第1个回答 2012-06-08
绝大部分碎屑岩形成和变化的历史进程大致可分以下几个阶段：
（1）沉积岩原始物质的形成阶段（或母岩风化阶段），（2）原始物质搬运和沉积阶段（或沉积物的形成阶段）以及（3）沉积物改造变化阶段。初始阶段主要是各种性质的风化作用；通过搬运和沉积作用完成的沉积物形成阶段，实质上受一系列物理、化学和生物作用控制；最后阶段的作用，尽管众说纷纭，但比较一致的认识是有同生作用、成岩作用和后生作用等。这些作用大多是在水和生物（如细菌）参与下进行的一系列复杂的物理化学反应过程。可以说，物理、化学和生物作用贯穿沉积岩整个形成过程。
一、沉积岩原始物质的形成
组成沉积岩的原始沉积物质来源有：
（1）陆源物质-母岩的风化产物；
（2）生物源物质-生物残骸和有机质；
（3）深源物质-火山喷发碎屑物质和深部卤水；
（4）宇宙源物质-陨石。
母岩风化产物是沉积物最主要的来源。供给这类沉积物地区，即母岩存在的地区，称作物源区。此外，由生物的生命活动所产生的沉积物以及来自地壳深部物质组成的沉积物也占有一定的比例，而宇宙来源的沉积物则数量甚微。
二、风化产物的搬运和沉积作用
风化作用及风化产物的搬运作用和沉积作用，既是三个连续又独立的阶段，也是交互迭置的发展过程。在搬运过程中物质仍然可以发生机械破碎和化学分解，即使物质沉积下来以后，还可以由于条件的变化再次进入搬运状态。一般说来，风化产物的类型主要的搬运营力有水、风、冰川。此外重力及生物的搬运也不可忽视。按搬运方式可以分为：机械搬运、化学搬运和生物搬运。
（一）机械的搬运与沉积作用
碎屑物质和粘土物质多以机械方式在流水、海水、湖水、冰川、风及重力等营力下被搬运。
（二）化学的搬运与沉积作用
母岩风化产物中的溶解物质有的呈胶体溶液，有的呈真溶液搬运，这主要是与物质的溶解度有关。化学搬运物质组分溶解度大小的顺序为：Al2O3-Fe2O3-MnO-SiO2-P2O5-CaCO3-CaSO4-NaCl-MgCl2，后面的溶解度比前面的大。前面的Al、Fe、Mn、Si等的氧化物难溶于水，且一般呈胶体溶液被搬运；后面的Ca、Mg、Na等物质由于其溶解度大，故成真溶液被搬运。1、胶体物质的搬运与沉积
（三）生物的搬运与沉积作用
随着地质历史的发展，生物在沉积岩形成过程中的意义愈来愈大，它通过自己的生命活动，直接或间接地对化学元素、有机或无机的各种成矿物质进行分解与化合，分散与聚集，以及迁移等作用，并在多种适宜的水体中沉淀，形成有关的岩石或矿床。
（四）沉积分异作用
母岩的风化产物在搬运和沉积过程中，根据其本身的特性，在外部条件的影响下，按一定顺序沉积下来，称为沉积分异作用。
由于沉积分异作用，使复杂的风化产物分化为比较简单的沉积物类型。这个现象是实际存在的，并早已被发现和提出，1937-1940年，苏联学者普斯托瓦洛夫作了不少充实、完善的工作，最后提出正式的沉积分异学说。近年来，根据新的资料对沉积分异理论进行了批判和补充。
沉积分异作用可分为机械沉积分异作用和化学沉积分异作用，另外，生物对沉积分异也有很大影响。
三、沉积后作用及其阶段的划分
（一）基本概念
母岩风化产物及其它来源的物质成分，在经过搬运和沉积作用之后，就变成了沉积物，这叫沉积物的形成阶段。沉积物转变为沉积岩所发生的一系列变化称为沉积物的成岩作用，简称成岩作用。沉积岩形成以后，遭受风化作用或变质作用以前的变化称为沉积岩的后生作用，简称后生作用。本文所讲的沉积后作用是泛指沉积物形成以后，到沉积岩的风化作用和变质作用以前这一演化阶段的所有变化或作用，包括成岩作用和后生作用。
（二）沉积后作用阶段划分鲁欣（1953）把沉积物形成以后到沉积岩遭受风化作用或变质作用以前统称石化作用，进而又细分为同生、成岩和后生（退后生、进后生）等三个阶段。
叶连俊（1973）根据地球化学、地球物理环境，将成岩作用分为海解（陆解）、早期成岩、晚期成岩和表生成岩（表生改造）等四个阶段。
施密特和麦克唐纳（V.Schmidt and D.A.Mcdonald，1979）把成岩作用分为早期成岩、中期成岩和晚期成岩三个阶段；其中中期成岩作用根据有机质变化程度分为未成熟、半成熟、成熟A、成熟B等四个阶段。这一分类在油气储集层评价中应用较广泛。
中国石油天然气总公司科技发展部把成岩作用划分为同生期、早成岩期（A和B两个亚期）、晚成岩期（A、B、C三个）.
本书采用刘宝君（1980）的划分体系，即将沉积后作用划分为同生作用、成岩作用、后生作用和表生成岩作用，并与施密特（1979，1985）的早成岩作用、中成岩作用和晚成岩作用对应起来。刘宝君的沉积期后阶段的划分如下沉积物存在的初期，在其表层（10-15cm）所发生的一切作用，称为同生作用。如图a所示，当质点A处于波基面之下，并固定于沉积表面时，即为同生作用阶段的开始。此时物质（如质点A）与底层水发生作用，并处在开放系统中，介质条件一般是中-酸性，氧化性质的。
（三）沉积后主要作用类型
碎屑沉积物的沉积后作用主要有压实和压溶作用、胶结作用、交代作用、重结晶作用、溶解作用、矿物多形转变作用等。它们都是互相联系和互相影响的，其综合效应影响和控制着碎屑沉积物（岩）的发育历史。
（1）压实作用
压实作用系指沉积物沉积后在其上覆水层或沉积层的重荷下，或在构造形变应力的作用下，发生水分排出、孔隙度降低、体积缩小的作用。
（2）压溶作用
沉积物随埋藏深度的增加，碎屑颗粒接触点上所承受的来自上覆层的压力或来自构造作用的侧向应力超过正常孔隙流体压力时（达2～2.5倍），颗粒接触处的溶解度增高，将发生晶格变形和溶解作用。压溶作用是物理-化学因素共同引发的，但起主要作用的还是物理因素。随着颗粒所受应力的不断增加和地质时间的推移，颗粒受压溶处的形态将依次由点接触演化到线接触、凹凸接触和缝合接触
（3）胶结作用
胶结作用是指从孔隙溶液中沉淀出矿物质，将松散的沉积物固结起来的作用，也是使沉积层中孔隙度和渗透率降低的主要原因之一。胶结作用主要发生在成岩作用时期，尤其是成岩作用晚期，也可发生于表生期；后来的胶结物还可以取代早生的胶结物，也可以发生胶结物的溶解即去胶结作用，形成次生孔隙。
胶结物的生长方式多种多样。它可以在同成分的底质上形成次生加大，如氧化硅在碎屑石英颗粒上形成次生加大，此外如长石、方解石、锆石、电气石、石榴子石等都可以产生次生加大现象。胶结物也可以在不同的底质上沉淀，如碎屑颗粒边缘的粘土衬边胶结、碳酸盐晶粒的粒间胶结以及石膏、沸石类矿物的粒间胶结等。胶结物结晶的大小与晶体生长速度以及底质的性质有关。一般来说，小晶体生长速度快，大晶体生长速度慢。孔隙胶结物的结构特征是紧靠底质处的晶体小而数量多，具有长轴垂直底质表面的优选方位；远离底质向孔隙中心，晶体大，数量小。如果有两种以上的胶结物，靠近底质的形成早，在孔隙中心的形成晚，依次可形成若干个世代的胶结物。
（4）交代作用
交代作用是指一种矿物代替另一种矿物的现象。交代矿物可以交代颗粒的边缘，将颗粒溶蚀成锯齿状或鸡冠状的不规则边缘，也可以完全交代碎屑颗粒，从而成为它的假象。交代作用的实质是体系的化学平衡及平衡转移问题。当体系内的物理、化学条件发生改变时，原来稳定的矿物或矿物组合将变得不稳定，发生溶解、迁移或原地转化，形成在新的物理化学条件下稳定存在的新矿物或矿物组合。
（5）重结晶作用和矿物的多形转变
重结晶现象和矿物的多形转变主要发生在碎屑岩的胶结物中。
碳酸盐胶结物的重结晶作用，可使砂岩的胶结物形成特征的连晶或嵌晶。在重结晶过程中，包裹物或残留物一般仍保留在重结晶体内，它们是识别重结晶的重要标志。在重结晶过程中，包裹物或残留物一般仍保留在重结晶体内，它们是识别重结晶的重要标志。矿物的多形转变是一种较复杂的广义的重结晶作用。
在一般情况下，当一种矿物转变为另一种更稳定的矿物相时，只发生晶格和形状及大小的变化。在碎屑沉积岩中最有意义的是文石胶结物向方解石的转化及非晶质氧化硅的蛋白石向玉髓及石英的转化。隐晶质的胶磷矿转变为显晶质的磷灰石，隐晶质的高岭石转变为鳞片状或蠕虫状的结晶高岭石，也是常见的矿物多形转变现象。高镁方解石转变为低镁方解石也是矿物的一种多形转变现象。但在转变过程中，有镁离子的滤失。
（6）溶解作用
砂岩中的任何碎屑颗粒、杂基、胶结物和交代矿物，在一定的成岩环境中都可以不同程度地发生溶解作用。溶解作用的结果形成了砂岩中的次生孔隙。
如果溶解作用仅仅是砂岩中的原生胶结物被全部溶解掉，那么所形成的次生孔隙的结构特征与原生孔隙完全一致。如果碎屑颗粒与自生矿物被溶解或部分溶解，则所形成的次生孔隙结构与原生孔隙有很大的差别。早期形成的次生孔隙，又可被后来的胶结物充填，交代矿物又可对碎屑和自生矿物进行再交代，以后又可再度发生溶解。这样，砂岩的孔隙结构可以发生极大的变化。