[科普中国]-成岩阶段划分

术语和定义

(1)成岩阶段(Diagenetic Stage):指碎屑沉积物沉积后经各种成岩作用改造直至变质作用之前所经历的不同地质历史演化阶段。可划分为同生成岩阶段(Syndiagenetic Stage) /早成岩阶段(Early Diagenetic Stage)、中成岩阶段(Middle Diagenetic Stage)、晚成岩阶段(Iate Diagenetic Stage)和表生成岩阶段(Epidiagenetic Stage)。

(2)同生成岩阶段(Syndiagenetic Stage):沉积物沉积后尚未完全脱离上覆水体时发生的变化与作用的时期称同生成岩阶段。

(3)表生成岩阶段(Epidiagenetic Stage):指处于某一成岩阶段弱固结或固结的碎屑岩，因构造抬升而暴露或接近地表，受到大气淡水的溶蚀，发生变化与作用的阶段。1

成岩阶段划分依据1、自生矿物的特征

主要是指自生矿物的分布、形成顺序及自生矿物中包裹体的均一温度。它是划分成岩阶段的主要标志，这是由于成岩过程中自生矿物的出现和分布有其一定物理、化学条件和特定地质历史环境，它的形成和分布结合岩石结构构造变化能指示岩石形成发展过程。随着地层温度、压力的变化和孔隙水化学性质的差异，在不同性质的水与岩石之间以及有机、无机之间的相互反应，就会出现不同类型自生矿物，所以自生矿物不仅可提供有关成岩过程中水介质性质的演变资料，同时也具有一定地质温度计意义。

石英次生加大在储层中也分布普遍，根据加大发育程度，特别是次生加大部分的包裹体温度也可对其形成顺序和阶段作出判断，如弱的石英加大曾测得包裹体温度为65+5℃，随成岩温度的增加，曾分别测得加大的包裹体温度有87℃、90℃、126℃和155℃等，由此确定的成岩温度，为成岩阶段划分提供了重要依据。

2、粘土矿物组合及伊/蒙的转化

它们是划分成岩阶段的重要依据。在我国陆相碎屑岩中，蒙脱石存在两种演变途径：一是在富钾的水介质条件下向伊利石/蒙脱石（I/S）混层粘土矿物的转化，最终演变为伊利石；二是在富镁的水介质条件下向绿泥石/蒙脱石（C/S）混层转化，最后演变为绿泥石。这两种演变，以前者在陆相湖盆中较为常见。而C/S混层的出现对指示水介质性质有一定意义，一般在干旱气候或地层水矿化度较高，并具碱性水介质条件的储层中有分布。

3、有机质成熟度指标

有机质热成熟度是时间和温度的函数，因此，是成岩阶段进行划分的主要地化指标。通常是应用镜质组反射率、孢粉颜色、热变指数及最大热解峰温等指标来划分有机质的热成熟阶段。按有机质的成熟度可分为未成熟、半成熟、低成熟、成熟、高成熟及过成熟等阶段；它分别与蒙脱石经I/S混层的演变为伊利石的六个阶段相对应（右表）。

4、岩石的结构、构造特点及孔隙类型。

主要是通过岩石内的构造特征，尤其是胶结方式、世代现象、胶结类型进行判断；另外，垂向剖面上孔隙的演化特征通过能够较好地反映成岩的演化阶段，这是因为孔隙的演化本身就是成岩演化的结果。早成岩A期以原生孔隙为主，基本上无次生孔隙；早成岩B期开始出现次生孔隙，但仍以原生孔为主，属混合孔隙发育带；晚成岩A期次生孔隙大量发育，形成次生孔隙带；晚成岩B期孔隙以少量次生孔隙和裂缝为主；至晚成岩C期，孔隙基本消失，储集空间以裂缝为主。

5、古温度

流体包裹体的均一温度、自生矿物形成的温度和I/S混层粘土矿物演化的温度等。

各成岩阶段标志广义的成岩阶段可分为同生、成岩及表生三大阶段；就储层的孔隙度演化而言，主要是成岩阶段，成岩阶段又可进一步划分为早成岩和晚成岩。同生阶段是指沉积物沉积后至埋藏前所发生的变化和作用时期；表生阶段则是指沉积物固结深埋之后，因构造抬升而暴露或接近地表，受到大气淡水的淋滤、溶蚀而发生变化与作用的阶段。

早成岩阶段早成岩阶段指沉积物由弱固结到固结成岩的阶段，又可为A、B两期。

（1）早成岩A期

①古温度范围为20℃～65℃；

②有机质未成熟，Ro2.5～3.7；

③可见晚期含铁碳酸盐类胶结物，特别是铁白云石，常呈粉晶一细晶，以交代、加大或胶结形式出现；

④长石等碎屑颗粒及碳酸盐常被溶解，有的可见溶解残余，次生孔隙发育；

⑤石英次生加大属Ⅱ级，大部分石英和部分长石具次生加大，自形晶面发育，有的见石英水晶体。在扫描电镜下，多数颗粒表面被较完整的自形晶面包裹，有的自生晶体向孔隙空间生长，交错相接，堵塞孔隙；

⑥砂岩的粘土矿物中可见自生高岭石和I/S混层粘土矿物，呈晶须状自生伊利石和叶片状、绒球状自生绿泥石，有时可见其自生矿物钠长石、浊沸石、C/S混层粘土矿物等；

⑦在泥岩中的I/S混层粘土矿物中，蒙脱石层占15%，其中35%屑部分有序混层（R=0/R=1），35%～>15%属有序混层（R=1），在某些有火成岩侵入的地层中或富含火山碎屑物质的岩石中以及富钾的盐湖水介质盆地中，蒙脱石和I/S混层粘土矿物的转化和分布有时出现异常，应综合其他指标进行成岩阶段划分。

晚成岩A期，根据I/S混层粘土矿物的演化，以蒙脱石层占35%或Ro0.7%为界，还可细分为A1和A2两个亚期。

（2）晚成岩B期

①古温度范围为140～170℃；

②有机质处于高成熟阶段，Ro在>1.3%～2.0%，孢粉颜色为棕黑色，TAI>3.7～4.0；

③砂岩中石英次生加大为Ⅲ级，薄片下几乎所有石英和长石具有加大且边宽，多呈镶嵌状；

④扫描电镜下，颗粒间石英自形体相互连接，岩石已较致密，有裂缝发育；

⑤有的含有铁碳酸盐类矿物，高岭石明显减少或缺失，有的可见浊沸石和钠长石化；

⑥泥岩中有伊利石及I/S混层粘土矿物，蒙脱石层≤15%，属超点阵有序混层（有序度为R≥3），统称超点阵有序混层带。

（3）晚成岩C期

①古温度范围170～200℃；

②有机质处于过成熟阶段，Ro>2.0%～4.0%，孢粉颜色为黑色；

③岩石已极致密，极少有裂缝发育，砂岩中可见晚期碳酸盐类矿物以及钠长石、榍石等自生矿物；

④石英加大属Ⅳ级，颗粒间中缝合状接触，自形晶面消失；

⑤颗粒呈缝合接触及有缝合线出现；

⑥砂岩和泥岩中代性粘土矿物为伊利石和绿泥石，并有绢云母、黑云母、混层已消失，称伊利石一绿泥石带。1