碎屑巖成巖作用研究方法綜述

1、碎屑巖成巖作用的主要研究方法確定礦物種類、形態(tài)、成分的方法一、電鏡掃描法分辨率高,放大倍數(shù)大(一般2000-5000倍,景深大,立體感強(qiáng),制樣簡(jiǎn)單。自1975 年開(kāi)始用于石油地質(zhì)。以掃描方式照射到實(shí)驗(yàn)樣品的微區(qū)上,使樣品產(chǎn)生各種不同的信息,然后分別收集和整理。3. 主要應(yīng)用1 觀察微孔隙:普通顯微鏡對(duì)幾十微米到幾微米的孔隙不易研究,但是掃描電鏡都可以做到。據(jù)國(guó)外研究,凡是>0.2微米的孔隙都能儲(chǔ)油, 最近的研究發(fā)現(xiàn)0.1微米的微孔隙也可儲(chǔ)油。(2 區(qū)別孔隙類型:原生、次生、孔隙全貌、溶蝕情況、裂縫、喉道分布(3 觀察膠結(jié)物在砂巖中的分布方式(4 辨別膠結(jié)物A. 粘土膠結(jié)水云母-單體為片狀

2、、絲縷狀、蜂窩狀、羽毛狀,集合體為鱗片狀、碎片狀,蜂窩狀,呈孔隙襯墊,呈孔隙充填。高嶺石-假六方板狀,集合體呈書(shū)頁(yè)狀;部分由長(zhǎng)石演變而來(lái),一部分呈蠕蟲(chóng)狀。蒙脫石-單體為棉絮狀,集合體為鱗片狀、蜂窩狀,呈粒間充填綠泥石-單體為針葉狀,集合體為鱗片狀、玫瑰花狀、絨球狀,呈孔隙襯墊埃洛石-針狀、棒狀、管狀,集合體呈細(xì)管狀,常由水云母和蒙脫石轉(zhuǎn)化而來(lái)凹凸棒石-單體為纖維狀,集合體束狀或無(wú)規(guī)則纏繞B. 沸石斜方沸石-薄板狀,板厚2-5微米,板長(zhǎng)20-30微米,有的呈細(xì)長(zhǎng)板條狀,晶面上可見(jiàn)到球狀硅質(zhì)小晶粒,集合體呈束狀片沸石-基本同上方沸石-等軸濁沸石-板狀,短柱狀,有解理,形態(tài)類似長(zhǎng)石C. 硅質(zhì)方英石-

3、5微米左右的球體,注意與綠泥石區(qū)別。自生石英加大D. 硫化物黃鐵礦-莓球狀和八面體;代表PH=8-9還原環(huán)境E. 碳酸鹽:區(qū)分不同期次(晶形、大小、包體研究成巖變化(文石-方解石(5 確定成巖順序如長(zhǎng)石溶解形成高嶺石沉淀,石英自生加大后再溶蝕(6石英顆粒表面特征-分析沉積相各種撞擊坑,溶蝕坑,擦痕二、陰極發(fā)光法可以解決顯微鏡下不易觀察的現(xiàn)象,陰極發(fā)光是用陰極射線管發(fā)出加速電子進(jìn)行激發(fā)而產(chǎn)生的一種熒光。2. 制樣拋光制成兩片光薄片,厚度0.05-0.06mm,巖樣拋光也可以3. 陰極發(fā)光法的原理用電子轟擊樣品,使之發(fā)光;根據(jù)礦物的發(fā)光特征來(lái)研究其成分,晶體形態(tài)和相互關(guān)系。4. 主要應(yīng)用主要應(yīng)用:

4、區(qū)分碳酸鹽、石英自生加大、孔隙、成巖順序、微構(gòu)造、物源(1 石英次生加大:加大邊不發(fā)光(2 區(qū)分碳酸鹽類型:方解石-黃色、橙紅白云石-橙紅、暗紅含鐵方解石-亮橙黃含鐵白云石-橙褐色鐵方解石-褐色、桔紅色鐵白云石-不發(fā)光(含鐵量>6%菱鐵礦-不發(fā)光(3 區(qū)分碳酸鹽成因:A.方解石:氧化環(huán)境:發(fā)光昏暗或不發(fā)光淡水滲流環(huán)境:發(fā)光暗重結(jié)晶、埋藏環(huán)境:發(fā)光明亮B. 白云石埋藏:亮紅、玫瑰紅、亮橙黃、橙紅準(zhǔn)同生:黃、紅、橘紅、藍(lán)、綠混和水:亮藍(lán)淡水:褐色或者不發(fā)光高溫:深紅(4 觀察溶解作用及孔隙類型碳酸鹽和長(zhǎng)石巖屑同時(shí)溶解長(zhǎng)石溶解具有選擇性,藍(lán)色的容易溶解并與蠕蟲(chóng)狀高嶺石伴生;紅色的溶解較弱,杏黃

5、色不易溶解。石英溶解弱于長(zhǎng)石,與易溶長(zhǎng)石伴生的棕色石英易溶。陰極發(fā)光可恢復(fù)原有的溶蝕結(jié)構(gòu),如湖北大冶下三疊統(tǒng)大冶群粉晶灰?guī)r中見(jiàn)圓-橢圓形亮晶斑狀,是被充填的溶孔、蟲(chóng)穴還是不均勻重結(jié)晶?在陰極發(fā)光下可見(jiàn)溶蝕邊界十分清晰,亮晶斑塊為早期溶孔。另外,有些孔隙在偏光鏡下溶蝕特征明顯,似為溶孔,但在陰極發(fā)光下卻是受重結(jié)晶改造的生物介殼。(5 確定成巖順序:根據(jù)交代關(guān)系確定先后順序氧化硅(淺棕色或不發(fā)光和方解石(發(fā)光明亮的交代作用高嶺石化作用:藍(lán)色長(zhǎng)石易高嶺石化(蠕蟲(chóng)狀、靛藍(lán)色光粘土環(huán)邊成分的確定:SI/S I長(zhǎng)石交代鉀長(zhǎng)石:長(zhǎng)石發(fā)藍(lán)色光,交代方解石發(fā)深紅色光,充填方解石發(fā)橙黃色光方解石、鐵白云石、菱鐵礦

6、交代:橙黃-暗紅-不發(fā)光硬石膏:淺黃色、灰白色光、不發(fā)光或棕色重晶石:亮藍(lán)色-暗藍(lán)色,發(fā)光不穩(wěn)定利用石英加大判斷成巖順序:石英加大早于晚期膠結(jié),早于機(jī)械壓實(shí)(6 構(gòu)造的恢復(fù)恢復(fù)微沉積構(gòu)造:收縮縫、縫合線、愈合構(gòu)造恢復(fù)由于重晶石和交代作用而消失的微裂縫判斷裂縫的性質(zhì)、期次和產(chǎn)狀區(qū)別裂縫充填序列(7 物源區(qū)的判斷石英:藍(lán)紫色光-火山巖、深成巖>573 C棕色光-變質(zhì)巖、300-573 C不發(fā)光-沉積巖、<300 C長(zhǎng)石:發(fā)紅色、藍(lán)色、黃色、草綠色、杏黃色等光發(fā)光強(qiáng)度:巖漿巖最大(含長(zhǎng)石越多越大,變質(zhì)巖最小三、電子探針?lè)?. 電子探針的特點(diǎn)元素分析范圍廣,能譜Na11-U92,波譜Be4

7、U92靈敏度高,為0.002%,精度高于X光熒光光譜、激光光譜、BA法誤差1-5%,ZAF法誤差為1%對(duì)微細(xì)礦物分析研究有利,在同一塊樣品上可獲得較全面的物理化學(xué)數(shù)據(jù),不破壞樣品,可多次重復(fù)分析。能在光、薄片上進(jìn)行分析(光面高能電子束轟擊固體樣品表面時(shí),電子與激發(fā)區(qū)內(nèi)元素的原子核和核外電子發(fā)生彈性與非彈性碰撞,產(chǎn)生二次電子,背散射電子,透射電子,間歇電子及吸收電流,還產(chǎn)生X衍射,用這些信息進(jìn)行物質(zhì)組分、形態(tài)、及部分晶體表面構(gòu)造的研究。發(fā)源,轟擊樣品,使之產(chǎn)生各種元素的X光射線,從而確定礦物的化學(xué)成分。3. 樣品制備普通薄片不蓋片,將所做區(qū)域用筆圈出來(lái),鍍碳后觀察,薄片需拋光4. 主要應(yīng)用有些礦

8、物光學(xué)特征、形態(tài)、陰極發(fā)光顏色相近,就必須借電子探針對(duì)其進(jìn)行成份分析。四、 X光衍射法1. X光衍射法的特點(diǎn)能準(zhǔn)確的定名自生礦物,對(duì)粘土礦物定性定量分析,鑒別混層及混層比;制樣復(fù)雜,可分泥巖和砂巖兩組,泥巖需要量很少(10克,砂巖一般需500克左右,泥巖的演變比砂巖的要慢;按間距取樣。2. X光衍射法的原理礦物均有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu),其粉未照片的衍射數(shù)據(jù)不同,以此可區(qū)分不同礦物。確定古地溫、成巖階段的方法五、鏡質(zhì)體反射率法1. 鏡質(zhì)體反射率的特點(diǎn)精確,具不可逆性,與其它參數(shù)有較好的對(duì)應(yīng)性,制樣簡(jiǎn)單(只要有鏡質(zhì)體存在。2. 鏡質(zhì)體反射率的原理在反光鏡下測(cè)定鏡質(zhì)體的反射率,用以判斷變質(zhì)程度,由于石油演

9、化和煤變質(zhì)有很大相似性,D.懷特首次提出定碳比,對(duì)固態(tài)煤和液態(tài)油進(jìn)行了成功的對(duì)比。 60年代開(kāi)始把煤巖學(xué)和有機(jī)地化學(xué)結(jié)合起來(lái)應(yīng)用于油氣勘探,取得了卓有成效的研究成果。六孢粉顏色及色變指數(shù)的特點(diǎn)1. 孢粉顏色及色變指數(shù)的特點(diǎn)對(duì)溫度敏感、數(shù)據(jù)可靠、測(cè)樣簡(jiǎn)便、可對(duì)比性強(qiáng)2. 孢粉顏色及色變指數(shù)的原理孢粉(廣義,即所謂孢粉型Palynomorphs,包括高等植物的孢子和花粉、溝鞭藻、疑源藻及某些綠藻。借用化石孢粉型來(lái)恢復(fù)古沉積環(huán)境以及確定油氣生成的成熟度,查明孢粉和油氣生成關(guān)系方面的研究是近十多年來(lái)的新課題。2. 孢粉顏色及色變指數(shù)的原理過(guò)去用干酪根顏色評(píng)價(jià)有機(jī)物質(zhì)成熟度,現(xiàn)只對(duì)孢子和花粉作顏色測(cè)量,

10、隨成熟增強(qiáng),孢子顏色從淡黃通過(guò)金黃、橙、褐到不透明,共12種色級(jí),不同作量測(cè)量的指數(shù)級(jí)不同,斯塔普林和科瑞阿根據(jù)顏色的明顯變化,使用從0-5級(jí)別。巴納德根據(jù)隨深度呈均勻線性的增強(qiáng)分出10個(gè)級(jí)別,由于孢粉在化學(xué)性質(zhì)上比鏡質(zhì)組更接近腐泥質(zhì),因而是烴類形成階段理想的指示劑。孢粉經(jīng)熱解產(chǎn)生石油已為大家接受,孢粉、浮游植物沉積于海底、湖底,在隔絕空氣的還原環(huán)境下,保存在地層中轉(zhuǎn)化成干酪根,再經(jīng)熱降作用形成油氣。如胡羅卜素和胡羅卜素酯的氧化共聚物是最好的生油母質(zhì)之一。含孢粉豐富的地層均為較好生油層(生成油含蠟高。英國(guó)阿布登大學(xué)的巴登(D.Batten研究孢粉相和產(chǎn)油母質(zhì)的關(guān)系:以Classopollis孢

11、粉相占優(yōu)勢(shì),共生多為裸子植物花粉,特別是雙囊粉和無(wú)口器粉,巖性為石膏蒸發(fā)巖,碳酸鹽、硬石膏、泥灰?guī)r,為熱而干的條件下瀉湖,水體含鹽度大,對(duì)生油不利。蕨類孢子,植物表皮及本質(zhì)組織也很豐富,巖性為淺色細(xì)砂巖、粉砂巖、其次為頁(yè)巖和泥巖,厚度變化大,反映網(wǎng)狀沖積砂平原和泥質(zhì)淤積的瀉湖,這種孢粉相生氣。七、穩(wěn)定同位素法的原理各種同位素的物理、化學(xué)性質(zhì)有所不同,當(dāng)受到各種物理、化學(xué)及生物作用時(shí),同位素組成也會(huì)發(fā)生不同程度的變化,則根據(jù)在巖石、礦物、生物中測(cè)得到同位素值變化來(lái)推斷地質(zhì)歷史中所發(fā)生的變化。單礦物同位素,純度98%以上,樣重0.2克,最好用膠結(jié)物中的樣(微區(qū)取樣技術(shù)。泥巖氧同位素,樣品磨碎到20

12、0目,加熱420 ,消除有機(jī)碳,再在25 時(shí)收集 CO2。八、流體包裹體測(cè)溫法1. 流體包裹體測(cè)溫法的原理礦物生成時(shí),一部分成礦溶液流體被包在礦物晶體缺陷、窩穴或裂縫中。它是成礦作用流體的原始樣品,可反映成礦的流體的本質(zhì)-溫度(用均一法測(cè)溫。將鏡下所見(jiàn)的氣相(烴類,直徑35-40m-液相(直徑<15 m包體加熱至某一溫度,包體恢復(fù)為單一相,該溫度代表礦物形成時(shí)的最低溫度。九、自生礦物演變1. 混層比及粘土礦物含量的演變?cè)绯蓭r:蒙脫石、高嶺石中成巖:I/S、C/S未成熟:I/S中I<20%半成熟:蒙脫石消失,I/S中I<65%成熟:蒙脫石消失,I/S中I<85%(針狀、毛

13、發(fā)狀, C/S出現(xiàn)(絨球狀、花瓣?duì)罡叱墒?蒙脫石消失,I/S中I>85%超成熟:高嶺石消失,I/S中I>85%,C/S出現(xiàn)(片狀,混層消失2. 沸石的演變?cè)绯蓭r:火山玻璃鈣十字沸石菱沸石、鈉沸石未成熟:斜發(fā)沸石絲光沸石半成熟:毛沸石成熟期:方沸石片沸石 濁沸石 鈉沸石 超成熟：濁沸石、鈉長(zhǎng)石 沸石的轉(zhuǎn)變溫度： 沸石的形成溫度變化較大，在不同地區(qū)不同井段差別較大，如日本晚第三紀(jì) 粘土中沸石的轉(zhuǎn)變溫度是：火山玻璃變成斜發(fā)沸石是 56 ，斜發(fā)沸石變成方沸 石或片沸石是 116 ，方沸石、片沸石變成濁沸石是 138 ；陜甘寧延長(zhǎng)統(tǒng)濁 沸石 80 120 ；松遼下白堊濁沸石 120 140 ；克拉瑪依上二疊方