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.docx
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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.docx
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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
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石 8 0_ 馨 斜 长 石 3104 2~10oC古地温以后长石溶解 方式及控制因素 31该成岩阶段钾长石溶解和高岭石伊利石化的 .6 O—一 主要控制因素 当温度超过10—10℃以后,以认为地层已 24可褂 4 O- 基本处于封闭状态,同时该温度将启动高岭石的伊 自 篓酸性 利石化反应口那么钾长石溶解(引,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 2 0- 0 I三 延长组 太原组 石盒子组 碎屑组成中需要有足够的钾长石(源因素)物以外, 地层的初始物质中含膨胀层的粘土矿物(同期火 如图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 Fg4Th itbtn itgao eatflsa ye i. edsrughsorm frmnn edprtpsiii h nhn rtn,teTaynFrtnadnteYacagFomaioh iua omai n oteSieeFraino dsBsnh hhz omt ftOro ai ohe山物质)应相对较少,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(4,因为这两个 图)延长组为32个随机样品EX测试结果;太原组为1D4个随机样品 ED测试结果;盒子组为2砂岩样品x射线衍射分析结果。
X石1个 EDrsl o 2smpe 'm eYaeagFrtn1 alsX utfr3 alsfesiot nhn omao,4smpe hifoteTaya omainad21spl o h hhz rto.rm h iunFrt n aesfrteSieiFoman omi地层都存在较多的同期火山物质,其在1010℃ 2 4以前的成岩作用应按(3)图b的方式发生。
尔多斯 鄂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3b的方式发生;()2作为海相地层的太 该成岩温度范围内,鄂尔多斯盆地三叠系延长组,如 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 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 ()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(长石)斜的溶解并形成高 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 岭石(为这是一储存H的反应)为10~10℃ 认 ,24以后高岭石的伊利石化提供物质基础。
此时,反应 ()反应()2和4为成岩系统彼此依赖的伴生反应,反 应()即为它们加和反应。
该反应不存在离子的带 1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 (际上还包括风化作用阶段)已大量溶解,其 实就且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 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 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 情况一 经历相对浅埋藏的初始矿物中钾长 石的含量多于高岭石,全部高岭石伊利石化,长石 钾仅部分溶解,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。
解提供,地层中会存在斜长石的钠长石化或自生钠 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。
情况三 经历相对浅埋藏的初始矿物中钾长 HAG ii tL:
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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 反应还是一个减体积的反应,反应过程有约1.% 07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。
用,砂岩埋藏前组成中长石的类型及相对含量、层 地初始物质中含膨胀层的粘土矿物(同期火山物质)如 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 参考文献(erne)Rfecs:
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11—10.47 高岭石的沉淀,在受海源流体影响的砂岩(鄂尔 但如多斯盆地太原组、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,成为保存时间最长的长石类型,并也是以 后埋藏成岩过程中对次生孔隙贡献最多的长石类 型。
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12.HagS-n,WuWe・u,LuJ,Se L—hn,Hagu iignj nhii ihniegu ecnChn-agGnrtno eodr rst ymeercwae egg.eeai fscnaypoib to trnooyidrn i fsbei xsr:
Aneal rm neaguigtmeo uaraepuelo xmpefoYah n()3在埋藏成岩作用初期到10~10℃古地温 24以前的成岩阶段中,地层初始物质中含膨胀层的粘 土矿物(同期火山物质)如的数量成为控制长石溶解 方式的主要因素,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,次生 则frtnsdteo rs fOdsbs[].Er iomao aso fTiio ro aiJinnsacnatS,he 20,2()10384:
49—44( hns i nlhasat.2iCieewtEgi bt)nhsr c[】BclkeKNdvmeTam 6jyk ,eki ,RrmM,¥glGCDaeeel aa .int gipcse eBetru(dl uas)rsroro eoressit rn opMidJrsieevi ft nhGecshNr e:
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otSanoee】ele p ul921hvw[ o 23—27 68.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,含膨胀层的粘土矿物数量较少,但则该阶 段形成的次生孔隙主要由酸性斜长石溶解提供,该 【】Fac ,Aaj 7rnaABrtoLM,Manr ,PRrPEeodr lyadJBoe .Scnayprsyfrdb epmeercehn:
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17 otr ot mraJhiAP ul0,8()03—,218.02 阶段形成的次生孔隙通常都能较好保存。
()10~10℃古地温以后的埋藏成岩阶段 4在24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 【】杨俊杰,黄月明,张文正,刘桂霞,黄思静.乙酸对长石砂岩 8 溶蚀作用的实验模拟【】.石油勘探与开发,19,2()J9524:
82—8.6 Yn u-eun u—ighgWe-hn,LuGii,agJnj,HagYemn,Za nzegi u—a inxHagS-n.Epretlapaho iotno esa un iigxemna prc fdsli fflprjiosuodsdtn yaeiaiJ.Ptxlreep9524:
nsa oe ct d【】e po vl,19,2()bccEDo 埋藏条件下钾长石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,全部高岭石伊利石化,则钾长石仅部分溶 解,果钾长石和高岭石等量,如则几乎全部高岭石伊 利石化,钾长石也几乎全部溶解,而如果钾长石的含 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。
82—8( hns ilni btt.6iCieewt gsasa)nlElhr c【】黄思静,杨俊杰,张文正,黄月明,刘桂霞.不同温度条件下 9 乙酸对长石溶蚀过程的实验研究[】.沉积学报,19,1 J953()1:
7—1.7 HagS-n,agJnj,hgwe—hn,HagYeu iignj Yn u-ei Za nzegnu u—n un,i ixarigLuGu—i.Exemetlsuyo edp isltnb prna td fflsadsouo yiri()高岭石的伊利石化作用可以使钾长石的溶 5解在流体pH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, ct cadfrtrleprueJaecai tien ui metrs【】.AtSinoid ebataeaemetl d Sne,19,1()iia9531:
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65 Sii,JnHiu,XeLa—u.nlio caimh —Janiu-a jnu ihan Aaysnmehns s o edprdsouinadi nunigfcosi ̄lsa2c fflsa islt on tifecn atr nsldprrhi只要钾长石(高岭石)或没有消耗完,反应就可以 该持续发生并在深埋藏条件下形成次生孔隙,同时,该 HUN iige 1:
Masxhne n e fecso eodr ooifrai lt igns AGS-n t.jas cagsdtiiune nscnayprsyomfnicaidaeeieahrnltonscs
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44—42 8.HagK—eHagS-n,Tn n-egLuL—ogun ek,un iig0gHogpn,i in.jh Thrdnmi acltno edprdsouo n t imf—emoyaccluao fflsa isltnadisgi iisItatnneco:
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- 关 键 词:
- 过程 长石 高岭石 伊利石 之间 物质 交换 次生 孔隙 形成