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自生绿泥石晶体化学特征及其成因机制——以鄂尔多斯盆地上三叠统延长组为例

13、矿产与资源 > 专题5：沉积成矿作用与沉积矿产

自生绿泥石是砂岩储层的重要的组成矿物之一，其对储层物性的演化和油气储集具有重要影响。本文选取鄂尔多斯盆地上三叠统延长组为例，通过铸体薄片、带有能谱的扫描电镜以及电子探针等技术对自生绿泥石的产状、晶体化学特征以及成因机制进行了详细的探究，并分析了自生绿泥石的对储层物性的影响。结果表明，研究区主要发育蚀变绿泥石和颗粒表面绿泥石膜2大类，其中颗粒表面绿泥石膜包括薄膜式绿泥石、孔隙衬里绿泥石和孔隙充填绿泥石3种。蚀变绿泥石主要是由黑云母蚀变而来，镜下可见不同的蚀变程度，发育过程可以贯穿整个成岩阶段。薄膜式绿泥石厚度一般小于3-5μm，紧紧附着于骨架颗粒表面，晶型较差；孔隙衬里绿泥石晶型较大，厚度一般8μm-15μm，呈现叶片状，垂直骨架颗粒向孔隙中心生长；孔隙充填绿泥石含量少，局部发育，多个晶体聚合在一起，呈现杂乱状或者玫瑰花状，在原生粒间孔和次生溶蚀孔隙中均有发育。不同类型的绿泥石晶体化学元素与成因机制各异。通过能谱和电子探针得到的元素数据，以14个氧原子为标准对不同类型的绿泥石的结构式和特征值进行计算，表明蚀变绿泥石的蚀变绿泥石中的Fe、Mg、Ti和AlⅣ含量较高，Al、Si和AlⅥ含量较低，而颗粒表面绿泥石膜的Fe、Mg、Ti和AlⅣ含量较低，Al、Si和AlⅥ含量较高，其中孔隙衬里式绿泥石和孔隙充填型绿泥石相比，后者含有较高的Fe、Mg和Mn，而前者含有较高的K，并且从碎屑颗粒边缘向孔隙中心方向Fe、Mg、AlⅣ含量增加，K和AlⅥ含量降低。
在分析不同类型绿泥石的晶体化学元素的基础上，结合成岩演化过程，总结研究区自生绿泥石的成因。河流携带Fe、Mg元素入湖，由于河水和湖水盐度不同，Fe、Mg附着在碎屑颗粒表明发生絮凝作用，形成不稳定的薄膜式绿泥石，进入早成岩阶段A期，黑云母等塑性岩屑受到压实作用，在碱性的孔隙流体中先发生水解，释放的Fe、Mg、K离子形成薄层的绿泥石薄膜；进入早成岩阶段B期，大量的中-基性岩浆岩也开始发生水解作用，释放出大量铁镁离子，早期薄膜状绿泥石进入成熟阶段，晶体大、晶型好的孔隙衬里式绿泥石大量发育。之后进入中成岩阶段A期的初期，烃源岩进入成熟阶段，邻近泥岩中有机质脱羧形成的酸性流体进入砂岩孔隙中，成岩环境变为酸性，造成先形成的绿泥石薄膜发生局部溶解，进入中成岩阶段A期的后期，有机酸释放完成，孔隙介质再次变为碱性，中-基性岩浆岩再次水解释放Fe、Mg离子，再加上在酸性环境中，被部分溶解的自生绿泥石膜释放的Fe、Mg离子重结晶，在孔隙中形成充填状的绿泥石。
自生绿泥石对砂岩储层物性影响的利弊一直存在争议，本次研究认为自生绿泥是一把“双刃剑”，既有建设性作用也有破坏性作用，可以概括为3点：（1） 提高岩石机械强度和抗压实能力，保护原始粒间孔隙；（2）抑制石英次生加大保护储集空间，但是不能抑制自生石英颗粒发育；（3）晚期孔隙充填绿泥石堵塞孔隙和喉道，降低渗透率。
关键词：自生绿泥石，赋存特征，晶体化学特征，成因机制，延长组，鄂尔多斯盆地