成巖作用類型_聚煤盆地沉積學(xué)

由松散的沉積物演變?yōu)槌练e巖，其成巖作用過程是錯綜復(fù)雜的。上覆地層的載荷作用、溫度和壓力場的作用、粒間孔隙流體作用以及表生作用等，帶來了豐富多彩的成巖作用類型。但是可以將最常見的成巖作用歸為三大類：壓實作用、膠結(jié)作用和淋濾作用。在一些巖石中，這些成巖作用可能體現(xiàn)為有序的疊加，而在另一些巖石中也許表現(xiàn)得較為簡單。

一、壓實作用

圖4-6 剛性顆粒-剛性顆粒（a和b）、剛性顆粒-韌性顆粒（c和d）和剛性-塑性顆粒（e和f）之間的壓實作用效應(yīng)

a.石英碎裂現(xiàn)象，單偏光，克拉瑪依油田上三疊統(tǒng)克拉瑪依組砂巖（據(jù)焦養(yǎng)泉，1997）；b.石英碎裂現(xiàn)象，正交偏光，鄂爾多斯盆地大營鈾礦直羅組砂巖（據(jù)焦養(yǎng)泉，2012）；c.黑云母被擠壓變形，鑄體薄片，單偏光，紅色為孔隙，鄂爾多斯盆地西部延長組砂巖（焦養(yǎng)泉攝，2006）；d.黑云母被擠壓變形，鑄體薄片，單偏光，藍色為孔隙，鄂爾多斯盆地大營鈾礦直羅組砂巖（據(jù)焦養(yǎng)泉等， 2012）；e.局部嵌入現(xiàn)象，單偏光，準(zhǔn)噶爾盆地腹地西山窯組砂巖（據(jù)焦養(yǎng)泉等，2008）；f.局部嵌入現(xiàn)象，正交偏光，渤海灣盆地歧口凹陷古近系砂巖（焦養(yǎng)泉攝，2008）

壓實作用（compaction）也稱機械壓實作用，是沉積物在上覆載荷作用下，發(fā)生液體排出，碎屑顆粒緊密排列，巖石密度增加的作用過程（圖4-6）。該作用貫穿沉積后整個變化階段。通過各階段壓實作用，沉積物表現(xiàn)為孔隙度減小，結(jié)構(gòu)和構(gòu)造發(fā)生變化，如產(chǎn)生愈加完善的定向性，形成縫合線等壓溶構(gòu)造，前者為物理壓實現(xiàn)象，后者為化學(xué)壓實現(xiàn)象。

壓實作用通常會導(dǎo)致：

（1）碎屑顆粒重新排列，從游離狀達到接近最緊密堆積狀態(tài)。碎屑巖壓實程度可以由其顆粒相互接觸關(guān)系反映出，顆粒接觸關(guān)系如下。①游離型：以漂浮顆粒為主，顆粒互不接觸，顆粒間被基質(zhì)或膠結(jié)物彼此分開。②支架型：顆粒間點接觸，部分線接觸，接觸長度小于2 / 3周長。③凹凸型：顆粒之間凹凸接觸，接觸長度大于2 / 3周長。④鑲嵌型：顆粒幾乎全部接觸，呈線縫合狀（圖4-7）。

（2）塑性巖屑擠壓變形，使其擠入孔隙形成假基質(zhì)。

（3）軟礦物（如云母等）顆粒彎曲、破裂進而發(fā)生成分變化（圖4-6）。

（4）剛性顆粒壓碎或壓裂（圖4-6）。

圖4-7 不同壓實作用下碎屑顆粒的接觸形式（焦養(yǎng)泉攝，2008）

a.游離型，白云石基底式膠結(jié)；b.支架型，方解石基底式膠結(jié)；c.凹凸型；d.鑲嵌型；全部為正交偏光，渤海灣盆地歧口凹陷古近系砂巖

二、膠結(jié)作用

膠結(jié)作用（cementation）是指沉積物在沉積后由于自生礦物在孔隙中沉淀（結(jié)晶）而導(dǎo)致沉積物固結(jié)為巖石的作用。最常見的自生礦物膠結(jié)物主要有硅質(zhì)膠結(jié)物、碳酸鹽膠結(jié)物、硫酸鹽膠結(jié)物、硫化物膠結(jié)物、自生長石膠結(jié)物、沸石膠結(jié)物和自生粘土礦物膠結(jié)物等幾大類。在一般情況下，這些膠結(jié)物來源于孔隙水，孔隙水中的物質(zhì)可以是原生咸水（海水）提供，也可以來自于地下水滲流或埋藏地下水中提供，或者是發(fā)生了礦物或有機質(zhì)反應(yīng)的頁巖及其他巖石提供。膠結(jié)作用在成巖的各階段都可能發(fā)生。由于膠結(jié)作用發(fā)生于碎屑顆粒之間，所以膠結(jié)作用會使孔隙度和滲透率降低。

1.硅質(zhì)膠結(jié)物

再生長石英是硅質(zhì)膠結(jié)物最常見的形式（圖4-8），也有呈非晶質(zhì)蛋白石、纖維狀方英石、長纖狀玉髓的形式產(chǎn)出。

在成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度高的石英砂巖中，再生長的石英膠結(jié)最發(fā)育，往往能使碎屑石英變?yōu)樽孕尉?。這是由于孔隙空間的熱力學(xué)條件對現(xiàn)存晶體構(gòu)造的擴大比重新形成晶核更為有利。再生石英與碎屑石英間的界線一般可借助于碎屑石英邊緣的雜質(zhì)（氧化鐵、粘土及其他塵狀物）來確定。一般很少見到硅質(zhì)膠結(jié)物呈細小晶粒無定向地環(huán)繞碎屑顆粒分布，這種現(xiàn)象往往出現(xiàn)在碎屑邊緣有粘土礦物薄膜的砂巖中。粘土薄膜有阻止硅質(zhì)以再生長形式沉淀的作用。

硅質(zhì)膠結(jié)物是砂巖中的主要膠結(jié)物，含量高的甚至可以完全堵塞孔隙（圖4-8a、b），含量少的除了降低孔隙度外，還大大降低了流體的滲透能力（圖4-8）。

圖4-8 具有自生加大現(xiàn)象的硅質(zhì)膠結(jié)作用

a.圍繞碎屑石英顆粒外圍的自生石英加大邊，注意碎屑石英和自生石英之間的粘土殘留痕跡；b.顯示在硅質(zhì)膠結(jié)作用之后還發(fā)生了鈣質(zhì)膠結(jié)作用；a、b.渤海灣盆地歧口凹陷古近系砂巖（焦養(yǎng)泉攝，2008），正交偏光；c、d.孔隙間的自生石英晶體，掃描電鏡，鄂爾多斯盆地東部延長組砂巖

2.碳酸鹽膠結(jié)物

碳酸鹽膠結(jié)物在砂巖中是十分普遍的，常見的有方解石、鐵方解石、白云石、鐵白云石、菱鐵礦等（圖4-9）。文石只分布在更新世以后的沉積物中。

碳酸鹽膠結(jié)物可形成于成巖的各個階段，可以用自生礦物的產(chǎn)狀判別其形成階段。如基底式膠結(jié)所呈現(xiàn)的顆?！捌　爆F(xiàn)象，說明其形成于沉積物壓實作用較弱，其他膠結(jié)物尚未析出的中成巖未成熟期的淺埋藏階段（圖4-7a）。在深埋藏階段形成的碳酸鹽，往往晶粒較大。因為形成晚，沉積物已強烈壓實，碳酸鹽大多呈星散狀充填于粒間孔中，或以交代碎屑顆粒和其他自生礦物的形式產(chǎn)出（圖4-9）。

圖4-9 不同形式的碳酸鹽膠結(jié)作用

a.鮞?；?guī)r中的多期次方解石膠結(jié)作用，早期馬牙狀方解石形成于鮞粒周邊呈薄膜狀，晚期方解石產(chǎn)出于粒間中心呈粗晶出現(xiàn)，單偏光，重慶開縣飛仙關(guān)組（焦養(yǎng)泉攝，2006）；b.具有相對徹底交代石英（左上角）和初始交代長石現(xiàn)象的方解石膠結(jié)物，正交偏光，渤海灣盆地歧口凹陷古近系砂巖（焦養(yǎng)泉攝，2007）；c、d.方解石對長石的部分交代現(xiàn)象，茜素紅染色片，前者為單偏光（紅色為方解石），后者為正交偏光，渤海灣盆地歧口凹陷古近系砂巖（焦養(yǎng)泉攝，2007）；e.碳酸鹽膠結(jié)物對石英碎屑的交代現(xiàn)象，正交偏光，渤海灣盆地歧口凹陷古近系砂巖（焦養(yǎng)泉攝，2007）；f.顆粒間的白云石膠結(jié)現(xiàn)象，單偏光，準(zhǔn)噶爾盆地腹地西山窯組（據(jù)焦養(yǎng)泉等，2008）

碳酸鹽膠結(jié)物的形成類似于碳酸鹽巖的沉積，其受環(huán)境條件的影響較大，尤其是對孔隙介質(zhì)的p H條件極為敏感。相關(guān)成因機理詳見第三章第二節(jié)。

碳酸鹽是砂巖中主要的膠結(jié)物之一，對砂巖孔隙起堵塞作用，使分選良好的砂巖成為低孔隙度和滲透率砂巖。焦養(yǎng)泉（1990）曾對鄂爾多斯盆地東北部延安組的水下分流河道砂體，進行過精細的沉積學(xué)構(gòu)成單元寫實研究和成巖非均質(zhì)性研究，發(fā)現(xiàn)在一些水下分流河道砂體單元的中下部鈣質(zhì)膠結(jié)作用強烈，從而導(dǎo)致了孔隙度和滲透率的明顯降低。究其原因，應(yīng)該是鈣質(zhì)膠結(jié)作用充分利用了河道單元中原始孔隙度相對最好的部位。分析認(rèn)為，在河道單元的中下部古水流能量相對最強，形成的沉積物顆粒較粗、分選較好，由于有周圍相對細粒沉積物的存在（低滲透隔擋層），便形成了相對獨立的流體流動單元，富含離子的孔隙水在某種因素的誘發(fā)下，方解石首先在河道砂體的中下部結(jié)晶沉淀，最終導(dǎo)致孔隙度的喪失（圖4-10）。

早期碳酸鹽膠結(jié)作用充填了孔隙，抑制了砂質(zhì)沉積物的壓實作用，這為后期酸性水的溶蝕和形成次生孔隙奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖4-10 鄂爾多斯盆地延安組湖泊三角洲前緣沉積構(gòu)成及其巖石物性特征（據(jù)焦養(yǎng)泉，1990）

a.三角洲前緣成因相組合寫實剖面（露頭照片見圖14-14）；b.水下分流河道砂巖中的鈣質(zhì)膠結(jié)物含量分布規(guī)律；c.水下分流河道砂巖儲層的滲透率分布規(guī)律

3.硫酸鹽膠結(jié)物

砂巖中最常見的是石膏和硬石膏，常成連晶或交代其他礦物的形式出現(xiàn)（圖4-11）。形成于沉積和始成巖階段的往往與強烈的蒸發(fā)作用有關(guān)。形成于中成巖和晚成巖期的往往與早期石膏的再溶解和再沉淀作用有關(guān)。地層水與沉積物相互反應(yīng)或不同地層水的混合也可析出石膏和硬石膏。石膏和硬石膏的轉(zhuǎn)化是可逆的，它取決于孔隙水的鹽度、溫度和壓力。石膏隨埋藏深度增加，溫度、壓力或鹽度增加即可轉(zhuǎn)變?yōu)橛彩?，反之又可轉(zhuǎn)化為石膏。

砂巖中常有少量重晶石膠結(jié)物，呈板條狀或晶粒狀出現(xiàn)于孔隙中，或交代其他碎屑礦物。形成重晶石所需之鋇離子可由鉀長石高嶺石化和溶蝕過程中提供。重晶石有時與天青石共生。

圖4-11 黃海中生界砂巖碎屑粒間孔隙中析出的石膏晶體（陸琦攝，2012）

4.硫化物膠結(jié)物

砂巖中最常見的是黃鐵礦，可形成于成巖的各個階段，是強還原介質(zhì)條件下的產(chǎn)物。生成于始成巖階段的黃鐵礦大多具有莓球狀外貌，而生成于中成巖和晚成巖階段的則大多具晶粒狀結(jié)構(gòu)（圖4-12）。除黃鐵礦外，砂巖中偶爾可見少量閃鋅礦、方鉛礦等硫化物。

圖4-12 砂巖中各種產(chǎn)狀的黃鐵礦

a.被氧化的立方體晶形黃鐵礦，鄂爾多斯盆地直羅組（據(jù)焦養(yǎng)泉等，2006）；b.莓球狀黃鐵礦，克拉瑪依油田克拉瑪依組（據(jù)焦養(yǎng)泉，1997）；c、d.莓球狀黃鐵礦（亮白），松遼盆地錢家店鈾礦（據(jù)焦養(yǎng)泉等，2012）；e.黃鐵礦（暗灰）與鈾礦（亮白）的精細產(chǎn)出關(guān)系，松遼盆地錢家店鈾礦（據(jù)焦養(yǎng)泉等，2012）；f. 黃鐵礦（亮白）充填植物細胞空腔，松遼盆地錢家店鈾礦（據(jù)焦養(yǎng)泉等，2012）；b～f.為掃描電鏡

5.自生長石膠結(jié)物

自生長石膠結(jié)物在砂巖中一般較少，它們往往呈碎屑長石的自生加大邊出現(xiàn)，或在雜基中、孔隙中呈細小的自形晶產(chǎn)出（圖4-13）。有利于自生長石形成的條件是溶液中有足夠的Si O2和足夠的Na+/ H+或K+/ H+的活度值，地溫較高和有充分的離子來源。劉寶珺和張錦泉（1992）曾報道了在鄂爾多斯盆地延長組中自生長石的形成與碎屑長石的壓溶作用有關(guān)，其形成機理與石英的壓溶和次生加大相似。接觸部位壓溶進入溶液的長石組分又重新在孔隙空間以碎屑長石再生長或自形晶體沉淀出來。他們指出，自生長石的形成還與斜長石的沸石化作用有關(guān)。

圖4-13 粒間孔隙中的自生長石

a.階梯狀次生加大的長石晶體；b.右下方為次生長石晶體，左上方箭頭所指為伊利石交代石英顆粒；掃描電鏡，鄂爾多斯盆地東部延長組砂巖

6.沸石膠結(jié)物

沸石類礦物可形成于成巖各個階段，常見于富含火山碎屑或長石的砂巖中。沸石是堿和堿土金屬元素的含水鋁硅酸鹽礦物，成分與長石相似。常見的有方沸石、片沸石、濁沸石及斜沸石等，晶形為粒狀、板狀、纖維狀及針狀（圖4-14）。沸石常是火山碎屑和長石的蝕變產(chǎn)物。有利于形成沸石的介質(zhì)條件是高的p H值，富含Si O2及Ca2+、Na+、K+離子，即高礦化度孔隙水，適當(dāng)?shù)腃O2分壓。

圖4-14 沸石膠結(jié)物

a.準(zhǔn)噶爾盆地西山窯組砂巖粒間孔隙中的板狀沸石晶體，掃描電鏡；b.陜西韓城石炭系—二疊系粒狀沸石自形晶，掃描電鏡，×2 100（據(jù)張慧等，2003）

7.自生粘土礦物膠結(jié)物

自生粘土礦物在砂巖中有廣泛的分布，常見有高嶺石、綠泥石、伊利石和蒙脫石。

高嶺石在鏡下一般呈假六邊形晶片，集合體呈書頁狀或蠕蟲狀，在砂巖中最常見的產(chǎn)狀是充填孔隙（圖4-15）。晶體發(fā)育良好的自生高嶺石大多分布在一些分選好、粗粒石英砂巖或長石砂巖中。自生高嶺石的沉淀需要孔隙水中有足夠的Al3+和Si O2，它們除了來源于循環(huán)的孔隙水外，可來自砂巖內(nèi)部的長石蝕變。長石的溶蝕和高嶺石化都是在富含CO2的孔隙水的作用下進行的。在有機質(zhì)存在的條件下，保持了低p H值時更有利于長石的溶蝕和高嶺石化。自生高嶺石充填于砂巖孔隙起了降低砂巖孔隙度和滲透率的作用。但長石的高嶺石化則能產(chǎn)生一定的次生孔隙，這是因為長石高嶺石化過程中移去了K+和Si O2后體積縮小的緣故。

綠泥石在砂巖中大多呈顆粒的包膜或孔隙襯邊的形式產(chǎn)出，也有充填孔隙的。它的晶體形態(tài)多樣，有板片狀、薔薇花狀、卷心菜狀（圖4-15）。自生綠泥石分布于各種成分的砂巖中，除可以從孔隙水中直接沉淀外，也可以從其他粘土轉(zhuǎn)化而來。隨埋藏深度增加，溫度升高、壓力加大，一些早期形成的蒙脫石-伊利石和高嶺石就會變得不穩(wěn)定而向綠泥石和白云母轉(zhuǎn)化。在較純的石英砂巖中，粘土礦物往往轉(zhuǎn)化成白云母。在粘土含量較高的砂巖中，當(dāng)有鐵離子存在的還原條件下，則可能出現(xiàn)黑云母和綠泥石組合。

圖4-15 砂巖中的自生粘土膠結(jié)作用

a、b.充填孔隙的自生蠕蟲狀高嶺石，鄂爾多斯盆地延長組（焦養(yǎng)泉攝，2006）；c.碎屑顆粒表面的淡綠色襯膜狀粘土礦物，渤海灣盆地歧口凹陷古近系（焦養(yǎng)泉攝，2008）；d.粒間孔隙中的花瓣狀綠泥石集合體，鄂爾多斯盆地延長組；e.粒間孔隙中的蜂巢狀蒙脫石，鄂爾多斯盆地延長組；f.粒間孔隙中生長的片狀伊利石，左中部可見一球形化石，鄂爾多斯盆地延長組；a和b.單偏光；d～f.掃描電鏡

自生蒙脫石大多呈砂粒表面上的皺紋狀薄膜和具蜂巢狀的薄膜產(chǎn)出（圖4-15）。與板片狀綠泥石很相似，但綠泥石的晶片平整，單個晶片易于分辨，而蒙脫石的晶片多呈彎曲狀且不易分辨出單個晶片。蒙脫石也有呈孔隙式充填產(chǎn)狀的。

伊利石在砂巖中通常呈顆粒的包膜或孔隙襯邊的形式產(chǎn)出，有的成網(wǎng)狀分布于孔隙中（圖4-15）。伊利石分布于各種成分的砂巖中，其結(jié)晶隨埋藏深度增加而變好，最后轉(zhuǎn)化為絹云母。砂巖中蒙脫石類粘土礦物當(dāng)埋深達到一定深度，就開始向蒙脫石-伊利石混層粘土礦物轉(zhuǎn)化。埋深較大時，幾乎全部轉(zhuǎn)化為伊利石。

伊利石-蒙脫石混層粘土礦物的形態(tài)介于伊利石和蒙脫石之間。如混層礦物中富伊利石，則形態(tài)更相似于伊利石。富蒙脫石層的則相似于蒙脫石的皺紋狀形態(tài)，而其區(qū)別僅是具有一些刺狀的突起。

上述自生綠泥石、蒙脫石、伊利石和伊利石-蒙脫石混層粘土礦物在砂巖中都起到了縮小孔隙的作用，這一點與高嶺石所起的作用是相似的。但其對砂巖滲透性的破壞作用遠大于自生高嶺石對砂巖滲透性的破壞作用。這是粘土礦物的產(chǎn)狀不同所造成的。高嶺石這種孔隙充填的產(chǎn)狀對砂巖孔隙喉道的影響較小，因而對滲透性影響小。而綠泥石、蒙脫石、伊利石和伊利石-蒙脫石混層粘土礦物那種顆粒包膜或孔隙襯邊的產(chǎn)狀，最易堵塞砂巖的孔隙喉道，因而對砂巖滲透率有明顯的破壞作用。

8.其他膠結(jié)物

在砂巖中，一些膠結(jié)作用雖然分布有限，但是因為其具有重要的實用價值而引起了人們的高度重視，實際上這些膠結(jié)作用就是成礦作用，譬如沉積盆地中具有次生性質(zhì)的砂巖型鈾礦床（圖4-16）。

砂巖型鈾礦床就是一種典型的產(chǎn)出于表生成巖帶中的成巖膠結(jié)-成礦作用。成巖-成礦過程中需要的鈾，可能來源于蝕源區(qū)，也可能來源于層間氧化帶本身，但是它們通過運移卻在區(qū)域?qū)娱g氧化帶前鋒線附近被吸附、沉淀、富集和成礦。在顯微鏡下，鈾礦物有選擇性地沉淀在還原介質(zhì)周圍，有的呈現(xiàn)出了對粒間孔隙的基底式膠結(jié)。由于鈾具有放射性，沉淀膠結(jié)的鈾礦物或者流經(jīng)碎屑礦物裂隙中的含鈾流體，就有可能對附近的碎屑石英產(chǎn)生輻射而留下裂變徑跡（圖4-16）。類似的成巖膠結(jié)-成礦作用還有砂巖型銅、鉛礦等。

另外的一些膠結(jié)作用，如海綠石、銳鈦礦、板鈦礦等自生礦物膠結(jié)作用在砂巖中也比較少見。

9.膠結(jié)作用過程中的流體事件追蹤

在砂巖中，任何膠結(jié)作用都是古流體事件的產(chǎn)物，所以通?？梢砸罁?jù)膠結(jié)物的產(chǎn)狀和類型判別膠結(jié)作用發(fā)生的序次，并由此追蹤和恢復(fù)古流體事件，這應(yīng)該納入成巖作用序列研究的范疇。

如圖4-17a所示，在硅質(zhì)膠結(jié)作用之前曾經(jīng)發(fā)生過碳酸鹽膠結(jié)作用。因為在碎屑石英與次生加大邊之間的界線上，真實地記錄了白云石晶體的析出。白云石晶體首先產(chǎn)出于碎屑石英顆粒的表面，并進而被隨后形成的自生石英加大邊所包裹。

圖4-17b則展示了一個環(huán)帶狀白云石復(fù)雜的生長過程，期間記錄了古流體事件的復(fù)雜更迭演變。首先，在白云石晶粒中記錄了DS1和DS2兩次溶解事件，即白云石生長的第2世代末和第3世代末的溶解事件，先后兩次中斷了白云石的發(fā)育，這意味著白云石至少經(jīng)歷了三期由沉淀到溶解的古流體演變周期。在第二次溶解事件之后到第4世代白云石沉淀之前，既有烴類活動的記錄，也伴生有可供自生閃鋅礦和自生石英形成的古流體事件發(fā)生。在第4世代和第5世代白云石沉淀之間，自生閃鋅礦的沉淀事件再次發(fā)生。在第6世代白云石沉淀之后，適宜于螢石、重晶石—硬石膏沉淀的古流體事件最終中斷了白云石的持續(xù)發(fā)育。

圖4-16 表生成巖作用帶鈾在砂巖中的成巖膠結(jié)-成礦作用表現(xiàn)

a.鈾礦物呈基底式膠結(jié)方式充填粒間孔隙，掃描電鏡，鄂爾多斯盆地北部大營鈾礦直羅組砂巖（據(jù)焦養(yǎng)泉等，2012）；b.石英碎屑中的裂變徑跡，單偏光，吐哈盆地西南緣十紅灘鈾礦西山窯組砂巖（焦養(yǎng)泉攝，2000）；c.以碎屑石英裂縫為點源而在石英中形成的裂變徑跡，說明該裂縫曾經(jīng)至少發(fā)生過含鈾流體運移，注意裂縫中的黑云母蝕變以及褐鐵礦的產(chǎn)生，同時注意沿著裂縫外端向石英顆粒中心蝕變作用明顯減弱，這些現(xiàn)象可能是富氧含鈾流體作用的結(jié)果，當(dāng)然也不排除在裂縫中有鈾礦物的沉淀；d.c的局部放大，單偏光，渤海灣盆地歧口凹陷古近系砂巖（焦養(yǎng)泉攝，2008）

圖4-17c則記錄了碎屑石英外圍具有2次自生石英的共軸生長、1次無共軸生長關(guān)系的柱狀自生石英的沉淀以及1次方解石的沉淀生長過程?？梢钥隙ǖ氖?，碳酸鹽膠結(jié)事件是相對較晚的，因為它以充填粒間孔隙的中心地帶為特色，兩次具有共軸生長關(guān)系的自生石英生長世代性也不言而喻。那么，位于碎屑石英顆粒周邊的，具有共軸生長關(guān)系和不具有共軸生長關(guān)系的石英產(chǎn)出順序卻不好判別，這需要借助其他測試手段進行甄別排序。

相對來講，圖4-17d的成巖序列似乎簡單明了。適宜于綠泥石析出的古流體事件明顯早于適宜自生石英析出的古流體事件，因為綠泥石緊貼碎屑顆粒表面呈包裹式發(fā)育，而自生石英卻產(chǎn)出于粒間孔隙中心。雖然兩次古流體事件的成巖膠結(jié)作用并未完全堵塞整個孔隙，但是卻大大地降低了砂巖的孔隙度。

圖4-17 膠結(jié)成巖作用序次與古流體事件追蹤

a.碎屑石英顆粒表面的自生白云石和次生石英加大邊的產(chǎn)狀關(guān)系，正交偏光，準(zhǔn)噶爾盆地腹地西山窯組砂巖（據(jù)焦養(yǎng)泉等，2008）；b.環(huán)帶狀白云石生長世代與非碳酸鹽成巖礦物、烴類及溶解界面（DS）的關(guān)系（據(jù)Montanez，1994）；c.碎屑石英顆粒表面不同習(xí)性的自生石英與粒間方解石的產(chǎn)出關(guān)系，①和②表示具有共軸生長關(guān)系的兩個世代自生石英加大邊，箭頭指示不具有共軸生長關(guān)系的柱狀自生石英，正交偏光，渤海灣盆地歧口凹陷古近系砂巖（焦養(yǎng)泉攝，2008）；d.花瓣狀綠泥石與柱狀自生石英的空間產(chǎn)出關(guān)系，掃描電鏡，鄂爾多斯盆地東北部延長組砂巖

在膠結(jié)作用過程中，成巖古流體可以以流體包裹體的形式記錄于膠結(jié)物中，這是最直接的成巖古流體的痕跡（圖4-18a、b）。所以，在實驗室通過對流體包裹體的研究，可以恢復(fù)膠結(jié)事件過程中古流體的成分、溫度和壓力等物理化學(xué)特征。針對膠結(jié)物中不同期次含烴流體包裹體研究并結(jié)合固態(tài)有機質(zhì)的激光拉曼測試，還可以揭示有機質(zhì)的熱成熟演化規(guī)律（圖4-18c）。

三、淋濾作用

淋濾作用（leaching process）是指在成巖過程中某些礦物被選擇性溶解和溶蝕的過程（圖4-19）。砂巖中礦物組分（碎屑礦物、重礦物、自生礦物-膠結(jié)物），均可在一定的成巖環(huán)境中發(fā)生溶蝕，甚至消失。它們與前述自生礦物的膠結(jié)作用正好相反，淋濾作用有助于砂巖孔隙度和滲透性的增加。溶蝕作用形成的孔隙構(gòu)成了砂巖次生孔隙的主要部分。目前來看，全部砂巖孔隙中至少有1 / 3是次生孔隙，還可能多于原生孔隙。與原生孔隙相比，次生孔隙能在更大的深度上得到保存。

圖4-18 膠結(jié)物中的流體包裹體與有機質(zhì)成熟度激光拉曼光譜（據(jù)焦養(yǎng)泉等，2007）

a.產(chǎn)于方解石膠結(jié)物中的有機包裹體群，單偏光；b.產(chǎn)于方解石膠結(jié)物中的有機與無機包裹體群，單偏光；c.不同成熟度有機質(zhì)的激光拉曼光譜圖；準(zhǔn)噶爾盆地南緣蘆草溝組烴源巖

圖4-19 長石沿解理被溶蝕而產(chǎn)生的次生孔隙微觀照片

a.掃描電鏡，鄂爾多斯盆地東部延長組砂巖；b.單偏光，鑄體薄片（藍色為孔隙），鄂爾多斯盆地東部直羅組砂巖（據(jù)焦養(yǎng)泉等，2012）；c.掃描電鏡，克拉瑪依油田克拉瑪依組砂巖（據(jù)焦養(yǎng)泉等， 1997）；d.單偏光，鑄體薄片（紅色為孔隙），鄂爾多斯盆地西部延長組砂巖（據(jù)焦養(yǎng)泉等，2006）

溶蝕作用受控于化學(xué)、物理化學(xué)和生物化學(xué)條件的變化。當(dāng)溫度和壓力不變時，間隙水的稀釋或不同離子比的變化都可以引起礦物的溶解；間隙水中碳酸的生成可降低p H值而導(dǎo)致砂巖中酸溶性組分的溶解；間隙水中的羧酸能導(dǎo)致砂巖中酸溶性組分，特別是硅酸鹽的溶解；粘土礦物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的氫離子可降低間隙水的p H值而導(dǎo)致酸溶性礦物的溶解；間隙水中硫酸鹽在脫硫細菌參與下，借助有機質(zhì)還原反應(yīng)，既可以溶解硫酸鹽礦物，也可以溶解碳酸鹽礦物；溫度和壓力的變化影響礦物的溶解度，壓力增大使碳酸鹽在水中成低飽和狀態(tài)而具有溶解碳酸鹽的能力，除少數(shù)礦物外隨溫度增高溶解度也增大。

始成巖作用和晚成巖作用階段的溶蝕作用，主要是由來自大氣和生物成因CO2的碳酸引起的，可以生成很多孔隙。但始成巖作用階段產(chǎn)生的次生孔隙不易被保存下來，它們往往被壓實作用所破壞。晚成巖作用階段雖然可以產(chǎn)生很多次生孔隙，但只有少數(shù)砂巖經(jīng)歷了這一階段。所以，從總體上來說，中成巖階段生成的次生孔隙構(gòu)成了砂巖中溶蝕型次生孔隙的主要部分。但中成巖階段未成熟期和次成熟期產(chǎn)生的次生孔隙也易被壓實作用和壓溶作用所破壞，主要保存下來的是中成巖階段成熟期-超成熟期的次生孔隙。中成巖階段的成熟期恰恰與液態(tài)烴生成的窗口埋藏深度和溫度相吻合，而這一時期砂巖的原生孔隙已遭到強烈破壞，因而中成巖階段形成的次生孔隙對油氣的初次運移和聚集具有特別重要的意義。