粘土矿物的转化及其地质意义

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粘土矿物的转化及其地质意义
由于泥岩在成岩过程中受外来流体影响较小，因此，泥岩的成岩作用和砂岩相比相对简单，主要表现在各种粘土矿物，如蒙皂石或伊/蒙混层矿物，随埋深增加向伊利石转化，而自生高岭石、自生伊利石、自生绿泥石等形成的可能性较小。
（一）蒙皂石向伊利石的转化
研究表明，沉积盆地内粘土矿物的组成和变化主要受沉积物源、沉积环境和成岩作用三大因素的控制，而在我国最常见的淡水或微咸水盆地（地层）中，成岩作用是影响泥岩粘土矿物纵向变化的主要因素，对于具体的含油气盆地而言，蒙皂石转化为伊利石的过程主要受温度、时间和介质条件的影响。在成岩压实过程中，随埋深和地温的增加，粘土矿物中的蒙皂石不断析出层间水，从介质中吸收K+和Al3+,经I/S混层转化为伊利石，从而使得蒙皂石层在I/S混层中所占的比例S%越来越小。其最常见的反应方程式可表示如下（Boles，1980；Hower，1981）：
KNaCa2Mg4Fe4Al14Si38O100(OH)20•10H2O（蒙皂石）＋4.5K+＋8Al3+→
K5.5Mg2Fe1.5Al22Si35O100(OH)20（伊利石）＋Na+＋2Ca2+＋2.5Fe3+＋2Mg2+＋3Si4+＋10H2O
（二）蒙皂石向绿泥石的转化
在富Mg2+的环境中蒙皂石经绿蒙混层C/S，转化为绿泥石，
Ca0.1Na0.2Fe1.1MgAlSi3.6O10(OH)2+1.5Fe2++1.2Mg2++1.4Al3++7.6H2O
=Fe2.6Mg2.2Al2.4Si2.8O10(OH)8+0.1Ca2++0.2Na2++0.8SiO2+9.2H+            （3-15）
我国仅在柴达木盆地旱二井发现了这一转化。
（三）高岭石向伊利石的转化
在成岩过程中随埋深增加，介质条件由酸性变化为碱性时，高岭石会向伊利石或绿泥石转化。在富K+的环境中高岭石向伊利石转化：
3Al2Si2O5（OH）4（高岭石）＋2K+→                        
          K5.5Mg2Fe1.5Al22Si35O100（OH）20（伊利石）＋2H+＋3H2O    （3-16）
粘土矿物在成岩演化过程中，特别是蒙脱石向伊利石转化过程中析出的Na+，Ca2+，Fe3+，Mg2+，Si4+等离子，除部分（如Fe3+，Mg2+）参与泥岩粘土矿物成岩反应形成新的组分外，其余可以呈各种无机阳离子或呈各种有机络合物形式，随着压实流体与CO2和有机酸一起进入砂岩孔隙，直接影响砂岩的胶结作用。例如蒙皂石转化过程中，释放出的Si4+可促使浅处砂岩中高岭石的形成和石英碎屑产生自生加大；从伊利石转化而来的Ca2+可以形成早期方解石胶结物，在温度更高的情况下，蒙皂石转化为伊利石所放出Fe2+和Mg2+，可使之形成铁方解石、铁白云石，在深处如果水介质偏碱性或富Mg2+，铁、镁与高岭石反应则能生成绿泥石：
3.5Fe2+＋3.5Mg2+＋9H2O＋3Al2Si2O5（OH）4（高岭石）→           
     Fe3.5Mg3.5Al6Si6O20（OH）10（绿泥石）＋14H+         （3-17）
由上可见，泥岩粘土矿物转化可导致砂岩中一系列成岩作用的发生，如石英次生加大、早期泥碳酸盐岩胶结、晚期铁方解石和白云石的形成等，在碎屑岩的成岩作用中起着主导作用。

shizhaobing

读过~~~~~~

cy2-dzljj

读过了，知道泥岩的成岩作用比砂岩相对简单。

limm2010

非常好的资料，谢谢分享

晨舞飞扬