碎屑岩成岩作用探讨

陆源碎屑岩的形成过程介绍陆源碎屑岩是由陆地上的岩石经历了风化、搬运和沉积作用后形成的一类岩石。

它们广泛分布在地球表面，形成于陆地环境中的河流、湖泊、沙漠和冰川等地区。

陆源碎屑岩的形成过程非常复杂，涉及了多个环境因素和过程。

本文将对陆源碎屑岩的形成过程进行全面、详细、完整且深入地探讨。

陆源碎屑岩的分类根据岩石的颗粒大小和组成，陆源碎屑岩可以分为砾石、砂岩和泥岩三大类。

砾石主要由直径较大的颗粒组成，砂岩则主要由粒径在0.0625-2毫米之间的颗粒组成，而泥岩则由细粒的颗粒组成，粒径小于0.0625毫米。

陆源碎屑岩的形成过程陆源碎屑岩的形成经历了以下主要过程：1. 侵蚀和风化岩石首先经历了侵蚀和风化的过程。

侵蚀是指水流、冰川和风等力量将岩石表面的颗粒剥离并搬运到其他地方，而风化是指空气、水和温度等因素使岩石中的矿物质发生物理和化学变化。

2. 搬运和沉积搬运是指颗粒通过水流、冰川或风力等将岩石表面的碎屑颗粒运输到其他地点。

这些颗粒会被带到河流、湖泊或海洋等水体中，或者在沙漠中被风力搬运。

在水体或沙漠中，颗粒会随着流体的流动沉积下来，并在堆积过程中逐渐形成沉积物。

3. 压实和固结沉积物经过一段时间的堆积后，会逐渐被上方沉积物的压力所压实。

随着压实作用的增强，沉积物内部的孔隙度减小，颗粒之间的接触变得更加紧密。

同时，沉积物中的含水量会逐渐减少，颗粒之间的结合力增强，从而使沉积物固结成岩。

4. 成岩和变质固结的沉积岩经过长时间的埋藏和地壳构造运动的作用，会发生成岩作用和变质作用。

成岩作用是指岩石中的矿物质发生化学变化，形成新的矿物质和结构。

变质作用是指岩石在高温和高压的条件下发生结构和组成的变化，形成变质岩。

5. 侵蚀和再沉积岩石经历成岩作用和变质作用后，可能再次被侵蚀和风化，并经历搬运和沉积的过程。

这一过程促使已经成岩的岩石碎屑破碎，并形成新的沉积物。

陆源碎屑岩的应用与意义陆源碎屑岩在地质学、环境科学和工程领域具有重要的应用价值和意义。

学 术 论 坛231科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONDOI：10.16661/ki.1672-3791.2017.31.231油气储层中碎屑岩成岩作用的研究郝海彦(延安职业技术学院 陕西延安 716000)摘 要:油气资源是人们生活中常用的资源。

近年来，伴随油气资源开采不断深入发展，碎屑岩成岩作用在相关理论研究方面取得了丰硕成果，并在实践考察中获得了宝贵的第一现场研究资料。

本文通过对岩石成岩过程的描述，来进一步的对岩石成岩作用对于油气储层产生的利弊影响，将碎屑岩成岩作用按常规划分为建设性成岩作用与破坏性成岩作用两类。

关键词:油气储层 碎屑岩 成岩作用中图分类号：TE112.21 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2017)11(a)-0231-02众所周知，岩石的形成需要非常长的时间，是一个极为漫长的地质活动与形成的过程。

岩石在实现埋藏之前，需要诸多因素的参与，包括岩石组成与组构、沉积物的沉积速度、成岩当中的温度条件、压力大小以及水介质等物理化学条件、埋藏水的动力阶梯以及各种岩石在成岩过程中对于沉积组成部分的改造、成岩本身所含有矿物质的形成跟溶蚀等等诸多成岩因素，远比岩石成岩的沉积过程要复杂的多[1]。

所以，使得相关专家学者对于碎屑岩成岩作用的深入研究就显得十分的困难，对于那些深埋在地层中的原生空隙相对而言发育还不够完整的碎岩石储层仍需要进一步的对其发展进行预测；由胶结作用这种岩石成岩过程中所造成的致密层，也就是人们通常所说的钙质层的发现跟预测依旧是油气储层中碎屑岩成岩作用的研究的一个世界难点。

1 碎屑岩石成岩作用研究现状岩石成岩的过程是一个极为复杂而漫长的物理运动与化学变化的过程，其受到的影响因素也是非常多变的。

岩石成岩过程的复杂性主要体现在岩石构成成分的复杂性，岩石流体的来源十分广泛，成岩过程中的温度与压力等诸多成岩的条件也是非常多变的。

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。

碎屑岩成岩作用研究1三碎屑岩成岩作用（沉积后作用）经历什么过程才变为现在的岩石？碎屑沉积物的沉积后作用是指碎屑沉积物沉积后转变 为沉积岩直至变质作用以前，或因构造运动重新抬升到地 表遭受风化以前所发生的一切变化过程及其结果。

其所经 历的整个地质时期称为沉积后作用期。

2三碎屑岩成岩作用（沉积后作用）沉积后作用的类型(狭义的沉积后作用)有： （一）压实和压溶作用 （二）胶结作用 （三）交代作用 （四）重结晶及多型转变作用 （五）溶解作用33.1 压实与压溶作用3.1.1、压实作用是沉积物沉积后在其上覆水体或沉积层的重荷下， 或在构造形变应力的作用下，发生水分排出、孔隙度降低、 体积缩小的变化过程。

标志：沉积物内部发生颗粒的滑动、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。

压实作用的结果：使岩石孔隙度降低，资料表明， 当埋深达3000米时石英砂岩的孔隙度将自40％左右降低至 10-30％ 43.1.1压实作用53.1.1压实作用63.1.1压实作用两者孔隙差别为什 么如此大？73.1.1压实作用颗粒压裂83.1.1压实作用颗粒压裂93.1.1压实作用假基质103.1.1压实作用颗粒间为点线 接触关系值得注意与加大边相区分113.1.1压实作用压实作用的结果：孔隙度降低，渗透率降低，碎屑颗粒间的接触强 度增加，沉积层强度的增加和抗侵蚀能力的增强。

排出的水是孔隙流体的主要来源之一。

孔隙流 体中的Si4+,K+,Na+, Mg2+,Fe2+,Ca2+等离子,是后期化 学成岩作用(胶结作用)的物质基础。

123.1.1压实作用压实作用的影响因素：（1) 原始孔隙度大者易压实，反之亦然。

泥质沉积物的 原始孔隙度7O～90％压实作用明显；砂岩的原始孔隙度45～ 55%，其压实作用较弱； （2)荷重大、埋藏深度大压实明显。

（3)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。

影响碎屑岩储层储集物性的主要因素（一）沉积作用对储层物性的影响沉积作用对碎屑岩的矿物成分、结构、粒度、分选、磨圆、填集的杂基含量等方面都起着明显的控制作用。

而这些因素对储层物性都有不同程度的影响。

1碎屑岩的矿物成分碎屑岩的矿物成分以石英和长石为主，它们对储层物性的影响不同。

一般说来，石英砂岩比长石砂岩储集物性好。

这主要是因为：①长石的亲水性和亲油性比石英强，当被油或水润湿时，长石表面所形成的液体薄膜比石英表面厚，在一般情况下这些液体薄膜不能移动。

这样，它在一定程度上减少了孔隙的流动截面积，导致渗透率变小。

②长石和石英的抗风化能力不同。

石英抗风化能力强，颗粒表面光滑，油气容易通过；长石不耐风化，颗粒表面常有次生高岭土和绢云母，它们一方面对油气有吸附作用，另一方面吸水膨胀堵塞原来的孔隙和喉道。

因此，长石砂岩比石英砂岩储集物性差。

这里需要说明的是：以上所说的是在一般情况下长石碎屑对碎屑岩储层物性的影响，但切不可简单地认为凡是长石砂岩的物性都不如石英砂岩。

在实际工作中，应结合我国陆相盆地的沉积特征进行具体分析。

实际上，我国某些油田长石-石英砂岩或长石砂岩的储集物性是相当好的，甚至比海相石英砂岩还好，这主要是因为长石未经较深的风化所致。

2岩石的结构碎屑岩沉积时所形成的粒间孔隙的大小、形态和发育程度主要受碎屑岩的结构（粒径、分选、磨圆和填集程度等）的影响。

在假定碎屑岩的碎屑颗粒为等大球体的前提下，那么碎屑岩的孔隙度值只和球体的排列方式有关，而与球体的大小无关。

其绝对孔隙度（中t）可用公式表示如下：6(1 - cos^) + 2 cos^理想球体紧密排列的端元形式有两种（图）：a表示立方体排列，堆积最疏松，孔隙度最大，其理论孔隙度为47.6%，孔径大，渗透率也大。

b表示菱面体排列。

排列最紧密，孑L 隙度小，其理论孔隙度为25.9%，孔径小，渗透率低。

所以理论上的孔隙度介于46.7%-25.9% 之间。

这种理想情况在自然界是不存在的。

第２２卷　第６期２０２０年　１２月古地理学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＰＡＬＡＥＯＧＥＯＧＲＡＰＨＹ（ＣｈｉｎｅｓｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｖｏｌ ２２　Ｎｏ ６Ｄｅｃ．２０２０ 文章编号：１６７１－１５０５（２０２０）０６－１０２１－２０ ＤＯＩ：１０．７６０５／ｇｄｌｘｂ．２０２０．０６．０７０碎屑岩储集层成岩作用研究进展与热点问题讨论罗静兰１　李　弛１　雷　川２　曹江骏１　宋昆鹏１１西北大学大陆动力学国家重点实验室／西北大学地质学系，陕西西安７１００６９２长安大学科技处，陕西西安７１００１８摘　要　近１０年来，碎屑岩储集层成岩作用研究发展迅速，总结国内外成岩作用研究进展、前沿研究热点和关键问题，具有重要的学术探索意义。

在归纳前人研究成果与认识基础上，结合国内外典型研究实例，讨论了近年来碎屑岩储集层成岩作用研究进展以及未来研究热点或发展趋势。

认为成岩作用研究在物源对砂岩类型及其成岩演化路径的制约，流体－岩石相互作用及其产物、热动力学与超压背景对成岩作用与孔隙发育的影响，油气充注成藏过程与储集层低渗－致密化时序等研究方面取得了长足进展，正在向将微观尺度成岩作用研究与盆地流体、盆地动力学与热动力学过程等宏观大尺度背景相结合的由源到汇的沉积作用过程、埋藏、烃类成熟与油气充注成藏、构造演化与流体活动、流体－岩石相互作用的成岩作用系统及其时空动态及定量演变机制研究方向发展。

本文旨在抛砖引玉，与业内相关领域的专家学者和同行一起，在成岩作用研究精细程度、研究深度与广度、最先进的分析测试技术与方法之应用、以及多学科交叉融合方面共同努力，以期推动中国碎屑岩储集层成岩作用研究的进程。

关键词　流体－岩石相互作用　低渗－致密时序　高热与超压背景　热流体活动　成岩作用　碎屑岩储集层第一作者简介　罗静兰，女，１９５７年生，西北大学地质学系教授，主要从事碎屑岩储集层沉积学与成岩作用、火山岩岩石学、岩相学与火山岩储集层特征和成岩作用研究。

碎屑岩和碳酸盐岩的成岩作用类型及孔隙演化规律摘要：砂、砾沉积物沉积后会遭受一些沉积后作用，即成岩作用。

主要有：机械压实及压溶作用、胶结作用、交代作用、重结晶作用及溶解作用等。

在各个成岩作用阶段，其岩石的孔隙度会发生变化。

碳酸盐岩的孔隙也会在成岩作用下有规律的的变化。

关键字：碎屑岩、碳酸盐岩、成岩作用1．碎屑岩的成岩作用及其多孔隙度的影响（1）压实作用压实作用系指沉积物沉积后在其上覆水层或沉积层的重荷下，或在构造形变应力的作用下，发生水分排出、孔隙度降低、体积缩小的作用。

压实作用是沉积物进入埋藏阶段后最先经历的成岩作用。

压实作用对颗粒灰岩、白云岩影响较小，而对泥灰岩等细粒岩大半对数图解上孔隙度变化规律压实作用最明显的结果是沉积物体积缩小发生排水、脱水作用。

石英砂岩的孔隙度为40%左右，在3000m深处其孔隙度降至30%-10%.碎屑沉积物在300m深处时，75%的水已经被排除，所排出的水是孔隙度的主要来源之一。

以饶阳凹陷为例,饶阳凹陷位于渤海湾裂谷盆地内的冀中坳陷中部, 是在中国东部中新生代断陷盆地背景上发育起来的单段式箕状含油凹陷, 属于冀中坳陷一个次级构造单元。

该研究区储层砂岩的成分成熟度和结构成熟度均较低, 岩石类型以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主, 磨圆中等, 多呈次棱-次圆状, 分选中等偏差。

该研究区的结构成熟度不高。

该地区的岩石矿物以长石，杂基等以塑形为主的碎屑，随着埋深的增加，使沙岩储层的孔隙度大为减少。

埋深从2000m至5000m, 最大孔隙度由32.9%降至2.17%, 平均孔隙度下降率1.02%/100m.研究区机械压实作用贯穿了整个成岩过程, 但在成岩早期对储层的影响远比其它时期大.（2）压溶作用压溶作用主要发生在3000m一下。

沉积物埋藏深度的增加，碎屑颗粒接触点上所承受的来自上覆地层的压力或来自构造作用的侧向应力超过正常空隙流体压力时，颗粒接触处的溶解度增高，将发生晶格变形和溶解作用。

火山碎屑岩成岩作用及其对储层孔隙演化的影响陆家堡凹陷在辽河外围探区中生代诸凹陷中油气资源最为丰富。

随着区内火山岩油气勘探逐步深入,火山碎屑岩储层评价及分布规律有许多关键地质问题需要进一步深入研究。

本文以陆家堡凹陷18口钻井岩心资料为基础,对火山碎屑岩储层的岩性、岩相、成岩作用与储集空间等方面开展综合描述与量化表征,通过火山碎屑岩岩性、岩相识别与划分,建立针对储层研究需求的火山碎屑岩岩性、岩相分类体系;结合成岩作用类型与期次分析,总结储集空间类型、成因与发育特征,探究了火山碎屑岩孔隙演化过程;在此基础上,建立了火山碎屑岩优质储层识别标准,总结了火山碎屑岩储层形成机理、主控因素及分布规律。

结果表明:(1)陆家堡凹陷下白垩统火山碎屑岩主要由5种火山碎屑物构成,发育5种碎屑颗粒胶结类型;识别出普通火山碎屑岩、沉火山碎屑岩及火山碎屑沉积岩3种亚类6种岩性;发育火山通道相、爆发相及火山沉积相等3种火山碎屑岩相6种亚相。

(2)陆家堡凹陷下白垩统火山碎屑岩发育9种成岩作用、6种储集空间类型。

(3)火山碎屑岩孔隙演化主要经历了早期冷凝与压实固结作用→流体热液充填→碎屑颗粒及基质溶解3个阶段,形成粒间&粒内溶蚀孔、溶蚀缝和构造缝等有效储集空间。

(4)结合物性资料、面孔率分析数据及录井含油显示级别资料,总结出火山碎屑岩储层储集性能由好到差依次为细粒火山碎屑岩类>火山角砾岩类>集块岩类;其中,细粒火山碎屑岩储层储集性能由好到差依次为凝灰岩>沉凝灰岩>凝灰质砂岩。

(5)火山碎屑岩储层影响因素主要包括胶结类型、构造作用、流体作用、溶解作用及粘土矿物含量等5个方面。

(6)陆家堡凹陷下白垩统火山碎屑岩优质储层分布规律呈现为:(1)平面上,位于近火山口相带;(2)纵向上,处于火山碎屑岩地层顶界面之下:(3)微观上,基质中有效孔隙多于碎屑颗粒,碎屑颗粒(晶屑、岩屑和角砾)边缘溶蚀多于内部,晶屑(长石)溶蚀程度强于岩屑。

火山碎屑岩类火山碎屑岩是火山剧烈爆发中产出的火山碎屑堆积物经压实、固结以后形成的岩石。

同一般岩浆岩比较起来，火山碎屑岩的形成过程有以下三个特点：第一，其中的碎屑物质是由火山爆破的机械作用产生的岩石碎块、晶体或玻璃质的碎块构成，而非岩浆冷凝的产物；第二，火山碎屑物质有些是喷射至大气中后经过空气介质而沉落于陆地，有些可能是降落在水中再经一定的搬运作用而在异地沉积的；而岩浆岩无这一沉积过程；第三，火山碎屑岩是由松散的火山碎屑堆积物经过压实、胶结作用后形成的岩石。

而岩浆岩却是岩浆直接的冷凝结晶产物。

由于火山碎屑岩形成过程(机械破碎、沉积、压实、胶结等)和沉积岩相似，因而，也形成了许多和沉积岩相似的特征(如碎屑结构、层理等)。

由于火山碎屑岩中的碎屑物质来源是火山活动这种内动力地质作用的产物，但其沉积—成岩过程中却又有外动力地质作用的因素，即它在成因上具内、外动力地质作用的二重性；在岩性上也显示岩浆岩和沉积岩的双重特征，因而它是岩浆岩—沉积岩之间的过渡类型。

据此，有些人也把它归到沉积岩的分类体系中。

火山碎屑岩分布十分广泛，从前寒武纪的古老地层至近代死火山堆积物中均有产出。

在许多喷出岩出露的地区，也往往相伴而生，共同构成复杂的火山岩系，如我国东南沿海诸省的中生代火山岩系。

火山碎屑岩常富集有一般金属矿产，稀有、放射性元素矿产等，而且规模也比较大。

一、火山碎屑物的一般特征质火山碎屑物质的主要特征表现在它的物态、形状和大小上。

(一)火山碎屑物质的物态和形状火山碎屑物质的物态一般指它降落着地时的物理状态，即是固态、液态，抑或是塑性体。

固态碎屑包括岩屑、晶屑和玻屑；塑性碎屑包括浆屑，塑性玻屑。

1．岩屑岩屑是火山活动中早期先凝结的喷出岩和火山通道的围岩经火山作用爆碎后形成的岩石碎块。

岩屑的形状极不规则，呈棱角状，一般大于2 mm。

2．晶屑晶屑是火山爆碎的各种矿物的晶体碎块，常见者是石英、长石的晶屑，它们多半是岩浆中早期形成的斑晶破碎以后的产物。