泥质沉积物(岩)有机-无机相互作用及其意义

摘要

泥质沉积物(岩)在现代及古代地层都广泛发育,且富集有机质,因而,开展有机-无机相互作用研究对于认识泥质沉积物(岩)沉积过程、有机质富集过程和演化以及油气的勘探开发都具有重要的意义.泥质沉积物(岩)由无机矿物和有机质组成.无机矿物包括碎屑(石英和长石等)、黏土矿物(蒙脱石和伊利石等)、非黏土矿物(氧化物及方解石和白云石等);碎屑颗粒具有较强的惰性,而黏土矿物和氧化物等都含有电荷及较强的化学活性,不同类型矿物的性质差异较大,具有较完善的演化系列.，在海洋水体和泥质沉积物(岩)中发现大量海洋雪花(marine snow)、粪球粒、有机质包壳以及有机黏土复合体等，这预示着泥质沉积物(岩)和有机质的富集过程，即有机质与无机矿物间絮凝、聚集和沉积过程，是有机质与无机矿物在不同环境条件下的生物、化学与物理过程的综合作用的结果。蒙脱石的伊利石化是成岩演化过程中的常见现象。通过对东营凹陷红色与暗色泥岩伊利石构形和结晶度的对比分析发现，随埋深增加，两种岩石中蒙脱石伊利石化具有不协调性，即红色泥岩代表的水-岩体系与暗色泥岩代表的水-岩-有机质体系的蒙脱石伊利石化具有差异性；这预示着泥质沉积物(岩)中有机质的存在对矿物演化有着巨大的影响。对泥质沉积物(岩)有机质赋存特征的研究发现，有机质进入到蒙脱石的层间域而形成了有机黏土复合体；通过模拟实验及矿物演化特征的研究发现，随埋深增加有机质的生烃量与蒙脱石伊利石化的转化量具有一致性。这些预示着泥质沉积物(岩)中矿物转化对有机质生烃演化具有重要的意义。无机物在光合作用下可形成有机质，而有机质的演化过程中会释放出有机酸等各种中间产物，并对泥质沉积物（岩）成岩过程中的碳酸盐等矿物形成和演化产生重大的影响，值得关注。自然界中有机-无机作用是广泛存在的，它不仅仅形成有机黏土复合体，还会对有机质和无机矿物的形成和演化产生影响，如泥质和有机质沉积聚集、矿物和有机质演化及循环等领域；关注有机质和矿物类型和性质的差异及相互间作用关系，对更深刻地认识和解释地质现象具有重要的意义。