成岩作用

地球岩石及其形成作用（22）胡经国第六节沉积岩的成岩作用一、成岩作用的概念成岩作用（Diagenesis）是指在一定压力、温度影响下，由原岩经风化作用、侵蚀作用、搬运作用、沉积作用而形成的松散（软）沉积物固结成为坚硬沉积岩的作用过程。

成岩作用大多发生在地下几千米以内的地质环境中。

成岩作用一词最早由德国学者 C.W.冈贝尔（1868 )提出。

各国学者对这一名词所赋予的含义并不完全一致。

需要指出的是，这里所说的成岩作用是指沉积岩的形成作用。

它与岩浆岩和变质岩的形成作用是有区别的。

成岩作用的主要方式包括沉积物的压实作用、胶结作用、交代作用、结晶作用、淋滤作用、水合作用和生物化学作用以及新矿物的产生等。

这些作用通常是在压力、温度不高的地壳表层发生的。

在作为成岩物质的沉积物被上覆沉积物覆盖以后，由于厌氧细菌的作用，有机质腐烂分解，产生H2S、CH4、NH3和CO2等气体，促使碳酸基矿物溶解成为重碳酸盐，高价氧化物还原成低价硫化物，酸性氧化环境变为碱性还原环境。

此时，沉积物发生重新分配、组合，胶体矿物脱水陈化、压缩胶结，最终固结成为岩石。

二、成岩作用机理松散（软）沉积物经过一定的物理、化学、生物化学变化以及其他变化和改造（如水分挤出、孔隙度减小、密度加大、胶结、重结晶、化学成分变化形成新矿物等），固结成为沉积岩的作用过程，称为成岩作用。

成岩作用是沉积岩形成的最后阶段。

沉积物的成岩作用机理是很复杂的，主要包括以下几种作用。

㈠、压实作用1、压实作用与附着水排出由于上覆沉积物逐渐增厚，上覆沉积物压力也不断增大，因而沉积物中的附着水逐渐被排出，颗粒间的孔隙减少，体积缩小，颗粒之间的联系力增强，从而使沉积物固结变硬的作用过程，称为沉积物的压实作用（Compaction）。

压实作用是粘土沉积物成岩作用的主要方式。

例如，新鲜的粘土沉积物孔隙度可达80%；在压实固结成为页岩以后，其孔隙度可减少至20%，甚至更小。

2、压实作用与失水作用随着压力的增大，温度也有所升高。

沉积成岩作用沉积成岩作用是探讨地球科学中关于岩石构造形成的一种演化过程，它涉及到许多科学知识，如沉积学、矿物学、地质学、岩石学等。

那么沉积成岩作用是怎样进行的？沉积成岩有哪些作用呢？一、沉积成岩作用沉积成岩作用是指岩石在地壳内极深的深层环境下，源于沉积物（海砂、河砂、湖砂、火成岩碎屑）的物理、化学和生物等作用的综合作用，形成的一种复杂的构造过程。

它是由于沉积物在不断堆积、压实和混合，导致沉积物中夹杂物（如细菌、泥沙、沉积岩碎片、海盐甲烷等）发生物理、化学和生物作用而产生的构造过程。

岩石由此演化形成。

沉积成岩作用发生在极其深层，遭受着大量来自地幔层的压力。

地壳层中的沉积物首先表现为浊流、晶格、泥屑或积累物。

这些物质沉积在一起，并且因为极端的压力和温度条件，发生化学作用，形成岩石。

二、沉积成岩作用的效果沉积成岩作用的主要效果有：（1）形成岩浆：积物在高温、高压条件下可以形成岩浆。

岩浆有利于岩石形成，这是沉积成岩作用的最基本效果。

（2）促成物质迁移：积物在受到足够的压力和温度的条件下，会蒸发，这将促使部分物质迁移到更深的地壳层，从而改变了形成岩石的构成。

（3）影响岩石的组成：积物的物理、化学和生物作用，产生的结果是改变了岩石的化学组成，使岩石变得更加结实。

（4）影响岩石的结构：积物在受到足够的压力和温度，会结合和缩短，这将直接影响到岩石的结构，使岩石变得更加坚实。

三、沉积成岩作用的意义沉积成岩作用是地质演化过程当中不可或缺的一部分，它对地质结构、地质环境和地壳结构的变化起着重要的作用。

这些岩石的形成利于沉积物的堆积，因此沉积成岩作用有利于丰富沉积物质，形成更多的地下岩石以及地下水资源。

此外，沉积成岩作用的发生，也有助于改变地质构造，从而形成新的地质成果。

因此，沉积成岩作用在地质演化过程中对地球形成和演化起着重要作用，是理解地质系统演化过程不可分割的重要组成部分。

沉积岩石学复习资料一、名词解释沉积岩：沉积岩石学：成岩作用：沉积物沉积后转变为沉积岩直至变质作用以前或者因构造运动重新抬升到地表遭受风化作用以前所发生的一切作用。

风化作用：牛顿流体：重力流：一种在重力作用下发生流动的、弥散有大量沉积物的高密度流体。

非牛顿流体：急流：障碍物处激起浪花，一涌而过，只在障碍物附近的水面有所升高，而对稍远的上游水不发生任何影响缓流：在障碍物处发生水面跌落，而障碍物上游水面发生壅高，并延伸到上游相当远处层流：一种平缓的流动，水质点做直线运动，流体上下层之间无质量交换紊流：一种急湍的流动，水质点运动轨迹极不规则，流体上下层之间经常有质量交换碎屑流：一种砾、砂、泥和水相混合的高密度流体，泥和水相混合组成的依靠杂基支撑着砂、砾使之呈悬浮状态搬运，沿着斜坡运动。

颗粒流：由松散的颗粒（砾、砂）所构成的重力流。

由颗粒之间的相互碰撞所产生的支撑应力，保持颗粒呈悬浮状态被搬运。

液化沉积物流：沉积物孔隙中富含水，当孔隙水的压力超过静水压力时，即可产生超孔隙压力，使流体向上流动来支撑颗粒，使之呈悬浮状，即沉积物发生“液化”。

浊流：主要由砂、泥和水充分混合的高密度流体、靠液体的湍流来支撑碎屑颗粒，并使之呈悬浮状态。

30-40%泥＋砂；极少的砾。

密度高者达1.5-2g/cm3。

机械分异作用：碎屑物质在沉积的过程中，按粒度、密度、形状等差异发生有序沉积的现象。

胶体溶液：介于粗分散系（悬浮液）和离子分散系（真溶液）间，粒子直径介于1～100nm间，多呈分子状态。

化学沉积分异作用：泼性或溶解度的差异，以及受所处环境pH和Eh的影响，按一定顺序依次从溶液中沉淀出来的现象。

沉积岩的构造：指沉积岩各个组成部分的空间分布、排列方式和相互关系流动成因构造：沉积物在搬运和沉积时，由于介质（如水、空气）的流动，在沉积物内部或表面形成的构造，属流动成因构造。

层理构造：沉积岩岩石性质沿垂向上的变化或差异而产生的层状构造，可通过矿物成分、颜色、粒度、形状、排列或填集方式的突变或渐变显现出来。

碳酸盐岩的成岩作用
碳酸盐岩的成岩作用主要是指碳酸盐岩的沉积、变质和熔融等物理化学过程，以及地壳演化过程中碳酸盐岩的改造作用。

1、沉积作用：碳酸盐岩是由海水中悬浮的碳酸盐物质，以及海底火山活动等途径沉积而成的。

2、变质作用：碳酸盐岩受到地壳构造变形，温度和压力的影响，可以发生变质作用，形成不同种类的碳酸盐岩。

3、熔融作用：碳酸盐岩在受到高温和高压的作用下，可以发生熔融作用，形成新的碳酸盐岩。

4、改造作用：地壳演化过程中，碳酸盐岩可以受到构造变形、渗透变质、熔融变质等作用，形成不同种类的碳酸盐岩。

成壤与成岩作用结果
成壤作用是指残积物及其他沉积物的表层在一定条件下产生的形成土壤过程的产物。

即残积物的表层，通过生物风化、物理风化和化学风化发生了物质移动和能量转化。

它包括了土体内有机质的聚积和分解，矿物的形成和破坏，元素的迁移和转换，土壤剖面结构的形成和发展等，这一切便是土壤的形成过程目前对成岩作用（diagenesis）的理解还不统一，有人将其等同于固结作用（consolidation）（狭义成岩作用），本教材的成岩作用泛指沉积物从最后沉积或静止下来的那一时刻起直到它开始变质或遭受风化之前所经历的所有作用（广义成岩作用）。

按作用进行的时间先后，成岩作用又分为早、晚两期。

第一章绪论第一节成岩作用的概念与研究历史一、成岩作用的概念成岩作用一词diagenesis（复数diageneses，形容词diagenetic）最先由德国人GÜmbel（1868）提出。

在国内一样以为，成岩作用是指碎屑沉积物在沉积后到变质作用之前，这一漫长时期所发生的各类物理、化学及生物转变。

而不是狭义的，仅指沉积物的石化和固结作用（郑浚茂,1989）。

成岩作用的这一概念是我国现代大多数地质家们所同意的概念。

二、研究历史①1868-1970：一样性的描述，岩石学方面的研究。

②1970-1995年：成岩作用与石油地质相结合，再加上大量新技术、新方式的引入，如X―衍射、铸体薄片、压汞、阴极发光显微镜、SEM、R o、Rork Ever、同位素、荧光显微镜、电子探针等使成岩作用的研究取得冲破性进展，最大的发觉确实是深层（>4000m）次生孔隙的发觉，并在其中发觉了工业油气流。

不仅具有理论意义，而且具有庞大的经济成效。

专门是成岩圈闭的发觉，令人们更进一步熟悉了成岩作用研究的重要性。

③1995~现今：显现了三个不同的研究方式和领域A、分析、化验、观看、描述：刘宝珺、孙永传、李忠、郑浚茂、应凤祥、赵澄林B、成岩作用物理模拟：赵澄林、孟元林C、成岩作用数值模拟：孟元林、应凤祥、何东博表1-1 成岩作用进展史（李忠，2006）第二节成岩作用的研究内容与意义一、成岩作用在石油地质中的地位（一）成岩作用对成藏要素的阻碍石油与天然气是一种沉积有机矿产，其形成和散布与沉积相和成岩作用紧密相关。

成岩作用可进一步分为早成岩时期A期、B期、中成岩时期A1、A2亚期、B期和晚成岩时期，他对石油地质的六大成藏要素生、储、盖、运、圈、保均有紧密关系（表1-1）。

表1-1 成岩作用对成藏要素的阻碍与操纵（二）对储层质量的阻碍成岩作用对六大成藏要素阻碍最严峻的是储层的质量。

研究说明，储层的物性要紧受沉积相、成岩作用和构造作用的阻碍与操纵。

地质成岩作用一、成岩作用及其分类成岩作用，指沉积物沉积后至岩石固结，在深埋环境下直到变质作用之前发生的物理、化学的变化，以及埋藏后岩石又被抬升至地表或接近地表的环境中所发生的一切物理、化学变化。

直到固结为岩石以前所发生的一切物理的和化学的（或生物）变化过程。

一般包括沉积物的压实作用、胶结作用、交代作用、结晶作用、淋滤作用、水合作用和生物化学作用等。

包括硬结成岩作用、岩浆成岩作用和变质成岩作用。

岩浆成岩作用分为侵入成岩作用和喷出成岩作用。

二、硬结成岩作用及其产物特征硬结成岩作用，也称沉积成岩作用，指松散沉积物在上覆沉积物的重荷压力作用下，孔隙减少，水分排除，碎屑颗粒间的联系力增强，或碎屑间隙中的充填物质黏结力增大，或因压力、温度的影响，沉积物部分溶解并重结晶，转变为坚硬岩石的过程。

一般而言，松散沉积物上覆沉积物越厚，重荷压力作用越强，孔隙减少程度越高，水分排除越完全，固结成岩作用越完全，碎屑颗粒间的联系力越强，或碎屑间隙中的充填物质黏结力越大，成岩后的岩石密度越大，空隙率越小，岩石中含水率越低，岩石越稳定，岩石抵抗风化作用的能力越强，越有利于隧道围岩的稳定；反之，重荷压力作用越弱，孔隙减少程度越低，水分排除越不完全，固结成岩作用越不完全，碎屑颗粒间的联系力越弱，或碎屑间隙中的充填物质黏结力越低，成岩后的岩石密度越小，空隙率大，岩石中含水率高，岩石越不稳定，岩石抵抗风化作用的能力越弱，越不利于隧道围岩的稳定。

压力、温度影响越大，沉积物溶解并重结晶的程度越高，成岩过程越完整，岩石越稳定，岩石抵抗风化作用的能力越强，越有利于隧道围岩的稳定；反之，沉积物溶解并重结晶的程度越低，成岩过程越不完整，岩石越不稳定，岩石抵抗风化作用的能力越低，越不利于隧道围岩的稳。

由于层间结合力较低，相较于由厚层、巨厚层岩石构成的隧道围岩岩体，由薄层岩石构成的围岩岩体稳定性较差。

三、岩浆成岩作用及其产物特征岩浆成岩作用，是指产生于地壳深部（至上地幔顶部）的高温高压熔融岩浆，沿地层岩石体中的断裂构造上升直至喷出地表冷凝固结成岩的整个地质作用过程。