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1.電鏡掃描法的特點分辨率高,放大倍數(shù)大(一般2000-5000倍,景深大,立體感強,制樣簡單。自1975 年開始用于石油地質(zhì)。2.電鏡掃描法的原理以掃描方式照射到實驗樣品的微區(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)國外研究,凡是>0.2微米的孔隙都能儲油, 最近的研究發(fā)現(xiàn)0.1微米的微孔隙也可儲油。(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

2、別膠結(jié)物A. 粘土膠結(jié)水云母-單體為片狀、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,集合體呈書頁狀;部分由長石演變而來,一部分呈蠕蟲狀。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,集合體呈細管狀,常由水云母和蒙脫石轉(zhuǎn)化而來凹凸棒石-單體為纖維狀,集合體束狀或無規(guī)則纏繞B. 沸石斜方沸石-薄板狀,板厚2-5微米,板長20-30微米,有的呈細長板條狀,晶面上可見到球狀硅質(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

3、,有解理,形態(tài)類似長石C. 硅質(zhì)方英石-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1.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)光特征來研

4、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: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、橙紅準同生:黃、紅、橘紅、藍、綠混和水:亮藍淡水: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石巖屑同時溶解長石溶解具有選擇性,藍

5、色的容易溶解并與蠕蟲狀高嶺石伴生;紅色的溶解較弱,杏黃色不易溶解。石英溶解弱于長石,與易溶長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中見圓-橢圓形亮晶斑狀,是被充填的溶孔、蟲穴還是不均勻重結(jié)晶?在陰極發(fā)光下可見溶蝕邊界十分清晰,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:藍色長石易高嶺石化(蠕蟲狀、靛藍色光粘土環(huán)邊成分的確定:SI/S I長石交代鉀長石:長石發(fā)藍色光,交代方解石發(fā)

6、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:亮藍色-暗藍色,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),早于機械壓實(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長石:發(fā)紅色、藍色、黃色、草綠色、杏黃色等光發(fā)光強度:巖漿巖最大(含長石越多越大,變質(zhì)巖最小三、電子探針法1. 電子探針

7、的特點元素分析范圍廣,能譜Na11-U92,波譜Be4U92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%對微細礦物分析研究有利,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、薄片上進行分析(光面2.電子探針法的原理高能電子束轟擊固體樣品表面時,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,用這些信息進行物質(zhì)組分、形態(tài)、及部分晶體表面構(gòu)造的研究。將電子槍發(fā)射的電子束經(jīng)電磁透鏡聚焦成直徑0.1-1µm的微束作為X射線激發(fā)源,

8、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,鍍碳后觀察,薄片需拋光4. 主要應(yīng)用有些礦物光學(xué)特征、形態(tài)、陰極發(fā)光顏色相近,就必須借電子探針對其進行成份分析。四、 X光衍射法1. X光衍射法的特點能準確的定名自生礦物,對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

9、點精確,具不可逆性,與其它參數(shù)有較好的對應(yīng)性,制樣簡單(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定鏡質(zhì)體的反射率,用以判斷變質(zhì)程度,由于石油演化和煤變質(zhì)有很大相似性,D.懷特首次提出定碳比,對固態(tài)煤和液態(tài)油進行了成功的對比。 60年代開始把煤巖學(xué)和有機地化學(xué)結(jié)合起來應(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1. 孢粉顏色及色變指數(shù)的特點對溫度敏感、數(shù)據(jù)可靠、測樣簡便、可對比性強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。借用化石孢粉型來恢復(fù)古沉積環(huán)境以及確定油氣生成的

10、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的新課題。2. 孢粉顏色及色變指數(shù)的原理過去用干酪根顏色評價有機物質(zhì)成熟度,現(xiàn)只對孢子和花粉作顏色測量,隨成熟增強,孢子顏色從淡黃通過金黃、橙、褐到不透明,共12種色級,不同作量測量的指數(shù)級不同,斯塔普林和科瑞阿根據(jù)顏色的明顯變化,使用從0-5級別。巴納德根據(jù)隨深度呈均勻線性的增強分出10個級別,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

11、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孢粉相占優(yōu)勢,共生多為裸子植物花粉,特別是雙囊粉和無口器粉,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,巖性為淺色細砂巖、粉砂巖、其次為頁巖和泥巖,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1.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,當受到各種物理、化學(xué)及生物作用時,同位素組成也會發(fā)生不同程度的變化,則

12、根據(jù)在巖石、礦物、生物中測得到同位素值變化來推斷地質(zhì)歷史中所發(fā)生的變化。2.制樣單礦物同位素,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200目,加熱420 ,消除有機碳,再在25 時收集 CO2。八、流體包裹體測溫法1. 流體包裹體測溫法的原理礦物生成時,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(用均一法測溫。將鏡下所見的氣相(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的最低溫度。九、自生礦物演變1. 混層比及粘土

13、礦物含量的演變早成巖: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、毛發(fā)狀, C/S出現(xiàn)(絨球狀、花瓣狀高成熟: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. 沸石的演變早成巖: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 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 ；陜甘寧延長統(tǒng)濁 沸石 80 120 ；松遼下白堊濁沸石 120 140 ；克拉瑪