沉积盆地成岩作用的黏土矿物示踪研究

沉积盆地的精细埋藏史可通过研究盆地沉积物的成岩作用而得以揭示。沉积物的成岩作用是当今沉积学及盆地研究备受关注的前沿研究课题之一，对油气勘探开发、环境研究等领域的重要性与日俱增。黏土矿物的组成、化学成分、结构有序性、结晶度和黏土矿物转变等特征可以反映它们形成时的物理化学条件，即在成岩作用过程中的动力学变化。因此，用黏土矿物演化特征研究沉积盆地成岩作用是行之有效的方法。本项目拟选择塔里木盆地作为研究对象，以新的研究视角，即运用构造动力学理论的观点分析盆地中黏土矿物的演化规律，以及黏土矿物演化与盆地成岩阶段、有机质成熟度之间的关系，并阐明成岩作用中黏土矿物的演变过程和形成机制，为深入探讨黏土矿物地温计的制约因素提供依据，揭示出盆地的构造背景是制约黏土矿物地域性演化差别的关键因素。通过本项目的研究有助于更客观更科学地揭示沉积盆地构造演化、盆地成岩作用，以及油气成藏的动力学演变过程。

粘土矿物对盆地沉积物和成岩作用的地球化学环境来说是敏感的指示剂。因此，研究粘土矿物已成为解决某些基础地质问题的一种重要手段。许多研究成果证实，粘土矿物在成岩过程中，随着成岩作用的增强，组成递进式的矿物反应系列。因此，由粘土矿物演化特征能够揭示沉积盆地的埋藏成岩史。通过粘土矿物的演化特征来研究沉积盆地成岩作用是行之有效的方法，这是本项目立项的基本思想。研究粘土矿物的演化既受到研究者的青睐，同时又受到质疑。因粘土矿物的形成、转化和消失是一个复杂的地质作用过程。粘土矿物的分布和演化除了与埋藏深度/温度有关外，还与其他非温度因素影响有关。构造运动是控制沉积作用最主要的因素。对于陆相沉积盆地来说，粘土矿物的分布和演化是古环境、成岩作用和沉积物来源等地质因素共同作用的结果。因此，研究影响粘土矿物分布和演化的制约因素是本项目的主要研究内容。通过对新疆塔北隆起的泥岩、砂岩和粉砂岩中的粘土矿物的分布和演化的研究获得了以下的认识：1. 古盐度对新疆塔北隆起泥岩中粘土矿物组合和绿泥石的成分的影响：（1）古盐度影响了泥岩中黏土矿物的组合和演化。利用古盐度解释了小于5000 m深度的粘土矿物组合中不含无序伊/蒙混层矿物，而大于5000 m深度的黏土矿物组合中含有无序伊/蒙混层矿物的异常现象。（2）揭示了在一定的古盐度条件下，绿泥石成分受到了古盐度的制约。并且古盐度越高，对绿泥石成分的影响越大。（3）由绿泥石成分温度计获得的温度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。2. 影响塔北隆起砂岩和粉砂岩中粘土矿物分布特征的因素：（1）研究区的砂岩和粉砂中粘土矿物的纵向分布及绿泥石成分与成岩作用的关系不密切。（2）影响本区粘土矿物组合纵向分布特征的主要因素是构造地质环境、沉积物源和古环境。（3）当层位处在构造活动强烈，物源区未经历强烈风化，沉积物为快速堆积，古气候为半干旱到干旱的环境时，形成的粘土矿物组合主要为伊/蒙混层+伊利石+绿泥石；当层位处在构造地质环境稳定，物源区强烈风化，沉积物经历了一定的搬运后再沉积，并为湿润的古气候时，形成的粘土矿物组合主要为高岭石+绿泥石+伊利石。以上研究结果表明，只有当盆地中的埋藏古温度是制约粘土矿物分布和演化的主要因素时，粘土矿物演化特征才能反映盆地的埋藏成岩史。