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1、成岩作用与孔隙演化研成岩作用与孔隙演化研讨学号：20212528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成岩作用影响及研讨方法方法储集岩的成岩作用集岩的成岩作用储集岩的孔隙演化集岩的孔隙演化1 1 储层成岩作用影响及研讨方法储层成岩作用影响及研讨方法影响影响: :堆堆积作用奠定了砂岩的碎屑成分与构造根底，而作用奠定了砂岩的碎屑成分与构造根底，而成岩作用会改成岩作用会改动岩石的岩石的矿物成分和内部孔隙构造与构物成分和内部孔隙构造与构造，并构成造，并构成许多自生多自生矿物，而使物，而使储层的孔隙度和浸透的孔隙度和浸透率率发生生艰苦改苦改动。研研讨：经过显微微镜下下铸体薄片体薄
2、片鉴定，定，结合合扫描描电镜察察看、看、X X一射一射线衍射分析、阴极衍射分析、阴极发光等分析光等分析测试手段。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、定义 堆积物在上覆(堆积物及水体)的重荷压力下或在构造应力的作用下，发生水分排出、孔隙度降低和体积减少的过程与结果称压实作用(机械压实作用)。2、标志在堆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
3、粒的重新陈列和某些构造构造的改动，如假杂基的构成。影响要素影响要素 1) 1) 原始孔隙度大者易压实，反之亦然。泥质堆积物的原始孔隙度原始孔隙度大者易压实，反之亦然。泥质堆积物的原始孔隙度7O7O9090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454555%55%，其压实作用，其压实作用较弱；较弱；2)2)荷艰苦、埋藏深度大压实明显。普通孔隙的大小和孔隙度的高低荷艰苦、埋藏深度大压实明显。普通孔隙的大小和孔隙度的高低与埋藏深度有正相关关系。与埋藏深度有正相关关系。3)3)颗粒的外形、圆度、粗糙度、分选性、杂基含量等对压实作用的颗粒的外形、圆度、粗糙度、分选性、杂基含量等对压
4、实作用的效应也有影响。颗粒的圆度越高，分选性越好，原始堆积物填积效应也有影响。颗粒的圆度越高，分选性越好，原始堆积物填积越严密，其压实作用较弱。如砾岩的压实效应普通比砂岩弱，砂越严密，其压实作用较弱。如砾岩的压实效应普通比砂岩弱，砂岩比粉砂岩弱。岩比粉砂岩弱。4)4)早期胶结作用能有效减弱压实效应。排水不早期胶结作用能有效减弱压实效应。排水不暢暢也可构成欠压实带。也可构成欠压实带。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： 堆积物随埋藏深度的添加，当上覆层的应堆积物随埋藏深度的添
5、加，当上覆层的应力超越孔隙水所能接受的静水压时，或者受较强的构造应力力超越孔隙水所能接受的静水压时，或者受较强的构造应力作用时，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：颗粒接触处、标志：颗粒接触处( (压溶处压溶处) )的形状将依次由点接触演的形状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 构成压入坑构造；构成压入坑构造； 构成
6、缝合线构造；构成缝合线构造； 3 3、影响要素：、影响要素：1)1)温度和压力是发生压溶作用的首要要素：足够高的温度和温度和压力是发生压溶作用的首要要素：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)碎屑颗粒外表有水膜存在时有利于压溶作用的进展碎屑颗粒外表有水膜存在时有利于压溶作用的进展3)3)粘土膜的存在有利于压溶作用的进展粘土膜的存在有利于压溶作用的进展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展。刚性的碎屑颗粒有利于应力中亦有利于压溶作用的进展。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
7、结物的景象也是常见的。的景象也是常见的。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，将松散的堆积物固结起来从孔隙溶液中沉淀出矿物质胶结物，将松散的堆积物固结起来的的( (变化过程及结果变化过程及结果) )作用。胶结作用是堆积物转变成堆积岩的重作用。胶结作用是堆积物转变成堆积岩的重要作用，也是使堆积层中孔隙度和浸透率降低的主要缘由之一。要作用，也是使堆积层中孔隙度和浸透率降低的主要缘由之一。胶结作用虽然主要发生在近地表成岩环境，但堆积物进入埋藏环境，胶结作用虽然主要发生在近地表成岩环境，但堆积物进入埋藏环境，乃至成岩晚期的中等埋藏及深埋藏成岩环境，胶结作用
8、并未停顿，乃至成岩晚期的中等埋藏及深埋藏成岩环境，胶结作用并未停顿，而是伴随压实压溶作用继续进展的。压溶进入地下水中的而是伴随压实压溶作用继续进展的。压溶进入地下水中的Si02Si02还还会以石英颗粒不规那么次生加大的方式重新沉淀，充填压实剩余会以石英颗粒不规那么次生加大的方式重新沉淀，充填压实剩余粒间孔，对孔隙起最后的破坏作用。这在研讨区砂岩中也是存在粒间孔，对孔隙起最后的破坏作用。这在研讨区砂岩中也是存在的。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。石英
9、分布最广泛。(2)(2)构造特征：蛋白石为非晶质多充填孔隙产出；玉髓本质上是隐构造特征：蛋白石为非晶质多充填孔隙产出；玉髓本质上是隐晶石英，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方式出现。是以碎屑石英自生加大边的方式出现。(3)(3)分布：普通来讲，非晶质蛋白石胶结物出如今第三纪以后较年分布：普通来讲，非晶质蛋白石胶结物出如今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
10、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，普通只能见到石英胶结物，屑岩中存在；在井深较大的岩心中，普通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( (构造构造) )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
11、填于空隙中，呈交代物，呈结核状，或存在于薄的纹层中。方解石常见粒状构呈交代物，呈结核状，或存在于薄的纹层中。方解石常见粒状构造、镶嵌构造、栉壳状构造以及连晶胶结构造。造、镶嵌构造、栉壳状构造以及连晶胶结构造。(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，其它成岩阶段也可构成。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构成。可根据不同碳酸盐矿物充填顺序分析胶结作用的顺序，这也是研讨成岩演化历史的根据。顺序，这也是研讨成岩演化历史的根据。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
12、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继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继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，孔隙水溶解碎屑堆积物中的介壳和碳酸盐颗粒，溶解的物质又作其二，孔隙水溶解碎屑堆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
13、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。一。其四，深部页岩层的半浸透膜网状效应，可使深处的阴离子和离子其四，深部页岩层的半浸透膜网状效应，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。虽然深部压力的添加可以略微提高那些离子的溶度积，但半浸透膜效应是主深部压力的添加可以略微提高那些离子的溶度积，但半浸透膜效应是主要的。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
14、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。可构成于堆积期及成岩作用的各个阶段。构成于堆积期和早成岩可构成于堆积期及成岩作用的各个阶段。构成于堆积期
15、和早成岩期的往往与强蒸发作用有关，构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，构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。地层水与堆积物相互反响或不同地层的溶解和再沉淀作用有关。地层水与堆积物相互反响或不同地层水的混合，也可析出石膏与硬石膏。构成重晶石所需求的钡离子，水的混合，也可析出石膏与硬石膏。构成重晶石所需求的钡离子，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 早期石膏早期石膏连晶式胶晶式胶结，后期石膏脱水，后期石膏脱水转化化为硬石硬石膏，膏，+120；下第三系，江；下第三系，江汉油田金油田金6井井4 4粘土矿物胶结作用粘土矿物胶
16、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：在薄片中普通呈假六边形晶片，集合体呈高岭石：在薄片中普通呈假六边形晶片，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
17、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：伊利石常呈不规那么的细小晶片及颗伊利石：伊利石常呈不规那么的细小晶片及颗粒包膜方式产出，其结晶程度随埋藏深度的添加粒包膜方式产出，其结晶程度随埋藏深度的添加而变好，最后转化成绢云母。伊利石可以是在成而变好，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。岩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方式产出。多呈颗粒包膜或孔隙衬边方式产出。自生绿泥石分布
18、于各种砂岩中，可从孔隙水中直自生绿泥石分布于各种砂岩中，可从孔隙水中直接沉淀外，也可由其他粘土矿物转变而来。随着接沉淀外，也可由其他粘土矿物转变而来。随着理深添加、温度升高，理深添加、温度升高，PHPH值添加，早期构成的高值添加，早期构成的高岭石、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Fe2+Fe2+和和Mg2+Mg2+存在的复原条件下转变成绿泥石和存在的复原条件下转变成绿泥石和黑云母组合。黑云母组合。 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，显微镜下难识别，电镜下为砂粒外表的皱或絮状，显微镜下难识别，
19、电镜下为砂粒外表的皱纹状及蜂窝状薄膜。在一些含火山物质较丰富的砂纹状及蜂窝状薄膜。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。伊蒙混层粘土矿物形状粘土矿物，多为颗粒包膜。伊蒙混层粘土矿物形状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，其形状近似于伊利石，
20、呈不规那么晶片状；石层，其形状近似于伊利石，呈不规那么晶片状；如富含蒙脱石层，那么呈类似于蒙脱石的皱纹状。如富含蒙脱石层，那么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：交代作用是指一种矿物替代另一种矿物的景象。交代概念：交代作用是指一种矿物替代另一种矿物的景象。交代作用根本是在固体形状下发生的，新矿物的构
21、成与旧矿物的作用根本是在固体形状下发生的，新矿物的构成与旧矿物的消逝同时进展。消逝同时进展。 交代作用的本质是体系的化学平衡及平衡转移的问题。交代作用的本质是体系的化学平衡及平衡转移的问题。当体系内的物理、化学条件温度、压力、浓度、流体成分、当体系内的物理、化学条件温度、压力、浓度、流体成分、PHPH值、值、EhEh值等发生改动时，原来稳定的矿物或矿物组合将值等发生改动时，原来稳定的矿物或矿物组合将变得不稳定，发生溶解、迁移或原地转化，构成在新的物理、变得不稳定，发生溶解、迁移或原地转化，构成在新的物理、化学条件下稳定存在的新矿物或矿物组合。交代作用遵照质化学条件下稳定存在的新矿物或矿物组合。
22、交代作用遵照质量作用定律。量作用定律。 交代作用的主要标志如下： 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的保管。交代矿物具有被交代矿物的假象， 2)幻影构造。岩石遭到剧烈的交代作用，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。其内部构造甚至其边缘已消逝，但因其内部有包裹体存在，故显示出颗粒幻影。3)交叉、切割、边缘蚕食景象。矿物或颗粒被自形晶体或镶嵌构造的晶体切割或溶侵蚀。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以及包裹景象来判别其生
23、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。在普矿物的多形转变是一种较复杂的广义的重结晶作用。在普通情况下，当一种矿物转变为另一种更稳定的矿物相时，只发通情况下，当一种矿物转变为另一种更稳定的矿物相时，只发生晶格和外形及大小的变化。生晶格和外形及大小的变化。 l2 2、常见类型：、常见类型：l重结晶景象和矿物的多
24、形转变主要发生于碎屑岩的填隙物中。重结晶景象和矿物的多形转变主要发生于碎屑岩的填隙物中。 l胶结物的重结晶作用，可使砂岩的碳酸盐胶结物构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构成典型的连晶或嵌晶构造晶构造, ,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。 l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。l在碎屑堆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堆积岩埋藏
25、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。溶解作用的结果构成了砂岩中的次生孔隙。这种固
26、相用。溶解作用的结果构成了砂岩中的次生孔隙。这种固相物质进入溶液同时构成次生孔隙的作用物质进入溶液同时构成次生孔隙的作用( (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)进展恢复。进展恢复。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(VP)(VP)。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(Vl)(Vl)和碳酸盐等基质胶结物含量和碳酸盐等基质胶结物含量(V2)(V2)，计算，计算因充填孔隙而呵斥的胶结孔隙因充填孔隙而呵斥的胶结孔隙(Vn)(Vn)损失。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(Rs)(Rs)计算因溶蚀作用所添加的溶蚀孔隙计算因溶蚀作用所添加的溶蚀孔隙(Vs)(Vs)。3.4溶解作用产生次生孔隙溶解作用产生次生孔隙
