻影缘已消失，但因其内部有包裹体存在，故显示出颗粒幻影3)3)交叉、切割、边缘蚕食现象矿物或颗粒被自形晶体或镶嵌结构的晶体交叉、切割、边缘蚕食现象矿物或颗粒被自形晶体或镶嵌结构的晶体切割或溶（侵）蚀切割或溶（侵）蚀4) 4) 残留的矿物包体残留的矿物包体表示外面矿物是交代矿物，被包矿物残留的矿物包体残留的矿物包体表示外面矿物是交代矿物，被包矿物是被交代矿物是被交代矿物 在岩石中发生了多期矿物交代作用时，主要根据矿物间的切割和侵蚀在岩石中发生了多期矿物交代作用时，主要根据矿物间的切割和侵蚀以及包裹现象来判断其生成顺序以及包裹现象来判断其生成顺序 2.1.52.1.5重结晶作用重结晶作用1 1、概念：、概念：由非晶体变为结晶体、由小晶体重新组合结成大晶体的作由非晶体变为结晶体、由小晶体重新组合结成大晶体的作用用( (过程过程) )，重结晶过程是矿物的内能降低变得稳定的过程重结晶过程是矿物的内能降低变得稳定的过程矿物的多形转变是一种较复杂的广义的重结晶作用。
在一矿物的多形转变是一种较复杂的广义的重结晶作用在一般情况下，当一种矿物转变为另一种更稳定的矿物相时，只发般情况下，当一种矿物转变为另一种更稳定的矿物相时，只发生晶格和形状及大小的变化生晶格和形状及大小的变化 l2 2、常见类型：、常见类型：u重结晶现象和矿物的多形转变主要发生于碎屑岩的填隙物中重结晶现象和矿物的多形转变主要发生于碎屑岩的填隙物中 u胶结物的重结晶作用，可使砂岩的碳酸盐胶结物形成典型的连晶或嵌胶结物的重结晶作用，可使砂岩的碳酸盐胶结物形成典型的连晶或嵌晶结构晶结构, ,还常使非晶质蛋白石向玉髓及石英的转化还常使非晶质蛋白石向玉髓及石英的转化 u隐晶质的胶磷矿转变为显晶质的磷灰石，隐晶质的高岭石转变为鳞片隐晶质的胶磷矿转变为显晶质的磷灰石，隐晶质的高岭石转变为鳞片状或蠕虫状的结晶高岭石，也是常见的重结晶作用状或蠕虫状的结晶高岭石，也是常见的重结晶作用u在碎屑沉积岩埋藏成岩作用过程中，最有意义的多型转变有文石胶结在碎屑沉积岩埋藏成岩作用过程中，最有意义的多型转变有文石胶结物向方解石的转化及高镁方解石转变为低镁方解石但后者在转变过物向方解石的转化及高镁方解石转变为低镁方解石。
但后者在转变过程中，有镁离子的滤失程中，有镁离子的滤失 2.1.52.1.5溶蚀作用溶蚀作用1 1、概念：、概念：碎屑岩中的任何碎屑颗粒、杂基、胶结物和交代矿物碎屑岩中的任何碎屑颗粒、杂基、胶结物和交代矿物（后两者统称为自生矿物），包括最稳定的石英和硅质胶（后两者统称为自生矿物），包括最稳定的石英和硅质胶结物，在一定的成岩环境中都可以不同程度地发生溶解作结物，在一定的成岩环境中都可以不同程度地发生溶解作用溶解作用的结果形成了砂岩中的次生孔隙溶解作用的结果形成了砂岩中的次生孔隙这种固相这种固相物质进入溶液同时形成次生孔隙的作用物质进入溶液同时形成次生孔隙的作用( (过程过程) )即溶解作用即溶解作用 3 3 储集岩的孔隙演化储集岩的孔隙演化•（一）碎屑岩原始孔隙度的恢复（一）碎屑岩原始孔隙度的恢复•（二）压实作用对孔隙度的影响（二）压实作用对孔隙度的影响•（三）胶结作用损失的孔隙（三）胶结作用损失的孔隙•（四）溶解作用产生次生孔隙（四）溶解作用产生次生孔隙 根据粒度分析求得的分选系数根据粒度分析求得的分选系数(S(S) )，利用博里德公式对原始孔隙，利用博里德公式对原始孔隙度度(Vo)(Vo)进行恢复。
进行恢复3.1碎屑岩原始孔隙度的恢复碎屑岩原始孔隙度的恢复•根据压实系数计算压实作用所损失的孔隙根据压实系数计算压实作用所损失的孔隙(V(VP P) )3.2压实作用对孔隙度的影响压实作用对孔隙度的影响 •根据实测粘土矿物总量根据实测粘土矿物总量(V(Vl l) )和碳酸盐等基质胶结物含量和碳酸盐等基质胶结物含量(V(V2 2) )，计算，计算因充填孔隙而造成的胶结孔隙因充填孔隙而造成的胶结孔隙(V(Vn n) )损失3.3胶结作用损失的孔隙胶结作用损失的孔隙•根据实测溶蚀系数根据实测溶蚀系数(R(Rs s) )计算因溶蚀作用所增加的溶蚀孔隙计算因溶蚀作用所增加的溶蚀孔隙(V(Vs s) )3.4溶解作用产生次生孔隙溶解作用产生次生孔隙 。