樊愛萍　楊仁超　李義軍

文章編號：1006-6535(2009)02-0001-08

摘要：隨著能源勘探開發(fā)研究和現(xiàn)代測試技術(shù)的不斷提高，成巖作用研究取得了重大進(jìn)展。為了把握成巖作用研究的現(xiàn)狀，進(jìn)而了解其發(fā)展趨勢，通過對國內(nèi)外大量有關(guān)成巖作用研究成果的調(diào)研，從成巖環(huán)境、成巖流體、成巖模擬實驗、成巖相、成巖作用與沉積相的結(jié)合、成巖作用與層序地層學(xué)的交叉、成巖作用在層控固體礦床中的應(yīng)用，以及早期成巖作用等8個方面對成巖作用的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上，簡要分析了成巖作用研究未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：成巖作用；成巖環(huán)境；成巖相；研究進(jìn)展；發(fā)展方向

中圖分類號：TE121.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

前 言

“成巖作用”一詞早在19世紀(jì)中期就被提出來，但在早期并未引起地質(zhì)學(xué)家的重視，直至20世紀(jì)七、八十年代，由于能源緊缺，沉積巖儲層的成巖作用、孔隙特征和孔隙成因等研究才被列為沉積巖石學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)和層控礦床學(xué)的重要研究內(nèi)容。由于成巖作用研究在層控礦床學(xué)研究中占據(jù)不可替代的位置，因此，總結(jié)近30 a來成巖作用研究的一些主要進(jìn)展，展望成巖作用的未來發(fā)展方向，具有重要的科學(xué)意義。

1 成巖作用的概念及發(fā)展史

對于成巖作用的概念，國內(nèi)外學(xué)者有不同的認(rèn)識^[1~5]。國內(nèi)目前廣泛采用鄭浚茂等^[3]對成巖作用的定義，即沉積物在沉積后到變質(zhì)作用之前，這一漫長階段所發(fā)生的各種物理、化學(xué)作用及生物化學(xué)作用，而不是指狹義的、僅指沉積物的石化和固結(jié)作用。

20世紀(jì)中、后期的成巖作用研究主要集中于次生孔隙成因、自生粘土礦物的重要性及二氧化硅來源等問題，關(guān)于次生孔隙成因的研究，對石油地質(zhì)勘探起到了關(guān)鍵性的作用，由此引發(fā)了成巖作用的研究熱潮。成巖壓實作用、膠結(jié)作用都使得原生孔隙大幅度減少^[6，7]，直接影響到儲層的儲集性能，因此，有關(guān)成巖作用與儲層孔隙特征的研究成果大量出現(xiàn)。加上電子顯微鏡、X射線衍射、陰極發(fā)光、流體包裹體、穩(wěn)定同位素、鏡質(zhì)體反射率、電子探針等多種分析測試技術(shù)的不斷提高，極大地促進(jìn)了成巖作用研究的發(fā)展。

2 成巖作用研究主要進(jìn)展

2.1 成巖環(huán)境研究

成巖作用是內(nèi)部系統(tǒng)與外界環(huán)境相互作用、相互協(xié)調(diào)的過程，因而探討外界環(huán)境是成巖作用研究的必要條件。不同盆地類型有不同的成巖演化，克拉通盆地經(jīng)歷地史時間長，構(gòu)造運(yùn)動旋回多，導(dǎo)致成巖環(huán)境多變，成巖作用復(fù)雜；裂谷盆地地史時間短暫，構(gòu)造運(yùn)動旋回少，埋藏速率大，成巖序列和孔隙演化史簡單；前陸盆地則介于前兩者之間^[8]。同一盆地，不同部位成巖演化也可能不同，并導(dǎo)致儲層性質(zhì)差異明顯^[9]。除盆地背景外，構(gòu)造活動也是不可忽略的因素，如法國Balazuc儲層成巖演化明顯受控于裂縫的形成，裂縫的產(chǎn)生雖然為儲層提供了流體運(yùn)移的通道，但后期流體循環(huán)導(dǎo)致了石英、白云石等自生礦物的沉淀，使儲層物性變差^[10]；側(cè)向上的構(gòu)造擠壓變形作用會影響砂巖成巖壓實進(jìn)程和儲集空間類型，它主要以物理作用方式改變砂巖的形態(tài)和體積，并使砂巖的成巖壓實演化具有突變性^[11]；羅元華等^[12]從有限元數(shù)學(xué)模擬的角度指出水平構(gòu)造外力作用可使巖石的滲透率發(fā)生變化；Escuminac組沉積時為相對平靜的海相環(huán)境，構(gòu)造活動微弱，因而在碳酸鹽沉積物中保存了良好的孔隙^[13]。盆地中巖漿活動也會對成巖作用產(chǎn)生顯著影響：一方面是巖漿活動形成的熱流體促進(jìn)或加速了礦物間的成巖反應(yīng)，形成“相對高溫”的自生礦物或引起一些溶解度對溫度變化敏感的自生礦物的溶解和重新沉淀；另一方面，巖漿活動也直接或間接地為成巖作用提供了深源物質(zhì)或深部物質(zhì)，形成特征的片鈉鋁石及具有幔源特征的方解石膠結(jié)物^[14]。

成巖環(huán)境壓力場及其對成巖作用影響的探討，也是該領(lǐng)域研究的重要進(jìn)展之一。壓力系統(tǒng)的差別可能導(dǎo)致成巖流體和反應(yīng)差異性變化，采用試壓及TDS(total dissolved solution)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)松遼盆地欠壓實和正常壓力系統(tǒng)下，分別形成了富含CaCl2和NaHCO3的層間水^[15]。目前，人們還注意到深部優(yōu)質(zhì)儲層與異常流體壓力有密切的聯(lián)系，異常流體壓力客觀上對形成的次生孔隙起到了一個充漲和保護(hù)作用，如美國海灣地區(qū)、新疆庫車坳陷和板橋地區(qū)等^[16，17]。

2.2 成巖流體活動分析

了解盆地演化過程中古流體和成巖作用的關(guān)系，可以更全面、深入地分析成巖過程的多面性和復(fù)雜性。盆地流體主要包括大氣水、沉積物壓實-相變釋放出的流體、由沉積有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化而成的各種氣態(tài)-液態(tài)有機(jī)流體以及深部熱液流體等，其流動機(jī)制為重力驅(qū)動流和壓實驅(qū)動流^[18，19]。

大氣水與砂巖的相互作用是成巖作用研究的主要內(nèi)容之一，大氣水在重力驅(qū)動下從盆地邊緣向盆地內(nèi)部流動，一方面導(dǎo)致碎屑顆粒和自生礦物的淋濾，形成新的自生礦物；另一方面，大氣水的性質(zhì)被“巖石”緩慢改變，eH值減小，pH值增大^[20]。加拿大南部Chaswood組發(fā)育淺灰色泥巖和深灰色泥巖，其中淺灰色泥巖是由深灰色泥巖與大氣淋濾水作用轉(zhuǎn)變而來^[21]；鄂爾多斯盆地三疊系延長組砂巖經(jīng)歷了大氣水的淋濾作用，靠近不整合面附近由長石等鋁硅酸鹽溶解形成的次生孔隙增加使巖石的孔隙度、滲透率增加，物性變好，并形成高嶺石等特征自生礦物^{[22，23]}；沙特阿拉伯白堊世Safaniya組砂巖早成巖作用階段形成方解石、菱鐵礦、海綠石、黃鐵礦和蠕蟲狀高嶺石，晚白堊世的隆升使該組砂巖遭受大氣水淋濾，形成骸晶高嶺石和微晶石英，晚白堊世-古近紀(jì)又開始接受沉降，壓實水的侵入導(dǎo)致石英次生加大和自形高嶺石的沉淀^[24]。大氣水在碳酸鹽巖中的作用也是不容忽視的，鄂爾多斯盆地中部氣田馬5段白云巖δ¹³C平均為0.194 5×10^-3(PDB)，δ¹⁸O平均為-8.06×10^-3(PDB)，從δ¹⁸O值看，與現(xiàn)代海水中的δ¹⁸O 相比明顯偏負(fù)，這是由于白云巖形成時海域水溫度高，且形成后埋藏深度大，經(jīng)歷的時間長，又經(jīng)歷了大氣水淋濾作用的影響^[25]；塔里木盆地和田河氣田上奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖中發(fā)育的溶溝、溶縫、溶洞和顆粒鑄?？资谴髿獾転V的結(jié)果^[26]；塔河油田碳酸鹽巖儲層中第一世代櫛殼狀膠結(jié)物是大氣淡水作用的結(jié)果^[27]。

由有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化來的有機(jī)流體是整個地殼流體活動的一部分，對成巖演化有著至關(guān)重要的影響，也是盆地發(fā)展演化的一個重要側(cè)面。將成巖作用和油氣成藏史等納入到盆地發(fā)展演化歷史中統(tǒng)一考慮，是當(dāng)前研究的趨勢所在^[17]。有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化形成的有機(jī)酸引起了地質(zhì)界的廣泛關(guān)注，主要是因為它可以溶解礦物，形成次生孔隙^[28~32]。有機(jī)酸主要由干酪根含氧基團(tuán)的熱催化斷落、烴類與礦物氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)、原油微生物降解和熱化學(xué)硫酸鹽還原作用轉(zhuǎn)化而來，但就其生成時間而言，尚未有定論^[17]。泌陽凹陷碎屑巖儲層在堿性-強(qiáng)堿性原始地層水中發(fā)現(xiàn)石英溶解型次生孔隙，不但豐富了次生孔隙的成因理論，而且石英溶解所產(chǎn)生的SiO2為石英自生加大提供了新的解釋^[33]。塔中地區(qū)志留系烴類侵位后因淡水注入而使烴類被氧化，所產(chǎn)生的有機(jī)酸促進(jìn)了鉀長石等礦物的溶解，導(dǎo)致了次生孔隙的發(fā)育^[34]。

除有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生有機(jī)酸外，油氣的產(chǎn)生對成巖作用有著重要意義。文獻(xiàn)[35]、[36]認(rèn)為油氣充注阻止成巖反應(yīng)的進(jìn)行，因為成巖反應(yīng)的進(jìn)行，要求有化學(xué)物質(zhì)通過孔隙中的水體進(jìn)行擴(kuò)散或平流，而油氣的充注，使巖石中水體形態(tài)變得復(fù)雜多樣，限制了化學(xué)物質(zhì)通過水體進(jìn)行擴(kuò)散，不利于成巖反應(yīng)的進(jìn)行^[37]。渤海灣盆地埕島東斜坡地區(qū)東三段砂體成藏對應(yīng)于早成巖B階段，油氣過早進(jìn)入砂巖體，充填了孔隙，抑制了成巖作用的進(jìn)行，使原生孔隙得以良好的保存^[38]。也有人認(rèn)為，烴類充注不完全阻止成巖反應(yīng)的進(jìn)行，蔡進(jìn)功等^[39]發(fā)現(xiàn)東營凹陷儲集層含油飽和度較低時會促進(jìn)伊利石生長，只有在含油程度較高時伊利石生長才受到抑制。對Maestrat盆地中油氣充注的詳細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，只有第二期自生礦物中發(fā)現(xiàn)油氣包裹體，且充注發(fā)生在構(gòu)造運(yùn)動之前，后期遭到構(gòu)造作用的強(qiáng)烈破壞，解釋了該盆地油氣含量較少的原因^[40]。埋藏成巖過程中，由于有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化，孔隙流體化學(xué)性質(zhì)從堿性—酸性—堿性變化，導(dǎo)致次生孔隙的形成，并可使某些金屬的溶解度發(fā)生變化，在適當(dāng)?shù)臈l件下沉淀、聚集^[41~48]。有機(jī)質(zhì)的增加(伴隨著水深增加)導(dǎo)致了波羅的海Baltic proper盆地深部大規(guī)模的氧氣匱乏和大量H₂S的存在，盆地沉積樣品和層間水中發(fā)現(xiàn)高濃度的硫化物降解，使層間水碳酸鹽堿度增加，導(dǎo)致富鈣碳酸鹽和富鎂碳酸鹽的沉淀^[49]。

2.3 成巖作用的定量模擬實驗

通過成巖作用定量模擬，可以恢復(fù)盆地范圍內(nèi)的成巖史，起到“將今論古”的作用。室內(nèi)實驗?zāi)M可以“再現(xiàn)”成巖演化中所出現(xiàn)的各種物理、化學(xué)變化，不僅對于成巖作用的研究具有較大的理論意義，而且對于油氣勘探和開發(fā)具有重要的現(xiàn)實意義。將熱力學(xué)模擬計算應(yīng)用于碎屑巖成巖過程的研究，確定成巖過程中碎屑礦物的穩(wěn)定性及其相關(guān)性，是近30 a以來沉積地球化學(xué)的一個重要進(jìn)展^[17]。通過水、巖反應(yīng)的熱力學(xué)計算模擬，極大地推動了成巖作用定量化的進(jìn)程。碎屑巖在成巖過程中各種造巖礦物的溶解特征研究表明，鐵鎂暗色礦物和中—基性斜長石在碎屑巖的成巖條件酸性介質(zhì)中，比酸性斜長石和堿性長石更易發(fā)生溶解形成次生孔隙，為油氣的儲集和運(yùn)移提供空間和通道^[50]。

第2期樊愛萍等：成巖作用研究進(jìn)展與發(fā)展方向 近年來的模擬汲取了室內(nèi)實驗?zāi)M和熱力學(xué)模擬的優(yōu)點(diǎn)^[51~53]，考慮到溫度、壓力、流體和時間等因素，從盆地或凹陷規(guī)模尺度上進(jìn)行成巖過程綜合模擬。通過模擬成巖參數(shù)鏡質(zhì)組反射率、古地溫、伊/蒙混層中蒙皂石的含量、自生石英百分含量和甾烷異構(gòu)化率在時空上的變化規(guī)律，進(jìn)而模擬一個地區(qū)的成巖史并預(yù)測成巖階段的展布特征；然后根據(jù)成巖作用對生、儲、蓋層的控制作用以及成巖史與構(gòu)造發(fā)育史的匹配關(guān)系，預(yù)測有利區(qū)帶。

沉積巖中發(fā)育著高度分支和相互連接的孔隙系統(tǒng)，成巖作用過程會導(dǎo)致顆粒系統(tǒng)從未固結(jié)即高的孔隙度向更加致密的系統(tǒng)演化，R. Karmakar等^[54]從孔隙系統(tǒng)角度出發(fā)，提出了基于滲透率理論的成巖作用幾何學(xué)模型。J. S. Reed等^[55]應(yīng)用多元探索方法、單因素相關(guān)分析法(CA)和去勢相關(guān)分析法(PCA)，對Appalachian盆地石炭紀(jì)砂巖進(jìn)行了詳細(xì)研究，由此得出該盆地古氣候、沉積和埋藏演化史是控制成巖作用的主要因素，并由此導(dǎo)致成巖演化的差異，進(jìn)而影響儲層性質(zhì)。

2.4 成巖作用與沉積(微)相的緊密結(jié)合

成巖作用與沉積(微)相具有密切的關(guān)系，相關(guān)的研究成果很多。碎屑巖的碎屑顆粒成分與流體成分主要受沉積(微)相的影響與控制，因此，沉積(微)相是影響成巖作用的一個重要因素^[56]。慶陽地區(qū)長8儲層綠泥石環(huán)邊相僅在三角洲分流河道和河口壩砂體中分布，構(gòu)成了該區(qū)優(yōu)質(zhì)儲層^[44]。吐哈盆地中三疊統(tǒng)辮狀河三角洲前緣分流河道和河口壩砂體中陸源雜基含量低、分選性較好，有利于保存原生孔隙，同時這些原生孔隙的存在也為后期溶蝕作用提供了通道和空間，次生孔隙較發(fā)育，物性普遍較好；而平原辮狀河道、河道間等砂體的壓實強(qiáng)度大，溶蝕作用弱，儲集性差^[57]。遼河坳陷西部凹陷南段扇三角洲各沉積微相中，河口壩砂體成熟度高，且長石和碳酸鹽膠結(jié)物的含量相對較高，有利于溶解物質(zhì)的遷移，因而溶蝕作用和次生孔隙最發(fā)育；辮狀分流河道和心灘微相以機(jī)械壓實作用為主；河口壩和沼澤微相以膠結(jié)作用為主，原因是其砂層薄，鄰近泥巖區(qū)，砂巖膠結(jié)物中的方解石主要來源于相鄰的泥巖^[58]。

2.5 成巖相研究

成巖相反映成巖環(huán)境的巖石學(xué)特征、地球化學(xué)特征和巖石物理特征的總和^[59]。成巖相的研究內(nèi)容主要是某一時段、某一區(qū)域的地質(zhì)體內(nèi)現(xiàn)今成巖相的類型、孔滲條件和分布特征，研究方法和流程通常是以單井成巖相為基礎(chǔ)，結(jié)合地震、測井等資料，進(jìn)行剖面展開和平面成圖，研究成巖相在縱向和橫向上的分布規(guī)律及控制因素^[60]。利用成巖相類型及分布進(jìn)行有利儲集體、油氣勘探的“甜點(diǎn)”，以及成巖圈閉的有效預(yù)測，已經(jīng)成為儲層地質(zhì)學(xué)研究的前緣和熱點(diǎn)。陳彥華等^[59]通過對有效儲集空間形成作用定量分布的研究，劃分出不同孔滲條件的成巖相，并通過建立成巖相與沉積相、地震相、測井相的相關(guān)判別模式，把點(diǎn)上的成巖相的研究擴(kuò)展到三維空間的定量研究，從而預(yù)測有利成巖相區(qū)。之后，有關(guān)成巖相的研究逐漸成為儲層地質(zhì)學(xué)研究的熱點(diǎn)^[61~65]。雖然不同的學(xué)者將不同的地質(zhì)體劃分了多種不同的成巖相，但其基本的分類命名依據(jù)基本相同，那就是以控制孔縫演化的主要作用作為劃分和命名成巖相的依據(jù)，成巖相的命名采用巖性加主要作用(或作用環(huán)境)聯(lián)合命名的原則^[59]。鄒才能^[60]探討了成巖相的形成機(jī)理、劃分方案與評價方法及其在油氣勘探中的應(yīng)用和意義；針對碎屑巖、碳酸鹽巖和火山巖等不同巖性，提出9類擴(kuò)容性成巖相和7類致密化成巖相，提出了反映巖性、成巖作用和孔滲性3個層次內(nèi)容的“孔滲級別+巖石類型+成巖作用類型”的成巖相命名方案。

2.6 成巖作用與層序地層學(xué)的交叉

層序地層學(xué)是一門相對新興的地層分支學(xué)科，其基本思想是強(qiáng)調(diào)地層層序的形成受控于全球海平面升降、構(gòu)造沉降、氣候和沉積物供給等因素^[66]。由這幾種因素所控制的相對海平面變化，不僅造成層序內(nèi)部沉積體系域發(fā)生有序的變化，而且使其沉積介質(zhì)或原生孔隙水(主要包括pH值、eH值和含鹽度)也產(chǎn)生相應(yīng)的變化^[67]。沉積介質(zhì)或原生孔隙水的pH、eH值和含鹽度對同生期和早期成巖作用具有直接的控制作用，并對深埋藏過程中的中、晚期成巖-孔隙演化具有重要影響^[68，69]。陳方鴻等^[70]將鄂爾多斯盆地寒武系碳酸鹽巖與層序地層學(xué)結(jié)合起來進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，隨著海平面升降的不斷進(jìn)行，沉積體系域相應(yīng)地從海侵體系域向高水位體系域演變，沉積物由海侵體系域的海底成巖環(huán)境進(jìn)入埋藏成巖環(huán)境，高水位體系域的沉積物則由早期的海底潛流環(huán)境向晚期的混合水成巖環(huán)境演變，最后隨著層序界面的形成，沉積物進(jìn)入大氣淡水成巖環(huán)境或表生成巖環(huán)境。由此可見，沉積體系域垂向上的演化控制了成巖環(huán)境的演化。因此，將層序地層學(xué)與成巖作用相結(jié)合^[71，72]，不僅可以弄清沉積體的空間展布形態(tài)，還可以了解沉積體的演化，使儲層預(yù)測更加準(zhǔn)確。

2.7 成巖作用與層控固體礦床研究

對于許多固體礦產(chǎn)來說，其含礦建造即為沉積巖，沉積巖的孔隙為其提供有效的容礦空間，因此，成巖作用研究就成為這些層控固體礦床研究的重要內(nèi)容之一。研究表明，鄂爾多斯盆地東勝地區(qū)超大型砂巖型鈾礦與成巖作用有密切的關(guān)系^[73~75]。從早成巖期鈾的預(yù)富集，至表生成巖期鈾的成巖成礦響應(yīng)，在不同的成巖階段鈾的地球化學(xué)活動性表現(xiàn)出不同的特性。楊仁超等^[76]則從成巖作用角度出發(fā)，對鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)原地區(qū)下白堊統(tǒng)砂巖的巖石學(xué)特征、成巖作用演化和鈾成礦條件進(jìn)行了分析研究，并通過鈾成礦條件分析，對該區(qū)下白堊統(tǒng)鈾成礦前景進(jìn)行了預(yù)測。

2.8 早期成巖作用研究進(jìn)展

沉積物形成以后，從沉積物到沉積巖直至遭受風(fēng)化或變質(zhì)前，還要發(fā)生一系列變化，受到多種作用的改造，這一系列改造統(tǒng)稱為成巖作用^[77]。早期成巖作用是指沉積物沉積至淺埋藏過程中，在沉積顆粒、孔隙水及沉積環(huán)境水介質(zhì)之間發(fā)生的一系列物理、化學(xué)及生物學(xué)作用^[78]。早期成巖作用作為一個重要的研究領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。鮮本忠等^[79]總結(jié)了早期成巖作用的主要特點(diǎn)、地質(zhì)響應(yīng)和研究思路，介紹了在元素的遷移轉(zhuǎn)化、硫酸鹽還原反應(yīng)、數(shù)學(xué)模型及微生物成巖等理論領(lǐng)域和多金屬結(jié)核及早期成巖成礦、環(huán)境沉積學(xué)、土壤性質(zhì)評價與改良等應(yīng)用領(lǐng)域的主要研究進(jìn)展。

3 成巖作用研究的發(fā)展趨勢

成巖作用是極其復(fù)雜的物理化學(xué)過程，其影響因素的多變和過程的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在巖石成分的復(fù)雜性，流體來源的廣泛性，溫度、壓力等成巖環(huán)境條件的多變性等；儲層孔隙演化的過程同時受到沉積體系、古氣候、盆地沉降與折返等多因素的作用和影響，體現(xiàn)了有機(jī)和無機(jī)界長時間作用的結(jié)果，故重塑一個地區(qū)成巖演化的歷史是一項十分艱難的工作^[17]。從目前發(fā)展趨勢來看，成巖作用的研究內(nèi)容已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了巖石學(xué)的范疇^[3]，它已發(fā)展成為沉積巖石學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)、礦床學(xué)與各種測試技術(shù)相互滲透的一門邊緣學(xué)科。成巖作用與構(gòu)造、沉積相、層序地層學(xué)、成礦(藏)作用等方面的聯(lián)系也更加密切^[80]。新的技術(shù)手段將不斷涌現(xiàn)，如利用測井解釋技術(shù)研究成巖作用；傳統(tǒng)的成巖作用研究手段，如：薄片鑒定、粘土礦物X衍射、陰極發(fā)光、流體包裹體、穩(wěn)定同位素、鏡質(zhì)體反射率、掃描電鏡和電子探針等，仍將發(fā)揮重要作用。

3.1 成巖系統(tǒng)研究

把成巖(子)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能演化納入盆地大系統(tǒng)中進(jìn)行考察^[81]，符合“結(jié)構(gòu)”與“功能”等級的辨證統(tǒng)一，可以更全面地揭示成巖作用規(guī)律，因此盆地-成巖系統(tǒng)研究仍是成巖作用研究的重要方面；盆地演化過程中流體參與了各種成巖變化，并影響有機(jī)質(zhì)和某些分散元素成礦作用的發(fā)生和形成，因此，通過流體活動這一樞紐，在成巖過程中考察成礦作用的發(fā)生、發(fā)展和形成^[82]，將是盆地成巖作用研究的發(fā)展趨勢。盆地成巖作用系統(tǒng)分析的新觀點(diǎn)仍將是未來成巖作用研究中的一個顯著特點(diǎn)，即將油氣盆地的成巖史與油氣的成藏演化史緊密結(jié)合起來，使成巖作用研究工作的開展能直接為油氣勘探服務(wù)^[17]。

3.2 早期成巖作用研究的應(yīng)用

早期成巖作用在環(huán)境沉積學(xué)及環(huán)境監(jiān)測和治理領(lǐng)域?qū)⒌玫街攸c(diǎn)發(fā)展^[79]。沉積物污染已經(jīng)成為威脅人類可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)平衡的環(huán)境問題，沉積物污染也為環(huán)境沉積學(xué)和環(huán)境保護(hù)研究提供了研究對象和空間。污染物在沉積物中的遷移、轉(zhuǎn)化及歸宿是沉積物污染化學(xué)研究的核心問題，也是早期成巖作用研究的一個重要方面。對于早成巖期有機(jī)質(zhì)降解過程、微生物作用特點(diǎn)、早期成巖作用序列及早期成巖作用數(shù)學(xué)模型等方面都缺乏深入而系統(tǒng)的研究^[79]。另外，對湖泊、河口三角洲地區(qū)及土壤的早期成巖研究，將有助于建立各種環(huán)境中早期成巖模式，也有助于環(huán)境生態(tài)評價，有利于指導(dǎo)生態(tài)農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)和漁業(yè)的健康發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實意義。

3.3 成巖相研究

成巖相研究將更加精細(xì)化、規(guī)范化、系統(tǒng)化，與油氣地質(zhì)研究和資源勘探開發(fā)關(guān)系將更加緊密，成巖相研究成果在指導(dǎo)資源勘探開發(fā)方面將發(fā)揮更重要的作用。雖然目前關(guān)于成巖相的研究和應(yīng)用探討較多，但缺乏一套完整的概念體系和理論技術(shù)體系，在成巖相的劃分和命名上沒有規(guī)范化的統(tǒng)一認(rèn)識，多處于定性研究階段。因此，成巖相研究在上述方面還有很大的發(fā)展空間。

3.4 成巖模擬和實驗研究

以化學(xué)熱力學(xué)平衡理論為基礎(chǔ)的成巖作用熱力學(xué)模擬仍將在成巖作用的定量研究中發(fā)揮重要作用^[17]，成巖環(huán)境下各種礦物的熱力學(xué)參數(shù)的進(jìn)一步完善、各種礦物模型更加精確以及地層水測試技術(shù)的進(jìn)一步提高都直接關(guān)系到成巖模擬的客觀性和準(zhǔn)確性。各種成巖作用的模擬實驗仍將廣泛開展，包括：有機(jī)質(zhì)在地層溫、壓條件及地層水條件下的裂解機(jī)理；巖石骨架礦物及膠結(jié)物在地層水條件下的溶解速率、溶解平衡常數(shù)的測定；有機(jī)酸與無機(jī)酸在礦物溶解過程中的具體影響和差異；金屬離子在有機(jī)酸條件下的絡(luò)合機(jī)理及對成巖作用的影響，以及模擬地層水運(yùn)動狀態(tài)及地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等^[17]。

3.5 水巖反應(yīng)與成巖-成礦響應(yīng)

地層水作為成巖反應(yīng)的介質(zhì)，一直是成巖作用的研究所關(guān)注的重要對象，地層水的多種可能來源決定其物理化學(xué)特征和水巖反應(yīng)的復(fù)雜性。因此，研究不同成巖環(huán)境下各種性質(zhì)地層水與礦物巖石之間的物質(zhì)能量交換、礦物穩(wěn)定條件和變化，以及在此過程中發(fā)生的元素賦存狀態(tài)的改變、有機(jī)-無機(jī)相互作用、成巖-成礦響應(yīng)，對于重建某個地區(qū)的成巖演化，以及從成巖角度理解成礦(藏)機(jī)理都具有十分重要的意義。

3.6 多學(xué)科交叉

成巖作用研究與沉積學(xué)、層序地層學(xué)、地球化學(xué)等學(xué)科的交叉，產(chǎn)生了一些邊緣分支學(xué)科，如儲層沉積學(xué)、成巖層序地層學(xué)和儲層地球化學(xué)等。利用碳、氧、鍶等同位素值可分析地層水的來源，還可以判斷HCO3-中的碳是有機(jī)還是無機(jī)來源等；借助成巖作用特征的不同可以識別不整合面等。這些邊緣分支學(xué)科的理論體系和技術(shù)方法研究尚有很大的發(fā)展空間，也是未來成巖作用和儲層地質(zhì)學(xué)研究的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1] Fairbrige R W.Syndiagenesis-Anadiagenesis-Epidiagen-esis in Lithogenesis，In G.Larsen and G.V. Chikingar(eds) [J]. Diagenesis in sediments and sedimentary rocks，1983，2：17~114.

[2] 劉寶珺，張錦泉.沉積成巖作用[M].北京：科學(xué)出版社，1992：1~9.

[3] 鄭浚茂，龐明.碎屑儲集巖的成巖作用研究[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1989：3~11.

[4] SY/T5477—2003.中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并碎屑巖成巖階段劃分規(guī)范 [S].

[5] 裘亦楠，薛叔浩.油氣儲層評價技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2001：9~18.

[6] Fawad A，etc.Porosity loss in sand by grain crushing-experimental evidence and relevance to reservoir quality[J]. marine and petroleum geology，2002，19：39~53.

[7] Schmida S，Wordena R H，F(xiàn)isherb Q J. Diagenesis and reservoir quality of the Sherwood Sandstone (Triassic)，Corrib Field，Slyne Basin，west of Ireland[J]. Marine and Petroleum Geology，2004，21：299~315.

[8] 劉成林，朱筱敏，朱玉新，等.不同構(gòu)造背景天然氣儲層成巖作用及孔隙演化特點(diǎn)[J].石油與天然氣地質(zhì)，2005，29(6)：746~753.

[9] 陳永嶠，于興河，周新桂，等.東營凹陷各構(gòu)造區(qū)帶下第三系成巖演化與次生孔隙發(fā)育規(guī)律研究[J].天然氣地球科學(xué)，2004，15(1)：68~74.

[10] Charlotte Vinchon，Dennis Giot，F(xiàn)abienne Orsag-Sperber，etc. Changes in reservoir quality determined from the diagenetic evolution of Triassic and Lower Lias sedimentary successions (Balazuc borehole，Ardeche，F(xiàn)rance) [J]. Marine and petroleum geology，1996，13(6)：685~694.

[11] 壽建峰，朱國華，張惠良.構(gòu)造側(cè)向擠壓與砂巖成巖壓實作用——以塔里木盆地為例[J].沉積學(xué)報，2003，21(1)：90~95.

[12] 羅元華，孫雄.不同應(yīng)力狀態(tài)下地層滲透系數(shù)的變化及其對流體運(yùn)移影響的數(shù)值模擬研究[J].地球?qū)W報，1998，19(2)：144~149.

[13] Abderrazzak El Albani，Richard Cloutier，Anne-Marie Candilier. Early diagenesis of the Upper Devonian Escuminac Formation in the Gaspe Peninsula，Que′bec：sedimentological and geochemical evidence[J]. sedimentary geology，2002，146：209~223.

[14] 劉立，彭曉蕾，高玉巧，等.東北及華北含油氣盆地巖漿活動對碎屑巖的改造與成巖作用貢獻(xiàn)[J].世界地質(zhì)，2003，22(4)：319~325.

[15] Xie X N，Jiao J J，Cheng J M. Regional variation of formation water chemistry and diagenesis reaction in underpressured system：example from Shiwu depression of Songliao basin，NE China[J]. Journal of geochemical exploration，2003，78：585~590.

[16] 李會軍，程文艷，張文才，等.深層異常溫壓條件下碎屑巖成巖作用特征初探——以板橋凹陷下第三系深層碎屑巖地層為例[J].石油勘探與開發(fā)，2001，28(6)：28~31.

[17] 劉建清，賴興運(yùn)，于炳松，等.成巖作用的研究現(xiàn)狀及展望[J].石油實驗地質(zhì)，2006，28(1)：65~77.

[18] 劉建明，劉家軍，顧雪祥.沉積盆地中的流體活動及其成礦作用[J].巖石礦物學(xué)雜志，1997，16(4)：341~352.

[19] Kurt Kyser，Eric E Hiatt. Fluids in sedimentary basins：an introduction[J]. Journal of Geochemical Exploration，2003，80：139~149.

[20] 劉立，楊慶杰，于均民.大氣水砂巖的相互作用[J].世界地質(zhì)，1999，18(2)：47~52.

[21] Georgia Pe-Piper，Lila Dolansky，David J W Piper. Sedimentary environment and diagenesis of the Lower Cretaceous Chaswood Formation，southeastern Canada：The origin of kaolin-rich mudstones[J]. Sedimentary Geology，2005，178：75~97.

[22] 黃思靜，武文惠，劉潔，等.大氣水在碎屑巖次生孔隙形成中的作用——以鄂爾多斯盆地三疊系延長組為例[J].地球科學(xué)-中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報，2003，28(4)：419~424.

[23] 羅靜蘭，張曉莉，張云翔，等.成巖作用對河流-三角洲相砂巖儲層物性演化的影響——以延長油區(qū)上三疊統(tǒng)延長組長2砂巖為例[J].沉積學(xué)報，2001，19(4)：541~547.

[24] Namk Cagatay M，Salih Saner，etc. Diagenesis of the Safaniya Sandstone Member (mid-Cretaceous) in Saudi Arabia[J]. Sedimentary Geology，1996，105：221~239.

[25] 彭軍，田景春.陜甘寧盆地中部氣田中區(qū)馬五4段白云巖成因類型及其地球化學(xué)特征[J].礦物巖石，1998，18(4)：35~39.

[26] 蔣裕強(qiáng)，王招明，王興志，等.塔里木盆地和田河氣田上奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖儲層控制因素[J].天然氣工業(yè)，2000，20(5)：29~31.

[27] 陳強(qiáng)路，錢一雄，馬紅強(qiáng)，等.塔里木盆地塔河油田奧陶系碳酸鹽巖成巖作用與孔隙演化[J].石油實驗地質(zhì)，2003，25(6)：729~734.

[28] 吳富強(qiáng)，李后蜀，胡雪，等. 沾化凹陷渤南洼陷沙四段成巖史恢復(fù)及成巖模式建立[J].油氣地質(zhì)與采收率. 2001，8(6)：1~4.

[29] 郭一華. 吐哈盆地中侏羅統(tǒng)儲層成巖作用及其油氣勘探意義[J]. 西南石油學(xué)院學(xué)報，1997，19(1)：1~6.

[30] 孫鳳華，陳祥，王振平.泌陽凹陷安棚深層系成巖作用與成巖階段劃分[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004，19(1)：24~27.

[31] 唐大海，謝繼容，劉興剛.川中公山廟區(qū)塊沙一段砂巖儲層成巖作用研究[J].天然氣勘探與開發(fā)，2002，25(2)：25~30.

[32] Liu K W.Deep-burial diagenesis of the siliciclastic Ordovician Natal Group，South Africa[J].Sedimentary Geology，2002，154：177~189.

[33] 邱隆偉，姜在興，陳文學(xué)，等.一種新的儲層孔隙成因類型——石英溶解型次生孔隙[J].沉積學(xué)報，2002，20(4)：621~627.

[34] 蔡春芳，顧家裕，蔡洪美.塔中地區(qū)志留系烴類侵位對成巖作用的影響[J]. 沉積學(xué)報，2001，19(1)：60~65.

[35] Bloch S，Lander R H，etc. Anomalously high porosity and permeability in deeply buried sandstones reservoirs：origin and predictability[J]. American Association of Petroleum Geologist Bulletin，2002，86：301~328.

[36] Worden R H，Smalley P C，etc. Can oil emplacement stop quart cementation in sandstones? [J]. Petroleum Geoscience，1998，4：129~138.

[37] Wilkison Mark，etc. Hydrocarbon filling history from diagenetic evidence：Brent Group，UK North Sea[J]. Marine and petroleum geology，2004，21：443~445.

[38] 操應(yīng)長，姜在興.渤海灣盆地埕島東斜坡地區(qū)東三段油氣成巖成藏模式[J]. 礦物巖石，2002，22(2)：64~68.

[39] 蔡進(jìn)功，張枝煥，朱筱敏，等.東營凹陷烴類充注與儲集層化學(xué)成巖作用[J].石油勘探與開發(fā)，2003，30(3)：79~83.

[40] Rossi C，Goldstein R H，Marfil R，etc. Diagenetic and oil migration history of the Kimmeridgian Ascla Formation，Maestrat Basin，Spain[J]. Marine and petroleum geology，2001，18：287~306.

[41] Cookenboo H O，Bustin R M.Pore water evolution in sandstones of the Groundhog Goldfield northern Bowser Basin，British Columbia[J]. Sedimentary Geology，1999，123：129~146.

[42] 李壯福，郭英海，李熙哲，等. 王府凹陷儲集層成巖作用及對儲集性能的影響[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2001，31(1)：94~98.

[43] 劉林玉.吐魯番拗陷中上侏羅統(tǒng)儲集層成巖作用研究[J].石油實驗地質(zhì)，1997，19(2)：173~178.

[44] 張金亮，司學(xué)強(qiáng)，梁杰，等. 陜甘寧盆地慶陽地區(qū)長8油層砂巖成巖作用及其對儲層性質(zhì)的影響[J].沉積學(xué)報，2004，22(2)：225~233.

[45] 郭春清，沈忠民，張林曄，等. 砂巖儲層中有機(jī)酸對主要礦物的溶蝕作用及機(jī)理研究綜述[J]. 地質(zhì)地球化學(xué)，2003，21(3)：53~58.

[46] 張金亮，劉寶珺，毛鳳鳴，等. 蘇北盆地高郵凹陷北斜坡阜寧組成巖作用及儲層特征[J]. 石油學(xué)報，2003，24(2)：43~49.

[47] 雷開強(qiáng)，孔繁征，張哨楠，等. 塔巴廟地區(qū)上古生界砂巖成巖作用特征及其儲集性分析[J]. 礦物巖石，2003，23(3)：92~96.

[48] Rossi C，Kalin O，Arribas J，Tortosa A. Diagenesis，provenance and reservoir quality of Triassic TAGI sandstones from Ourhoud field，Berkine (Ghadames)Basin，Algeria[J]. Marine and Petroleum Geology，2002，19：117~142.

[49] Rolf Carman，Lars Rahm. Early diagenesis and chemical characteristics of interstitial water and sediments in the deep deposition bottoms of theBaltic proper[J].Journal of sea research，1997，37：25~47.

[50] 張萌，黃思靜，王麒翔，等.碎屑巖成巖過程中各種造巖礦物溶解特征的熱力學(xué)模型[J].新疆地質(zhì)，2006，24(2)：187~191.

[51] 孟元林，肖麗華，楊俊生，等.成巖演化數(shù)值模擬及其應(yīng)用[J].地學(xué)前緣，2000，7(4)：430.

[52] 孟元林，王志國，楊俊生，等.成巖作用過程綜合模擬及其應(yīng)用[J].石油實驗地質(zhì)，2003，25(2)：211~220.

[53] 何東博，應(yīng)鳳祥，鄭浚茂，等.碎屑巖成巖作用數(shù)值模擬及其應(yīng)用[J].石油勘探與開發(fā)，2004，31(6)：66~68.

[54] Karmakara R，Mannaa S S，Du tta T. A geometrical model of diagenesis using percolation theory[J]. Physica，2003，318：113~120.

[55] Reed J S，Eriksson K A，Kowalewski M. Climatic，depositional and burial controls on diagenesis of Appalachian Carboniferous sandstones：qualitative and quantitative methods[J]. sedimentary geology，2005，176：225~246.

[56] 高建軍，孟元林，張靖，等.鴛鴦溝地區(qū)沙河街組三段沉積微相對成巖作用的影響[J].地學(xué)前緣，2005，12(2)：60.

[57] 張立強(qiáng)，紀(jì)友亮，尚剛，等.吐哈盆地中三疊統(tǒng)辮狀河三角洲砂體儲集性及控制因素[J].石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2001，25(4)：5~9.

[58] 孟元林，高建軍，牛嘉玉，等.扇三角洲體系沉積微相對成巖的控制作用——以遼河坳陷西部凹陷南段扇三角洲沉積體系為例[J].石油勘探與開發(fā)，2006，33(1)：36~39.

[59] 陳彥華，劉鶯. 成巖相-儲集體預(yù)測的新途徑[J].石油實驗地質(zhì)，1994，16(3)：274~281.

[60] 鄒才能，陶士振，周慧，等.成巖相的形成、分類與定量評價方法[J].石油勘探與開發(fā)，2008，35(5)：526~540.

[61] 陳小龍，莊博，張秀芝.羅家地區(qū)沙河街組儲集層成巖相與儲集特征[J].石油勘探與開發(fā)，1998，25(6)：16~19.

[62] 楊小萍，陳麗華.陜北斜坡延長統(tǒng)低滲儲集層成巖相研究[J].石油勘探與開發(fā)，2001，28(4)：38~40.

[63] 楊仁超，樊愛萍，韓作振，等.馬家山～小澗子油田砂巖成巖作用及其對儲層的影響[J].中國地質(zhì)，2007，34(2)：283~288.

[64] 杜業(yè)波，季漢成，吳因業(yè)，等.前陸層序致密儲層的單因素成巖相分析[J].石油學(xué)報，2007，27(2)：48~52.

[65] 劉小洪，羅靜蘭，郭彥如，等.鄂爾多斯盆地陜北地區(qū)上三疊統(tǒng)延長組長6油層組的成巖相與儲層分布[J].地質(zhì)通報，2008，27(5)：626~632.

[66] 朱筱敏.層序地層學(xué)原理及應(yīng)用 [M].北京：石油工業(yè)出版社，1998：21~39.

[67] 陸永潮，向才富，陳平，等.層序地層學(xué)在碎屑巖成巖作用研究中的應(yīng)用——以YA13-1氣田下第三系為例[J].石油實驗地質(zhì)，1999，21(2)：100~103.

[68] 張璞瑚，等.成巖體系與油氣[J].石油實驗地質(zhì)，1992，14(2)：333~343.

[69] 陳紅漢，孫永傳，等.鶯-瓊盆地的獨(dú)特埋藏史[J].中國海上油氣地質(zhì)，1994，8(5)：329~336.

[70] 陳方鴻，謝慶賓，王貴文.碳酸鹽巖成巖作用與層序地層學(xué)關(guān)系研究——以鄂爾多斯盆地寒武系為例[J].巖相古地理，1999，19(1)：20~24.

[71] 楊仁超.儲層沉積學(xué)研究新進(jìn)展[J].特種油氣藏，2006，13(4)：1~5.

[72] 楊仁超.沉積盆地動力學(xué)研究新進(jìn)展[J].特種油氣藏，2006，13(5)：10~14.

[73] 柳益群，馮喬，楊仁超，等. 鄂爾多斯盆地東勝地區(qū)砂巖型鈾礦成因探討[J].地質(zhì)學(xué)報，2006，80(5)：761~767.

[74] 樊愛萍，柳益群，楊仁超，等.東勝直羅組砂巖成巖作用過程與古流體運(yùn)移事件分析[J].地質(zhì)學(xué)報，2006，80(5)：694~699.

[75] Fan Aiping，Liu Yiqun，Yang Renchao，et al. Research on diagenesis of the sandstone~type uranium deposits in Dongsheng area，Ordos basin[J]. Science in China Series D：earth science. 2007，50(supp.II)：195~202.

[76] 楊仁超，韓作振，柳益群，等. 鎮(zhèn)原地區(qū)下白堊統(tǒng)成巖作用與鈾成礦前景預(yù)測[J].鈾礦地質(zhì)，2007，23(4)：207~213.

[77] 余素玉，何鏡宇.沉積巖石學(xué)[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1989：3~242.

[78] 梅洪明.一個多層的早期成巖作用模型[J].科學(xué)通報，1997，42(9)：947~950.

[79] 鮮本忠，吳戰(zhàn)國，姜在興，等.早期成巖作用研究進(jìn)展及發(fā)展方向[J].石油大學(xué)學(xué)報，2004，28(6)：133~139.

[80] 劉寶珺，韓作振，楊仁超.當(dāng)代沉積學(xué)研究進(jìn)展、前瞻與思考[J].特種油氣藏，2006，13(5)：1~3.

[81] 李忠.沉積盆地大尺度成巖作用研究[J].地學(xué)前緣，1998，5(3)：157.

[82] 劉建明，劉家軍，顧雪祥.沉積盆地中的流體活動及其成礦作用[J].巖石礦物學(xué)雜志，1997，16(4)：341~352.

編輯 劉兆芝