极低级变质作用及其研究方法

近年来国际上极低级变质作用的研究进展包括综合运用了伊利石结晶度等各项指标 ,将极低级变质带划分为成岩带、近变质带和浅变质带 ,成岩带和近变质带又可进一步划分为低级成岩带、高级成岩带、低级近变质带和高级近变质带 ;研究了伸展背景、阿尔卑斯碰撞背景和增生背景下的极低级变质作用 ;进一步理解了矿物的转变过程 ,建立了变质泥质岩石的矿物反应系列。即变质泥质岩石的二八面体矿物反应系列 ,为蒙皂石—伊 /蒙混层 (I/S)—伊利石—白云母 ;对应变质镁铁质岩石的三八面体矿物反应系列 ,为蒙皂石—绿泥石 /蒙皂石混层 (C/S)—绿泥石。岩石微构造也发生同步变化 ;明确了广泛应用的伊利石结晶度的本质是雏晶大小的一种量度 ,也与晶格应变有关 ,主要受反应动力的控制 ;建立了系统的研究技术方法 ,包括野外采样方法、室内X光衍射法 (XRD)、透射电镜法 (TEM )、地质温度计、地质压力计、岩石学方法、同位素地质学方法等     

沉积岩中自生伊利石K-Ar定年研究——存在问题及原因讨论

在浙江长兴煤山全球二叠系一三叠系界线层型剖面中界线附近采集黏土岩样品。对其中的伊利石／蒙皂石成岩间层I／S进行K—Ar测年实验研究，来探讨沉积岩中自生伊利石K—Ar测年在确定沉积地层时代方面的可行性。结果表明，沉积岩中成岩间层I／S的K—Ar年龄在没有碎屑含钾矿物混入的情况下，比其对应的地层时代要年轻，其原因主要有两条，一是因为泥岩中的自生伊利石来自于蒙皂石的伊利石化，而蒙皂石的伊利石化受很多因素控制，需要一定的时间才能完成；另一原因是由于蒙皂石伊利石化过程中存在着放射性成因^40Ar的扩散丢失。     

从珠江口盆地两口井看伊-蒙混层粘土I/S值加大的时温控制

在渐进成岩过程中,伊蒙混层粘土的伊利石层和蒙皂石层的含量之比（Ｉ／Ｓ）常随埋深增加而呈幕式加大,但该比值达到４∶１后就变得相对稳定了,直到大约３５０℃,残留的少量蒙皂石层才最后消失［１］。业已证实,自然界中这类粘土的伊利石层（和蒙皂石层）多处在准稳...     

油气储层中自生伊利石K-Ar同位素年代学研究若干问题的初步探讨

对油气储层中自生伊利石K Ar体系产生影响的有关问题如砂岩岩性、伊利石 /蒙皂石间层矿物的间层比和绿泥石进行了初步试验和讨论。结果表明 :中、细砂岩的应用效果相对较好 ,粉砂岩、泥质粉砂岩则难度较大 ;I/S有序间层的应用效果相对较好 ,I/S无序间层则难度较大 ;绿泥石对自生伊利石K Ar体系测年结果的影响不明显。油气注入可能是引起伊利石成岩作用终止的原因之一。最后对各种典型年龄剖面可能的成因解释进行了简要介绍和初步探讨。     

粘土矿物地温计在沉积盆地热演化研究中的应用

在成岩过程中形成的粘土矿物真实地记录了地层形成的成岩温度及其盆地热演化的信息,可以作为沉积盆地的热史指标。本文主要介绍了伊利石/蒙皂石间层矿物（以下简称伊/蒙间层或I/S间层）、伊利石结晶度、绿泥石化学成分三种常用的粘土矿物地温计的发展历史、基本原理和影响因素;回顾了我国沉积盆地热演化研究中粘土矿物地温计的应用现状,并对未来的应用推广工作提出了若干参考建议。     

泥质岩成岩作用中的黏土矿物研究

文章通过对泥质岩的黏土质矿物组分、成岩作用中黏土质矿物变化综合研究,认为泥质岩中存在大量黏土矿物,且泥质沉积物由松散到固结成岩实质上是黏土矿物组成的变化。泥质岩中主要黏土矿物包括高岭石、蒙皂石、绿泥石、伊利石以及其组成的混层型矿物伊利石/蒙皂石、绿泥石/蒙皂石,其成岩过程可划分为成岩早期的压实阶段、成岩晚期的黏土矿物转化阶段。压实阶段的泥质沉积物中黏土矿物具有物源的继承性、沉积水体古环境指示意义;受压实作用孔隙水、层间水被排出,原生絮凝团被压破,使片状质点趋于平行排列,黏土矿物与孔隙水发生反应,亦形成少量的新生作用矿物,因而黏土矿物具继承源和新生作用源特性。成岩晚期阶段发生层间水释放及层间阳离子交换,从而使得矿物晶体结构与成分发生变化,主要表现为一元黏土矿物向二元混层型转化,最后再到一元型黏土矿物的转化,最终形成转变源黏土矿物。     

二连盆地哈达图铀矿床黏土矿物特征及其与铀成矿关系研究

研究砂岩型铀矿中的黏土矿物可以了解控制该矿床形成的沉积环境、成岩作用和成矿作用等。通过X射线衍射、扫面电镜等手段,对哈达图矿床含矿段赛汉组上段氧化还原带中黏土矿物特征展开研究。结果表明:该地区赛汉组上段岩石中黏土矿物组合主要为伊蒙混层(I/S)和伊利石(I),两者之和平均占黏土矿物总量94%,其中伊/蒙混层平均占61%,伊利石平均占34%,含少量高岭石及绿泥石,未发现蒙皂石;伊/蒙混层主要为完全无序型,是成岩期碱性环境下由蒙皂石转化形成的,高岭石是在成矿期氧化水渗入形成酸性流体作用下形成的,后期部分高岭石转化为伊利石;过渡带黏土总量相对最高,弱氧化带及还原带黏土总量略低,强氧化带黏土总量最低,这是导致强氧化带渗透性相对较高,更易被氧化,过渡带渗透性相对较差,进而成矿的一个重要原因;黏土矿物表面吸附有大量的超显微、显微状铀矿物。     

内蒙古索伦地区中二叠统哲斯组碎屑岩成岩作用及其对储层物性的影响

利用薄片确定砂岩类型、扫描电镜观察碎屑岩微观特征并划分成岩阶段以及对岩石储层进行物性测试分析等方法,系统地探究了内蒙古索伦地区中二叠统哲斯组碎屑岩成岩作用及其对储层物性的影响。研究表明该地区砂岩胶结物有钙质胶结物、硅质胶结物、黏土矿物胶结物和凝灰质胶结物,其中钙质胶结物多为方解石,硅质胶结主要表现为石英次生加大,黏土胶结物以伊利石为主,凝灰质胶结物在该地区出现较少。地化数据显示哲斯组泥岩有机质镜质体反射率值(Ro)在2%~4%之间、最高热解温度(T_(max))490℃、伊利石/蒙皂石(I/S)的蒙皂石层15%;薄片镜下观察发现碎屑颗粒间以线接触为主,扫描电镜观察石英次生加大级别为Ⅲ—Ⅳ级。综合分析确定内蒙古索伦地区哲斯组碎屑岩处于晚成岩阶段B期—C期。压实和胶结作用一定程度上降低砂岩的孔隙度和渗透率;而溶蚀溶解作用提高砂岩的孔隙度和渗透率。     

莺歌海盆地东方区黄流组一段储层成岩作用机理及孔隙演化

根据化学热力学和流体动力学,探讨了莺歌海盆地东方区黄流组一段储层成岩机理、成岩模式及孔隙演化。研究表明:(1)成岩阶段参与反应的矿物主要有长石、高岭石、伊蒙混层、伊利石、石英以及少量的碳酸盐胶结物,来自于下伏地层的有机酸、高温热流体及超压为矿物反应提供了高温高压的酸性流体环境。(2)同生-早成岩A期,系统开放,地层温度在70℃以下,高岭石、蒙皂石伊利石化,驱使不稳定的斜长石大量溶蚀,钾长石得以保存,石英部分加大,局部碳酸盐沉淀,孔隙演化趋势为先减少后稳定。早成岩B期-中成岩A期,系统半封闭,地层温度70~140℃,高温高压的酸性环境下钾长石大量溶蚀,并驱使蒙皂石继续向伊利石转化,钠长石大量保存,SiO_2沉淀,孔隙演化趋势呈稳定的减少态势;中成岩B期以后,系统封闭,地层温度约140℃,高岭石和钾长石直接反应,生成伊利石,钾长石基本消耗殆尽,高岭石与伊利石共存,大量钠长石剩余,部分石英加大边呈港湾状溶蚀,孔隙演化曲线出现局部回春。     

成岩过程中长石、高岭石、伊利石之间的物质交换与次生孔隙的形成：来自鄂尔多斯盆地上古生界和川西凹陷三叠系须家河组的研究

根据我国鄂尔多斯盆地上古生界和四川盆地三叠系须家河组砂岩成岩作用和次生孔隙形成机制的研究,总结了碎屑岩成岩过程中长石、高岭石、伊利石之间的物质交换及其对次生孔隙形成的影响。研究表明：（1）砂岩埋藏前组成中长石的类型及相对含量、含膨胀层的粘土矿物（如同期火山物质）的数量、系统的开放性与封闭性以及流体中额外钾离子的存在与否直接控制了长石的溶解方式和次生孔隙的形成机制;（2）在热力学上最不稳定且低温条件下更易溶解的偏基性斜长石在同生到埋藏成岩作用初期已大量溶解,并伴随高岭石的沉淀,在热力学上相对稳定的钾长石是保存时间最长的长石类型,也是以后埋藏成岩过程中对次生孔隙贡献最多的长石类型;（3）在埋藏成岩作用初期到120—140℃古地温以前的成岩阶段中,蒙皂石．伊利石的转化反应是克服埋藏成岩过程中钾长石溶解动力学屏障的重要机制,如果骨架颗粒中存在较多的钾长石和较多的含膨胀层的粘土矿物,则次生孔隙主要由钾长石溶解提供,并有斜长石的钠长石化或自生钠长石沉淀,这是鄂尔多斯盆地上古生界石盒子组和三叠系延长组次生孔隙的主要形成机制;（4）在120～140℃古地温以后的深埋藏成岩阶段中,高岭石的伊利石化是克服埋藏成岩过程中钾长石溶解动力学屏障的另一重要机制,而钾长石的溶解又是封闭条件下高岭石的伊利石化的必要伴随反应,地层中钾长石和高岭石的相对数量控制了长石的溶解以及溶解产物中钾长石、高岭石、伊利石三种矿物间的数量关系,只要地层中钾长石（或高岭石）没有消耗完,钾长石的溶解和高岭石伊利石化反应就会持续发生并在深埋藏条件下形成次生孔隙,这是鄂尔多斯盆地东部太原组和四川盆地三叠系须家河组二段砂岩?     

蒙皂石—伊利石演化及有关问题的理论探讨

摘要：作者认为蒙皂石—伊利石的转化是多因素、多机制作用的结果．不同环境、不同机制形成的伊／蒙混层矿物,有序化出现时的伊利石层含量不同。伊／蒙混层由无序到有序是一个连续的渐变过程,存在过渡型混层矿物,多数伊／蒙混层矿物都是以某一类型为主的复杂集合体。作者指出分散蒙皂石是影响无序型伊／蒙混层矿物混层比计算精度的主要因素。     

苏北盆地粘土矿物转化模式与古地温

以苏北盆地为例,系统研究了火成岩发育区粘土矿物组合特征及其控制因素;建立了粘土矿物转化模式;根据粘土矿物成岩演化特点,进行古地温分析。研究表明,苏北地区粘土矿物的分布主要受埋藏成岩作用、岩浆侵入、母质来源三种因素的影响,发育四种类型的粘土矿物组合和三种粘土矿物转化模式;火山碎屑岩母岩区和基性岩浆侵入区具有特殊的粘土矿物组合和成岩演化模式,前者以富含蒙皂石矿物为特点;后者出现高岭石与伊/蒙有序间层矿物共生组合,并具有不连续的演化序列;苏北盆地短有序I/S矿物出现于镜质组反射率 0.5 %～ 0.5 5 %的深度,伊/蒙间层矿物转变成伊利石在镜质组反射率 0.75 %～ 0.8%,可以用于热成熟度和古地温的估算;而蒙皂石消失的界面则不具有指标意义     

内蒙古林西地区晚二叠世林西组碎屑岩成岩作用及其对储层物性的影响

通过薄片鉴定、扫描电镜以及岩石物性分析等方法,对内蒙古林西地区晚二叠世林西组碎屑岩成岩作用及其对储层物性的影响进行了系统研究,结果表明该地区林西组地层碎屑岩成岩作用主要为压实作用、胶结作用、交代作用及溶蚀作用。砂岩胶结物主要为黏土矿物、硅质矿物及碳酸盐矿物3种,其中黏土胶结物出现最多,以伊利石为主,绿泥石次之;碳酸盐胶结物以方解石为主;硅质胶结主要表现为石英次生加大和自生微晶石英。有机质镜质体反射率(Ro)、泥岩伊利石/蒙皂石(I/S)中的S(%)含量、石英次生加大级别、颗粒接触类型、伊利石结晶度等多项数据指标显示林西地区林西组碎屑岩处于晚成岩阶段。储层物性与成岩作用密切相关,压实作用、胶结作用使储层孔隙度和渗透率降低;溶蚀作用使储层孔隙度提高。     

Near‐isochemical evolution of clay mineral assemblages in differentially buried volcaniclastic sediments,the Late Miocene Upper Red Formation,Iran

The Upper Red Formation (URF) comprises over 1–5 km of late Miocene siliciclastic sediments in the Central Iran Basin. The formation is dominated by volcaniclastic conglomerates and arenites. The prevailing arid conditions during most of the basin's history resulted in deposition of predominantly organic‐poor, red sediments with gypsum and zeolites. This investigation concentrates on the mineralogy and geochemistry of the URF in the southern and northern margins of the basin where the formation was buried to depths of 2.4 and 6.6 km, respectively. Fine fraction mineral separates from the southern margin consist of nearly pure smectite and zeolites at a depth of 400 m and smectite with minor quartz and calcite at 1800 m. Shallow samples (1350 m) from the northern section are rich in smectite, illite/smectite with some discrete illite and chlorite. This assemblage is progressively replaced by discrete illite and chlorite with increasing burial depth so that only these two minerals are found at depths greater than 4300 m. The initial alteration process involved replacement of glass and volcanic lithics by smectite and zeolites in both margins of the basin. Increased depth of burial in the northern margin resulted in the progressive isochemical alteration of smectite to discrete illite and chlorite. Diagenesis of clay assemblages occurred essentially in a closed system. Solute products of glass hydrolysis reactions were retained in highly alkaline, saline ground waters from which zeolites, carbonates and oxides precipitated as cements. It is unlikely that these sediments were ever significantly leached by meteoric waters or by organic acids generated during burial diagenesis. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Illite-smectite Mixed-layer Minerals in the Alteration Volcanic Ashes under Submarine Environment

The clay mineralogy of the clay intervals interbedded with siliceous mudstones across the Permian-Triassic boundary (PTB) in Pengda, Guiyang, Guizhou province, was investigated by X-ray diffraction (XRD) and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The clay mineral assemblages of the sediments are mainly I/S clays and minor smectite, kaolinite, and illite as reveled by XRD analyses. The peak-shape parameters BB1 and BB2 of I/S clays of the representative clay bed PL-01 are 4.7° and 4.4°, and the peak position of the low angle reflection is at 6.8° 2θ (13.6 ), suggesting that the I/S clays has a IS type of ordering. However, the presence of multi-order reflections and their intensities are different from those of completely ordered 1∶1 mixed-layer I/S clay rectorite, indicating that I/S clays of the Pengda section have partially ordered IS structures. HRTEM observations show that most of the I/S clays exhibit an IS stacking ordering. However, in some areas within a IS particle, smectite layer is observed in doublets, triplets, and quartets, which are interstratified by various amounts of illite layers, suggesting the presence of other irregular stacking in addition to the major 1∶1 IS ordered stacking. Transformation of smectite layer into illite layers is also observed in the I/S clays, suggesting that the Pengda I/S clays are derived from smectite illitization, in good agreement with the clay mineral assemblage. The I/S clays of the Pengda section contain up to 45% to 95% smectite layer, the notably higher contents of smectite layer relative to those of other PTB stratigraphic sets in south China can be attributed to difference in alteration and smectite illitization processes due to different sedimentary environments.     

西藏伦坡拉盆地晚始新世—早渐新世黏土矿物特征及古气候意义

始新世—渐新世是新生代气候从“温室”向“冰室”转变的重要节点，也是青藏高原及邻区气候格局发生重大变革的关键时期。为了重建高原中部腹地始新世—渐新世的古气候演变特征，探讨古气候变化的控制因素，利用X射线衍射分析对高原中部伦坡拉盆地382道班剖面的黏土矿物特征进行了综合研究，结果显示，伦坡拉盆地在始新世—渐新世牛堡组二段沉积的黏土矿物主要以伊利石为主，伊/蒙混层次之，高岭石与绿泥石含量极少，蒙脱石仅出现在极少样品中。黏土矿物类型及组合特征指示伦坡拉盆地在该时期整体处于寒冷干旱的气候条件，但在长周期趋势下伊利石相对含量逐渐减少，伊/蒙混层逐渐增多，显示出青藏高原中部地区的气候系统在晚始新世—早渐新世时期存在向更加湿润的气候条件转变，这种气候系统的改变可能与南亚季风在晚始新世的演化所带来的更多水汽条件和青藏高原中部中央分水岭的形成有关，但在始新世与渐新世之交，伊利石含量陡然增多，而伊/蒙混层含量则减少，且两者频繁波动，这反映了该盆地在EOT时期受到全球降温的影响。     

古盐度对塔北隆起泥岩中粘土矿物组合和绿泥石成分的影响

粘土矿物组合和绿泥石成分常被用来讨论盆地沉积物的成岩作用和埋藏古温度。许多沉积盆地的研究结果显示,泥 岩和页岩中的粘土矿物组合和绿泥石的成分与埋藏深度/温度有关。但也见有例外的现象存在。文中主要探讨了新疆塔北隆 起泥岩中的粘土矿物组合和绿泥石成分的特征,以及与盆地古盐度的关系。研究结果表明：（1）在塔北隆起泥岩中,埋藏 深度2777.37~4604.41m,地层单位为J1-N2的粘土矿物组合为I+Chl和I+Chl+Ka; 埋藏深度5071.52~5299.37m,地层单位为 T1的粘土矿物组合为R0I/S+I+Chl和R0I/S+Chl。（2）研究区的成岩绿泥石为Ⅱb型铁镁绿泥石,其成分特征主要表现为： ①配位八面体中阳离子的占位数为11.532(总平均值);②ⅥAl含量明显大于ⅣAl含量;③（Fe+Mg）为4.016（总平均值）;④ Si/Al比值>1。（3）根据研究区盐类矿物的分布范围以及古盐度的数据,讨论了古盐度对该区粘土矿物组合和绿泥石成分的 影响,指出古盐度是影响本区粘土矿物组合和绿泥石成分变化的主要因素。用古盐度解释了<5000m深度的粘土矿物组合 中不含无序伊/蒙混层（R0I/S）矿物,而>5000m深度粘土矿物组合中含有无序伊/蒙混层（R0I/S）矿物的异常现象。揭示了 在一定的深度范围（2777.37~4405.27m）,一定的古盐度条件下（Sr/Ba比值≥0.4,并有盐类矿物出现）,绿泥石成分受到 古盐度的制约,并且随着古盐度的增高,绿泥石成分中的Al、ⅣAl、Na、Na2O、Al/Si随之增高,而Si/Al则随之降低。由 绿泥石成分温度计获得的温度值也伴随着古盐度的增高而增高。因此,由绿泥石成分温度计所计算的温度不能代表本区实 际埋藏的古温度。（4）研究区内绿泥石成分中的SiO2和FeO与母岩的对应成分之间有一定的相关性,其SiO2绿泥石与SiO2岩石、 FeO绿泥石与FeO岩石呈负相关的线性关系,并且这种关系在古盐度的干扰下也未受到影响。     

重庆涪陵二龙口剖面P—T界线附近黏土矿物特征及其古环境意义

在二叠系—三叠系界线附近地层中,利用大气暴露面上沉积物恢复古环境的研究至今尚未展开.四川盆地东部涪陵地区的二龙口剖面在二叠纪末位于扬子碳酸盐岩台地内,为礁后开阔台地相,在上二叠统—下三叠统界线附近沉积了较为完整的海相碳酸盐岩.该地层从下到上可分为1～31层.其中,上二叠统长兴组(1～6层)顶面为侵蚀不整合面,下伏于厚3～10cm(平均厚度约5cm)的古风化壳(7层).相较于1～6层,飞仙关组7～19层中碳酸盐矿物含量降低,黏土矿物含量增高.而20～31层以泥晶灰岩为主,偶尔伴有薄层黏土岩夹层.二叠系—三叠系界线位于19～20层之间.岩石学和矿物学特征显示,风化壳以黏土矿物为主,主要为规则伊蒙混层(I/S)和少量伊利石.在扬子台地范围内不同的沉积相带中,该黏土矿物组合具有较好的地层可对比性,说明研究区长兴组之上风化壳中黏土矿物形成的主控因素可能是区域性的,如火山活动带来的外源沉积.结合其下伏围岩(1～6层)岩石学和稳定同位素组成均缺乏淡水改造特征,可以判断该风化壳形成于加积模式而非改造模式.值得注意的是,此种黏土矿物以规则伊蒙混层和伊利石为主的组合方式,与二叠纪末出现的碱性、高温、缺氧的沉积环境一致.自7层向上,黏土矿物中伊蒙混层相对含量逐渐降低,且混层比逐渐减小,而伊利石、绿泥石、绿蒙混层相对含量逐渐增加,则与逐渐加剧的碱性-高温-缺氧的极端沉积环境有关.因此,二叠系—三叠系界线附近黏土矿物对扬子台地二叠纪末古环境突变有较好的记录能力.     

准噶尔盆地南缘新生界粘土矿物分布及影响因素

根据粘土矿物的相对含量研究了准噶尔盆地南缘新生界砂岩粘土矿物类型、组合特征及纵、横向分布规律及其主要影响因素。划分出无序伊/蒙混层型、部分有序伊/蒙混层型、伊利石+伊/蒙混层型、蒙皂石型以及含坡缕石型等5类粘土矿物组合。按照伊/蒙混层相对含量的变化,粘土矿物纵向上演化呈正常转化型(伊/蒙混层相对含量降低)、反向转化型(伊/蒙混层相对含量增加)和“S”型(伊/蒙混层相对含量呈曲线变化)3种形式。平面上,伊/蒙混层和伊利石这两类主要粘土矿物从湖盆的边缘向中心分别呈现减少和增多的趋势,湖盆边缘相带以无序伊/蒙混层型、蒙皂石型和含坡缕石型为主,湖盆中心则为部分有序伊/蒙混层型和伊利石+伊/蒙混层型组合等类型。上述分布规律的控制因素主要有沉积环境、构造运动及层序发育等。