b.浅埋成岩作用 b.浅埋成岩作用 指同生作用之后一直到沉积物固结为止发生在沉 积物内部的一切物理,化学和生物作用.包括压实 压实, 积物内部的一切物理,化学和生物作用.包括压实, 压溶和胶结作用.结果:松散沉积物变为坚固沉积岩. 压溶和胶结作用.结果:松散沉积物变为坚固沉积岩. (底界几m到几百 底界几 到几百m) 到几百 此时沉积物已脱离沉积环境(与水体已隔离). 此时沉积物已脱离沉积环境(与水体已隔离). 伴随上覆沉积物厚度的增大, 伴随上覆沉积物厚度的增大,浅埋成岩作用条件 的总体变化趋势是温压升高,层间连通性变差, 的总体变化趋势是温压升高,层间连通性变差,开放 系统变为封闭系统,但孔隙水通常可通畅而缓慢流动, 系统变为封闭系统,但孔隙水通常可通畅而缓慢流动, 厌氧细菌的间接生物化学作用增强,Eh值降低. 厌氧细菌的间接生物化学作用增强,Eh值降低. 的间接生物化学作用增强 值降低
2. 胶结作用(Cementation)(胶结物的形成) 胶结作用(Cementation)(胶结物的形成) (Cementation) 彼此分立的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ粒被胶结物焊结在一起的作用称 为胶结作用.主要在成岩早期(同生和浅埋)进行. 为胶结作用.主要在成岩早期(同生和浅埋)进行. 胶结物:指在成岩过程中, 胶结物:指在成岩过程中,从粒间水溶液中沉淀 出来,对分离颗粒起焊结作用的化学沉淀物. 出来,对分离颗粒起焊结作用的化学沉淀物.松散 的碎屑沉积物通过胶结作用变成固结的岩石. 的碎屑沉积物通过胶结作用变成固结的岩石. 主要胶结物有硅质,方解石,赤铁矿,粘土, 主要胶结物有硅质,方解石,赤铁矿,粘土,海绿 石膏等. 石,石膏等.
晚期成岩作用 沉积物固结之后至变质或风化作用开始之 前发生的物理,化学作用称晚期成岩作用. 前发生的物理,化学作用称晚期成岩作用.
a.深埋成岩作用( diagenesis) a.深埋成岩作用(Deep buried diagenesis) 深埋成岩作用 指已固结的沉积岩在上覆沉积物厚度进一步加大 上覆沉积物厚度进一步加大, 指已固结的沉积岩在上覆沉积物厚度进一步加大, 温压进一步升高直到变质作用(形成浊沸石) 温压进一步升高直到变质作用(形成浊沸石)之前所 经历的所有作用.包括交代,重结晶,次生加大,压 经历的所有作用.包括交代,重结晶,次生加大, 溶等.这时沉积物的埋深相对较大.温度 溶等.这时沉积物的埋深相对较大.温度<200℃,
机械压实作用类型示意图
压 实 作 用
b, 压溶作用(Pressure solution) 压溶作用(Pressure 沉积物随埋藏深度的增加, 沉积物随埋藏深度的增加,碎屑颗粒接触点上所承受的 来自上覆层的压力或来自构造作用的侧向应力超过正常孔隙 流体压力时,颗粒接触处的溶解度增高, 流体压力时,颗粒接触处的溶解度增高,将发生晶格变形的 溶解作用. 溶解作用. 压溶开始之前,颗粒相互之间多为点接触, 压溶开始之前,颗粒相互之间多为点接触,有时可为粗 糙的面接触,压溶后则可能演变为光滑的面接触, 糙的面接触,压溶后则可能演变为光滑的面接触,凸凹接触 或缝合线接触.压溶的成分全部进入到粒间水溶液中, 或缝合线接触.压溶的成分全部进入到粒间水溶液中,它们 可在邻近压力较低部位重新参与沉淀矿物的形成. 可在邻近压力较低部位重新参与沉淀矿物的形成.
压溶作用改变颗粒相互接触类型
颗粒之间接触类型随压力增大的变化序列 1.点接触,2.面接触,3.凹凸接触,4.缝合线接触 点接触, 面接触, 凹凸接触, 注意:其接触面积越来越大, 注意:其接触面积越来越大,有利于减小压强
压溶作用
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同生作用 早期成岩作 用 成 岩 变生成岩作 作 用(向变质作 用 用过渡) 用过渡) 表生成岩作 用(向风化作 用过渡) 用过渡)
晚期 成岩 作用
深埋成岩作 用(向变质 作用过渡) 作用过渡) 表生成岩作 用(向风化 作用过渡) 作用过渡)
早期成岩作用(Early 早期成岩作用(Early diagenesis) 指沉积物固结之前的成岩作用, 指沉积物固结之前的成岩作用,其作用结 果是沉积物的固结. 果是沉积物的固结.按作用条件与沉积环境的 关系, 关系,早期成岩作用可分为同生作用和浅埋成 岩作用. 岩作用.
压力<0.2GPa.浊沸石的出现为转变变质岩的标志 .浊沸石的出现为转变变质岩的标志 压力
在深埋成岩作用中,生物作用一般都已停止, 在深埋成岩作用中,生物作用一般都已停止,沉 积物中的孔隙已大大减少,相互连通性也变差, 积物中的孔隙已大大减少,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. 的成分和结构等都会顺应物化条件的改变而改变.
第一节: 第一节:成岩作用的阶段划分
Рухин, 1958 Chilingar,1967
本教材 同生作用 早期 成岩 作用 浅埋成岩 作用
同生作用
成岩作用
进后生作 用(向变 后 质作用过 生 渡) 作 用 退后生作 用(向风化
作用过渡) 作用过渡)
早 期 成 岩 作 成 用 岩 作 晚 用 期 成 岩 作 用
※亮晶
在同生期和成岩阶段由水化学作用沉淀于碳酸盐 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 方解石称亮晶. 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" 由于方解石晶体一般较清洁明亮,故常称为"亮 方解石晶体一般较清洁明亮, 晶方解石" 亮晶方解石胶结物" 亮晶" 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, 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 水的化学作用而沉淀并充填在颗粒之间的胶结物, 胶结物 者也都代表水动力条件较强的环境. 者也都代表水动力条件较强的环境. 代表水动力条件较强的环境
1. 压实和压溶作用
a.压实作用 Compaction): 压实作用( a.压实作用(Compaction): 指沉积物沉积后在其上覆盖层的重荷下, 指沉积物沉积后在其上覆盖层的重荷下,或在构造形变 应力的作用下,发生水分排出,孔隙度降低, 应力的作用下,发生水分排出,孔隙度降低,体积缩小的作 用并逐渐固结.这种单纯机械压缩-固化作用称为压实作用. 并逐渐固结.这种单纯机械压缩-固化作用称为压实作用. 在沉积物内部可以发生颗粒的滑动,转动,位移,变形, 在沉积物内部可以发生颗粒的滑动,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. 破裂,进而导致颗粒的重新排列和某些结构构造的改变.压 实作用在沉积物埋藏的早期阶段表现得比较明显. 实作用在沉积物埋藏的早期阶段表现得比较明显.
一,常见成岩作用现象
(compaction):静压力下沉积物排气 排水, 静压力下沉积物排气, 1. 压实作用(compaction):静压力下沉积物排气,排水,体积缩 小,孔隙度降低,密度增加. 孔隙度降低,密度增加. (pressure-solution):压力下沉积物颗粒间或沉积岩 2. 压溶作用(pressure-solution):压力下沉积物颗粒间或沉积岩 内部发生溶解. 内部发生溶解.如,缝合线构造 (cementation):孔隙水过饱和沉淀出矿物质 孔隙水过饱和沉淀出矿物质( 3. 胶结作用(cementation):孔隙水过饱和沉淀出矿物质(胶结物 cement),将沉积物粘结成岩石 将沉积物粘结成岩石. cement),将沉积物粘结成岩石. 4. 重结晶作用(recrystallization):通过溶解-再沉淀或固体 (recrystallization):通过溶解 通过溶解- 扩散,使得细小晶粒集结成粗大晶粒. 蛋白石(非晶质) 扩散,使得细小晶粒集结成粗大晶粒.如,蛋白石(非晶质) 玉髓(隐晶质)-石英(显晶质) )-石英 -玉髓(隐晶质)-石英(显晶质) (replacement):已存矿物被水局部溶解称为 5. 溶蚀与交代作用(replacement):已存矿物被水局部溶解称为 溶蚀;外来组分取代原组分而占据原组分位置. 白云石化; 溶蚀;外来组分取代原组分而占据原组分位置.如,白云石化; 相互交代. SiO2与CaCO3相互交代. mineral):海绿石,鲕绿泥石, 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, 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. 英和自生长石(再生加大边).也有将此归入胶结作用.
变质岩和岩浆岩抬升到潜水面附近所受的作用不叫成岩作用变质岩和岩浆岩抬升到潜水面附近所受的作用不叫成岩作用-蚀变作用
第二节:主要成岩作用及作用特点: 第二节:主要成岩作用及作用特点:
主要成岩作用有以下几种, 主要成岩作用有以下几种,它们都是互相联系和 互用影响的,其综合效应影响和控制着沉积物( 互用影响的,其综合效应影响和控制着沉积物(岩) 的发育历史. 的发育历史. 压实和压溶作用 胶结作用 溶蚀和交代作用 重结晶作用
b.表生成岩作用 b.表生成岩作用 指坚固沉积岩因盆地抬升而逐渐上升到潜水面附 指坚固沉积岩因盆地抬升而逐渐上升到潜水面附 盆地抬升 近时,受渗流和潜流大气降水影响所发生的作用. 近时,受渗流和潜流大气降水影响所发生的作用.潜 水面以下,低温压下,与地下水的作用,包括溶蚀, 水面以下,低温压下,与地下水的作用,包括溶蚀, 充填,交代. 充填,交代. 作用条件接近地表的常温常压,Eh值较高,盐度 作用条件接近地表的常温常压,Eh值较高, 值较高 很低,pH值则在渗流水中较低 中偏弱酸性), 值则在渗流水中较低( ),在潜 很低,pH值则在渗流水中较低(中偏弱酸性),在潜 流水中较高(中偏弱碱性),作用强度取决于岩石成 流水中较高(中偏弱碱性),作用强度取决于岩石成 ), 溶蚀作用, 分和孔隙状况. 主要作用为溶蚀作用 氧化作用. 分和孔隙状况. 主要作用为溶蚀作用,氧化作用.