泥页岩由于沉积组分的不同在成岩阶段早期会产生不同的自生矿物从而形成不同的泥页岩岩相。Macquaker（2014）对英国多赛特郡的上侏罗统启莫里黏土组泥岩和美国加利福尼亚州的中新世的蒙特利组泥岩进行了研究（图5—25），对比了其沉积期不同的原始组分在成岩阶段早期的变化，以及成岩产物的区别，这些区别影响了烃源岩的特性和物理性质。
图5—25 启莫里黏土组和蒙特利组的采样位置（Macquaker，2014）
启莫里黏土组泥岩主要由硅质碎屑，水体沉积物（如颗石藻、贫硫Ⅱ型干酪根，总有机碳含量高达52.6%）和成岩作用产物（如黄铁矿、碳酸盐和高岭石）组成。
蒙特利组泥岩主要由水体沉积物（如硅藻类、颗石藻、有孔虫以及富硫Ⅱ型干酪根，总有机碳含量高达16.5%）、磷灰石以及硅质胶结物组成。
原始组分的不同主要由泥岩原始沉积背景所决定。英国多赛特郡的上侏罗统启莫里黏土组泥岩沉积于浅海陆架，主要由泥级黏土矿物（二八面体云母和高岭石）和粉砂级石英以及少量植物碎屑有机物质组成。这些组分是从英格兰南部和法国东北部地势较高的区域搬运到该盆地中的，沉积水体中生物来源包括菊石、双壳类、颗石藻、有孔虫以及由海藻和细菌转化成的有机质（Ⅱ型干酪根）。加利福尼亚南部浅海及中间地带的蒙特利组泥岩沉积于大陆坡上部地区。这样的沉积区缺少陆源碎屑物质，营养物质主要由区域性的上升洋流提供，是相对高的古生产力的基础，加之陆源碎屑的缺失，导致沉积物中生物富集，如有孔虫、颗石藻、硅藻和海藻转化的有机质（富硫Ⅱ型干酪根）。
在启莫里黏土组泥岩中可见相当数量的黄铁矿，其中绝大多数的黄铁矿是以莓球状集合体的形式出现的，还有少量以取代壳体碎片或形成自形晶体的形式处于基质中（图5—26）；启莫里黏土组泥岩中莓球状黄铁矿和不含二价铁的碳酸盐胶结物的出现对应着曾经发生的硫和铁的还原反应。
图5—26 启莫里黏土组泥岩中的有孔虫及其黄铁矿（Macquaker，2014）
沉积黄铁矿的形成可能受以下几个因素的限制：① 有机质含量和活性；② 活性铁含量；③ 硫酸盐浓度。在海相环境中，盐度较高，提供了硫酸盐还原作用过程所需的硫酸盐来源，为黄铁矿的形成提供了必要条件。启莫里黏土组泥岩中现存干酪根为贫硫Ⅱ型干酪根与蒙特利组中富硫Ⅱ型干酪根形成对比，说明启莫里黏土组泥岩中的硫赋存于丰富的黄铁矿中，同时也需要孔隙水中提供高含量的还原铁来吸收这些硫。在蒙特利组中硫和有机质的利用率不是限制黄铁矿产生的原因，其铁含量受限可能是限制黄铁矿产出的原因。碎屑铁的缺失对于蒙特利组泥岩的成岩作用有决定性的影响，从而导致其孔隙水酸性更大，更富集H2S，这也使得蒙特利组泥岩的沉积构造得到更好的保存。主要原因为：① 铁的还原反应可以缓解有机质氧化活动产生的酸（反应1）：
② 黄铁矿产出受限，导致孔隙水中富集H2S，不适宜生物群落生存；③ 孔隙水中的自由硫很容易被氧化（反应2）。
(www.xing528.com)
在蒙特利组中除了孔隙水被酸化以外，还显示出高含量的磷，磷主要由以下几种活动产生：① 有机碳氧化反应释放的磷；② 上覆水体直接供应的磷、上升洋流作用带来的内部磷；③ 与藻类作用生成的磷。这些活动导致了孔隙水中磷变得富集，而且在接近沉积物和水体界面聚集了磷灰石结节。根据地球化学模型，在这种情况下磷灰石是最稳定的凝聚相。方解石颗粒在原地会被溶解掉，硫会进入有机碳中形成富硫Ⅱ型干酪根。在蒙特利组泥岩中可以观察到磷灰石聚集和方解石溶解（图5—27）。
图5—27 蒙特利组泥岩中磷灰石聚集和方解石溶解（Macquaker，2014）
在启莫里黏土组泥岩中存在大量的黏土矿物，以高岭石为主。高岭石的形成反应（反应3）如下：
高岭石以胶结物的形式存在，包围了泥岩中未压实孔隙中早期的方解石胶结物（图5—28），这表明硅酸盐被完全溶解，在孔隙流体中还有可利用的Al存在，这个环境中碳酸盐不与酸进行反应，相对稳定。那些结晶较差的黏土以及富Al的碎屑矿物的溶解为高岭石的自生作用提供了重要的溶质。
图5—28 启莫里黏土组泥岩中高岭石胶结物（Macquaker，2014）
蒙特利组泥岩中由于缺少硅质碎屑、低浓度的溶解铝，因此黏土矿物的溶解受限，紧接着有机质产生的有机酸使孔隙水酸化，使得方解石被溶解，孔隙水中碳酸盐碱度升高，也会促使磷灰石和硅藻溶解后的二氧化硅聚沉下来。这也就是为什么在蒙特利组泥岩中没有高岭石胶结物，而方解石胶结物也在局部酸性条件下被硅质胶结所取代（图5—29）。
图5—29 蒙特利组泥岩中硅质胶结取代钙质胶结（Macquaker，2014）
这一研究建立了泥页岩早期沉积环境以及沉积的原始组分与泥页岩成岩期的矿物组成之间的联系，还可以通过内在联系判断烃源岩的特性和物理性质。随着中国页岩气资源的大规模勘探，富有机质泥页岩层系成为重要的目的层，对其成岩作用的研究也在日益深入和完善，这些研究对页岩气资源的勘探和开发会起到至关重要的作用。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
