富含铁碳酸盐或铁硅酸盐对条带状铁建造金矿的控制
条带状铁建造主要由石英、磁铁矿、含铁碳酸盐(铁白云石、菱铁矿)含铁硅酸盐(镁铁闪石类)和硫化物组成。根据含铁矿物相,条带状铁建造分为硫化物相、碳酸盐相、硅酸盐相和氧化物相。五台山地区没有发现典型的硫化物相条带状铁建造,碳酸盐相和硅酸盐相条带状铁建造也不多,氧化物相条带状铁建造分布最广。在氧化物相条带状铁建造和碳酸盐相、硅酸盐相条带状铁建造之间,发育一种富含铁碳酸盐或富含铁硅酸盐的氧化物相条带状铁建造,分别称为碳酸盐-氧化物混合相条带状铁建造和硅酸盐-氧化物混合相条带状铁建造。条带状铁建造金矿主要产于碳酸盐相条带状铁建造和混合相条带状铁建造之中,康家沟金矿产于碳酸盐条带状铁建造中,小板峪和殿头金矿矿床产于碳酸盐-氧化物混合相条带状铁建造中。碳酸盐相和碳酸盐-氧化物混合相成矿最好,硅酸盐-氧化物混合相成矿次之。相反,分布最广、规模最大的氧化物相条带状铁建造没有发现一处条带状铁建造金矿床,矿化点也少。条带状铁建造金矿受条带状铁建造沉积相控制十分明显,即含铁碳酸盐和含硅酸盐对条带状铁建造金矿有明显的控制作用,含铁碳酸盐与金矿成矿更密切。含铁碳酸盐主要是铁白云石,少量菱铁矿。在碳酸盐相条带状铁建造中形成独立的菱铁石英岩和铁白云石英岩,与磁铁石英岩和赤铁石英岩共生;在碳酸盐-氧化物混合相条带状铁建造中,w(含水铁碳酸盐)10%~35%左右,主要呈均匀状散布于磁铁石英岩中。含铁硅酸盐为镁铁闪石类,主要为铁闪石,含量变比较大,质量分数约5%~35%左右,多呈条纹状分布于磁铁石英岩中,有的散布于磁铁矿条带中。富含高价铁氧化物和富含低价铁碳酸盐、硅酸盐共存的混合相条带状铁建造,可能形成于氧化与还原的过度环境。由于强还原环境及其相应条带状铁建造缺失或不明显,故氧化与还原的过渡性环境,可能是海盆中由氧化状态Au+还原成中性状态Au0的最有利环境,并赋存于相应条件下形成的混合相条带状铁建造之中。其中碳酸盐和硅酸盐为重要载金矿物,碳酸盐-氧化物混合相条带状铁建造中的铁白云石含金(wAu)可达1600×10-9,硅酸盐-氧化物混合相条带状铁建造中的硅酸盐条带的金含量为氧物相的2倍,显示了混合相条带状铁建造的含金丰度和成矿潜力。同时,在热液作用下,碳酸盐中金比硅酸盐中金更易释放,因此,碳酸盐-氧化物混合相条带状铁建造比硅酸盐-氧化物混合相成矿更好。
通过反应的描述,不是氧化还原反应,因为生成的气体应该是CO2,不可能发生氧化还原反应
所以
FeCO3=高温=FeO+CO2(气体)
不懂问
本区的围岩蚀变类型主要有硅化、绢云母化、黄铁矿化、毒砂化、碳酸盐化、去碳酸盐化褐铁矿化及粘土化。
4.4.1 硅化
阳山金矿区硅化作用较为普遍,在不同的成岩和成矿阶段曾发生多次硅化作用。根据其产状及共生矿物组合可分为3期。
(1)成岩期硅化
在阳山矿区地层中硅质岩较多,常见灰白色、灰黑色两种,呈厚层状,常与黑色页岩形成互层,其中灰黑色硅质岩常见有细粒黄铁矿化。郑明华等(1994)在研究拉尔玛金矿后,认为此类硅质岩与热水沉积有关。区域地质研究表明,本区在泥盆纪曾为裂陷槽盆地,且有火山活动,所以伴随海底火山作用的海底喷流作用可能是形成本区硅质岩的重要原因。在形成硅质岩的同时,在地层中还形成了较多的黄铁矿,发生了较为强烈的铁碳酸盐化作用。
(2)区域变质作用期硅化
本期硅化作用在矿区也普遍发育,最为典型的是在泥盆纪紫色石英砂岩中发育的网脉状硅化,在千枚岩中也可见及。该期硅化作用形成的石英脉(颗粒)常有不同程度的变形和破碎,石英颗粒的波状消光、应力双晶都很发育。并常被后期绢云母脉、毒砂-黄铁矿脉切穿(图4.11)。
图4.11 地层中的矿物及其蚀变特征(一)
a—安坝鲕粒碎屑岩,石英碎屑的磨圆和分选都很差,胶结物主要为铁碳酸盐类矿物,单偏光下;b—三期矿物细脉相互穿插,从早到晚分别为:①绢云母化粗脉,②石英-方解石脉,③铁碳酸盐化细脉,单偏光下;c—强烈的绢云母化和后期叠加在其上的铁碳酸盐化作用斑点,正交偏光下;d—强烈变形的硅化、绢云母化砂岩,正交偏光下;e—葛条湾蚀变灰岩矿石中的五角十二面体黄铁矿,正交偏光下;f—葛条湾绢云母化黑色千枚岩中的热液第Ⅱ阶段黄铁矿及其周围的石英压力影,正交偏光下。Qz—石英;Ank—铁碳酸盐;Se—绢云母;Py—黄铁矿;Cc—方解石
(3)热液成矿期硅化
本期硅化主要发育于断裂破碎带中及破碎带两侧,是伴随着不同的矿化阶段进行的,与金成矿作用关系密切。在热液早期绢云母化阶段有非常强烈的硅化作用发生,石英通常呈他形粒状与绢云母密切伴生,在蚀变斜长花岗斑岩中非常普遍,硅化很强,形成的石英颗粒粒度都很小,多以基质的形式出现,反映了较为快速的结晶过程。早期硅化作用通常伴生有粗粒的黄铁矿化作用发生。在粗粒黄铁矿化之后发生了较为强烈的构造作用,同时伴随有较强的硅化作用,表现为在未被压碎的黄铁矿周围,主要以压力影存在于黄铁矿周围(图4.11),在破碎的黄铁矿颗粒周围,硅化石英充填在破碎的黄铁矿周围。热液晚期方解石石英脉有两种情况,一种是形成细小的石英颗粒,方解石随后在这些细小的石英衬壁上生长;另一种情况是石英以方解石为衬壁生长,这种硅化作用较方解石化稍晚一些,形成的石英一般颗粒较为粗大。
成矿中期石英以斑岩与千枚岩接触带上的石英为代表,发现石英的粒度较大,比较完整,但波状消光比较明显,多数石英颗粒可以发现有重结晶现象,并且在重结晶的石英中包有热液早阶段的绢云母碎片和早期的方解石碎屑。成矿中晚期的毒砂沿裂隙分布,检查手标本发现该石英为乳白色,结晶程度较高。
成矿中后期(主要指黄铁-矿毒砂阶段后)石英颗粒结晶较好,有重结晶和次生加大边产出,颗粒较完整,在石英脉中还包裹有强烈硅化和绢云母化的蚀变斑岩。与该期硅化作用伴随的矿化作用较弱,仅有零星毒砂以自形短柱状产出。
4.4.2 碳酸盐化
阳山矿区的碳酸盐化作用主要以铁碳酸盐化和方解石化作用为主。铁碳酸盐化可以分为成岩期和成岩期后两种铁碳酸盐化作用。成岩期形成的含铁碳酸盐矿物主要以自形粒状或集合体为主,晶形自形程度较高,但多被后期地质作用破坏。在残留的铁碳酸盐矿物中,环带构造比较发育,主要为铁白云石(图4.12)。本次采用JXA-8100电子探针技术详细研究了这些不同环带中元素的含量变化情况。结果表明,从核心向边部,Fe含量逐渐降低,而Ca和Mg的含量逐渐增高,说明在成岩期Fe元素的供应有逐渐降低的趋势,而与此同时溶液中其他离子的浓度则逐渐增大,尤其是Mg元素的增幅更为明显。
成岩期后的铁碳酸盐化作用共有3种产出方式,第一种是铁碳酸盐岩经常以胶结物的方式充填在成岩阶段的泥质粉砂岩的石英颗粒之间,且常被热液早期的绢英岩化细脉切穿,表明铁碳酸盐化作用是成岩期后所经历的浅变质作用,经电子探针分析发现,这种铁碳酸盐化作用的产物主要为铁白云石(图4.12),在蚀变斜长花岗斑岩中,铁碳酸盐化作用通常发生在硅化作用之后,绢云母黄铁矿化之前(图4.13);第二种铁碳酸盐化作用通常以球状体形式叠加在条带状绢云母之上(图4.11),通常发生在绢云岩化作用之后,与第一种相比,第二种铁碳酸盐化作用产物在正交镜下颜色更深,闪突起更明显,铁质含量更高;第三种铁碳酸盐化作用以细脉状产出,切断绢云岩化脉体和较早期的石英颗粒和石英脉(图4.11)。
值得一提的是,在观音坝PD1309硐口矿石堆上发现的石英脉中,存在有非常明显的铁碳酸盐化作用,主要以细脉状、斑点状分布,后期(主要为主成矿阶段的)胶状黄铁矿脉叠加在铁碳酸盐化脉之上(图4.11)。由此可见,细脉状的铁碳酸盐化作用在时间上处于热液早期绢云岩化作用和热液早中期粗粒立方体黄铁矿之间。
阳山金矿除铁碳酸盐化作用之外,方解石化作用也比较常见,在绢云岩化作用之前有一次方解石化作用,形成的方解石在早期的粗粒石英颗粒之间充填,后被绢云母化脉切割,再接着毒砂黄铁矿化作用叠加于其上(图4.11)。
图4.12 地层中的矿物及其蚀变特征(二)
a—沿硅质粉砂岩片理化带分布的成岩期草莓状黄铁矿,单偏光下;b—去碳酸岩化作用形成的方解石残晶(Cc1)被后期硅化石英胶结,之后又被破碎,被含铁的碳酸盐矿物胶结,热液第一阶段的黄铁矿细脉(Py1)沿裂隙灌入,单偏光下;c—去碳酸盐化作用形成的铁白云石晶体被后期硅化石英脉胶结,说明硅化与去碳酸盐化作用在时间和空间上都很接近,正交偏光下;d—石英的加大边结构(图中箭头所指方向),正交偏光下。Fram—草莓状黄铁矿;Pyl—热液第一阶段黄铁矿细脉;Ank—铁白云石;Qz—石英,Se—绢云母
最晚的碳酸盐化作用主要为热液晚期的石英-方解石阶段的碳酸盐化。主要以细脉状产出。
Fortun et al.(2003)研究了内华达州Twin Creeks卡林型金矿硫化物中的Fe质来源,结果表明,沉积岩中的铁白云石并非只是成岩阶段的产物,当Fe从相邻的富铁岩浆岩中释放出来时也可以形成。接着在随后的硫化作用阶段中,围岩中的铁与侵入的成矿流体中的硫发生反应生成黄铁矿,溶液中还原性硫由于生成黄铁矿而减少,使得金的二硫化物配合物的稳定性降低而分解,导致金的沉淀。
4.4.3 去碳酸盐化作用
沉积岩中由酸性卡林型流体而引起的去碳酸盐化作用是一种非常重要的成矿控制因素(Kuehn,1989Ilchik,1990Bakken,1991Hofstra et al.,1991Hofstra,1994),去碳酸盐化的最重要的识别特征就是碳酸盐岩强烈的溶蚀导致岩石空隙度增大,致使岩石的体积减小,同时在很多地区由于溶液的溶蚀和破碎,发育有细小的碎裂构造(Kuehn,1992),形成碎裂角砾岩甚至垮塌角砾岩,并且难溶矿物(如石英、伊利石、黄铁矿等)的浓度增加(Hofstra et al.,2000)。阳山金矿区的去碳酸盐化作用主要发生于阳山矿段,表现为早期结晶的碳酸盐矿物被机械破碎或者被偏酸性的流体溶蚀,而后又被硅质物质胶结。Carlin金矿中的蚀变分带中有大量富含CO:的酸性流体存在的证据(Kuehn et al.,1992),这些酸性的流体通过溶解碳酸盐岩而增强了地层的空隙度,使得后来的成矿流体更容易通过(Kuehn et al.,1992)。阳山金矿在早中晚不同阶段的石英脉中都发现有大量的富CO2的流体包裹体,说明在不同成矿阶段都有大量的酸性成矿流体,在客观上具备去碳酸盐化的条件。
Bloomstein et al.(1990)指出碳酸盐岩的溶解增加了赋矿围岩的空隙度和渗透率。去碳酸盐化是最早的围岩蚀变,并且在不同程度上影响了矿体及围岩(Arehart et al.,1993)。Stenger et al.(1998)研究美国内华达州的Twin Creeks卡林型金矿后得出的结论是,不同温度的成矿流体的混合可以导致SiO2的形成和方解石的溶解,分别发生硅化和去碳酸盐化蚀变作用,这两种蚀变经常与卡林型金矿相伴(Fournier,1985,1986Are-hart,1996),去碳酸盐化作用使得Fe元素从地层中的铁碳酸盐矿物中释放出来,与含矿热液中还原性的硫相结合形成含砷黄铁矿。而含砷黄铁矿是主要的载金矿物,而且结合地球化学勘探结果,金异常总是与强烈的去碳酸盐化区域能较好地套合(Stenger et al.,1998),并且矿石和围岩中总的铁含量没有太大的差异,只有当原岩中的铁与含矿热液中的硫结合形成黄铁矿时,这些关系才能得到解释。Stenger et al.(1998)最后指出,卡林型金矿的勘探应该以成岩阶段富含铁碳酸盐矿物的沉积岩为指导而进行。Emsbo et al.(2003)研究了内华达州Meikle及其周边的几个卡林型金矿后指出,矿化之前,泥盆纪热液系统将Bootstrap灰岩蚀变成富铁的白云石,之后发生角砾岩化和断层活动,接着侏罗纪岩浆侵入,在晚始新世时卡林型的含矿流体沿先前的裂隙进入,并与富铁白云石反应形成含金黄铁矿。
决定卡林型金矿的赋矿围岩、矿石类型和矿床规模的诸多因素中有两个较为重要的因素,即围岩的Fe含量和空隙度。在流体量一定的前提下,空隙度决定了流体活动的范围,从而决定了矿床的规模,围岩中Fe是导致硫化物形成而矿化的关键因素。而去碳酸盐化作用一方面增加了围岩的空隙度,另一方面使地层中的Fe被释放出来,在成矿阶段与成矿流体化合而形成黄铁矿,从而间接地为成矿奠定了物质基础。洋底系统中Fe的溶度随着温度的升高而增大,这说明高温系统有助于Fe从围岩中溶解释放出来(Seyfried,1987)。在成岩阶段,地层中的Fe可以与海水中硫酸盐被还原所形成的硫发生反应形成黄铁矿,但由于海水中的硫酸盐数量有限,从而导致地层中的Fe较多地被保留下来,同时使得成岩阶段的碳酸盐矿物中的Fe含量有所增加(Canfield,1989,1991Raiswell et al.,1998),这也和阳山成岩阶段的碳酸盐矿物中的Fe含量变化规律相一致。
上述这些都说明阳山金矿区在泥盆纪成岩阶段铁碳酸盐化作用所形成的大量铁碳酸盐矿物,经过不同阶段的去碳酸盐化作用,使得其中的Fe被释放出来,与成矿热液阶段的含矿流体中的S结合形成不同类型的铁硫化物时也沉淀了金等成矿元素而发生矿化,在此过程中还伴随有硅化等其他类型的蚀变作用发生。可见这些不同的蚀变作用与矿化作用都有直接或者间接的联系。
4.4.4 绢云母化作用
阳山矿区的绢云母化作用主要发生在热液早期,与早期的黄铁矿化作用相伴或较之为早。主要有两种类型,第一种是早期的无矿绢云母化作用,主要表现为侵入的花岗斑岩中的长石斑晶发生强烈的绢云母化,形成鳞片状的绢云母和SiO2(图4.13)。蚀变强烈的斜长石斑晶只剩下晶形轮廓。另外在沉积地层也可见先期形成的石英砂岩发生强烈的绢云母化,形成绢云母条带和片理,并且与硅化作用密切相伴,包围成岩阶段所形成的草莓状黄铁矿,但却没有此阶段的黄铁矿生成。类似的绢云母作用也发生在美国卡林金矿带的Deep Star金矿,Dean G.Heitt et al.(2003)认为这是由于Goldstrike岩体在冷却过程中的退变质作用所引起的,并将其定义为围岩蚀变的第二阶段,晚于接触变质及交代作用的第一阶段。阳山金矿的第二种绢云母化作用是热液成矿阶段的黄铁绢云母化(图4.13)作用,生成的绢云母与细粒的立方体黄铁矿和少量五角十二面体的黄铁矿细脉共生,此阶段的绢云母化主要以脉状和条带状产出,在蚀变非常强烈的地区,绢云母化还在沉积地层中形成了波状层理,这表明绢云母化的多阶段性和活动的脉动性(图4.12)。还有一种绢云母化作用表现为绢云母与中期成矿阶段的较粗粒长柱状毒砂和半自形粒状黄铁矿共生(图4.11),可能该期绢云母稍早,后期的毒砂沿先前的绢云母脉通道迁移就位,并在此基础上向周围蔓延。
陈光远等(1989)认为绢英岩化、黄铁绢云岩化为湿的钾化作用,与矿化作用高潮同步或稍早,与成矿作用的关系十分密切。Fortun et al.(2003)研究发现美国内华达州Twin Creeks卡林型金矿中的岩浆岩在发生绢云化的过程中,其中的Fe释放出来,并运移到沉积地层中,形成成岩阶段铁白云石的增生边。而这些铁白云石在后期的成矿作用过程中与成矿流体中的硫发生反应生成黄铁矿,进而导致金的沉淀(Fortun et al.,2003)。可见,绢云母化作用过程也间接地为成矿作用奠定了物质基础。
绢云母的粒度可以反映形成温度,细粒绢云母的形成温度为250~300℃或180~320℃(鲁安怀,1995)。热液绢云母的生成表明了一种酸性环境,pH值大约为4(Crerar et al.,1976)。
上述的铁碳酸盐化作用、去碳酸盐化作用以及绢云母化作用实际上是成矿作用的铺垫和物质准备阶段。Stenger et al.(1998)研究认为,Twin Creeks卡林型金矿的黄铁矿的环带表明Fe的活动能力是在微米尺度范围内,Hofsra et al.(2000)研究发现Fe通常是较难迁移的元素,而且常常在手标本的尺度内消耗殆尽,这表明Fe是从含铁矿物中释放出来并被硫化,主成矿阶段的黄铁矿围绕先前存在的黄铁矿生长,这在阳山金矿也有发现。其反应机理可以表述为Fe2++2H2S=2H++Fe S2+H2(Embso et al.,2003)。
4.4.5 粘土化作用
粘土化作用主要有两种形式,第一种是斜长花岗斑岩的斜长石、黑云母等矿物发生高岭土化和蒙脱石化,生成的粘土矿物通常以微细浸染状形式存在于先前的硅酸盐矿物表面,这种粘土矿化作用主要是斜长花岗斑岩的侵入岩脉形成之后的退变质作用所引起的,与侵入岩的绢云母化作用同时或稍晚发生(图4.13)。在粘土化作用过程中,含钾的绢云母则比较稳定,一般很少发生粘土矿化从而较完整地保存下来了;第二种粘土化作用主要呈脉状切穿较晚阶段的碳酸盐脉及石英脉,电子探针结果表明,其Al2O3含量达39.03%,SiO2含量达46.96%,而Mg,Fe,Na,K的含量均低于1%。这主要是在酸性介质条件下,长石等硅酸盐矿物分解形成之。由于粘土具有较强的吸附作用,可能对热液成矿晚阶段明金的形成具有富集作用。
图4.13 阳山金矿围岩蚀变特征
a—绢云母-黄铁矿-毒砂脉切穿铁碳酸盐脉;b—去碳酸盐后方解石残片和硅化石英脉及绢云母-毒砂-黄铁矿(含明金);c—绢云母千枚岩中粗粒黄铁矿及压力影;d—千枚岩中硅化和黄铁矿同时产出
总体来讲,不同的围岩蚀变作用都与成矿作用关系密切。先前的碳酸盐化、去碳酸盐化以及绢云母化作用导致围岩的物质成分和结构构造发生较大的改变,为后来的成矿作用奠定了物质基础和赋存空间,随后在强烈的构造、岩浆侵入和成矿热流体等强烈的作用下,共同导致了阳山金矿的赋存就位和富集改造等作用的发生。
碳酸铁化学式是:Fe(CO)。
碳酸铁(Iron carbonate),化学式为Fe2(CO3)3一种白色结晶。碳酸铁是铁的碳酸盐矿物,包括铁白云石等碳酸盐矿物中的铁。铁白云石含铁量低,属于铁白云石类型的矿石,不具有工业价值,但可作为熔剂利用。
分解反应
由于碳酸铁分解产物FeO与CO2相互间能继续进行反应,因而碳酸铁的分解有它自己的特征,并且比以前所讨论的分解反应更加复杂和难于研究。
如果碳酸铁是在抽成真空的条件下进行分解,由于分解出的二氧化碳失去与固体FeO的接触,FeO将不被氧化,则分解产物只有氧化亚铁和二氧化碳。由于研究困难,所以根据现有文献很难确定纯碳酸铁在1个二氧化碳大气压时的分解温度;而只能大致地确定此温度可能不超过400℃。
三级层序内部的体系域界面及四级高频层序界面,一般为准层序组及准层序界面,在凹陷的边缘表现为间断面,在湖盆内部为连续沉积界面。在凹陷内部,界面附近以铁碳酸盐胶结成岩亚相为主,伴随有高岭石充填成岩相(图4.26,图4.27),而向凹陷边缘物源的方向,该界面一般表现为塑性组分溶蚀成岩亚相。
由多个六级层序组成的五级层序(砂层组)也具有类似的特征。根据幕式沉积的自相似原理,同一地层单位中,如果存在不同级次的沉积韵律,其中较高级别的韵律层,在基本组成(单元)、形成机制及控制因素上,总是类似于较低级别的韵律层(邓宏文等,2004)。因此,较低级别的层序也应该具有这样的特征。碳酸盐的三种分布形式也反映了层序在演化过程中,受盆内富碳酸盐流体总量的限制,不完全胶结作用是化学成岩活动的主要形式。活跃的碳酸盐结晶沉淀作用仅仅出现在渗透层边缘,表明薄渗透层和流通条件较差的封闭砂体的(含碳酸)流体供给相对比较充足。
综上所述,从凹陷边缘到盆内,尽管不同级别层序界面附近的成岩作用有所差别,但在盆内,界面均与铁碳酸盐的胶结有关,表明碳酸盐矿物在陆相断陷盆地沉积物胶结中具有重要地位,其分布方式也代表了化学胶结活动的基本形式。
根据大量的镜下观察,铁碳酸盐在六级高频层序内的分布常见双壳式、薄层式和斑点式3种基本的成岩碳酸盐矿物分布模式。双壳式碳酸盐岩分布在六级层序的顶底两端,这种情况一般出现在厚度较大的六级层序中;薄层式碳酸盐岩通常遍布整个六级层序,该层序内砂层的厚度通常不超过1m;斑点式是指碳酸盐岩斑块较均匀的分布在整个六级层序中,垂向上分异很小。
原始沉积成岩环境和成岩演化过程在地层中的记录即为成岩相,反映现今条件下经过一系列成岩作用后沉积物的面貌(陈春强,2006)。由于成岩相是表征现今条件下的成岩演化状态,因此,需要考虑成岩演化的各种因素,比如构造因素和层序发育的气候因素。对于东营箕状断陷湖盆北部陡坡带这样的拉张型的断陷盆地来讲,断裂作用减缓了成岩演化的进程,并且成岩流体活跃也对后期的成岩作用起到了重要的作用;除此之外,由于陡坡带的内带和外带的后期埋藏深度有所差异,导致成岩演化有很大差别,也是导致成岩相不同的因素。同时,由于层序形成过程中原始水介质条件、原始组分的差异,不同层序在不同成岩演化阶段、成岩环境中所产生、形成的不同成岩作用类型及各种自生矿物往往与层序中一定的位置相联系,并且与成岩阶段有关。因此,为了更好地表征与层序演化相关的现今条件下的成岩演化状态,本次详细研究了SQ2—SQ5层序-成岩相平面展布图。
成岩亚相实际上代表了若干种成岩作用组合中最发育的一种,该成岩作用对储层的影响占绝对优势。理论上讲,成岩亚相应该是在成岩相划分的基础上进行的,也代表了成岩演化的阶段性。根据具体成岩事件的不同,又可以细分为不同的成岩微相,例如塑性组分溶蚀成岩亚相又可以分为长石溶蚀成岩微相、碳酸盐溶蚀微相等,但作为层序格架内成岩作用研究,其尺度较大,所以,本次研究仅仅划分到成岩亚相。
5.4.4.1 SQ2层序(E)
该时期北部陡坡带气候开始变潮湿,水体开始上升,发育多种类型的扇体。五种成岩相类型均存在,如图5.9所示,中央地带少部分地区成岩相类型为紧密压实成岩相,对应为中成岩B期-晚成岩期,平面上,成岩相具有明显的分带性。即越靠近湖盆中央的地方成岩演化强烈,成岩相类型为中期再胶结和中期溶蚀成岩相;越靠近边缘的地方,由于地层埋深比较浅,而且受到后期拉张断裂活动的影响,热量散失,也延缓了成岩演化的进程,因此就主要以早期弱胶结和早期弱压实作用为主。成岩亚相类型主要以石英次生加大及塑性组分溶蚀成岩亚相为主,在靠近利津洼陷和民丰洼陷的扇三角洲前缘或者水下扇的前缘远端发育碳酸盐胶结成岩亚相。沿断裂,可发育沥青质胶结成岩亚相。靠近中央隆起的地方则发育硬石膏充填成岩亚相。
图5.9 东营凹陷SQ2层序成岩相平面展布
5.4.4.2 SQ3层序(E)
由于湖水持续变深,该层序时期,北部则发育陡坡型断裂坡折型的各类扇体,如近岸水下扇、扇三角洲、浊积扇等,从而发育了不同的成岩相组合类型。总体上讲,该时期基本上没有紧密压实成岩相。也即是成岩演化基本上都停留在中成岩B期的前期,没有进入晚成岩期。中央地区,以中期再胶结成岩相为主,边缘地区以中期溶蚀和早期弱胶结成岩相为主。成岩相平面分带性明显。成岩亚相从北向南,呈三分,依次为石英次生加大、塑性组分溶蚀及铁碳酸盐胶结成岩亚相,形态表现为指状-裙边状,其中塑性组分溶蚀亚相较宽,对改善陡坡带粗粒沉积的物性起着关键性作用。中央隆起带分布孤立的条带状硬石膏胶结成岩亚相,与沙四段上亚段层序相比,分布范围大幅缩小。整体来看,SQ3层序的成岩特征继承了SQ2层序的部分特点(图5.10)。
图5.10 东营凹陷SQ3层序成岩相平面展布
5.4.4.3 SQ4层序(E)
该层序发育时期,东营凹陷处于水体最深的时期,物源供给充分,特别是东部的东营三角洲的发育,靠近边缘的地方混层粘土矿物开始发育。总体上讲北部陡坡带发育有四种主要的成岩相类型,其中,中央的中期再胶结成岩相类型范围逐步缩小,边缘的早期弱压实成岩相和早期弱胶结成岩相范围扩大。北部仍以陡坡断裂坡折型为主,成岩亚相由北向南主要发育高岭石胶结亚相、石英次生加大亚相和塑性组分溶蚀亚相和铁碳酸盐亚相。特征与沙三段下亚段层序的类似,但分布范围大幅缩小,并且盆缘处高岭石充填成岩亚相分布范围有所扩大,表明酸性环境对其影响增大(图5.11)。
图5.11 东营凹陷SQ4层序成岩相平面展布
特别需要指出的是,东南部为东营三角洲沉积,几个发育的沉积坡折型层序成岩相构型在本层序中占绝对优势,几乎发育全部类型的成岩亚相,总体上在三角洲平原以高岭石充填及混层粘土充填成岩亚相为主,前者发育于平原的河道中,后者分布于沼泽及洼地;三角洲前缘主体以塑性组分溶蚀及石英次生加大成岩亚相为主,前者的展布受控于同生断裂的分布.铁碳酸盐胶结成岩亚相则在三角洲前缘远端及前三角洲的部分占据统治地位。
5.4.4.4 SQ5层序
该时期由于湖水开始下降,东南部的东营三角洲不断扩大,其中上升半旋回主要发育四种成岩相类型,陡坡带大部分地区处于早期胶结和早期弱压实成岩相(图5.12)。下降半旋回由于水体进一步变浅,成岩相类型主要有三种,即成岩阶段演化为中成岩A期为主,大部分地区处于中早成岩B期和A期(图5.13)。成岩亚相类型在三角洲前缘远端碳酸盐胶结成岩亚相取代铁碳酸盐成岩亚相。三角洲平原的沼泽及洼地发育混层粘土充填成岩亚相,河道则以高岭石充填为主。石英次生加大及塑性组分溶蚀成岩亚相分布于水下分流河道,在间湾处则发育碳酸盐胶结成岩亚相。