机理
沉积岩中的自生成岩矿物主要包括黏土矿物、沸石类矿物、氧化硅系列矿物、碳酸盐、硫酸盐和硫化物矿物。这些自生矿物受围岩环境的影响均发生不同程度的变化,碳酸盐、硫酸盐和硫化物矿物易受化学因素影响。而黏土矿物、沸石类矿物、氧化硅系列矿物在成岩过程中的演变与温度、压力及反应时间等物理因素密切相关,其演变具有不可逆性。因此,它们可用作标定沉积岩成岩作用程度和古地温的指标。1
分类黏土矿物黏土矿物属含水硅酸盐类矿物,其晶体结构为层状,主要由蒙脱石、伊利石、绿泥石和高岭石组成。通常,把能被层间水或层间有机分子侵入而引起晶体结构层间距增大的黏土矿物称为膨胀性黏土矿物,如蒙脱石以及含有蒙脱石晶层的间层矿物。而不具备这种性能的矿物就叫做不膨胀黏土矿物,如高岭石、绿泥石以及不含蒙脱石晶层的伊利石等云母类黏土矿物。在深埋藏成岩作用中,膨胀的蒙脱石分阶段脱去层间水,同时,K+ 、Ca2+、Mg2+ 、Fe2+等阳离子进入层间或结构层中,使蒙脱石最终转变成伊利石或绿泥石族矿物。
蒙脱石转 变 为 蒙 脱 石 -伊 利 石混 合 层 矿物 时 所 需的 温 度 为 104℃,蒙脱石 -伊利石混合层矿物转变成伊利石时所需的温度为 137℃ (Aoyagi和Kazama,1980)
Weaver(1960)和 Kubler(1968)分别提出了伊利石锐度比和伊利石结晶度指数作为伊利石成岩作用的两个指标。这两个参数与镜质体反射率有较好的对应关系(Guthrie等 1986),因此,也可作为推测古地温的参数。
沸石类矿物沸石是一族含水的架状硅酸盐矿物。沸石所含的水是一种特殊形式的水,介于结晶水和吸附水之间,被命名为沸石水。这种水受热时可以连续脱水。而不是分阶段排出,故主要属于吸附性质的水。脱水或半脱水后的沸石,由于原有晶格并无变化,遇水仍可重新复原。在碱性环境中的沉积成岩过程中,凝灰质沉积通常首先形成斜发沸石,随着埋藏深度的增加和温度的升高,斜发沸石变为方沸石或片沸石,继而转变成浊沸石或钠长石。
日本学者 Aoyagi和 Kazama(1980)的研究结果表明火山玻璃形成斜发沸石时所需的温度为 56℃,斜发沸石转变成方沸石或片沸石时所需的温度为116℃,最后变成浊沸石或钠长石时的温度为138℃。
氧化硅系列矿物根据 Aoyagi和 Kazama(1980)的研究非晶质氧化硅转变成方英石时所需的温度为 45℃,低温方英石转变成低温石英时所需的温度为69℃。1
用途自生成岩矿物法是盆地热历史研究方法的一种,属于古温标法中的无机古温标法。
盆地热历史研究是一个复杂的地质问题,由于沉积盆地中有机物质的受热史、自生成岩矿物的变化和矿物的核裂变与其所在盆地的构造发育史及地层的埋藏史密切相关,因此,盆地的热历史分析应建立在盆地演化分析的基础上。目前盆地热历史的研究主要采用古温标、模拟计算以及古温标和模拟计算相结合的方法。1
意义自生成矿物法是盆地热历史分析的一个重要方法,盆地热史分析不仅是研究盆地形成、演化过程中不同时期的古地温场和岩石的受热历史的一个有效手段,而且它可以为盆地成因和形成、演化的深部过程研究提供重要信息。地层中的有机质转化与盆地的热历史密切相关,大量的研究成果已经表明它对油、气的生成和聚集,以及对层控矿床的形成具有重要的意义。