成岩作用

成岩作用是指沉积物在埋藏后，固结为坚硬岩石，受到变质、风化作用前的各种物理、化学、生物的变化。其中沉积物变为沉积岩的变化，是狭义的成岩作用。它也是岩石循环的一个过程。沉积后，沉积物连续埋藏，被溶解物中的矿物胶结。沉积物的颗粒，岩石碎片、化石可在成岩时被其它矿物交代。在成岩时孔隙度常会减小，除矿物溶解、白云石化作用。研究岩石的成岩作用常用于了解它们的构造史，及通过它们的流体的性质和类型。从商业角度，这些研究可帮助评估发现各种经济上可行的矿藏的可能性以及石油资源。 成岩作用过程同样在骨头的分解中有重要作用。沉积物被新的薄层沉积物掩盖，与原沉积环境隔绝。引起成岩的一个重要因素是厌氧细菌，导致介质的pH值急剧增大，Eh值降低。如莓状（球状）黄铁矿就是这一时期形成的有代表性的矿物。成岩作用中，低温反应常放热，伴有络合物形成。有利于有机质转化为石油、某些元素的迁移、富集、沉淀。在富含细菌的还原条件下，许多较大分子被破坏，植物分解，只保存稳定的木质部分。成岩持续时间、深度，取决于沉积物成分、结构、有机组分、堆积速率、水深等。下界相当于细菌作用消失的深度，厚约1～100米。成岩发生在埋藏不深的地带、无垂直贯通裂隙的沉积物中，主要是本层物质的迁移、重新分配组合，几乎没有外来物质参加。温度不高，压力不大。自生矿物颗粒不大，新生矿物或其集合体的分布受层理控制，可穿过层理，但不穿过层面。矿物常为碱性、还原条件下的产物。后生作用的发生，与较高的温度、压力、外来物质加入有关，强度常取决于大地构造。在构造变动剧烈的造山地带，由于最初地壳强烈下沉、上覆巨厚沉积的负荷、后来强烈构造力的叠加，岩石发生强烈变化，甚至变质。在构造变动较弱、埋藏不深地区，作用不明显。由于静水压、负荷压、构造应力等，沉积物中可出现大量的裂隙，有助于水溶液的流动。后生作用的介质常为碱性至弱碱性、弱还原条件。后生阶段因温度、压力高，作用时间长，形成的新生矿物晶体粗大，由于外来物质的加入，新生的自生矿物性质常与本层物质无关，其分布不受原生构造（层理）的控制。既可穿过层理，也可穿过层面。最常见的是交代、重结晶、次生加大等。形成的自生矿物反映了后生期介质的pH、Eh特点，为比重大、分子体积较小的变种。如成岩早期形成的莓状黄铁矿，会转变成立方体黄铁矿等。当动物植物在沉积时被埋葬，有机分子的成分在温度和压力升高的过程中被毁坏。这种转换发生在埋藏的最初的几百米，结果是产生两种初级产物：干酪根和沥青。通常被认为烃类是通过这些干酪根热量的改变形成的（油气生物成因学说）。在这种方式，给一个特定的条件（与温度特别相关），干酪根通过化学过程如裂化或后生作用会分解形成烃类。一个基于实验数据的动力学模型能够知道成岩作用的实质的变化，以及一个压实孔隙方法的数学模型来研究溶解-析出原理。这些模型已经被广泛地研究了，已在实际地质中应用。成岩作用基于烃类起源和煤起源可分为：早、中、晚期成岩作用。在早期成岩作用阶段泥岩失去孔隙水，形成少量或没形成烃类，煤变成褐煤和次烟煤。在中期成岩作用时，发生粘土矿物脱水，石油主要在这一期产生，并形成低挥发烟煤。在晚期成岩作用时有机质裂化，产生干气；发育贫煤。