碎屑岩成岩作用和储层岩石学研究新进展
储层研究贯穿于油气勘探开发的始终，其在石油地质研究中所占比重也随着油气勘探开发阶段的向前推移而不断增大。
本文重点介绍沉积物（岩）的成岩作用和储层岩石学研究新进展。
一、砂质沉积物（岩）的成岩作用
（一）砂质沉积物（岩）的形成演化包括五个阶段：风化剥蚀—搬运—沉积—成岩—变质。
（二）成岩作用在沉积物（岩）的形成演化旋回中占有特别重要的地位
1、不同程度地改造了沉积物的成分和结构，甚至可以把它变得面目全非。
2、碎屑岩中有很多自生矿物形成于成岩阶段而非沉积产物，特别是自生粘土矿物。
3、砂体的很多结构也形成于成岩期而非沉积期形成。因而在恢复砂体沉积环境、再建古地理时必须了解其成岩变化，否则就会导致得出错误的结论。
4、成岩作用对砂质沉积物（岩）的孔隙性和渗透性有很大影响。要全面评价储层，必须把沉积相研究和成岩作用研究紧密结合起来。
5、砂岩孔隙类型的确定关系到储层评价预测和寻找优质储层的方向。而孔隙成因的确定有赖于成岩作用的深入研究。
6、成岩致密带和成岩隔层的研究可为新区合理部署探井和划分开发层系提供重要依据。
7、成岩史和孔隙演化史的研究是油气成藏的重要组成部分。
8、成岩圈闭的发现为勘探非构造隐蔽油藏指出了新领域。
9、生油岩成岩作用和粘土矿物成岩演化的研究已作为判别生油岩成熟度的重要标志。有机质热演化的研究成果是现代晚期生油理论和油气初次运移理论的重要支柱。
10、油层保护和改造与储层的成岩粘土矿物、自生矿物、岩石成岩后结构构造有密切关系。
11、原来当作岩浆热液成因的砂岩中的金属矿，实际上是成岩期在地下水作用下，沉积物中分散物质发生溶解、沉淀、富集形成的，提出了“成岩矿产”的概念和沉积期分异作用的理论，受到了广泛重视。
12、随着成岩作用研究的不断深化，使我们有可能模拟预测地下孔隙性砂体的性质和展布，提高油气勘探成功率，国内外已有不少成功的例子。
综上，成岩作用关系到油气生成、运移、聚集成藏等一系列石油地质问题，也关系到不少金属矿床的形成，具有重要的理论意义和实际意义，发展迅速，国内外都十分重视。
（三）成岩作用研究的历史、现状和发展趋势
成岩作用这一概念自贡别尔（V on Gumbel，C.W.1886）提出已有100多年的历史。在本世纪四十年代以前，主要是对碎屑岩的研究，特别是对其中的一些矿物如石英、长石、锆石等的自生作用进行观察。自四十年代及五十年代发现了中东及加拿大的碳酸盐岩大油田后，碳酸盐岩石学、沉积学及成岩作用方面的研究在六十年代和七十年代蓬勃发展。就在碳酸盐岩研究工作方兴未艾之时，在七十年代后期和八十年代初，人们的注意力又开始转移到碎屑岩的研究上来。
在五十年代以前，成岩作用的研究多限于描述性的工作。60年代以来人们着重研究成岩作用过程及其相对时间顺序，成岩环境和不同环境下形成的成岩结构。有许多著作将古代的岩石与现代沉积物相对比，做了许多详细的近地表的早期成岩组构的岩石学研究和地下的埋藏成岩作用研究。
1砂岩次生孔隙的研究
七十年代以来，砂岩成岩作用研究的最重要突破是发现了砂岩中有大量成岩作用形成的次生孔隙及其形成机制。随着油气勘探和研究的进展，现已证实有些砂岩油气储层的孔隙往往以次生的为主，否定了砂岩中都是原生粒间孔隙的传统概念。近年来在砂岩次生孔隙成因机理的研究方面有了新的进展。新成果表明，硅酸盐矿物（包括石英）的溶蚀比过去所报导的更普遍。Boles（1983）研究了加里福尼亚州南部和得克萨斯州中新世盆地，认为斜长石是形成次生孔隙的重要矿物，斜长石沿解理面比垂直解理面的溶解作用快2-3倍，溶解后又析出高岭石。陕甘宁盆地侏罗系和三叠系砂体中各种长石的溶蚀十分强烈，有些砂体中的孔隙几乎全部是长石溶孔。其它如榍石、绿帘石、磷灰石等重砂的铸膜孔也很普遍。Curtis（1983）研究了沉积物中铝的活度与次生孔隙的关系。他认为：富含有机泥岩中所形成的酸性水进入砂体后，会使砂体中的碳酸盐和硅酸盐趋于不稳定而被溶蚀，（笔者认为当CO2分压过高，水中溶解的CO2过高时，碳酸盐反而会沉淀而不是溶解，这是过高的离子造成的。）并使一些金属（包括Al）带入孔隙水。但当矿物进一步溶解时，溶液的PH值就要升高，高岭石就会沉淀出来堵塞一部分孔隙。Surdam（1982）的实验资料表明，在脂族酸溶液中Al中活度大为增加，并能形成有机络合物被带走。试验证明：醋酸溶液可使Al的溶解度增加了一个数量级；草酸溶液能使Al的溶解度增加了三个数量级；有机质与无机质相互作用的结果，使硅酸盐和碳酸盐溶解而形成砂岩次生孔隙。
砂岩中次生孔隙的发现，从理论上为寻找深部油气藏提供了依据，扩大了油气勘探领域。世界上不少地区已在4000M以下发现了高孔隙、高渗透性砂岩油藏。塔里木盆地的深埋优质储层则属剩余原生孔隙型。不少学者和研究机构正在研究盆地中砂体孔隙演化和分布的预测模型，预测地下孔隙度窗口和有利孔隙带的分布。Franks（1984）研究过得克萨斯州墨西哥湾地区二氧化碳、孔隙度流体化学性质与次生孔隙三者间的关系。始亲新统威尔科克斯群孔隙流体中方解石的饱和指数，异常高渗透率以及天然气中CO2的含量随储层时代及温度有规律地变化，这表明对次生孔隙形成作用的动态控制。在100℃左右，天然气中的CO2含量迅速增加，这与有关砂岩次生及原生孔隙比值迅速增加的温度相符合。碳酸盐胶结物稳定同位素分析表明，主要组分是有机来源的碳，因此，在有机体系和无机体系之间存在碳的循环。有机质的类型、数量和分布以及在页岩和砂岩中早期的碳酸盐，都能控制形成次生孔隙所需要的CO2的数量。
Al-Shaieb（1984）研究过俄克拉荷马州阿纳达科盆地宾西法尼亚系砂岩的孔隙演化。该砂层以次生孔隙为主，是重要的产气层。这种次生孔隙是由粘土杂基、碳酸盐胶结物及碎屑、海绿石及石英颗粒溶解而成。根据地热和地压梯度以及温度及压力增高，对地层水中CO2溶解度的实验研究，可以很好地估算出砂岩地层中CO2溶解度。作者认为浅层的有机酸和较深层的硫化氢可能是形成次生孔隙的重要因素。
Surdam（1984）研究过矿物氧化剂与次生孔隙的形成。作者认为：在许多重要的烃类储层中，硅酸盐骨架颗粒的溶解，可构成孔隙的重要部分（如美国墨西哥湾地区）。他的试验工作表明，双官能团羧酸仅为痕量。在干酪根构造的研
究中，干酪根的氧化降解是经常使用的工艺方法，可形成浓度极高的双官能团羧酸（从Ⅲ型干酪根析出的碳高达40%，均构成草酸）。矿物氧化剂的还原以及随之而发生的有机质的氧化，有可能象在自然体系中热降解作用一样，从干酪根中析出外表的双官能团羧酸。蒙脱石/伊利石混合层的有序化（从八面体层中析出Fe3+）和羧酸的最高浓度在时间、温度和空间上的一致性，为双官能团羧酸的形成提出一种可能的机理。该机理可使较易溶的双官能团羧酸，恰于烃类形成之前流过附近的砂岩，于是就得到一个碳酸盐和（或）硅酸盐从孔隙或孔隙喉道中溶解除去，使烃类储层中的孔隙度和渗透率增高的理想机理。
Thomson（1985）对铝硅酸盐溶解所形成的次生孔隙的性质进行过研究。作者指出，如果没有铝的活动性，就不可能由于铝硅酸盐溶解而使砂岩孔隙度增高。但已有资料表明，储层流体中铝的浓度很低，接近于零。铝硅酸盐溶解产生的铝仅留在几英尺的范围内，形成成岩粘土矿物，主要为高岭石，它在高温下转变为伊利石。在薄片中主要根据附近存在有充填孔隙的高岭石以及自生石英和钠长石，可以说明有铝硅酸盐颗粒（包括长石和多种岩屑）溶解的产物。由铝硅酸盐溶解的次生孔隙，并不一定就解释为增加了总孔隙度，更恰当地说，应当认为是原有孔隙的重新分布。诚然，该作用实际上是有害的，因为新生的粘土矿物能使渗透率大为降低。
根据Helmold（1985）对怀俄明州及蒙大拿州波得河盆地二叠系的研究，高渗透储层（高达33200MD）是早期沉淀的石膏或硬石膏胶结普遍溶解的结果。该储层为风成砂岩。沙丘相和沙丘间相砂岩的碎屑矿物成分不同，这是沉积期后不稳定颗粒溶解的结果。埋藏史曲线表明，在晚侏罗世到早白垩世时期，当砂岩顶部近于地表时，出现硬石膏溶解，有硫酸钙不饱和的淡水流过砂岩。储层的分布可能受构造控制。
Hogg（1985）研究过美国路易斯安那州沿海地区中新统砂岩中的次生孔隙。样品取自9600-20100英尺，经研究孔隙度大为增高。所见的次生孔隙主要是由自生方解石和白云石溶解而成。次生孔隙的数量主要取决于沉积物原始的结构和成分特征。颗粒较粗、分选好且无杂基的砂岩，经受早成岩期强烈的碳酸盐胶结作用及交代作用，后经溶解，形成极好的孔隙网络，而且生产能力最强。细粒、分选差、富含基质的砂岩，孔隙度增加的少。因此，泥质砂岩储集性差。随埋深增加，压实作用和胶结作用使储集性变差，孔隙间相互连通性降低，孔隙的几何形态变差（由板状变为片状），孔喉比增加。特别是当砂岩中含有大量次生膜孔和超大孔隙时，这一变化趋势更为明显。在超深储层中产量过早降低，归因于储层的应力敏感性，它与片状孔隙喉道、孔喉比极大及上覆压力高有关。
近年来我国一些含油盆地区已发现了不少次生孔隙砂岩油藏。如周自立、吕正谋（1982、1984）研究了胜利油田下第三系沙河界组砂岩中的次生孔隙及其识别标志。朱国华（1979、1980、1983、1984、1985）研究了陕甘宁盆地侏罗系、三叠系砂岩中多种类型次生孔隙，特别是新近发现的陕北延长统浊沸石胶结物溶蚀型次生孔隙含油砂体对该区油气勘探具有重要意义。其它如辽河油田、华北油田、大庆油田等也都对本含油区的砂岩次生孔隙进行了有意义的研究。
比尤佛利克（1982）对次生孔隙的形成持不同看法。他强调要认真区别无净增孔隙的局部溶解与沉淀和有净增孔隙的淋滤作用。后者需要有大量未饱和水带走溶液中的作用产物。这种水的来源有三种：（！）由静水头来的大气水；（2）由干酪根成熟释放出CO2形成的地下酸性孔隙水；（3）粘圭矿物反应，包括高岭石及蒙脱石转变成伊利石形成的水。
沉积盆地中由于干酪根析出的CO2总量计算表明，形成次生孔隙需要大量腐植酸干酪根。但在很多盆地中所形成的CO2及孔隙水流太少，不是以产生大量次生孔隙。但是，与粘土矿物反应可以提供另外的酸来源。
还有人（1982）认为很多盆地中砂岩的次生孔隙是天水下渗的溶蚀作用造成的。认为页岩中的干酪根热演化排出的CO2+H2O量不足以在砂岩中造成大规模的淋滤作用和产生可观的次生孔隙。这是对以施密特为代表所提出的砂岩次生溶孔形成机理提出了挑战。关于天水作用的深度，Galloway（1982）认为可达2-3公里，甚至更深。这与孔隙水含盐度和孔隙压力密切有关。当孔隙水盐度低，孔隙压力小时，天水影响的深度就大，否则反之。
2成岩圈闭的研究
成岩圈闭是一种古圈闭，它是在构造或地层圈闭的基础上，由于成岩作用的变化及其后的构造运动的影响而形成的一种新圈闭。
虽然早在五十年代末，就有人开始注意到这种类型的圈闭，但对它进行比较深入的研究还是七十年代后期才进行的。现在，人们的注意力除了研究成岩作用对储集层及其性能的影响外，也开始注意到成岩作用的影响所造成的油气圈闭类型的改变，即“成岩圈闭”问题以及成岩圈闭的特点、分类和勘探方法。
成岩圈闭的特征之一是，它既不受现今的构造圈闭因素控制，也不受地层因素控制，它是一种古圈闭，是在构造圈闭或地层圈闭的基础上发展起来的，具古构造的某些特征。一个区域的古构造的发展常常是这种油气田存在的必要条件。
成岩圈闭的另一特征，就是成岩作用（其中特别是胶结作用）对油气圈闭起着决定性的影响。它常常把油气封闭起来，其胶结物可以使油气水界面成为一个倾斜的机，或者这个界面比较复杂，原因是成岩作用阻止油气的次生运移。
要在地下找到成岩圈闭，这种勘探方法是相当复杂和困难的。但是成岩圈闭是一种古圈闭，威尔逊（H.H.Wilson 1977）认为，可以通过研究古构造的方法来作为寻找这种油气圈闭的出发点。
施密特等（V.Schmidt 1983）最近对成岩圈闭问题作了归纳。他认为，在很多砂岩和碳酸盐岩地层中，成岩封闭可有效地阻挡储层的油气运移。可以产生圈闭的成岩作用有：（１）由于硅酸盐矿物和碳酸盐矿物压溶而产生的化学压实作用；（２）在化学压实过程中不溶粘土矿物和有机质的富集；（３）由于自生粘土矿物的胶结作用；（４）由于水化作用或交代作用，岩石的体积增加；（５）聚结重结晶作用；（６）塑性组分机械变形；（７）由天然气和原油产生的非活性有机质残余的充填。封堵胶结物有硅质矿物、粘土、沸石、碳酸盐、硫酸盐及绿泥石等类矿物。与封堵能力有关的因素有：（１）残余孔隙的数量；（２）孔隙的几何形态；（３）弹性模量；（４）再次封堵的能力；（５）充填孔隙介质的物理性质。
在同生成岩（埋藏前）、埋藏成岩各时期的各种成岩环境，均能形成成岩圈闭。成岩作用能使一切砂岩和碳酸盐岩变成封堵岩石。控制成岩圈闭形成的直接因素有：（１）结构和矿物成分；（２）石化程度；（３）埋藏史；（４）流体特征及充填孔隙介质的化学成分、压力及运移史；（５）热史；（６）构造应力。这些直接因素又受其它参数控制，如呈互层的岩性、构造史、构造位置以及与不整合或断层的空间关系。
砂岩和碳酸盐岩的成岩圈闭，将具有沉积或成岩孔隙的储集岩包起来。在有效成岩圈闭之前或以后，均可形成成岩储集孔隙。由成岩封堵的烃类圈闭，在几何形态上不尽与构造和地层一致，而是和成岩相一致。因此，有些构造或地层
圈闭，部分地或全部取决于成岩封堵。
里西纳斯卡迪姆“Ａ”油田为成岩填封堵实例。该油田的砂体边部、顶部和底部均被成岩期胶结作用封堵，其极限注入压力为550磅／英寸２（汞比空气），折算孔喉半径为0.195μ。所圈闭的油柱为61-92米之间。这清楚表明成岩圈闭极为有效。
对砂岩和碳酸盐岩中的成岩圈闭详细分析，能使我们增强预测其产状及空间分布的能力，以及预测与储集岩和烃类运移的关系。
3、沉积相、物源及构造对成岩作用的影响
成岩作用受许多地质、地球化学因素的影响，其中主要的因素是沉积相、物源及构造。近来，不少学者开始注意研究这些因素。
1)沉积相和物源对成岩作用的影响
沉积相和对成岩作用有明显的影响。如不同沉积相带形成不同的早期胶结物，这对次生孔隙的形成有重要影响。例如海相砂岩中常有碳酸盐胶结物，在后期埋藏成岩过程中，易溶蚀而形成次生孔隙和成岩致密带。别外，在海水与淡水交替带，往往形成硅质胶结，可形成成岩圈闭。
佩特森（Paterson 1983）研究了墨西哥科阿韦拉省里奥娱斯康迪多盆地南部上白垩统砂岩的成岩作用与三角洲沉积环境变化的关系。该区砂岩的成岩序列是：
（1）沉积物的生物挠动以及胶结前柔性颗粒的压实；
（2）成壤伊利石的渗透和绿泥石及少量蒙脱石的沉淀；
（3）自形的石英加大胶结；
（4）强烈的嵌晶状方解石胶结作用；
（5）广泛分布的方解石溶解作用；
（6）某些溶孔中高岭石呈斑状沉淀；
（7）方解石和骨架颗粒被富铁硫酸盐（铁白云石-含铁白云石、铁方解石、菱铁矿）
交代。
各种成岩作用的强度及特性、受砂岩沉积环境控制。砂岩的原始成分和砂体的几何形态是控制成岩特征的两个主要因素。
前三角洲粉砂岩和极细粒砂岩，呈前倾的小透镜体存在于较厚的海相页岩中，主要为长石质岩屑砂岩或岩屑质长石砂岩。孔隙度最低，平均4%；渗透率平均为1毫达西。原生孔隙被强烈的生物搅动和广泛分布的方解石胶结作用（平均达23%）所破坏。砂体上下的厚层不渗透页岩阻挡后来的流体运移，阻止次生孔隙的形成以及后期的一切成岩变化。
三角洲前缘相的河口坝和席状砂通常富含石英。由于石英颗粒较稳定，受到的压实作用较弱。方解石胶结作用普遍，由方解石溶解形成的次生孔隙达28%，渗透率达557毫达西。这种中细粒砂岩主要为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩及次长石砂岩，孔隙度最高，平均为18%，渗透率平均为81毫达西。
三角洲平原相的中细粒砂岩具有中等孔隙度，平均为8%，渗透率低，平均为1毫达西。以长石岩屑砂岩为主，富含沉积岩和火山岩岩屑。在埋藏期由于压实而扭曲，只有少量残余孔隙被方解石胶结。早期方解石所形成的次生孔隙，大部分被高岭石胶结物充填。
达顿（Dutton，1982）研究了得克萨斯州沉积相对宾夕法尼亚系扇状三角洲砂岩的胶结作用和孔隙的控制。他指出在扇状三角洲中石油的产出，主要受构造
和沉积相的控制。一些扇状三角洲叶状体的边缘受海水作用的改造，而使碳酸盐化石及鲕粒与陆源碎屑相混合。经海水改造的三角洲边缘砂岩的成岩历史与未经海水改造的砂岩有明显的不同。
沉淀在经改造的砂岩的最早胶结物是薄的Mg方解石等厚环边，它可能是在沉积以后很快沉淀于海底环境的。接着在淡水潜流环境下，沉淀了广泛的方解石胶结物。文石质鲕粒和化石的溶解为降低原始孔隙的方解石胶结物提供了来源。相反，由于缺乏方解石的来源，未经改造的砂岩未被胶结，因而它们保存了高孔隙度。自生绿泥石环边是沉淀在未经改造的砂岩上的最早胶结物，它仅减少少量孔隙。
随埋深增加，经改造或未经改造的扇状三角洲砂岩的孔隙均被自生石英、长石、高岭石、铁方解石及菱铁矿的沉淀所减小。通常，这些胶结物数量少，它不影响孔隙的分布。由于长石和岩屑之溶解所产生的次生孔隙在所有砂岩中均有，但在未经改造的相中更广泛。然而现存孔隙分布的主要控制因素是，是否存在早期淡水方解石胶结物。
Williams（1984）等研究过沉积相和物源区对怀俄明州绿河组陆相砂岩成岩作用的控制。第三系绿河组中有由三个不同物源区和两种常见沉积环境中形成的同期砂岩。（1）在地下水流为主的地区内，河流相石英砂岩被早期的方解石胶结，而碎屑矿物特征相同的边缘湖相石英砂岩，被方解石和铁白云石胶结。由泥晶基质胶结的湖相砂岩无孔隙；而次生孔隙发育良好的河流相砂岩，孔隙度可高达35%，且渗透率在2300MD以上。（2）冲积泛滥平原上蛇曲河流沉积的长石砂岩，大都含有由长石溶解形成的自生粘土矿物胶结物。反之，夹有湖相碳酸盐的长石质湖滩砂岩，由铁白云石胶结。(3)河流相火山质砂岩，由沸石和粘土矿物胶结，使有效孔隙度降为零。另一方面，受环境控制的碳酸盐，构成边缘湖相火山质砂岩的主要胶结物。碳酸盐的胶结作用，终止了火山岩屑蜕变为充填孔隙的粘土矿物和沸石类矿物的作用。此外，其中有些岩石出现良好的次生孔隙及渗透率。在边缘湖区，由成岩作用形成的孔隙度差异，可形成多种储层、封堵层及圈闭类型。
Palmer等（1984）研究过科罗拉多州西部布克里弗地区上白垩统致密含气砂岩沉积相对成岩作用的控制。该地层由向上变粗的滨面－海滩层序和向上变细的进潮口层序组成，二者具有相同的成岩序列，但在层序垂直方向不同部位存在差异。较细粒的（3φ-4φ）滨面沉积和进潮口沉积物的上部，含有大量杂基。发育弱的石英次生加大及少量次生孔隙，表明岩石中的假杂基和碳酸盐限制了流体流动。在较粗（2φ-3φ）的海滩沉积物和进潮口沉积物的下部，石英次生加大及次生孔隙均发育，表明在缺乏大量杂基的岩石中，成岩流体显然比较自由。在较粗的砂岩中，高岭石最发育，且以局部交代产物和随处可见的孔隙充填相出现，但其丰度随长石丰度和高岭石形成前孔隙空间的丰度而变化。含长石多的（8－13％）进潮口沉积下部砂岩，既有交代高岭石，又有遍布的充填孔隙的自生高岭石，使渗透率降低。含长石较少的（3％）海滩砂岩，只含有局部交代的高岭石、假杂基含量也少，渗透率最大，是最好的勘探目的层。
由此可见，研究砂岩成岩作用时，必须重视物源区和沉积相的影响。
朱国华（1980、1983、1985）研究了沉积相、物源对陕甘宁盆地侏罗系、三叠系成岩史和孔隙发展史的控制作用。指出：
1) 侏罗系延10砂岩的成岩作用和孔隙发展史主要受沉积物源母岩性质的控制。物源来自沉积岩母岩区的河道砂岩是一套石英砂岩，成岩变化以石英再生长为主，压实作用轻微，保留有较多原生粒间孔，储油物性良好；物源来自岩浆
岩、结晶片岩区的河道砂岩是一套富含柔性颗粒的长石岩屑质石英砂岩，压实作用强烈，原生孔隙残留极少，虽有少量次生孔隙，但储层物性仍很差。
2) 三叠系延长统不同类型低渗透砂体的形成与各自的沉积物源有密切关系。
3) 陕北延长统浊沸石砂体、次生孔隙砂体和成岩遮挡带的形成受沉积物源和沉积相控制。三角洲前缘向三角洲平原分流河道过渡部位易形成硅质胶结成岩致密砂岩，构成了该含油区上倾方向的成岩遮挡。
2)构造对成岩作用的控制
构造对成岩作用及储集性也有明显的控制作用，国外已开始注意对此问题的研究。如姆克布赖德（Mcbride，1983）研究了墨西哥北部的上白垩统河流相砂岩。该区的南部和北部砂岩矿物成分相似，但储集性有明显的差别，这取决于沉积后盆地发展史不同。
北部砂岩的埋深，从未超过1000米，遭受过缓慢的向盆地方向的下翘作用。砂岩具有复杂的成岩史。胶结物有绿泥石、石英、方解石、高岭石。发育有典型的次生孔隙，构成储集岩，物性中等，孔隙度5-15%，渗透率5-300毫达西。而南部砂岩快速埋藏，覆盖层厚1000-4000米，迅即受到强烈的压缩褶皱，局部有逆断层。这种砂岩由于压实作用使孔隙度降低20_30%。残留孔隙被方解石胶结，岩石致密，没有次生孔隙，没有油气显示。
北部砂页岩系在缓慢下沉期间，页岩及其中所含的有机质，经受正常的成熟过程。各个阶段页岩排出水，有机质演化形成油气，并产生酸性地层水。共生砂岩受到一系列的成岩变化，受酸性地层水的溶解而形成次生孔隙。南部地区受构造压缩力，使岩石强烈压实，白垩系页岩在成熟前脱水。页岩中大部分水在烃类成熟前排出，由于快速压实，没有机会形成次生孔隙。
4砂岩成岩作用顺序的研究。
成岩顺序或成岩阶段是砂岩成岩作用研究中的一个重要问题。它是研究砂岩成岩史和岩石物性变化的最主要依据。多年来有不少学者都在这方面做了很多工作，取得了不少成果。很值得注意的是，对不同地区和不同时代的砂岩进行研究的结果，在成岩顺序上显示出明显的相似性。
Connet等（1984）研究过怀俄明州波德河盆地与白垩统砂岩的成岩顺序。该砂岩为长石质岩屑砂岩，为被海相页岩包围的浊积扇砂岩。成岩顺序为：(1)压实作用和有限的石英次生加大形成；(2)方解石的完全胶结和包裹颗粒的粘土沉淀；(3)碳酸盐胶结物的溶解；(4)孔隙衬边和晚期充填孔隙粘土矿物的沉淀；
(5)第二期石英次生加大的形成。
Mazzullo（1984）对北阿拉斯加州下三叠统河流相和近海相砂岩的成岩作用进行过研究。该砂岩为重要的烃类储层，以岩屑硬砂岩为主，岩屑中燧石占22%，泥岩占10%，无长石，石英占46%，沉积后，经受过四个连续的成岩阶段：(1)阻止机械压实的早期碳酸盐胶结；(2)孔隙充填碳酸盐及燧石颗粒内碳酸盐的溶解作用；(3)次生石英加大的形成；(4)自生高岭石沉淀。
Palmer等（1984）研究过科罗拉多州西部上白垩统含气致密砂岩的成岩作用。该砂岩属滨面－海滩相及进潮口相；其成岩顺序为：(1)压实和变形；(2)石英次生加大；(3)碳酸盐胶结；(4)长石和碳酸盐的溶解；(5)高岭石沉淀。
Hasfeldine（1984）研究过北海油田晚侏罗世岸滩相长石砂岩的成岩作用。成岩顺序是：(1)嵌晶状方解石胶结；(2)较大的蠕虫状高岭石及长石的局部高岭石化；(3)两期或多期的选择组构的石英加大；(4)长石和方解石淋滤和溶解形成
时次生孔隙；(5)充填孔隙的较小的书页状高岭石、白云石分解，毛发状伊利石及侵入性方解石的形成。
Franks（1984）通过对许多地区砂岩成岩顺序的研究指出，与次生孔隙有关的成岩矿物生成顺序非常相似。碳酸盐胶结作用，通常是在石英次生加大形成以后。这种碳酸盐的溶解是形成次生孔隙的主要作用，而这种作用通常又早于高岭石沉淀和富铁碳酸盐胶结。通过对得克萨斯州湾岸地区下第三纪砂岩成岩矿物形成温度的研究，认为上述成岩作用顺序反映温度逐渐增高，氧同位素分析可提供次生孔隙形成前后几种自生矿物相的温度估计值；石英>=80℃；高岭石>=70℃；钠长石为100℃-150℃；晚期碳酸盐>100℃。这些数据表明，湾岸地区第三系中次生孔隙的形成温度约100℃±25℃。
Regnolds（1985）研究过蒙脱石向伊利石的热转化。作者指出，大量地表和地下岩石的研究表明，蒙脱石向伊利石的成岩转化，具有一系列中间过渡的混合层成分。美国墨西哥湾沿岸代表井的页岩表明，地温约为100℃时，混层成分中伊利石大于50%，在较深处，当温度高达130处的样品，混层成分稳定在伊利石约占80%。
吕正谋（1983）研究了东营凹陷下第三系沙三段上部砂岩的成岩作用。成岩顺序为：(1)同生白云石化；(2)镶嵌状方解石胶结；(3)机械压实、碳酸盐重结晶和交代；(4)蒙脱石向伊利石转化和去白云石化；(5)深层溶解和石英次生加大；
(6)含铁碳酸盐、无铁碳酸盐和自生高岭石充填。
朱国华（1984、1985）研究了陕甘宁盆地陕北地区三叠系延长统砂岩的成岩作用。其成岩顺序为：(1)机械压实和粘土膜析出；(2)石英和长石压溶再生长；
(3)浊沸石和方解石、铁方解石析出；(4)蒙脱石向伊／蒙混层粘土转化，互层泥质岩中有机质去羧基作用；(5)浊沸石、长石、云母和碳酸盐的溶蚀和次生孔隙形成；(6)生油岩中液态烃运移进入砂体。
5埋藏成岩作用
沉积物在有效埋藏后到经受变质之前，随埋深或温度及压力增加所发生的一切变化，均属埋藏成岩作用，烃类也是埋藏成岩作用的产物。研究埋藏成岩作用的纵向变化特征，对石油勘探和开发都有实际意义。
随埋深增加，颗粒接触处的压力和正应力增加，使机械压实和压溶作用增强。其结果导致颗粒排列的更紧密，矿物的溶解度增加，如存在超压，则使压溶作用降低。
温度随埋深增加所产生的影响更大：(1)矿物的溶解度改变；(2)降低了离子的水化作用，使在地表温度下强烈水化的离子（如Mg2+、Fe3+）更有效地进入矿物相（形成富含铁镁的碳酸盐）；(3)水化矿物如蒙脱石和高岭石会变得不稳定，并形成含水少的矿物相。粘土矿物和沸石类矿物对温度变化最为敏感，都能作为地质温度计使用。
近年来，国外许多学者重视研究埋藏成岩作用，最早对美国得克萨斯州墨西哥湾岸下第三系始新统的威尔科克组及渐新统的弗里奥组砂岩研究得比较深入，根据地温和氧同位素资料及包裹体的测温资料，研究自生矿物的形成温度，确定埋藏成岩作用历史。近两年来，更广泛地开展埋藏成岩作用研究。
Trevena（1985）研究了泰国湾北大年盆地中新统含气砂岩的埋藏成岩作用。为特高地温区次石英砂岩的埋藏成岩作用提供了一个实例。石英次生加大的丰度随深度增加，表明存在连续或间断的硅质胶结作用。在1375-1050米深度范围内，高岭石作为充填孔隙的胶结物出现。在较深带（2450-3050米）常见有伊利石化
作为孔隙衬边或者形成桥接孔隙。长石显示有随埋深增加而溶解作用增强的结构。在925-2275米深度范围内，在渗透性砂岩中存在大的粒间孔隙。在较深带（2275-3050米）的低渗透砂岩中，孔隙多在碎屑长石内。北大年盆地中，好的储层通常局限于2275米以上的砂岩，其中有大的粒间孔隙。2275米以下，大量的次生孔隙通常与储集性差的砂岩在一起。
Dixon（1985）研究过加里福尼亚洲南部地温与长石砂岩储集性的关系。加里福尼亚州南部盆地的砂岩，几乎所有的主要成岩因素的影响基本上是一致的，只有热史例外。故有可能评价地温对砂岩成岩的影响。洛杉矶、温吐拉及圣华金盆地16个油田砂岩储层的孔隙度及渗透率随深度降低。孔隙度与深度的关系，最有代表性的是一条直线，定义为孔隙度梯度。其变化范围为1.1—5.8%（每100英尺）。根据所研究的16个油田表明，现代的地热梯度与孔隙度梯度之间存在着直接关系（为正相关），当地热梯度增加，则孔隙度梯度增加。地热梯度变化范围为1.6°F-2.2°F /100米。渗透率随埋深减少的速度与地热梯度之间也存在着类似的关系。但与渗透率中值的平均偏差太大，该关系没有实际意义。
Milliken（1985）研究过墨西哥湾北部上第三系沉积物中长石的成岩作用。长石的变化主要是溶解作用和钠长石化作用。在3.5公里深处，钾长石遭到极弱的溶解；在4.5公里深处，钾长石全部溶去，而钠长石化仅影响斜长石，而且是在温度高于110-140时进行。通过时墨西哥湾沿岸不同时代砂岩变化前长石的成分。蚀变的温度和地热梯度进行比较表明，控制长石蚀变的主要因素是温度、蚀变前斜长石的成分以及可能的液态流体的数量。作用时间至少应超过106年。
邢顺全（1983）研究了大庆油田白垩系砂岩的埋藏成岩作用，将成岩自生石英和长石的再生长划分为五个阶段；总结了各阶段的特征；探讨了自生石英和长石的形成条件；讨论了各阶段对砂岩储油物性的影响。
王行信、辛国强（1983）讨论了松辽盆地白垩系粘土矿物的纵向演变与有机质成熟作用的关系，把粘土矿物纵向演化划分为四个阶段：(1)大量蒙脱石存在标志有机质未成熟；(2)蒙脱石—伊利石混合层的出现标志着有机质向石油转化的开始；(3)蒙脱石—绿泥石混合层的出现标志着液态烃裂解的开始，与其相伴的是成熟度高的轻质油或天然气；(4)而分散性绿泥石的出现则标志着液态烃的最终破坏而形成干气。
6压实和压溶作用
砂岩中的压实和压溶作用特征，已为一般地质家所熟知，它对储集性影响较大。
McBride（1984）指出，埋藏期，由于碳酸盐、蒸发盐及某些粘土矿物的胶结而失去的原生孔隙，在次生孔隙形成期有可能再次产生。但是，由于压实作用而失去的原生孔隙将永远失去，不可能再生。因此，对埋藏于一定深度的砂岩中孔隙丧失量进行预测，是完全有希望的。埋藏期间，陆源砂岩的压实是由于：(1)颗粒形态未改变而填集状态重新调整；(2)粘土质和云母质颗粒的柔性变形。这种颗粒主要有撕裂屑、粪球粒以及灰岩、板岩和片岩碎屑；(3)可挠性云母的弯曲；(4)压溶作用；(5)长石、石英和燧石颗粒的破裂。第一种作用通常能使孔隙度减少>10%，且与砂岩成分无关；2、3、4三种作用，主要取决于砂岩成分，而每一种作用单独就能产生致密砂岩。含35%柔性颗粒的砂岩能被压实成致密砂岩。压溶作用在2400米深度以下重要。石英砂岩中常见的现象是：伊利石和绿泥石膜厚的地方，石英胶结物就少很多，而在石英颗粒接触处压溶作用增强。石英颗粒溶解，通常代之以石英作为胶结物沉淀。富含云母和富含泥质纹层处，缝
合线发育，并形成明显的垂向渗透率隔挡层。
Houseknecht（1984）根据对古生界及中生界砂岩进行定量的阴极发光岩石学研究和扫描电子显微镜研究表明，在多数情况下，石英砂岩中的压溶作用是影响孔隙度和渗透率最基本的成岩作用。粒间压溶作用，控制着颗粒填集的紧密程度，原生孔隙的大小和几何形态。粒间压溶作用也往往预示着胶结作用增强。因此，粒间压溶作用是对无胶结物孔隙的基本控制因素。业已表明，有许多地质参数影响粒间压溶程度。根据经验，较细粒砂岩和含3-9%的早期自生粘土矿物的砂岩，较之其它砂岩的压溶作用更强。经验表明，在区域上时代相同、粒度和泥质含量相同的砂岩，埋速愈大、总埋深愈大、温度愈高，则粒间压溶作用较强。总之，加深对粒间压溶作用的认识，可提高预测石英砂岩的储集能力。
朱国华（1985）指出：陕甘宁盆地陕北地区压溶、再生长、嵌合强烈的延长统致密砂体的残余原生粒间孔隙仅 1.6%，次生孔隙也极不发育；而浊沸石胶结的砂体则由于中成岩成熟期酸性孔隙水的溶蚀作用而成为储油物性较好的油气储层。
7自生矿物气液包裹体研究
Mclimans（1985）指出，石油储层的胶结物中，见有含油的液态包裹体，它是一个盆地中油气形成和运移的证据。一般而言，油包裹体与水包裹体可共存于同一胶结物晶体中。对水包裹体的地热研究所提供的温度资料和成分资料，可以确切地解释胶结作用及运移相对于生油岩成熟的时间，油包裹体有的随机分布，有的沿晶体解理或裂缝定向排列。随机分布的液态包裹体表明是通过次生孔隙运移的。一般，油包裹体是由液态烃和气相烃组成，但是也有包裹体含油、水和气，这种成分差异表明，石油的运移机制是不同的。油包裹体的特征，见于黄光光谱上。在许多情况下，同一晶体内，有荧光谱图不同的油包裹体出现，这表明是不同阶段运移的烃类。水和油包裹体的有机成分，可用烧爆（decrepitation）气相色谱仪测定。这些成分与整个储集岩、储油层及生油岩的有机成分相互对比，可用以查明石油富集和成熟的历史。油的转化作用可能在运移早期进行，这也能被检测出来。
郑浚茂等（1985）研究华北地区上石炭统太原组石英砂岩中自生石英的气液包裹体，指出自生石英的形成温度是140℃，并认为这是一种划分成岩阶段的有效方法。
8成岩作用研究中的主要分析手段
成岩作用研究必须以详细正确的野外剖面观察和岩芯、岩屑观察为基础，才能防止片面性。
1)岩石显微镜
这是应用最普遍、最基本的方法，绝大部分砂岩的成分、结构、成岩现象均可通过详细的薄片观察获得。结合铸体、染色薄片的研究则可进一步获得孔隙类型、数量和部分成岩史和和孔隙发展史方面的重要资料。在薄片研究的基础上选择进一步的分析项目要比随意定分析项目更有针对性和目的性。
2)扫描电镜
具有焦深大、立体感强、分辫率高的特点。与能谱仪结合使用，兼有透射电镜、电子衍射和电子探针的各种特长。主要用于岩石的微观结构研究。在成岩作用方面主要研究砂岩中粘土矿物成分、产状、结晶程度及其转化情况；陆源和自生矿物的再生长形态、习性、颗粒、胶结物、杂基间的相互关系、溶蚀交代现象及某些自生矿物的共生组合关系；观察孔隙类型产状和数量。
3)电子探针
能做常规性定量分析周期表Na（11）-U（92）中作放射性元素和B（5）-F（9）等轻元素。可作于微粒矿物鉴定；矿物中元素赋存状态的查明；矿物中微量元素地球化学特征的确定；配合阴极发光研究矿物中微量元素；了解矿物发光颜色与微量元素之间的关系；通过矿物中元素万分的分析，研究矿物的相互交代现象；确定粘土矿物成分与转化；其它自生矿物的鉴定。
4)X——射线衍射
研究粘土矿物成分、数量、结晶度以及混层的出现和转化情况。近年来日本生产了微区衍射装置，适合于作砂粒太小或薄片中个别不认识矿物的鉴定。
5)阴极发光显微镜
是研究颗粒，胶结物和交代物成分、胶结顺序及陆源和自生矿物成因、交代以及岩石结构构造特点的重要手段。可研究成岩作用中以下一些主要问题：⑴区分某些光性和组成近似的矿物。如方解石（桔黄色）、白云石（暗红色）；石英（紫色、褐色）、长石（鲜兰色、红色或绿色）；石盐（兰灰色）、钾盐（银灰色）。⑵已重结晶岩石中的原始结构、构造、生物化石等的辫别。⑶发现岩石显微镜下难以发现的微细构造，如碳酸盐中的微细方解石脉、白云石脉、颗粒中的微裂隙，自生矿物同轴再生长。⑷区分不同物源的矿物，如来自不同物源区的不同成因的石重矿物有可能用不同的发光颜色来加以区分。⑸成岩史和地球化学进程的研究，Qrover & Read(1983)指出，因为发光具有较高分辫率，可以把某些矿物的生长历史追索得十分明白，同时也可以了解地下水成分的演化过程。⑹成岩期机械力引起的成岩变化过程，如压实作用、压溶作用、缝合残的发育及沉积构造的破坏。
6)成岩自生矿物包裹研究
是研究成岩自生矿物形成温度、流体性质、和成岩条件和历史的有效方法。可测定气液包体的盐度、密度、以了解成矿溶液的一些物理化学性质和大致成分。了解沉积和成岩过程中水介质和烃类性质和形成问题。
7)氧碳稳定同位素分析
主要研究沉积介质和成岩溶液温度、盐度、沉积深度和埋藏深度以了解沉积和成积环境。此外还可用于研究白云岩化、碎屑矿物的物源等方面。
9砂岩成岩作用研究的未来趋势
深部高温条件下高孔隙度和高渗透性砂岩的发现清楚地表明，孔隙度并不都是随深度增大而减小的。由于认识到地下深部砂岩中可以产生孔隙，人们便对发展沉积盆地中孔隙度演化和分布的预测模型产生了极大兴趣。目前，预测的重点已从预测具有经济意义的基底图转移到预测地下孔隙度“窗口”上了。
历史上人们一直认为成岩作用是砂岩成分和温度的一种函数。但是越来越清楚地看到，这种香法过分简单化了，像孔隙流体成分、流速、有机质成熟度和时间等因素都可大大影响成岩过程。发展能确定这些参数的预测模型同时配合使用构造地层模型和油气生成模型将可以确定孔隙度演化、油气生成以及圈闭形成的相对时间。
为了模拟盆地成岩作用的演化和预测孔隙度的分布，必须了解生成和破坏孔隙的各种作用。通过岩石研究（碳酸盐、长石和岩石碎屑的溶解），人们已发现了许多重要的产生孔隙的作用。一多种盆地中，深部孔隙度的形成通常都与高岭石和富铁碳酸盐的沉积有关，这一现象表明，尽管成碉作用的途径可以是各种各样的，但却存在着共同的趋势。发展预测性成岩模型，必须不断地积累岩石学数
据和不断地较全面地利用现有技术（例如电子和离子显微探针）。
(四)成岩作用研究方法
1注意宏观和微观结合，室内微观研究要以野外剖面、岩芯、岩屑的详细观察描述为基础。举以下几个例子：
1）成岩特征与沉积韵律、裂隙、构造部位的关系只有通过宏观和微观的结合才能解决。
2）有些次生孔隙在岩芯、岩屑中的反映比显微镜下更清楚，如陕甘宁盆地延长统浊沸石胶结物溶蚀型次生孔隙砂岩具显著的麻斑状含油特征。
3）斑状含油岩芯有可能是次生孔隙的反映，但也可能是沉积非均质或地下水冲刷形成的。要区分其成因，必须认真进行岩芯、岩屑观察。
4）陕甘宁地区一些成岩隔层（钙质砂岩）往往分布在砂体中薄泥质岩附近，其成因与泥质岩成岩作用关系密切，这只有通过岩芯的细致观察才能找出其关系。
2成岩作用研究与沉积相、沉积物源结合
砂岩矿物成分、沉积结构对成岩作用有明显影响。
1）陕甘宁地区侏罗系延10砂岩的原生孔发育区位于石英砂岩沉积区，而石英砂岩的形成又与来自盆地西缘的物源有关；延10次生孔隙发育的砂岩则位于长石岩屑质石英砂岩分布区，而这些砂岩的形成又与来自盆地南、北两侧的物源有关。
2）陕甘宁陕北地区延长统浊沸石砂体、次生孔隙砂体和成岩致密带的分布明显受沉积物源和沉积相的控制。
3 成岩研究与区域构造运动、构造位置、断层、局部构造位置结合
如陕甘宁延长统两大沉积体系分别受不同区域构造背景的控制，具明显不同的成岩特征。据胜利油田报道，该区一些次生溶孔发育部位往往与靠近断层有关，因为断层为酸性地下水提供了通道。
4注意成岩作用与流体和油气藏的关系
油藏内外砂岩成岩特点和成岩强度常有明显差异。陕甘宁马岭油田侏罗系砂岩油层在油水边界附近的成岩强度比油藏内要大，这与烃类抑制成岩作用有关。
胜利油田第三系沙河街组砂岩中的自生片钠铝石则有相反的分布特征，气藏中最富集，油藏中次之，水层中最少。这又与气藏中的氧化钠的富集有关。
5 砂岩成岩作用与有机质成岩作用紧密结合
与造岩矿物相比，沉积物中有机质对温度更敏感。对划分成岩阶段很有帮助。虽然某些矿物对地温也较敏感（如沸石、粘土矿物．．．），但它们往往还与流体的盐度、离子组分以及静水压力有密切关系，用热敏性矿物划分成岩阶段不如用有机质热成熟指标（如煤的级别、镜质体反射率．．．）。陕甘宁延长统砂岩中浊沸石形成温度主要用镜质体反射率来确定。
6 砂岩成岩作用与其它岩类的成岩作用研究结合
剖面上各种岩类的成岩作用是相互影响的，如泥质岩的成岩变化往往会影响砂岩中自生矿物的形成；碳酸盐夹层、硫酸盐夹层的成岩变化也会影响砂岩中自生矿物的形成。
7有目的选取研究用岩样
选样要根据研究任务的要求，在了解区域地质背景和有关研究成果的基础上有目的地选。防止盲目选样。选样要有重点。
如研究重质油分布与成岩作用关系，则要十分注意在重质油分布部位及其附近取样；研究次生孔隙则要在肉眼、放大镜见有溶蚀标志的部位及其附近加密取样。
8注意生物化石、炭屑和某些矿物对成岩作用的影响
如结核形成常与局部介质的微地化环境有关，而这些环境的形成又常与上述物质的分布有关。如叠层石中富藻层的硅化；黑云母、杂基往往被铁方解石交代，长石则往往被无铁方解石交代。
9成岩作用研究与电性结合
因成岩作用而造成的岩石结构变化常可反映到测井资料上，研究二者的关系有助于岩电关系的解释应用。举例如下：
1）陕甘宁侏罗系剖面中很多高电阻层是硬石膏胶结的致密砂岩，这些硬石膏是成岩期形成的，可作为一定范围的地层对比标志；据报道，美国湾岸地区第三系剖面中的一些高电阻泥岩的形成是碳酸盐在泥岩微孔隙中沉淀所致。碳酸盐来自下部成熟带砂岩中碳酸盐胶结物的溶蚀，因而高电阻泥岩的形成是其下砂岩有过溶蚀作用发生的标志。
2）测井资料分析是发现孔隙异常带、次生孔隙带的重要手段。
10研究分析项目应以常规岩石学分析测试仪器为基础
1）在分析仪器越来越发展的情况下，肉眼观察、放大镜、双目立体镜和偏光显微镜研究不但没有失去它的作用，而且增加了选择确定新分析项目这样一个作用。
2）铸体薄片是研究孔隙发展演化史必不可少的方法。
3）使用各种不同的染色剂是区分矿物，研究自生矿物生成顺序的有效方法。
4）粒度分析、常规岩芯分析、压汞是储层研究的基础方法。
5）根据研究目的，在常规研究的基础上，有选择地进行电镜、扫描电镜、X射线衍射、阴极发光显微镜、化学分析、微量元素、同位素、包裹体等分析。
碎屑岩成岩作用的主要研究方法 确定矿物种类、形态、成分的方法 一、电镜扫描法 1.电镜扫描法的特点 分辨率高，放大倍数大（一般2000-5000倍），景深大，立体感强，制样简单。自1975 年开始用于石油地质。 2.电镜扫描法的原理 以扫描方式照射到实验样品的微区上，使样品产生各种不同的信息，然后分别收集和整理。 3. 主要应用 1) 观察微孔隙：普通显微镜对几十微米到几微米的孔隙不易研究，但是扫描电镜都可以做到。据国外研究，凡是>0.2微米的孔隙都能储油, 最近的研究发现0.1微米的微孔隙也可储油。 (2) 区别孔隙类型：原生、次生、孔隙全貌、溶蚀情况、裂缝、喉道分布 (3) 观察胶结物在砂岩中的分布方式 (4) 辨别胶结物 A. 粘土胶结 ?水云母－单体为片状、丝缕状、蜂窝状、羽毛状，集 合体为鳞片状、碎片状，蜂窝状，呈孔隙衬 垫，呈孔隙充填。 ?高岭石－假六方板状，集合体呈书页状；部分由长 石演变而来，一部分呈蠕虫状。 ?蒙脱石－单体为棉絮状，集合体为鳞片状、蜂窝状， 呈粒间充填 ?绿泥石－单体为针叶状，集合体为鳞片状、玫瑰花 状、绒球状，呈孔隙衬垫 ?埃洛石－针状、棒状、管状，集合体呈细管状，常由 水云母和蒙脱石转化而来 ?凹凸棒石－单体为纤维状，集合体束状或无规则缠绕 B. 沸石 ?斜方沸石－薄板状，板厚2-5微米，板长20-30微米，有的呈细长板条状，晶面上可见到球状硅质小晶粒，集合体呈束状 ?片沸石－基本同上 ?方沸石－等轴 ?浊沸石－板状，短柱状，有解理，形态类似长石 C. 硅质 ?方英石－5微米左右的球体，注意与绿泥石区别。自生石英加大 D. 硫化物 ?黄铁矿－莓球状和八面体；代表PH＝8-9还原环境 E. 碳酸盐：区分不同期次（晶形、大小、包体）
烃类充注对储层成岩作用影响 油气等有机烃类在储层中的聚集改变了成岩作用环境，从而控制着矿物的交代、转化及自生矿物的形成等成岩作用过程。所以充分认识有机油气注入与储层中矿物形成、转化之间的关系，深入探讨成岩作用机理，不仅可以为储层有利次生孔隙带的预测提供理论依据，而且可以确定油气充注方式、期次和时间，对研究油气藏的形成过程、总结油气藏的形成模式和分布规律具有重要的理论意义和应用价值。 其形成主要与有机质成熟过程释放有机酸对长石等颗粒的溶解有密切关系。近年来，随油气勘探发展，储层成岩作用在理论研究、具体实践中均获得了长远进展。在成岩作用的现代概念（Walther，1983）提出至今约一百年的历史中，成岩作用的研究经历了几个发展阶段，并取得了许多重大的进展。20 世纪40-50 年代以前，沉积学主要研究沉积作用的过程，大多数沉积地质学家的观点是沉积矿床为沉积作用或至多在同生期沉积就形成了（孙永传等，1996）。但是从20 世纪中期开始，人们对成岩（后生）作用的研究给予了很大的关注，成矿作用的阶段性的认识则从根本上改变了沉积岩石学的许多传统观念，并孕育了成岩作用研究的新时代。从上世纪70 年代中期开始至90 年代，成岩作用的研究进入了一个崭新的阶段，其中与石油地质学家的参与有着重要的关系。后期，由于诸多因素，促使石油地质学家们及沉积学家对储层成岩作用的研究愈加重视，其显著特征是对成岩反应中无机和有机过程相互作用及其系统演化的探索，并重新评价油气地质演化过程和有利储层形成及其演化历史（Hower等，1976），，成岩作用的研究由此进入了一个快速发展的阶段，相当一部分学者称之为现代成岩作用研究阶段。在该阶段盆地油气活动的研究为成岩作用或者成烃-成岩作用的深入研究提供了契机（Bredehoeft等，1990；），我国学者对诸多含油气盆地储层成岩作用也开展了不懈的研究和探索，为深入揭示中国陆相含油气盆地的成岩作用规律研究奠定了基础，成岩作用的研究亦被列入沉积学和储层地质学重要研究方向。盆地油气活动在成岩作用或成烃-成岩作用中的深入研究对于认识小尺度内成岩特征与大尺度盆地演化，揭示成岩作用的时空规律具有重要的意义（李忠等，2006）。目前，大多数研究者已认识到，储层的成岩作用是一个十分复杂的地球化学过程，受到构造演化、沉积作用、矿物、盆地热流性质、油气运移及成岩环境中的物理化学条件等多种因素控制，最关键的是在油气充注过程中，矿物与孔隙油气之间的相互作用条件、方式及随之发生的迁移方向、途经与沉淀位置等，油气流动是影响成岩作用的关键因素（张枝焕等，2000；）。 综合前人的研究，油气充注对成岩作用的影响可以概括为三个方面：（1）抑制胶结作用的进行，主要是抑制石英、伊利石和碳酸盐矿物的胶结；（2）油气中所包含的有机酸溶蚀可溶矿物，形成溶蚀孔隙，增加了储集空间；（3）油气形成产生的超压能缓冲压实作用，有利于原生孔隙的保存。 1油气充注对胶结作用的抑制 石油生成、运移后在储层中产生聚集，油气的注入孔隙水化学组成发生改变，造成孔隙水的无机离子的浓度减小，且直接由碳酸盐胶结作用、间接使pH值发生变化、油气部分代替地层水从而阻止了矿物的离子间质量传递，使矿物的交代和转化、自生矿物的形成受到抑
辽东湾J25—1油田古近系成岩作用研究 通过岩心观察、岩石薄片鉴定、扫描电镜分析和重矿物鉴定等资料，综合运用沉积岩石学、层序地层学、储层地质学、沉积地球化学等理论方法，对辽东湾J25-1油田古近系进行成岩作用研究。辽东湾J25-1油田储集层的长石和岩屑含量较高，其储层砂岩类型主要为岩屑长石砂岩、长石砂岩。其成岩作用包括压实作用，胶结作用，交代蚀变作用，重结晶作用。其中，碳酸盐的胶结作用对J25-1油田的影响最大，胶结形式主要是孔隙式胶结和基底式胶结。 标签：辽东湾；古近系；J25-1；成岩作用 J25-1地区处于渤海湾盆地辽东湾海域西部的辽西低凸起中部，辽东湾盆地的5个次级构造单元中，辽西低凸起的分布范围以及纵向连续性方面规模较大（图1）。文章对该井的诸多岩石薄片、扫描电镜、粒度分析、以及古生物资料进行了鉴定观察以及综合分析，明确研究区主要成岩作用及其特征。不同类型的成岩作用在储层的孔隙演化中起至关重要的作用，因此对成岩环境的研究是目前的研究重点与热点，同时在储层预测中更起到关键作用。 1 研究区域地质概况 J25-1油田地处辽西低凸起北部倾末端，西临辽西凹陷中北洼，东挨辽西一号断层和辽西低凸起。位于辽西中洼和辽西北洼之间的反转构造带上，东北方向向辽西凹陷下倾，西南方向和25-1S油田以鞍部连接。据研究区的钻探结果可知，研究区岩性以大套厚层泥岩为主，泥岩中部集中发育一套厚度达100余米的砂层，单砂层厚度不均。沙三段上亚段缺失，沙三段下亚段为泥岩与灰质粉砂岩不等厚互层（图2）。有多套烃源岩，是有利的油气成藏区带，其最主要的生烃层系为沙三段烃源岩，沙三段以及沙二段位主力油层段。 2 岩石组构特征分段统计 根据16口井诸多岩石薄片鉴定报告，并根据砂岩成因分类进行三角图投点（图3）。辽东湾J25-1地区油气藏储集层的长石和岩屑含量较高，其储层砂岩类型主要为岩屑长石砂岩、岩屑长石砂岩、长石砂岩，岩屑成分以火山岩岩屑和变质岩屑为主。该地区的胶结作用主要包括碳酸盐胶结、粘土矿物胶结、偶见石英次生加大胶结，最常见的是碳酸盐胶结，粘土矿物胶结其次。胶结类型多见孔隙式胶结，偶见基底式胶结。胶结物主要表现为方解石、菱铁矿及白云石，偶见少量高岭石和重结晶的泥质胶结物。矿物颗粒分选中-差，次棱角状为主，结构成熟度中等，成分成熟度低。从物性特征来看（图4），J25-1油田储层孔隙度较高，平均在15～25%，渗透率较高，属于高孔高渗储层。 3 成岩作用类型及特征 J25-1井的碎屑岩在埋藏过程中主要经历了压实作用、胶结作用以及交代蚀
内容摘要 层序地层学研究是通过对露头、测井和地震反射剖面研究进行的,是属宏观研究.但大量实践证明,在不少层序界面,宏观上是难于辨别的.这就有碍于正确划分层序,开展层序地层学的研究工作.任何一个层序都经历过成岩作用的改造,因此成岩地层学与层序地层学有密切的关系,特别是与表生成岩作用有非常密切的关系,在许多不整合面上形成区域性的成岩标志,如溶蚀作用、硅化作用、白云岩化作用、土壤化作用、交代作用等标志.因此,可以通过成岩作用的微观研究来识别那些隐伏的层序界面. 成岩作用研究在白云岩地层中对层序边界及其类型的识别、体系域的划分具有重要的意义。 关键词：成岩作用层序地层学层序层序界面
第一章前言 长期以来，人们在进行层序地层学研究过程中，往往只注重测井、地震及野外露头资料的宏观分析，而忽略了沉积记录中各种微观现象固有的意义.近年来通过研究发现，在沉积岩粒间胶结物、次生加大边、次生矿物和孔洞充填矿物中，准确记载着当时地球动力学和物理化学条件及各种自然变迁的信息.自90年代以来，一些具有远见卓识的沉积学家已意识到成岩微观资料在层序地层学研究中的重要性，并很快把成岩作用与层序研究有机结合起来，从此，成岩层序地层学(diageneitesequeneestratigraphy)应运而生。Ginsburg在研究大巴哈马台地时明确阐述了海平面变化对碳酸盐岩早期成岩作用的影响.Tucker(1992)则系统地总结了层序地层与成岩作用的关系并明确指出，碳酸盐沉积物的成岩作用可在相对海平面变化及沉积体系域这一框架内加以论述，并认为在不同的海平面旋回时期及不同的气候条件下，会出现不同的成岩作用类型。因此，成岩作用信息会有助于对不整合面的认识，从而有利于重建海平面变化.据此，AkihiroKano(1992)提出了成岩层序地层学的概念，Goldstein等(1992)提出了碳酸盐胶结层序地层学概念，他们认为浅水碳酸盐岩层序的成岩特征如胶结物及溶孔等，可帮助认识不整合面。其原因是:在部分暴露于水面的大陆架碳酸盐岩横剖面上，随埋深增加成岩作用序列分别是渗流作用、淋滤潜流作用、潜流作用及深埋成岩作用;当大陆架完全被上升的海平面侵没时陆架在海底环境中接受碳酸盐沉积物，因此其岩石由两个部分构成:上部为海水成岩相，下部为淡水成岩相，不整合面位于上部成岩相和下部成岩相之间。他将这一思想应用于瑞士Gotland地区泥盆系浅水碳酸盐岩层序中，至少找到了9种不整合面。这对碳酸盐岩层序中难以识别的不整合面的重新认识，具有理论指导作用.这不仅为成岩矿物研究方法在层序地层学中的运用铺平了道路，而且作为理想的桥梁，把成岩作用和孔隙演化与海平面变化科学地联系起来。成岩层序地层学研究内容主要包括:①沉积相、层序和区域成岩作用的关系，②成岩作用与层序边界的关系;③不同成因层序，其成岩物理、化学特征及其变化;④胶结成岩事件的区域对比和连续性研究;⑥层序边界代表胶结物晶体生长间断研究;⑥成岩层序作为胶结物结晶生长过程中一系列沉积、加大事件的总和研究，⑦孔隙和孔隙流体阶段性演化与海平面周期性变化的关系。
Advances in Geosciences地球科学前沿, 2019, 9(4), 289-300 Published Online April 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/ac4333075.html,/journal/ag https://https://www.doczj.com/doc/ac4333075.html,/10.12677/ag.2019.94032 Advantages and Disadvantages Effects of Diagenesis on Reservoir Physical Properties Song Hu1, Xiaoxiao Lu2,Danfeng Zhang3, Jing Cheng4 1Petroleum Exploration and Production Research Institute, SNOPEC, Beijing 2Daqing Branch of China Petroleum Logging Co. LTD., Songyuan Jilin 3Greatwall Drilling Company, CNPC, Beijing 4International Logging Company of Greatwall Drilling Company, CNPC, Beijing Received: Apr. 7th, 2019; accepted: Apr. 22nd, 2019; published: Apr. 29th, 2019 Abstract Compared with the traditional theory, the diagenesis types cannot be divided into two categories completely. In fact, both the diagenesis itself and its combination have two sides. In this paper, the diagenesis of the W oil field is taken as an example, and the main diagenesis types are summarized by the methods of observing cores, identifing common and casting thin sections, and detecting scanning electron microscope. And the dialectic influence of diagenesis on the physical properties of reservoirs is discussed in the light of the theory of dialectics. The results show that the main di-agenetic types, such as compaction, cementation, dissolution, recrystallization, their own or their combination, have a common duality, complexity and interrelated influence on the physical prop-erties. They are characterized by interdependence and mutual transformation of reservoir im-provement and destruction. In line with the advantages and disadvantages to find the principle of high-quality reservoirs, it is conducive to the ultimate improvement of reservoir physical proper-ties if the compaction, cementation and metasomatism are relatively developed in the early stage of diagenesis as well as the dissolution is more developed in the later stage of diagenesis. Keywords Diagenetic Type, Diagenetic Evolution, Physical Property, Materialist Dialectics, Two Sides 成岩作用对储层物性的利弊影响分析 胡松1，路肖肖2，张丹锋3，成婧4 1中国石化石油勘探开发研究院，北京 2中国石油测井有限公司大庆分公司，吉林松原 3中国石油集团长城钻探公司，北京 4中国石油长城钻探工程公司国际测井公司，北京
第24卷 第2期2009年6月 地 质 找 矿 论 丛 Vol .24 No .2Ju n .2009 收稿日期: 2007-12-17; 改回日期: 2009-03-24 基金项目: 国家自然科学基金(40672072)和教育部博士点基金(20050616005)联合资助。 作者简介: 胡作维(1981-),男,广东佛山人,博士研究生,主要从事油气储层地质学研究。通信地址:四川省成都市成都理工大学沉积地质研究院;邮政编码:610059;E -mail :hzw cdu t @https://www.doczj.com/doc/ac4333075.html, 锶同位素方法在油气储层成岩作用研究中的应用 胡作维,黄思静,王春梅,邹明亮,孙 伟 (成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,沉积地质研究院,成都610059)摘 要: 锶同位素地球化学方法在储层成岩作用研究中已得到了一定关注,文章介绍了国内外有关锶同位素地球化学在碳酸盐岩储层和碎屑岩储层成岩作用的应用研究现状,并对不同来源(海源、陆源和幔源)成岩流体的锶同位素特征进行了简述。关键词: 锶同位素;储层;成岩作用;地球化学;油气地质学doi : 10.3969/j .issn .1001-1412.2009.02.014 中图分类号: P597;P 618.130 文献标识码: A 文章编号: 1001-1412(2009)02-0160-06 0 引言 近年,锶同位素研究方法已经成为一种新兴的沉积同位素地球化学研究工具。尽管锶同位素地球化学早在上世纪50年代已奠定了基础,其后得到了快速发展,被广泛用于测定复杂物质的年龄、探索火成岩和变质岩的成因及其对应的矿床成因、地壳及上地幔演化等问题的科学研究中[1],并取得了重要的成果,因而得到了国内外众多专家学者的密切注意,但是锶同位素地球化学在沉积地质学和油气地质学中一直未能得到广泛应用。虽然早在1948年著名的瑞典地球化学家Wickm an 已经认识到锶同位素在沉积地质学研究中有着重要价值[1] ,但直到34年后,Burke 等[2]文章的发表才使人们开始对用于锶同位素地球化学研究的沉积岩样品范围及其成岩蚀变对锶同位素分析的影响有了进一步的理解[3] ,并促使其在沉积地质学研究中进入了实用阶段,得到了深入研究和广泛应用。近20多年来,国内外出版了大量学术论文和著作[3-8],这方面的研究已经形成了一门新的学科分支———锶同位素地层学(S tro ntium Iso to pe Stratig raphy ,简称SIS )。 近10年,为了满足日益增长的油气消费需求,各国均加强油气资源的勘探开发工作。锶同位素地球化学方法作为一种新的有效的地球科学研究手 段,以及其在沉积地质学和地层学中的成功运用(锶 同位素地层学),使得国内外众多专家学者迅速将其 运用到油气勘探研究工作中,特别是在油气储层研究中。锶同位素地球化学的引入,使得储层成岩作用研究开创了新局面,并迅速有效地解决了一些长期争论的问题。同时在综合油气地质学、沉积地质学、水文地质学和地球化学等多学科的基础上,形成了锶同位素储层地球化学(S tro ntium Iso topic Res -ervoir Geochemistry ,简称SIRG )这一新的学科分支。目前,锶同位素地球化学已广泛用于储层地质学的各个领域中,包括成岩演化、沉积环境、地层划分和定年等诸多方面。 1 锶和锶同位素 锶是化学元素周期表第二族(ⅡA )的主族元素之一,与镁、钙等同属碱土金属元素。地壳中锶的丰度为480×10-6,远远低于同族的镁(28000×10-6 )、钙(52000×10-6 );河水中锶的丰度为0.07×10-6,海水中锶的丰度平均为8.01×10-6[9]。由于化学性质活泼,锶属于典型的分散元素,只有少数的锶能形成自己的独立矿物(如天青石和菱锶矿等)。锶常常以下列方式进入矿物体系中:①作为杂质进入矿物;②占据晶格缺穴;③吸附在晶体表面;④与矿物的主要元素发生固相类质同象替换[10]。
沉积岩的形成过程和机制 沉积岩的形成过程一般可以分为先成岩石的破坏（风化作用和剥蚀作用）、搬运作用、沉积作用和硬结成岩作用等几个互相衔接的阶段。但这些作用有时是错综复杂和互为因果的，如岩石风化提供剥蚀的条件，而岩石被剥蚀后又提供继续风化的条件；风化、剥蚀产物提供搬运的条件，而岩石碎屑在搬运中又可作为进行剥蚀作用的“武器”；物质经搬运而后沉积，而沉积物又可受到剥蚀破坏重新搬运，等等。 1、风化作用： 地壳表层岩石（母岩）在大气、水、生物、冰川等地质营力的作用下，使得岩石松散、破碎、分解的地质作用。其产物为各种岩石碎屑、矿物碎屑、生物碎屑和溶解物质。 1）物理风化：主要发生机械破碎，而化学成分不改变的风化作用。主要影响因素有：温度变化、晶体生长、重力作用、生物的生活活动（人类活动）、水、冰及风的破坏作用。物理风化总趋势是使母岩崩解，产生不同尺度岩石碎屑和矿物碎屑。 2）化学风化：在氧、水和溶于水中的各种酸的作用下，母岩遭受氧化、水解和溶滤等化学变化，使其分解而产生新矿物的过程。主要影响因素：水、二氧化碳、有机酸等。化学风化总趋势：不仅使母岩破碎，而且使其矿物成分和化学成分发生本质的改变，同时在表生条件下形成粘土物质、各种氧化物和化学沉淀物质如：各种粘土矿物,赤铁矿、褐铁矿、铝土矿、煫石（SiO2)等氧化物及碳酸盐矿物等。 3）生物风化：在岩石圈的上部、大气圈的下部和水圈的全部,几乎到处都有生物存在。因此生物，特别是微生物在风化作用中能起到巨大的作用。生物对岩石的破坏方式既有机械作用，又有化学作用和生物化学作用；既有直接的作用，也有间接的作用。主要影响因素有细菌、O2、CO2、有机酸。生物风化途径：氧化还原反应、吸附作用、络合物作用。 2、搬运与沉积作用 沉积物发生的搬运和沉积的地质营力：主要是流动水和风为主，其次是冰川、重力和生物。由于沉积物性质的差异，常见的搬运方式有：机械搬运和沉积、化学搬运和沉积、生物搬运和沉积。 1）机械搬运和沉积： A．流水的机械搬运和沉积作用。流水把处于静止状态的碎屑物质开始搬运走所需要的流速叫做开始搬运流速，开始搬运流速要大于继续搬运业已处于搬运状态的碎屑物质所需的流速，即继续搬运流速。一般来说，开始搬运流速要大于继续搬运流速。 B．空气的搬运与沉积作用。只能搬运碎屑颗粒，搬运能力小，以跳跃搬运形式为主且受地形和地物影响大。 C．冰川的搬运与沉积作用。流动方式是塑性流动和滑动，搬运能力巨大； 搬运对象为碎屑颗粒，沉积位置在雪线以下——冰渍物，经流水改造，形成冰水沉积。
第十一章沉积岩的基本特征 第一节概述 但以体积而言，沉积岩仅占岩石圈体积的5%，结晶岩占95%。 各类沉积岩的分布各不相同。分布最广的是泥质岩（72.2%）、砂岩（13.2%）和碳酸盐岩(7.7%)，其余的沉积岩及其沉积矿产仅占1%—2%。 沉积岩在地表广泛分布，是储油、储水的有利场所。沉积岩中的矿产不仅种类多，而且储量大。据统计沉积和沉积变质矿产占世界矿产总储量的75—85%。煤、石油、油页岩和天然气等全是沉积形成。铁、锰、铝、磷、放射性金属及铜、铅、铅、锌、汞、锑等矿产，多属沉积成因或、、与沉积有成因关系。有些沉积岩本身就是矿产。 二．沉积岩的成分特征 （一）化学成分特征 沉积岩的主要物质来源于火成岩的风化产物，所以两者的平均化学成分非常相似。但由于火成岩转变为沉积岩要经过风化、搬运、沉积、成岩等一系列转 沉积岩的平均矿物成分与火成岩相比有明显差别。构成沉积岩的主要矿物是：①云母及粘土矿物，②碳酸盐矿物，③石英族矿物（石英、玉髓、蛋白石等）。
二. 沉积岩的结构构造特征 沉积岩的结构构造明显不同于岩浆岩。岩浆岩多为晶粒结构；而沉积岩的结构则随岩石的类型和成因而变化，最常见碎屑结构（陆源碎屑岩）、泥状结构（泥质岩）、晶粒结构（化学及生物化学岩）、颗粒结构（内源沉积岩）等。 沉积岩具特征的层理和层面构造。 第二节沉积岩的形成和变化 沉积岩的形成作用可概括为以下3个阶段：①沉积岩原始物质的形成阶段（风化阶段），②沉积岩原始物质的搬运和沉积作用阶段，③沉积物的同生、成岩作用和沉积岩的后生作用阶段。 一．沉积物质的形成作用 沉积岩的原始物质有四类： 1．母岩风化所提供的物质：陆源碎屑、粘土物质、溶解物质。 2．生物成因的物质：生物残骸及有机质。 3．深部来源的物质：火山碎屑物质、深部来的卤水、温泉水、喷气物质等。 4．宇宙来源的物质：陨石及宇宙尘埃。 以下主要介绍风化作用形成的物质。 1．物理风化作用 使母岩发生机械破碎为主的风化作用称为物理风化作用。 它为沉积岩的形成提供各种碎屑物质。 2．化学风化作用 不仅使母岩破碎，而且其矿物成分和化学成分也发生本质的改变，直至形成在地表条件下稳定的矿物组合的过程称为化学风化作用。 它为沉积岩的形成提供各种溶解物和不溶残余物。 3．生物风化作用 生物对岩石产生的机械和化学的破坏作用。 风化作用的产物： ⑴碎屑物质碎屑岩 ⑵溶解物质（真溶液、胶体溶液）化学岩和生物化学岩 ⑶粘土物质泥质岩 （二）主要造岩矿物和岩石在风化过程中的稳定性 1．长石类矿物 长石类矿物是地壳中分布最广的矿物。受到各种酸，尤其是碳酸的作用极易发生分解，析出K、Na、Ca等离子，同时发生水化而变为水云母，并继续分解。以钾长石为例： K[AlSi3O8] K<1Al2[(Si,Al)4O10](OH)?nH2O Al4[Si4O10](OH)8 钾长石水云母高岭石 Al2O3?nH2O (铝土矿) SiO2?nH2O （蛋白石）
《成岩作用与储层评价》文献综述试论成岩作用与油气成藏的关系 专业______地质学_______ 班级__ 资信研10-4班___ 姓名______蔡晓唱_______ 学号_____S1*******_____
试论成岩作用与油气成藏的关系 20世纪80年代以来，油气运移、成岩作用、盆地分析研究相互渗透，并取得了长足的进展。将成岩作用、油气的成藏史等纳入到盆地发展演化历史中统一考虑，是当前研究的一个趋势所在[1]。本文从烃类流体充注与储层成岩作用的关系、用储层油气包裹体岩相学确定油气成藏期次、示烃成岩矿物与油气成藏的关系、利用成岩过程中自生石英数量的变化确定油气藏形成时间、岩性油气藏中成岩作用对油气聚集的控制作用五个方面简要论述了储层成岩作用与油气生成、运移和成藏的关系。 1 烃类流体充注与储层成岩作用的关系 由有机质转化来的有机流体是整个地壳流体活动的一部分，对成岩演化有着至关重要的影响，也是盆地发展演化的一个重要侧面。有机质转化形成的有机酸引起了地质界的广泛关注，主要是因为它可以溶解矿物，形成次生孔隙[2]。有机酸主要由干酪根含氧基团的热催化断落、烃类与矿物氧化剂之间的氧化还原反应、原油微生物降解和热化学硫酸盐还原作用转化而来，但就其生成时间而言，尚未有定论。泌阳凹陷碎屑岩储层在碱性-强碱性原始地层水中发现石英溶解型次生孔隙，不但丰富了次生孔 为石英自生加大提供了新的解释。塔中隙的成因理论，而且石英溶解所产生的SiO 2 地区志留系烃类侵位后因淡水注入而使烃类被氧化，所产生的有机酸促进了钾长石等矿物的溶解，导致了次生孔隙的发育。 除有机质转化产生有机酸外，油气的产生对成岩作用有着重要意义。油气运移成藏的成岩记录是从岩石学和地球化学方法反演成藏过程的基础，国际上对储层中烃类流体充注与成岩作用关系给予高度重视。九十年代以来学者们开始关注“烃类流体侵位与储层成岩作用”领域的研究，这主要基于两方面原因，一是早期烃类流体侵位有利于优质储层形成，二是储层成岩纪录有助于重构油气成藏过程[3]。1999年和2000年AAPG年会曾将“成岩作用作为烃类流体运聚记录”作为分会讨论的主题，要使叠合盆地成藏年代学分析理论和分析方法取得进展，一个重要的基础是必须深入分析其中烃类流体充注与储层成岩作用关系，建立起烃类流体运聚-储层成岩作用-烃类流体包裹体-自生矿物形成关系的解释定量模式，为成岩矿物及其包裹的流体化石作为烃类流体运聚的记录提供理论基础。 烃类流体注入储层，一方面，储层胶结物及其中流体包裹体记录了成藏条件（温度、压力、流体成分和相态)，另一方面，随着含油气饱和度增加，孔隙水流体与矿物之间的反应受抑制（如储层中石英次生加大等）或中止（自生伊利石、钾长石的钠
2014沉积岩岩石学复习思考题（佘振兵版） 一、沉积岩的形成过程和一般特征 1、沉积岩和岩浆岩的平均化学成分接近，但是： （1）岩浆岩中FeO的含量高于F2O3，沉积岩相反，为什么？ 答:沉积岩中富含CO2、H2O和有机质，容易与FeO发生反应生成Fe2O3 （2）沉积岩中碱金属含量远低于岩浆岩，尤其是Na，一般K2O>Na2O ，为什么？ 答：Na易溶解，在沉积岩中暗色矿物不如长石稳定，长石中比较稳定的是钾长石和酸性斜长石。 2*、试从成因角度理解沉积岩的定义，与岩浆岩、变质岩相比，沉积岩有哪些显著特征（矿物成分、化学成分、结构、构造、分布等方面）？ A矿物成分与化学成分方面： 低温矿物（钾长石，酸性斜长石，石英等）富集，高温矿物（橄榄石，辉石，角闪石，基性斜长石等）罕见。 特有自生矿物：氧化物，氢氧化物，粘土矿物，盐类矿物，碳酸盐矿物。 沉积岩中碱金属含量远低于岩浆岩。 沉积岩富co2 H2O。 存在大量有机质：煤，沥青，干酪根。 B结构，构造方面：特征的的沉积构造，可用来解释沉积物形成时沉积环境。 C分布：主要分布在岩石圈的上部和表层部分。 3、哪些沉积构造可以用来恢复地层顶底方向？哪些沉积构造可以指示古水流方向？ 顶底：浪成波痕，叠成石构造，暴露构造（晶痕，雨痕，雹痕），底面印模。 水流方向：不对称波痕（水流波痕，风成波痕），冲刷构造，交错层理， 4、沉积岩结构和构造的涵义有何区别？ 沉积作用(占主要）或成岩作用（占次要）在岩层内部或表面形成的一种形迹特征称为沉积构造。这种形迹特征常常在沉积岩组分的分布、排列方式和方向上表现出来。 沉积岩结构是指沉积岩颗粒的性质,大小，形态及其相互关系。主要有以下两类结构： 1.碎屑结构： 岩石中的颗粒是机械沉积的碎屑物。碎屑物可以是岩石碎屑，矿物碎屑，石化的有机体或其碎片以及火山喷发的固体产物等。 2.非碎屑结构： 岩石中的颗粒由化学沉积作用或生物沉积作用形成。其中大部分为晶质或隐晶质。 5、沉积岩的哪些自生色具有成因意义？ 答： 白色或浅灰色，岩石不含有机质、Fe等致色物（例如纯净高岭石粘土岩、石英砂岩、结晶灰岩）。 红色、紫红色、褐色、黄色：岩石含Fe3+氧化物或氢氧化物，指示氧化条件。 绿色-绿灰色：含有Fe2+的硅酸盐矿物（海绿石、鮞绿泥石），代表弱氧化-若还原的介质条件。 灰、深灰色、黑色，岩石含有有机质和弥散状低铁硫化物（黄铁矿、白铁矿）微粒，如黑色页岩，炭质泥岩等，指示还原条件。 蓝色、青色：硬石膏、石膏、天青石、石盐等特有的颜色，有时候颜色是由蓝铁矿和蓝铜矿引起的。
储层成岩作用的研究方法2008-05-08 14:17储层成岩作用的研究方法 一、总体思路 首先，对成岩作用的产物进行研究，包括系统地对储层岩心进行详细观察（宏观和薄片两方面）和分析测试，特别注意储层孔隙在时间和空间上的变化，以此获得较准确的岩性资料、各种成岩现象和孔隙变化的特征，推测可能经历的成岩作用过程。其次，根据孔隙流体温度和压力等成岩参数，从物理化学和热化学等角度探讨成岩反应的机理。最后，结合盆地的地层、构造、沉积等资料、建立储层成岩模式，寻找出孔隙的演化规律。 二、常用研究方法 储层成岩作用研究需要应用各种手段进行综合性分析。除了岩石学中详细论述过的常规研究方法外，还涉及许多先进的测试技术。常用的研究方法和手段可分为岩石矿物学方法和非岩石学方法两类，现分别简述如下： ·岩石矿物学方法 在对露头或岩心进行详细观察的基础上，用仪器作进一步分析测试。主要目的是获得岩性参数和温度参数，观察发生过的各种成岩现象。除了常规的偏光显微镜法外，还涉及以下技术。 （1）孔隙铸体研究对岩石结构、孔隙结构进行观察 （2）阴极发光显微镜观察它是研究矿物成分、胶结世代、岩石结构和构造的主要手段，特别是对于一般显微镜难以解决的钙质及硅质胶结现象和某些重结晶现象等有较大的作用。 （3）扫描电镜观察由于放大倍数高，分辨率高，可以观察到普通显微镜观察不到的东西，如粘土矿物、微孔隙等。扫描电镜对矿物鉴定的基本根据是形貌和晶形，对于晶貌相似的矿物，效果较差。现在普遍把扫描电镜配上能谱仪，这就把形貌分析和成分分析结合在一起。 （4）X－射线衍射分析它能进行粘土矿物的定性定量分析，计算混层比，自生矿物的鉴定和全岩定量分析等。 （5）电子探针分析其特点是灵敏度高，不破坏样品，分析元素范围大。主要对岩石和矿物进行化学成分分析。 （6）气液包裹体显微镜分析主要获得古地温和古盐度参数。 ·非岩石学方法
成岩作用对孔隙演化的作用 碳酸盐岩孔隙分类 Choquette和Pray(1970)的碳酸盐岩孔隙分类的主要特征见图。组构选择性是该分类的主要参数。组构指的是沉积物或岩石中牢固的沉积和成岩组分，这些坚固的组构由各种类型的原生颗粒(如鲕粒和生物碎屑)、后期形成的成岩组构(如方解石、白云石和硫酸盐胶结物)及重结晶和交代组构(如白云石和硫酸盐品体)构成。如果孔隙和组构之间有明确的依赖关系，则称该孔隙为组构选择性的。如果孔隙和组构之间没有明确的依赖关系，则称该孔隙为非组构选择性的。 孔隙基本类型 修饰词 每种孔隙类型用一个缩写符号(如MO)表示、修饰词包括成因修饰词、大小修饰词和丰度修饰词，每个修饰词也同样用一个缩写符号表示。
原生孔隙指的是沉积作用结束后留在沉积物和岩石中的所有孔隙。原生孔隙主要形成于两个阶段，分别为沉积前阶段和沉积阶段。沉积前阶段以单体沉积颗粒的形成为起始，包括了在有孔虫、球粒、鲕粒和其他非骨骼颗粒中所见到的粒内孔。 沉积阶段指的是沉积物在埋藏地点或者生物格架生长地点最终被沉积下来的时间段。该阶段形成的孔隙称沉积孔隙，它对碳酸盐岩及沉积物中所见到的总孔隙体积有重要的贡献。 次生孔隙可以形成于沉积之后的任何时问。相对于原生孔隙而言，次生孔隙形成的时间是相对漫长的。根据发生在表生浅成岩环境及埋藏深成岩环境中孔隙改造作用的差异，次生孔隙的发育时间又可细分为三个阶段：早成岩阶段、中成岩阶段和晚成岩阶段。 早成岩阶段指的是从沉积物初始沉积到沉积物被埋藏到表生成岩作用不能影响到的深度之前的这段时间。早成岩阶段的上限一般是沉积分界面，该分界面可以位于地表，也可以位于水下。在本书中，早成岩阶段的下限是表层补给的大气淡水、正常(或蒸发)海水通过重力和对流作用也无法活跃或循环的临界深度。 孔隙改造通过溶解作用、胶结作用和白云化作用得以快速完成。就其孔隙改造的体积而言，该阶段是非常重要的。早成岩阶段活跃的成岩环境包括大气淡水潜流带、大气淡水渗流带及浅海、深海和蒸发海水成岩环境。 中成岩阶段指沉积物被埋藏到表生成岩作用影响深度以下的时间段。总的来说，中成岩阶段以孔隙改造十分缓慢的成岩作用为特征，压实及与压实相关的成岩作用是主要的。尽管成岩改造的速率缓慢，但其所经历的成岩改造的时间却是十分漫长的。 晚成岩阶段指的是经历过中成岩阶段的碳酸盐岩地层暴露于地表再次受到表生成岩作用影响的时间段，往往与不整合面相关。晚成岩阶段特指古老岩石的侵蚀，而不是沉积旋回中较小的沉积间断(层序界面)而导致的新沉积物遭受侵蚀。正因如此，晚成岩阶段受影响的碳酸盐岩地层是不易受表生成岩作用影响的矿物相稳定的石灰岩和白云岩。很多表生成岩环境均可出现在晚成岩阶段，大气淡水渗流带和大气淡水潜流带成岩环境最为常见。 一、有利孔隙形成和演化的成岩作用 （1）白云石化作用 准同生白云石化是在干燥气候条件下，沉积物尚未完全脱离沉积水体时，即被富镁水体交代而形成的，常伴生膏盐化。此类白云岩多具晶间孔，孔径5—10μm，通道多为晶间缝隙。准同生后白云石化是沉积物脱离沉积水体或经历早期成岩作用之后所发生的一种交代作用。 在白云化地层序列中，旋回顶部过量方解石和文石在暴露期受大气淡水作用而发生溶解可能是与成岩环境相关的白云化作用中最为重要的使孔隙度增加的作用。 （2）溶解作用和次生孔隙的形成 溶解事件的发生(随之增加了孔隙体积)通常是由于孔隙中流体的化学性质发生了明显的变化，如盐度、湿度、CO2分压的改变。 溶解作用可以发生在埋藏历史的任何时间。早期(早成岩阶段)组构选择性次生孔隙是最为常见的，次生孔隙的形态受单个颗粒的矿物相所控制。而晚期(中成岩阶段和晚成岩阶段)次生孔隙一般为非组构选择性的，其分布通常受溶解事件发生时已经存在的孔隙的分布所控制。 非组构选择性的角砾岩和裂缝孔隙是地下极其重要的孔隙类型。角砾岩化可明显增加储层总孔隙度，而裂隙总体是增加储层渗透率，而不是总孔隙度。
1.沉积岩:是在地表和地表下不太深的地方形成的地质体，是在常温常压下由风化作用、生物作用和某种火山作用形成的物质经过一系列改造（如搬运、沉积和成岩等作用）而形成的岩石。 2.沉积岩的分布：自然界分布最多的沉积岩为页岩、其次是砂岩和石灰岩，三者占沉积岩总量的95%以上。 3.组成沉积岩的原始沉积物质来源有：(1)陆源物质-母岩的风化产物(2)生物源物质-生物残骸和有机质(3)深源物质-火山喷发碎屑物质和深部卤水(4)宇宙源物质-陨石。 4.风化作用就是指地壳最表层的岩石在温度变化、大气、水、生物等因素作用下，在原地发生物理和化学变化的一种作用，根据作用的性质和因素不同，分为三大类型：物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用。 5.母岩风化作用的阶段性：Ⅰ碎屑阶段；Ⅱ饱和硅铝阶段；Ⅲ酸性硅铝阶段；Ⅳ铝铁土阶段 6.母岩风化产物类型：(1)碎屑残留物质(2)新生成的矿物(3)溶解物质 7.沉积物发生搬运和沉积的地质营力主要是流水和风，其次还有冰川、重力、生物等。 8.流水分类：（1）急流：福劳德数Fr>1，高流态，代表一种水浅流急的流动特点（2）缓流：福劳德数Fr<1，低流态，代表一种水深流缓的流动特点（3）层流：一种缓慢的流动，流体质点作有条不紊的平行线状流动，彼此不相掺混（4）紊流：一种充满了旋涡的急湍的流动，流体质点的运动轨迹极不规则，流速大小和流动方向随时间而变化，彼此互相掺混。 9.尤尔斯特隆图解(1)颗粒开始搬运的水流速度要比继续搬运所需的流速大。 (2)0.05-2mm的颗粒所需的始动流速最小，而且始动流速与沉积临界流速相相差也不大。故常呈跳跃式前进。 10. (3)大于2mm的颗粒其搬运与沉积的两个流速曲线更接近，但两者的流速值也都是随着粒径的增大而增加。故砾石不能长距离被搬运，并多沿河底呈滚滚动式前进。 11. (4)小于0.005mm的颗粒，两个流速相差很大。因而粉砂(0.05-0.005mm)和粘粘土(小于0.005mm)物质一经流水搬运，就长期悬浮于水体之中不易沉积下来来。而且它们沉积之后又不易呈分散质点再搬运，即使水速发生急剧改变，也也只是冲刷成粉砂质或泥质碎块继续搬运。故在海洋和湖泊的波浪带的沉积沉积物中冲刷的“泥砾”是常见的。 10.沉积物重力流：是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，也有人称其为块体流或沉积物密度流。它是不符合内摩擦定律的非牛顿流体。将水下重力流分为四类：碎屑流或泥石流、颗粒流、液化沉积物流和浊流。 11.浊流是一种高密度的流体，常以体积巨大的块体进行运移，故又称为密度流或块状流。 12.浊积岩中最特征的沉积构造是粒序层理(或称递变层理)和微细水平层理。 从岩石组合看，为均匀稳定的砂岩与更稳定的深海页岩互层，组成韵律层 理。浊积岩的剖面结构，即鲍玛层序，通常由五种岩性组成，从下到上顺次为： T1，底部粗粒递变层： T2，下平行纹层： T3，流水波纹层： T4，上水平纹层： T5，深海页岩层： 13.沉积分异作用：母岩的风化产物在搬运和沉积过程中，会按颗粒大小、形状、比重、矿物成分和化学成分等在地表依次沉积下来，称为沉积分异作用。 14.固结作用：泛指松散堆积物转变为固结岩石的过程，它是通过胶结作用.压实作用.甚至重结晶作业.生物的粘结作业等共同完成的。 15.重结晶作用：指矿物组分以溶解-再沉淀或固体扩散等方式，使得细小晶粒集结成粗大晶粒的过程. 16.组成层理的要素有细层、层系、层系组。
成岩作用的概念很早在国外就已经被提出，但是并未受到重视，近年来有了较快的发展。成岩作用演化具有多期阶段性，每一阶段都有不同的物化性质和演化模式，造成成岩作用研究的难点，之前的研究大都是基于野外露头和岩心观察的定性描述，对成岩作用和成岩相的定量研究及其和优质储层展布特征之间的关系研究很少。 1?储层成岩作用类型 1.1?机械压实作用 机械压实作用是一种埋藏成岩作用，主要是物理变化，指沉积物埋藏后，随着埋藏深度的增加，在压力作用下，岩层中碎屑颗粒或者矿物颗粒之间的水分排出，导致颗粒排列变得紧密。 1.2?胶结作用 胶结作用指胶结物或者矿物从孔隙溶液中沉淀出来，将疏松的沉积物固结起来的一种成岩作用。主要分为碳酸盐岩胶结作用、硅质胶结作用、和粘土矿物胶结。 1.3?交代作用 交代作用的实质是一种同时并进的溶解和沉淀作用，是一种在保持被交代矿物晶形或集合体形态的矿物的情况下，一种矿物代替另一种矿物的转化作用。矿物交代过程中既可以交代原生矿物的部分，也可以完全替代原生矿物颗粒；晚期交代作用还会交代早期形成的交代产物。1.4?溶解作用 溶解作用主要是使已有的矿物完全或部分地溶解，主要发生在长石颗粒内、岩屑颗粒中易溶组分内和碳酸盐胶结物内。在东营凹陷ES4s湖泊碳酸盐岩心中观察到很多种溶解（溶蚀）现象。 2?成岩作用的影响 成岩作用对储层质量的影响可以分为建设性影响和破坏性影响，其中有机酸导致的溶蚀、溶解作用产生了大量次生孔隙，改善储层物性。部分粘土矿物转换也会增加储层孔隙度和渗透率，孔隙度和渗透率明显增加。而压实作用及胶结作用则会破坏储层质量，降低储层孔隙度和渗透性。3?成岩作用定量评价技术 3.1?成岩作用数值模拟 目前国内成岩作用的数值模拟主要有两种，一是作用模拟，二是效应模拟。第一种主要是利用计算机技术模拟不同类的成岩作用，例如石英次生加大、机械压实、绿泥石环边胶结等，与油气储层质量评价的联系较弱。第二种效应模拟研究的重点是各种成岩作用造成的综合影响，而不是单因素成岩作用的机理，目前这种模拟方法应用较广泛，可以模拟成岩演化过程中温度、压力、成分、时间的变化，从而定量刻画储层成岩阶段。 3.2?储层成岩相测井评价 油气储层往往经历多期成岩演化阶段，成岩作用类型也是多种多样，纵向上和平面上的储层成岩作用和成岩相的展布在优势储层评价过程中越来越重要。目前的研究方法一般分为三步，首先根据研究区野外露头和岩心资料，经过薄片鉴定、X衍射等，确定成岩作用和成岩相类型。第二步则根据不同成岩相，统计各自的自然伽马、自然电位、密度、中子等不同测井值的范围，利用测井交会图、图版等统计不同成岩相的测井响应参数范围。第三步，利用第二步的参数范围编写识别算法和数学模型，利用软件根据测井参数自动识别储层成岩相。 4?结束语 近年来，随非常规油气资源的勘探和开发快速发展，研究人员对成岩作用也越来越重视，然而限于成岩作用成岩机制和成岩演化的复杂性以及储层非均质性，成岩作用和成岩相的定量评价技术发展缓慢，但随着油气勘探的深入，储层成岩作用也会引起更多的重视。 参考文献 [1]陈欢庆，林春燕，张晶，等.?储层成岩作用研究进展[J].?大庆石油地质与开发，2013，32（2）：1-9.? [2]赖锦，王贵文，王书南，等.?碎屑岩储层成岩相测井识别方法综述及研究进展[J].?中南大学学报（自然科学版），2013，44（12）：4942-4953. ? 油气储层成岩作用及定量评价技术 刘奕蔚 中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院 湖北 武汉 430223 摘要：成岩作用是油气储层研究领域的重要内容，随着实验分析技术和沉积储层理论研究的进步，成岩作用的研究有了较大的发展，成岩作用的评价也由野外现象观察的定性评价向定量评价转变。笔者通过对国内外文献的调研，总结了成岩作用的研究内容、类型及定量评价技术，以期促进成岩作用理论的发展。 关键词：油气储层?成岩作用?成岩相 Diagenesis?and?Quantitative?Evaluation?of?petroleum?Reservoirs Liu?Yiwei Exploration and Development Research Institute of Sinopec Jianghan Oil?eld Company，Wuhan 430223，China Abstract：Diagenesis?is?an?important?branch?in?petroleum?reservoir?research.?with?the?progress?of?experimental?analysis?and?sedimentary，the?study?of?diagenesis?has?made?great?progress?and?the?evaluation?of?diagenesis?develops?from?qualitative?to?quantitative.?Based?on?the?research?of?domestic?and?foreign?literature，the?author?summarizes?the?research?contents，types?and?quantitative?evaluation?techniques?of?diagenesis. Keywords：petroleum?reservoir；diagenesis；diagenesis?facies? 155