第08章---泥质岩的成岩.ppt

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1、第八章泥质岩的成岩作用与砂岩相比，沉积作用不尽相同，压实作用显得更为重要，原泥质沉积物含70%，原状矿物易紧密堆积。在埋深1—1.5Km时含水30%，埋深2Km失水较少。2--4Km温度100℃左右，层间水大部分排除掉，粘土被压实，粘土矿物发生相转换，定向排列。§8.1早期成岩作用§8.2晚期成岩作用§8.3高级成岩作用§8.1早期成岩作用在沉积物表面最上几米所发生的成岩作用，若10米厚的沉积物，约需经万余年，海相褐色泥岩沉积物需经1千万年。粘土矿物成分的转化速度较慢，陆源碎屑的粘土搬入海洋变化较快，蒙脱石等发生阳离子交换，失去二价铁（Fe2+）转为黄铁矿。结核一般认为是

2、早期成岩作用的产物，伊利斯（1949）提出早期形成，据与围岩的关系划分三种:成岩矿物充填空隙列成的晶体增长形成围岩交代形成常见的石英岩，硅质结核认为是第三种成因，黄铁矿，白铁矿是第二种成因，泥岩地层中的钙质结核是第一种成因。一般据碳酸岩的含量可计算出粘土岩的孔隙度为0.7—0.8，推测结核形成时在深度几米之外。早期阶段，钙、铁、碳酸盐的活动性比较大，结核形成往往与化石有关，江西龙潭上部的结核大部分其中包有菊石。有机物的分解可产生胺以及氨，使溶液PH值增大，溶液便利于碳酸盐沉积。有人提出矛盾，若10cm直径的结核，含有平均80%或1—3kg的碳酸钙，沉积这样的碳酸钙需干的1

3、——6kg动物或5—7km植物的物质，按有机律收缩后的仅占原来的1%，则需求量很大，也可能结核核心与化石有关，碳酸钙的来源有可能是钙质生物壳的溶解。也不能全部用生物的存在解释。参看：<<沉积物与沉积岩的成岩作用>>一书，有关“泥质沉积物和有机质的成岩转化”问题。§8.2晚期成岩作用盆地渐渐凹陷，温度、压力增高，但未进变质作用阶段。8.2.1泥质沉积物的压实作用8.2.2粘土矿物的转化8.2.3伊利石的成岩变化8.2.4绿泥石的成岩变化8.2.1泥质沉积物的压实作用泥质沉积物从沉积下来就一直受到压实作用，深埋2km，压实作用更强烈，将孔隙水进一步排出，粘土矿物出现定向排列，

4、除压力外，与其他许多因素有关，包括电解质多少，有机质含量，矿物的粘度。1有机质含量高，岩石定向排列较好，煤层底板粘土低，顶板有机质含量高，定向性好。2沉积条件：原来沉积时就具有高度择优取向的粘土优先地产生一重定向结构。3颗粒来源：粗粒的高岭石和伊利石粘土比细粒的如蒙脱石粘土在压实过程中得到较好的定向。4电解质：电解质影响压实速度、矿物排列、孔隙水盐度高，NaCl含量高，压实好，矿物定向排列。8.2.2粘土矿物的转化高岭石在风化旋回和成岩阶段的特性风化旋回高岭石在风化带中极为常见，特别是在温带和热带气候区，风化作用形成的高岭石是无序或低结晶结构的。风化成因高岭石颗粒比其它成

5、因的粘土要粗一些，易于沉积在近岸地带，可作为一种指示剂。成岩作用中高岭石的形成成岩作用形成高岭石要求酸性的孔隙水，低PH值，形成有序的高岭石，形如蠕虫状或书页状。高岭石的转化问题可转变成其它同质异构体，如变成迪开石，珍珠陶土等。在地表，由于溶解作用提高了浓度，离子浓度随深度加大，高岭石可转变成别的矿物，如：有钾、铝离子存在时高岭石可转变成伊利石有镁、铝离子存在时高岭石可转变成绿泥石温度的影响——高岭石随着温度的升高而变化从热力学条件看，高岭石稳定范围25——300℃，压力1Pa——2kpa,在温度加大，当有石英存在时，高岭石也形成蜡石高岭石在各种成岩作用中消失，不仅决定于

6、温度，而且决定于孔隙水中离子的组合，高岭石不能当成地温指示剂或深度的标志。随着孔隙水离子浓度的增加，岩石埋藏深度的增加，地质年代的变迁，高岭石的数量越来越少，蒙脱石也随地质年代变迁而减少，而伊利石和绿泥石随地质年代变迁数量增加。高岭石在酸性介质中形成迪开石，进一步形成珍珠陶土，在碱性介质中形成伊利石和绿泥石。2.蒙皂石族的成岩转化和成岩阶段蒙皂石可形成于5种环境：土壤带碱性湖泊或其它的碱性条件下斑脱岩带远洋沉积掺水涵洞蒙皂石是风化作用较弱的产物，一般位于热带较深的剖面下部，形成于碱性离子存在的条件下，沉积的是三八面体结构的粘土矿物，包括皂石、蛙石、海泡石和坡缕石。斑脱石是

7、由火山灰风化而成，是火山玻璃转化成蒙皂石类矿物的结果。蒙皂石在沉积物中含量丰富是由于火山玻璃转化而成的缘故。现代世界大洋中，粘度小于2μ的蒙皂石主要分布在南太平洋地区。最主要的蒙皂石是皂石类，是三八面体，也有二八面体蒙皂石。蒙皂石在早期成岩和深埋阶段晶体结构的变化表现为蒙皂石向伊利石和绿泥石的转变。蒙皂石转化成伊利石的途径是失去晶体结构中的层间水和得到钾离子和铝离子。Burst把蒙皂石向伊利石和绿泥石的转变分为三个阶段:初始沉积物中蒙脱石含有70%层间水，7%孔隙水，13%膨胀粘土团体，5%非粘土土壤，这是海洋底粘土沉积的百分