沉积有机质的演化作用

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1、第一节第一节 演化的阶段与标志演化的阶段与标志 第二节第二节 演化产物演化产物第三节第三节 演化的地质地球化学机理演化的地质地球化学机理 第四节第四节 沉积有机质的演化类型沉积有机质的演化类型 第四章第四章 沉积有机质的演化作用沉积有机质的演化作用第一节第一节 演化的阶段与标志演化的阶段与标志一、一、 沉积有机质演化阶段沉积有机质演化阶段 二、二、 沉积有机质演化标志沉积有机质演化标志三、三、 沉积有机质演化跃变沉积有机质演化跃变 沉积有机质的完整演化历程包括：沉积有机质的完整演化历程包括： 沉积作用：沉积作用：外、内营力地质作用外、内营力地质作用 埋藏作用：埋藏作用：内营力地质作用内营力地质

2、作用 风化作用：风化作用：外、内营力地质作用外、内营力地质作用 思考题：思考题： 沉积有机质是呈渐进式演化还是呈阶跃式演化，沉积有机质是呈渐进式演化还是呈阶跃式演化， 抑或二者兼而有之？抑或二者兼而有之？ 聚集与分散有机质的演化能否相互对应？采用哪聚集与分散有机质的演化能否相互对应？采用哪 些标志来定义其演化进程？些标志来定义其演化进程？ 固态有机质与流体有机质的成生演化之间表现为固态有机质与流体有机质的成生演化之间表现为 何种动态关系？何种动态关系？ 一、一、 沉积有机质演化阶段沉积有机质演化阶段 一、一、 沉积有机质演化阶段沉积有机质演化阶段 （一）固态沉积有机质的演化阶段（一）固态沉积有

3、机质的演化阶段图图4-1 4-1 沉积有机质演化阶段与特征之间的关系沉积有机质演化阶段与特征之间的关系 （二）流体地质有机质的演化阶段（二）流体地质有机质的演化阶段 无机流体无机流体:H2O、CO2、N2以及某些稀有气体等以及某些稀有气体等 有机流体有机流体:烃类，包括石油和天然气。烃类，包括石油和天然气。 石油天然气为有机质在演化中形成的衍生物石油天然气为有机质在演化中形成的衍生物 干气干气：泥炭褐煤泥炭褐煤 阶段阶段 天然气的形成经历天然气的形成经历 湿气湿气：气煤：气煤焦煤阶段焦煤阶段 干气干气：贫煤：贫煤无烟煤阶段无烟煤阶段 生油门限或石油生成线生油门限或石油生成线：褐煤褐煤长焰煤阶段

4、长焰煤阶段 生油死限或石油死亡线生油死限或石油死亡线：焦煤阶段的初期：焦煤阶段的初期 “生油窗生油窗”：生油门限与生油死限之间生油门限与生油死限之间 物理、化学标志应具备的条件物理、化学标志应具备的条件 演化程度相同时，性质稳定或变异性较小；演化程度相同时，性质稳定或变异性较小； 在沉积有机质中分布广泛，易于寻找；在沉积有机质中分布广泛，易于寻找； 演化程度不同时，同种参数的演化幅度要足够大；演化程度不同时，同种参数的演化幅度要足够大； 是沉积有机质的主要成分或重要成分是沉积有机质的主要成分或重要成分, ,代表性较强；代表性较强； 面积要足够地大，便于观察测量面积要足够地大，便于观察测量主要的

5、参数类型主要的参数类型 物理参数：物理参数：R Ro o,max,max、 R Ro o,ran,ran 、 R Ro o,m,m 化学参数化学参数: : V Vdafdaf、Q Qdafdaf、 M Madad 有机元素有机元素: : C Cdafdaf、H Hdafdaf、O Odafdaf及其原子比（及其原子比（H H/ /C C和和O O/ /C C） 辅助参数：辅助参数：显微硬度、荧光参数以及某些光谱参数等显微硬度、荧光参数以及某些光谱参数等 二、二、 沉积有机质演化标志沉积有机质演化标志 二、二、 沉积有机质演化标志沉积有机质演化标志 煤化跃变或有机质成熟跃变煤化跃变或有机质成熟跃

6、变 三三 、沉积有机质演化跃变、沉积有机质演化跃变第第一一次次跃跃变变位置：位置：Ro,max 0.6% CY Vdaf 43% Cdaf 80%作用：作用：沥青化作用、芳构化作用沥青化作用、芳构化作用 产物：产物：原生腐殖酸消失，进入烟煤阶段，油气开始大原生腐殖酸消失，进入烟煤阶段，油气开始大量生成，出现次生显微组分（沥青质体，渗出量生成，出现次生显微组分（沥青质体，渗出沥青体）沥青体） 物性：物性：反射率增大很快，次生荧光出现反射率增大很快，次生荧光出现 第第二二次次跃跃变变位置：位置：R Ro,maxo,max 1.3% JM V 1.3% JM Vdafdaf 29% C 29% Cd

7、afdaf 87% 87%作用：作用：芳构化作用、环缩合作用、热解作用芳构化作用、环缩合作用、热解作用 产物：产物：生油停止，生油停止，CHCH4 4大量生成，裂隙气大量生成大量生成，裂隙气大量生成 物性：物性：光性光性 （荧光性消失，显微组分各向异性增长）；（荧光性消失，显微组分各向异性增长）；最小最小 密度、水分、硬度、孔隙度、孔容、内密度、水分、硬度、孔隙度、孔容、内 表面积、湿润热；表面积、湿润热；最大最大 结焦性、发热量、脆度、内生裂隙结焦性、发热量、脆度、内生裂隙 第第三三次次跃跃变变位置：位置： Ro,max 2.5% WY Vdaf 8% Cdaf 91%作用：作用： 热裂解（

8、脱甲基）作用热裂解（脱甲基）作用产物：产物： 热裂解气（干气）高峰热裂解气（干气）高峰物性：物性： 壳质组反射率大于惰质组，各向异性（壳质组反射率大于惰质组，各向异性（R R）增长）增长 第第四四次次跃跃变变位置：位置：Ro,max 3.7% WY3WY2 Vdaf 4% Cdaf 93.5%作用：作用：环缩合作用，秩理化作用、拼叠作用环缩合作用，秩理化作用、拼叠作用 产物：产物：进入超无烟煤（预石墨化）阶段，生烃作用停止进入超无烟煤（预石墨化）阶段，生烃作用停止 物性物性壳质组反射率最大；壳质组反射率最大；顺顺磁性暂时消失；磁性暂时消失；导电性明显增强；导电性明显增强；孔隙性、大分子结构出现

9、转折孔隙性、大分子结构出现转折 跃变特征 跃变序次 第一次第二次第三次第四次第五次跃变点位置 0.6%Ro,max, 43%Vdaf,80%Cdaf 1.3%Ro,max, 29%Vdaf,87%Cdaf 2.5%Ro,max, 8%Vdaf,91%Cdaf 3.7%Ro,max, 4%Vdaf,93.5%Cdaf 6.5%Ro,max, 3%Vdaf,96%Cdaf 跃变机理 沥青化作用芳构化作用 芳构化作用环缩合作用热裂解作用 热裂解（脱甲基）作用 环缩合作用拼叠作用 环缩合作用拼叠作用秩理化作用 演化产物 原生腐殖酸消失，进入生油窗, 出现次生组分 生油作用基本结束, 甲烷开始大量生成

10、热裂解气大量生成, 干气生成达到高峰 生烃作用基本停止, 达到生气死限 镜质组和壳质组的预石墨化进程显著开始 主要物理性质变化 镜质组反射率开始显著增高, 次生荧光开始出现 镜质组的密度、水分、显微硬度、孔隙率等达到最小值 镜质组光学各向异性显著增大, 显微硬度开始急剧增高 顺磁性暂时消失, 孔隙性演化趋势发生转折 显微组分光学各向异性急剧增大 表4-1 沉积有机质演化跃变的主要特征 第二节第二节 沉积沉积有机质的演化产物有机质的演化产物 一、沉积固态有机质产物一、沉积固态有机质产物二、流体有机质产物二、流体有机质产物 沉积固态有机质产物演化的总体规律沉积固态有机质产物演化的总体规律 某些原生

11、显微组分消失，同时新生成了某些显微组分；某些原生显微组分消失，同时新生成了某些显微组分； 肉眼可见的光泽逐渐增强，条带状结构趋于明显；肉眼可见的光泽逐渐增强，条带状结构趋于明显； 显微组分的荧光性和透光性逐渐消失，反光性持续增强；显微组分的荧光性和透光性逐渐消失，反光性持续增强； 孔隙性、吸附性等物理性质出现规律性演化；孔隙性、吸附性等物理性质出现规律性演化； 一、沉积固态有机质产物一、沉积固态有机质产物 一、沉积固态有机质产物一、沉积固态有机质产物 二二 流体有机质产物流体有机质产物 气态的天然气（不包括沼气）气态的天然气（不包括沼气）广义的石油广义的石油 液态的原油、液态的原油、 固态的沥