泥巖化學(xué)壓實(shí)作用研究進(jìn)展

李 超，羅曉容(1.中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029； 2.中國(guó)科學(xué)院地球科學(xué)研究院，北京 100029； 3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

泥巖化學(xué)壓實(shí)作用研究進(jìn)展

李 超1,2,3，羅曉容1,2
(1.中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029； 2.中國(guó)科學(xué)院地球科學(xué)研究院，北京 100029； 3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

埋藏過(guò)程中，泥巖化學(xué)壓實(shí)作用在巖石孔隙演化、微觀結(jié)構(gòu)及異常壓力形成中起著非常重要的作用，但目前對(duì)于泥巖化學(xué)壓實(shí)作用研究還十分薄弱。系統(tǒng)總結(jié)了泥巖化學(xué)壓實(shí)作用機(jī)理、化學(xué)壓實(shí)作用導(dǎo)致的泥巖結(jié)構(gòu)變化、化學(xué)壓實(shí)作用地球物理響應(yīng)及判識(shí)等方面的最新研究進(jìn)展，并討論了泥巖化學(xué)壓實(shí)作用研究中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。結(jié)果表明：化學(xué)壓實(shí)作用受化學(xué)動(dòng)力學(xué)控制，溫度、時(shí)間及礦物成分是最主要的影響因素，蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化是泥巖中最普遍和最重要的化學(xué)壓實(shí)作用；化學(xué)壓實(shí)作用過(guò)程中，黏土礦物層間水轉(zhuǎn)化為自由水導(dǎo)致的體積膨脹可能并不明顯，但是蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化可能引起骨架弱化、有效應(yīng)力轉(zhuǎn)移效應(yīng)，伴隨黏土成巖過(guò)程的硅質(zhì)膠結(jié)和結(jié)構(gòu)變化將顯著降低泥巖滲透率，并可能明顯改變泥巖壓實(shí)系數(shù)；蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化導(dǎo)致泥巖有效應(yīng)力-孔隙度關(guān)系變化，使得壓實(shí)曲線(xiàn)從蒙脫石曲線(xiàn)向伊利石曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換，測(cè)井響應(yīng)上表現(xiàn)為聲波時(shí)差減小和密度增大的趨勢(shì)。目前，泥巖化學(xué)壓實(shí)作用研究中仍需進(jìn)一步深入的問(wèn)題主要包括化學(xué)壓實(shí)作用與黏土礦物結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)對(duì)泥巖壓實(shí)作用的影響、化學(xué)壓實(shí)作用與泥巖流變學(xué)特征、化學(xué)欠壓實(shí)與化學(xué)壓實(shí)不平衡以及化學(xué)成巖泥巖超壓預(yù)測(cè)方法等。

化學(xué)壓實(shí)作用；黏土礦物；蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化；結(jié)構(gòu)變化；應(yīng)力轉(zhuǎn)移；壓實(shí)曲線(xiàn)；測(cè)井響應(yīng)

0 引 言

泥巖是含油氣盆地中分布最廣的沉積巖，在含油氣系統(tǒng)中起著非常重要的作用，既可以作為烴源巖、蓋層，也可以作為油氣儲(chǔ)集層。泥巖的物理化學(xué)性質(zhì)除了受控于原始礦物組成和沉積顆粒結(jié)構(gòu)之外，沉積后的成巖作用起著更重要的控制作用[1]。Athy等認(rèn)為，泥巖的成巖過(guò)程以機(jī)械壓實(shí)作用為主，孔隙度受控于有效應(yīng)力，在相當(dāng)?shù)穆裆罘秶鷥?nèi)泥巖物性變化符合一定規(guī)律[2-5]。但實(shí)際上泥巖的機(jī)械壓實(shí)作用過(guò)程十分復(fù)雜，受黏土礦物類(lèi)型、顆粒機(jī)械強(qiáng)度、顆粒粒徑、比表面積以及表面電荷等多重因素的影響[6-8]。孔隙流體能夠順暢排出條件下，機(jī)械壓實(shí)作用使得泥巖孔隙度從沉積時(shí)的80%減小到10%，滲透率可減小10個(gè)數(shù)量級(jí)[9]。泥巖的機(jī)械壓實(shí)作用所涉及的研究?jī)?nèi)容包括泥巖壓實(shí)機(jī)理、巖石物性與有效應(yīng)力關(guān)系、正常壓實(shí)趨勢(shì)及其影響因素、壓實(shí)作用與異常壓力關(guān)系等[3,10-17]。

越來(lái)越多研究發(fā)現(xiàn)，泥巖孔隙度的變化不僅受到有效應(yīng)力的控制，而且與埋藏時(shí)間、溫度和礦物成分等都有關(guān)系，泥巖的成巖作用并非僅僅是機(jī)械的，化學(xué)成巖變化也起到了重要的作用[18-21]。隨著埋深增大，地層溫度升高，化學(xué)成巖作用對(duì)于泥巖孔隙度、孔隙結(jié)構(gòu)的變化以及泥巖地層中異常壓力形成等的控制作用越來(lái)越明顯[13-14,22]，故泥巖中的化學(xué)成巖作用通常被稱(chēng)為化學(xué)壓實(shí)作用[19-20]。隨著埋深增大，泥巖壓實(shí)過(guò)程趨向于以化學(xué)壓實(shí)作用為主，隨著油氣勘探向深層擴(kuò)展，深部地層的化學(xué)壓實(shí)作用備受重視[14,16]。

本文擬通過(guò)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)調(diào)研，總結(jié)化學(xué)壓實(shí)作用及其成因機(jī)理，認(rèn)識(shí)化學(xué)壓實(shí)作用對(duì)泥巖結(jié)構(gòu)變化的影響，討論化學(xué)壓實(shí)作用地球物理響應(yīng)及判識(shí)方法，并提出目前泥巖化學(xué)壓實(shí)作用研究存在問(wèn)題及重點(diǎn)研究方向。

1 機(jī) 理

σv為靜巖壓力；P為孔隙壓力；σe為有效應(yīng)力；σe=σv-P；圖件引自文獻(xiàn)[19]，有所修改圖1 泥巖壓實(shí)作用及孔隙度演化示意圖Fig.1 Schematic Representation of Mudstone Compaction and Porosity Evolution

泥質(zhì)沉積物中包含著不同的礦物組分、有機(jī)質(zhì)和孔隙流體，其中最主要的為黏土礦物，其次為石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽巖、無(wú)定形硅質(zhì)等。在泥質(zhì)沉積物埋藏過(guò)程中，隨著上覆負(fù)荷以及溫度的增加，這些物質(zhì)的化學(xué)組分控制著泥質(zhì)沉積物的物理、化學(xué)成巖作用[23]，導(dǎo)致孔隙流體排出，促進(jìn)顆粒骨架重新排列，礦物發(fā)生溶解和沉淀，泥質(zhì)沉積物的固結(jié)程度不斷增加[24]，這些過(guò)程統(tǒng)稱(chēng)為泥巖壓實(shí)作用。泥巖中黏土礦物反應(yīng)是決定機(jī)械壓實(shí)作用和化學(xué)壓實(shí)作用的重要因素，因此，以泥巖中黏土礦物的轉(zhuǎn)換作為化學(xué)作用發(fā)生的標(biāo)識(shí)，泥巖的壓實(shí)作用可劃分為3個(gè)階段：機(jī)械壓實(shí)階段、過(guò)渡階段以及化學(xué)壓實(shí)階段[19-20](圖1)。機(jī)械壓實(shí)階段，機(jī)械壓實(shí)作用主要發(fā)生在2～3 km以淺的埋深，孔隙度演化主要受有效應(yīng)力控制[8,13-14]；過(guò)渡階段由于泥巖中黏土礦物開(kāi)始轉(zhuǎn)化，所以開(kāi)始發(fā)生化學(xué)壓實(shí)作用，但是此時(shí)機(jī)械壓實(shí)作用仍在繼續(xù)[16,19]；化學(xué)壓實(shí)階段，化學(xué)壓實(shí)作用隨埋深增加逐漸增強(qiáng)，在深埋成巖階段起主導(dǎo)作用[18]。泥巖中發(fā)生的化學(xué)壓實(shí)作用過(guò)程都可表述為化學(xué)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，因此，時(shí)間、溫度和礦物成分往往被用來(lái)標(biāo)識(shí)化學(xué)壓實(shí)作用的程度[15,21,25]。從機(jī)械壓實(shí)作用到化學(xué)壓實(shí)作用的轉(zhuǎn)變并不固定，取決于礦物組成和埋藏歷史，例如富蒙脫石的泥巖與富高嶺石的泥巖相比，其化學(xué)壓實(shí)作用發(fā)育在相對(duì)較淺處[19]。

泥巖中黏土礦物轉(zhuǎn)化，特別是蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化是最為普遍的化學(xué)壓實(shí)作用，不僅引起礦物成分變化，而且與泥巖孔隙結(jié)構(gòu)變化及異常壓力的形成演化關(guān)系密切[26-27]。因此，泥巖中黏土礦物轉(zhuǎn)化一直是關(guān)注的焦點(diǎn)，盡管前人在蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化的化學(xué)動(dòng)力學(xué)特征方面做了很多研究，但對(duì)蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)制的認(rèn)識(shí)仍然存在爭(zhēng)議[28]。目前主流的認(rèn)識(shí)可歸結(jié)為脫水轉(zhuǎn)化反應(yīng)[29-31]和溶解-沉淀反應(yīng)[32-35]兩種模型。

脫水轉(zhuǎn)化反應(yīng)模型認(rèn)為蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程中繼承了2∶1層黏土礦物的基本結(jié)構(gòu)，而僅發(fā)生了單元層內(nèi)化學(xué)成分的變化[36-37]。蒙脫石和伊利石都是以?xún)蓪庸柩跛拿骟w夾一層鋁氧八面體構(gòu)成單元層的片狀礦物，蒙脫石單元層之間吸附2～8層水分子，伊利石單元層之間吸附K+[38]。隨著埋深增加及溫度升高，蒙脫石脫水，一部分正四面體中的Si4+被Al3+替代，由此產(chǎn)生的電荷不平衡通過(guò)單元層之間吸附K+而實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而形成蒙伊混層直至形成伊利石[23]。而蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化需要的K+、Al3+多來(lái)自于同一泥巖地層中鉀長(zhǎng)石或云母的溶解[37]。

溶解-沉淀反應(yīng)模型則認(rèn)為蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化是一個(gè)蒙脫石溶解、伊利石同時(shí)結(jié)晶生長(zhǎng)的平衡過(guò)程[27]。其間蒙脫石不斷溶解，伊利石附于蒙脫石結(jié)晶生長(zhǎng)并形成伊利石聚合體，最后形成粒度更大的伊利石晶體[39]。溶解-沉淀反應(yīng)可不需要外來(lái)的Al3+源，形成伊利石所需的Al3+就來(lái)自蒙脫石本身，只要巖石中鉀長(zhǎng)石或云母溶解提供K+即可[40]。

實(shí)際盆地地質(zhì)條件十分復(fù)雜，蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程可能涉及許多化學(xué)反應(yīng)[41-43]。但無(wú)論何種機(jī)制，總體上蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化都是蒙脫石減少、伊利石增多的“伊利石化”過(guò)程，都需要有外來(lái)的K+補(bǔ)充。溶解-沉淀反應(yīng)比脫水轉(zhuǎn)化反應(yīng)所消耗K+要少得多，而釋放更多的Ca2+、Mg2+、Fe2+和Si4+等[44]。

一般認(rèn)為，蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程可用一級(jí)化學(xué)動(dòng)力學(xué)方程描述，但在不同盆地中其活化能和頻率因子各不相同[45-48]。Velde等研究認(rèn)為，蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化是一個(gè)二級(jí)反應(yīng)，蒙脫石先轉(zhuǎn)化為蒙伊混層，之后蒙伊混層再轉(zhuǎn)化為伊利石，并發(fā)現(xiàn)如果用一個(gè)二級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程來(lái)描述蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程，在研究的8個(gè)盆地中所得到的化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)是一致的[49]。

碎屑高嶺石也是泥巖中承擔(dān)負(fù)載的碎屑骨架的一部分，當(dāng)?shù)貙訙囟瘸^(guò)130 ℃且鉀長(zhǎng)石可提供K+的條件下，高嶺石向伊利石轉(zhuǎn)化釋放出結(jié)構(gòu)水[19,26-27]。此外，泥巖或多或少含有一定量粉砂或細(xì)砂級(jí)石英顆粒，石英的溶解、沉淀也是泥巖中常見(jiàn)的化學(xué)壓實(shí)作用[19]。

2 泥巖結(jié)構(gòu)變化

化學(xué)壓實(shí)作用對(duì)于泥巖孔隙自由水含量、有效孔隙度、滲透率、流體壓力及其他性質(zhì)產(chǎn)生深刻影響。除了孔隙度減小之外，總結(jié)前人提出泥巖化學(xué)壓實(shí)作用導(dǎo)致的泥巖結(jié)構(gòu)相關(guān)變化，主要包括黏土礦物脫水導(dǎo)致的體積膨脹、骨架弱化及應(yīng)力轉(zhuǎn)移效應(yīng)、化學(xué)壓實(shí)作用改變泥巖有效應(yīng)力-孔隙度關(guān)系及化學(xué)壓實(shí)作用降低泥巖滲透率等[22,29,42,50-54]。

2.1 黏土礦物脫水導(dǎo)致的體積膨脹

蒙脫石是泥質(zhì)沉積物中最普遍的黏土礦物。與伊利石相比，蒙脫石晶體結(jié)構(gòu)中含有大量的層間水，因此，黏土礦物轉(zhuǎn)化的一個(gè)必然結(jié)果是脫水作用[38]。蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程中釋放出層間水，進(jìn)入孔隙空間轉(zhuǎn)化為自由水。蒙脫石層間最后1、2層吸附水分子可視為結(jié)構(gòu)水，密度比自由水大，在變成自由水時(shí)具有體積膨脹的趨勢(shì)[36-38]。蒙脫石轉(zhuǎn)化引起的孔隙水體積膨脹一直以來(lái)被認(rèn)為是超壓的成因之一[29]，可以改變泥巖地層孔隙度與埋深的關(guān)系[3]。

目前普遍認(rèn)為，黏土礦物脫水主要取決于溫度和時(shí)間，但是對(duì)于黏土礦物轉(zhuǎn)化脫水階段及結(jié)構(gòu)水的密度素有爭(zhēng)議[36,38,55]。Powers最早將蒙脫石脫水過(guò)程劃分為兩個(gè)階段，即物理脫水及化學(xué)脫水階段[38]。Burst進(jìn)一步將蒙脫石最后兩分子層間水化學(xué)脫水過(guò)程分為兩個(gè)階段[36]。Perry等指出蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化從無(wú)序變?yōu)橛行驅(qū)舆^(guò)程屬于不同脫水階段，將蒙脫石脫水劃分為4個(gè)階段[55]。Colten-Bradley強(qiáng)調(diào)溫度對(duì)脫水作用的影響，認(rèn)為當(dāng)溫度小于60℃時(shí)會(huì)脫出一個(gè)水層，在67 ℃～81 ℃期間脫出第二個(gè)水層，最后一個(gè)水層脫出需要的溫度更高，為172 ℃～192 ℃[56]。

前人對(duì)于蒙脫石最后幾層結(jié)構(gòu)水密度的認(rèn)識(shí)并不一致[36,57-58]，因此，蒙脫石脫水導(dǎo)致的巖石體積變化存在分歧[3]。Powers認(rèn)為全部由蒙脫石組成的不含自由孔隙水的泥巖在層間水的密度取1.4 g·cm-3條件下，脫水導(dǎo)致的體積增加約20%[38]。Burst指出蒙脫石最后兩分子水約占泥巖體積的15%，層間水密度取1.15 g·cm-3時(shí)脫水導(dǎo)致的巖石體積膨脹僅2%[36]。Magara認(rèn)為泥巖原始自由水體積約為20%，非蒙脫石礦物體積分?jǐn)?shù)為30%，按照層間水密度(1.4 g·cm-3)計(jì)算出脫水導(dǎo)致的體積膨脹不足6%[58]。同時(shí)，蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化時(shí)，水由層間位置轉(zhuǎn)移到了粒間位置，引起黏土顆粒的減小和有效孔隙度、滲透率的增大，因而巖石總體積膨脹的可能性不大[3]。Luo通過(guò)數(shù)值模擬分析指出，實(shí)際地質(zhì)條件下蒙脫石脫水過(guò)程持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，并且可能伴隨泥巖滲透率的變化，因此，即便設(shè)蒙脫石層間最后兩層吸附水密度為1.4 g·cm-3，在實(shí)際盆地演化過(guò)程中體積膨脹效應(yīng)亦可忽略不計(jì)[51]。Swarbrick等指出層間水密度為1.15 g·cm-3條件下，根據(jù)前人提出的不同動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算出純蒙脫石泥巖在封閉體系內(nèi)脫水導(dǎo)致的體積變化從增大4.1%到減小7.4%[59](圖2)。

圖件引自文獻(xiàn)[59]，有所修改圖2 蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程中巖石體積變化Fig.2 Volume Changes Associated with Six Reaction Pathways for Smectite-illite Transition

綜上所述，在沉積盆地演化過(guò)程中，蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化釋放的流體體積相對(duì)很小，層間水解附釋放的時(shí)間很長(zhǎng)，加之實(shí)際泥巖也不可能完全封閉，蒙脫石脫出增加的自由水在這樣長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)可逐漸釋放出來(lái)，因此，蒙脫石脫水一般不會(huì)導(dǎo)致泥巖孔隙體積與結(jié)構(gòu)的明顯變化。

2.2 骨架弱化及應(yīng)力轉(zhuǎn)移效應(yīng)

蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程中，束縛水轉(zhuǎn)化為層間水增加了頁(yè)巖系統(tǒng)中可動(dòng)水體積，減小了一部分負(fù)載黏土礦物顆粒的體積，而且還可以造成一些剛性礦物溶解，使得頁(yè)巖內(nèi)部支撐力降低，造成巖石骨架弱化效應(yīng)[22,60]。當(dāng)這個(gè)過(guò)程發(fā)生在一個(gè)封閉系統(tǒng)中時(shí)，釋放的孔隙水不能及時(shí)排出孔隙，上覆應(yīng)力則從顆粒體系轉(zhuǎn)移到流體系統(tǒng)[42]，導(dǎo)致孔隙壓力增加，該過(guò)程亦稱(chēng)為應(yīng)力轉(zhuǎn)移[46]。高嶺石轉(zhuǎn)換為伊利石的成巖反應(yīng)亦能夠?qū)е骂?lèi)似的流體壓力增加效應(yīng)[46]。

應(yīng)力轉(zhuǎn)移機(jī)制可能在泥巖埋藏成巖過(guò)程中普遍發(fā)生，并且可能是深部泥頁(yè)巖超壓形成的重要機(jī)制，如石英顆粒發(fā)生壓溶，溶解的石英在局部孔隙空間再沉淀，或造成流體從頁(yè)巖排出或使得流體壓力增大[52]。化石碎屑發(fā)生壓溶作用或者受酸性流體作用發(fā)生溶解也可能導(dǎo)致類(lèi)似效應(yīng)[46]。烴源巖內(nèi)固態(tài)干酪根轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴也將導(dǎo)致干酪根承受的負(fù)載減少，骨架顆粒負(fù)荷與孔隙流體壓力重新分配，導(dǎo)致孔隙流體壓力增大形成超壓[42]。

2.3 化學(xué)壓實(shí)作用改變泥巖有效應(yīng)力-孔隙度關(guān)系

蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程中，黏土顆粒骨架的破壞和改變將影響沉積物的壓實(shí)特征[22,60]。在泥巖不發(fā)生化學(xué)壓實(shí)作用條件下，機(jī)械壓實(shí)作用不會(huì)使泥巖孔隙度減小到0，而是隨著有效應(yīng)力增大會(huì)逐漸接近一個(gè)極小值[15,22,61]。在機(jī)械壓實(shí)作用下，蒙脫石壓實(shí)達(dá)到的最小孔隙度與最后兩層單分子水層的保持有關(guān)，大約為12%。蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程中，蒙脫石脫去最后兩層吸附水，新形成的伊利石比表面積較小，吸附水能力也較低。假定蒙脫石脫水體積為9%，那么蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化之后，臨界孔隙度減小到3%[22]。新形成的伊利石往往趨向于垂直最大主應(yīng)力方向發(fā)生定向排列[62-65]，這種結(jié)構(gòu)將有利于壓實(shí)作用的進(jìn)行。因而，在相同的有效應(yīng)力條件下，以伊利石為主的泥巖孔隙度總是低于以蒙脫石為主的泥巖，二者的有效應(yīng)力-孔隙度關(guān)系也具有明顯差異，蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程中泥巖壓實(shí)曲線(xiàn)從蒙脫石曲線(xiàn)向伊利石曲線(xiàn)逐漸過(guò)渡[22,60,66](圖3)。

圖件引自文獻(xiàn)[22]，有所修改圖3 蒙脫石和伊利石有效應(yīng)力-孔隙度關(guān)系Fig.3 Relationships Between Effective Stress and Porosity of Smectite and Illite

泥巖的壓實(shí)系數(shù)越大，孔隙度和滲透性隨埋深增加而減小的幅度就越大，在相同時(shí)間內(nèi)孔隙流體排出的量也就越大，從而增加了壓實(shí)增壓機(jī)制的效應(yīng)[3,53]。同樣，自生伊利石比高嶺石顆粒更細(xì)，因此，高嶺石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程也可引起泥巖壓實(shí)系數(shù)的變化，但與蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化效應(yīng)相反[15]。

2.4 化學(xué)壓實(shí)作用降低泥巖滲透率

化學(xué)壓實(shí)作用引起泥巖物性變化的另一種方式是黏土礦物轉(zhuǎn)化釋放出的物質(zhì)發(fā)生就地的膠結(jié)作用，從而降低泥巖滲透率[50-52]。

蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程中，Si4+、Ca2+、Fe3+和Mg2+等的釋放提供了沉淀物質(zhì)來(lái)源，形成的膠結(jié)物有可能堵塞喉道而使得滲透率降低[67]。Boles等認(rèn)為蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程所釋放的Si4+可以達(dá)到所形成的伊利石總量的24.5%[44]。Foster指出，在蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程中產(chǎn)生的Si4+多以SiO2的形式直接進(jìn)入水中，由于SiO2在水中的溶解度很低，往往就近在泥巖孔隙中沉淀，形成不同形式的硅質(zhì)膠結(jié)[68]。Kalani等對(duì)泥巖顯微薄片觀察發(fā)現(xiàn)，隨著埋深增大，化學(xué)壓實(shí)作用增強(qiáng)，泥巖內(nèi)微晶石英顯著增多[69]。

蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程中，析出的其他陽(yáng)離子除部分可參與泥巖黏土礦物成巖反應(yīng)形成新的組分外，如Fe3+、Mg2+參與蒙脫石向綠泥石轉(zhuǎn)化，而Ca2+則形成碳酸鹽礦物膠結(jié)物，其余可以呈各種無(wú)機(jī)陽(yáng)離子或呈各種有機(jī)絡(luò)合物的形式，隨著壓實(shí)流體進(jìn)入砂巖孔隙[70]。

泥巖滲透率降低的程度主要取決于黏土顆粒結(jié)構(gòu)、膠結(jié)物總量和膠結(jié)方式[13-14]。Williams等認(rèn)為由于黏土礦物顆粒比表面積較大，蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程中釋放的Si4+很容易吸附在其表面，形成櫛節(jié)狀膠結(jié)物，這種膠結(jié)方式對(duì)喉道空間的減小應(yīng)更為重要，會(huì)大大降低泥巖滲透率[71]。

3 地球物理響應(yīng)及判識(shí)

泥巖成巖作用改變了巖石物理屬性，這些變化可以不同程度地表現(xiàn)在地球物理響應(yīng)上。泥巖聲波速度/時(shí)差-有效應(yīng)力、體積密度-有效應(yīng)力關(guān)系、聲波速度/時(shí)差-密度關(guān)系、縱橫波速度比、波阻抗和剪切模量等可以反映出泥巖機(jī)械壓實(shí)作用與化學(xué)壓實(shí)作用之間的差異[60,72-77]。

3.1 巖石物理特征

泥巖機(jī)械壓實(shí)作用是隨有效應(yīng)力的增大，孔隙度減小、密度增大的過(guò)程。不均衡壓實(shí)作用會(huì)阻止壓實(shí)作用進(jìn)一步發(fā)生，形成超壓，造成沉積物孔隙度隨深度的變化偏離正常壓實(shí)趨勢(shì)，形成欠壓實(shí)現(xiàn)象。超壓帶內(nèi)任一點(diǎn)的孔隙度都可以在正常壓實(shí)趨勢(shì)線(xiàn)上找到等值的一點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的深度稱(chēng)為等當(dāng)深度[3]。超壓帶內(nèi)任一點(diǎn)可以視為地層在埋藏到等當(dāng)深度時(shí)完全封閉，不均衡壓實(shí)作用將導(dǎo)致超壓以靜巖壓力梯度隨深度增加，有效應(yīng)力在埋藏過(guò)程中保持恒定，表現(xiàn)為巖石孔隙度不再隨深度減小，密度也不再增大[42]。

對(duì)于處于化學(xué)壓實(shí)階段的泥巖，蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程中，釋放層間水進(jìn)入孔隙中，減小了負(fù)載顆粒的體積，有效應(yīng)力從骨架顆粒轉(zhuǎn)移到孔隙流體上，可能導(dǎo)致超壓形成[22]。因而早期將蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化看做是一個(gè)卸載過(guò)程，即當(dāng)蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化引起有效應(yīng)力減小，泥巖孔隙發(fā)生彈性回彈，導(dǎo)致速度減小，密度變化不明顯[72]。近年來(lái)的研究認(rèn)為，蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程并不完全對(duì)應(yīng)彈性卸載過(guò)程，在消除因異常流體壓力產(chǎn)生而發(fā)生的卸載效應(yīng)后，可以確定出有效應(yīng)力-孔隙度變化趨勢(shì)從蒙脫石曲線(xiàn)向伊利石曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換[54,73]。蒙脫石具有大量的結(jié)合水，表現(xiàn)出緩慢的壓實(shí)趨勢(shì)，隨著蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化，有效應(yīng)力-孔隙度變化趨勢(shì)從蒙脫石曲線(xiàn)向伊利石曲線(xiàn)偏移[22,60,78-79]。

化學(xué)壓實(shí)作用伴隨硅質(zhì)膠結(jié)物的沉淀，并且黏土礦物顆粒排列的有序度亦隨之增加，促使泥巖固結(jié)更為徹底，從而增大了泥巖密度[16,22]。

3.2 判識(shí)方法

不同成因引起巖石物理性質(zhì)的變化差異可以明顯地表現(xiàn)在聲波時(shí)差-密度交會(huì)圖上[73,78-80]。在聲波時(shí)差-密度交會(huì)圖上，蒙脫石曲線(xiàn)代表機(jī)械壓實(shí)階段，伊利石曲線(xiàn)代表化學(xué)壓實(shí)階段，其間存在一個(gè)過(guò)渡階段[76-77,81]。隨著黏土沉積物固結(jié)成泥巖過(guò)程，聲波時(shí)差逐漸減小，而地層密度逐漸增大，因此，在聲波時(shí)差-密度交會(huì)圖上，泥巖整體的壓實(shí)趨勢(shì)隨著深度增大從右邊底部逐漸到左邊頂部(圖4)。

A為化學(xué)壓實(shí)作用；B為卸載作用；C為處于A和B之間的過(guò)渡區(qū)；圖件引自文獻(xiàn)[81]，有所修改圖4 泥巖化學(xué)壓實(shí)作用測(cè)井響應(yīng)及識(shí)別Fig.4 Diagram of Well Logging Response and Identification for Mudstone Chemical Compaction

在化學(xué)成巖過(guò)程中，若泥巖有效應(yīng)力不減小，泥巖必然發(fā)生孔隙水的排出，壓實(shí)作用繼續(xù)發(fā)生，泥巖的聲波時(shí)差-密度交會(huì)圖沿著蒙脫石曲線(xiàn)逐漸向伊利石曲線(xiàn)過(guò)渡，而后沿著伊利石壓實(shí)趨勢(shì)線(xiàn)繼續(xù)發(fā)生壓實(shí)作用，而并不會(huì)使其偏離(圖4中箭頭A)。黏土成巖反應(yīng)取決于地層溫度和埋藏時(shí)間，因此，圖4中過(guò)渡區(qū)的開(kāi)始點(diǎn)在較高的地溫梯度或緩慢埋藏條件下，會(huì)向聲波時(shí)差變大及密度減小方向偏移，反之亦然。若各種原因造成孔隙流體排出受到有效阻止，對(duì)應(yīng)的泥巖層產(chǎn)生異常壓力，有效應(yīng)力從負(fù)載顆粒轉(zhuǎn)移至流體系統(tǒng)，使得具有較大縱橫比的連通孔隙開(kāi)啟[82]，但對(duì)孔隙度的增加微乎其微，因此，卸載作用對(duì)應(yīng)著聲波速度降低，而并不引起密度明顯變化，從而導(dǎo)致聲波時(shí)差-密度交會(huì)圖中壓實(shí)曲線(xiàn)沿著密度不變且聲波時(shí)差增大方向偏移(圖4中箭頭B)。在這兩種極端作用之間的地質(zhì)條件下，聲波時(shí)差-密度變化趨勢(shì)向處于純粹化學(xué)壓實(shí)作用及卸載作用之間的扇形方向變化(圖4中箭頭C)。

泥巖的機(jī)械壓實(shí)作用向化學(xué)壓實(shí)作用轉(zhuǎn)變還直接體現(xiàn)在巖石物理參數(shù)及地球物理屬性差異上[83]。在化學(xué)壓實(shí)階段，黏土礦物定向性排列使得顆粒骨架變得更加緊密，同時(shí)顆粒之間礦物沉淀使得沉積物被膠結(jié)形成內(nèi)聚力，從而泥巖強(qiáng)度變大。因此，與機(jī)械壓實(shí)作用相比，化學(xué)壓實(shí)作用明顯增大了泥巖的剪切模量和地震波速度，同時(shí)縱波阻抗也明顯增大[83]。

地震波橫波速度(Vs)主要受控于巖石基質(zhì)，基本不受孔隙流的影響，而縱波速度(Vp)則取決于基質(zhì)和流體[84]。處于化學(xué)壓實(shí)階段的泥巖如果發(fā)生孔隙流體滯留，使得泥巖維持較大的孔隙和較多的流體，進(jìn)而縱波速度減小比橫波速度更快，從而縱橫波速度比(Vp/Vs)呈現(xiàn)異常低值。因此，深部泥巖超壓段Vp/Vs值減小的特征可以作為識(shí)別化學(xué)壓實(shí)階段泥巖超壓的有效方法[85]。

4 重點(diǎn)研究方向

泥巖的機(jī)械壓實(shí)作用和化學(xué)壓實(shí)作用是沉積盆地內(nèi)泥質(zhì)沉積物埋藏過(guò)程中最普遍和最重要的地質(zhì)過(guò)程，控制著泥巖巖石結(jié)構(gòu)、物性演化、流體流動(dòng)等。過(guò)去100年內(nèi)，研究人員對(duì)泥巖機(jī)械壓實(shí)作用機(jī)理及影響因素研究得較為充分，而對(duì)泥巖化學(xué)壓實(shí)作用研究則遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。本文在全面總結(jié)目前泥巖化學(xué)壓實(shí)作用研究的進(jìn)展基礎(chǔ)上，嘗試提出化學(xué)壓實(shí)作用研究中有待進(jìn)一步深入研究的重點(diǎn)問(wèn)題。

4.1 化學(xué)壓實(shí)作用與黏土礦物結(jié)構(gòu)

泥巖孔隙度和滲透率最初具有各向同性，隨著埋深和溫度的加大，各向異性逐漸增強(qiáng)，研究表明其是泥巖黏土結(jié)構(gòu)定向排列導(dǎo)致的[3]。Charpentier等研究認(rèn)為單純的應(yīng)力作用并不能導(dǎo)致顆粒重新定向，而在深埋條件下，幾百米深度范圍內(nèi)泥巖黏土礦物各向異性突變現(xiàn)象只能用化學(xué)成巖作用來(lái)解釋[63]。Nygard等則認(rèn)為機(jī)械壓實(shí)作用使得礦物顆粒排列方向更加規(guī)則，而化學(xué)膠結(jié)物保持泥巖的微觀結(jié)構(gòu)，阻礙了黏土礦物顆粒重新排列，盡管化學(xué)壓實(shí)作用可以使孔隙度減小，但是對(duì)機(jī)械壓實(shí)作用引起的顆粒重新排列沒(méi)有明顯影響[13-14]。Ho等認(rèn)為在機(jī)械壓實(shí)階段，黏土礦物板狀形態(tài)使得排列趨向于定向，形成平行層面排列方式，而在化學(xué)壓實(shí)階段蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化極大增強(qiáng)了黏土礦物顆粒定向排列[62,64-65]。

目前，關(guān)于泥巖中黏土礦物結(jié)構(gòu)的影響因素研究仍然存在諸多不確定性，在深層地質(zhì)條件下泥巖中黏土礦物結(jié)構(gòu)形成與礦物成巖作用關(guān)系、硅質(zhì)膠結(jié)發(fā)育規(guī)律以及對(duì)泥巖壓實(shí)特征和泥巖物性的影響仍需要進(jìn)一步開(kāi)展更為精細(xì)的研究工作。

4.2 有機(jī)質(zhì)對(duì)泥巖壓實(shí)作用的影響

泥頁(yè)巖是有機(jī)質(zhì)賦存的主要介質(zhì)，有機(jī)質(zhì)不僅影響著泥巖機(jī)械壓實(shí)作用過(guò)程，而且有機(jī)質(zhì)熱解過(guò)程本身就是泥巖內(nèi)非常重要的化學(xué)成巖過(guò)程，對(duì)泥巖物性、流體成分與流體壓力都起著非常重要的作用[17,86-89]。

由于干酪根比大多數(shù)無(wú)機(jī)顆粒更柔軟，延展性更好，壓實(shí)作用更容易發(fā)生，所以當(dāng)有機(jī)質(zhì)含量高時(shí)，在機(jī)械壓實(shí)階段就可能使得泥巖更快地壓實(shí)[88-89]。此外，有機(jī)質(zhì)熱演化過(guò)程中，部分顯微組分發(fā)生芳香聚合作用，芳香聚片逐漸變大，并沿垂直最大主應(yīng)力方向緊密排列，芳香聚片間距逐漸減小[90]，該過(guò)程亦可以導(dǎo)致泥巖孔隙度的降低。因此，在有機(jī)質(zhì)大量轉(zhuǎn)化為石油和天然氣之前，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖孔隙度和滲透率往往很低，有機(jī)質(zhì)含量不同導(dǎo)致的孔隙度差異可達(dá)10%[89]。有機(jī)質(zhì)孔隙作為頁(yè)巖儲(chǔ)集空間的重要組成部分，最多可占泥巖孔隙度的50%。但是，正如粒間孔一樣，若泥頁(yè)巖在持續(xù)埋藏過(guò)程中沒(méi)有很好的保存條件，已形成的有機(jī)質(zhì)孔隙可能會(huì)減少[88]。

有機(jī)質(zhì)孔隙在后續(xù)埋藏過(guò)程中的有效保存除了受控于有效應(yīng)力外，還可能與骨架礦物的韌性以及干酪根的幾何形態(tài)密切相關(guān)，但其機(jī)制目前并不清楚[88-89,91]。因此，富有機(jī)質(zhì)泥巖壓實(shí)過(guò)程中孔隙度演化比純泥巖更為復(fù)雜，似乎應(yīng)該表述為有效應(yīng)力、有機(jī)質(zhì)含量、成熟度等多因素的綜合關(guān)系[17,88]。

4.3 化學(xué)壓實(shí)作用與泥巖流變學(xué)特征

Schneider等強(qiáng)調(diào)泥質(zhì)沉積物中存在黏性變形行為，應(yīng)該與化學(xué)成巖作用相關(guān)，而且是不可逆的[92]。在沉積物壓實(shí)方程中引入與溫度相關(guān)的黏滯項(xiàng)，隨著溫度和埋藏時(shí)間增大，模擬獲得的非機(jī)械壓實(shí)作用造成的孔隙度減小也很明顯。但建立的流變學(xué)模型中對(duì)沉積物實(shí)際流變特征作了過(guò)度簡(jiǎn)化，導(dǎo)致對(duì)細(xì)粒沉積物壓實(shí)過(guò)程中黏性變形特征的認(rèn)識(shí)不夠深入。Suetnova等研究發(fā)現(xiàn)，在正常壓實(shí)范圍內(nèi)，泥質(zhì)巖孔隙度往往要小于按機(jī)械壓實(shí)機(jī)理預(yù)測(cè)的孔隙度，認(rèn)為黏性形變效應(yīng)對(duì)于泥巖而言在地質(zhì)時(shí)間尺度非常重要[93]。

壓溶是一種特殊的化學(xué)壓實(shí)作用[19]，其效果具有蠕變變形特征[94]。目前，對(duì)于泥頁(yè)巖中壓溶作用的研究還十分薄弱，考慮壓溶作用建立孔隙度與有效應(yīng)力、時(shí)間及溫度的關(guān)系，對(duì)壓實(shí)過(guò)程中孔隙度和流體壓力變化可以給出較為客觀的評(píng)價(jià)[33,91-93]。

4.4 化學(xué)欠壓實(shí)與化學(xué)壓實(shí)不平衡

當(dāng)泥巖進(jìn)入化學(xué)壓實(shí)階段時(shí)，在蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程中釋放結(jié)構(gòu)水，黏土礦物顆粒水平排列得到加強(qiáng)，礦物顆粒之間形成了近平行的板狀扁平孔隙。這些孔隙具有較強(qiáng)塑性，即使在非常低的有效應(yīng)力作用下，扁平孔隙也趨向于閉合。如果成巖過(guò)程中孔隙水的排出得到有效抑制，孔隙壓力增大至靜巖壓力，此時(shí)作用于巖石上的有效應(yīng)力接近于0，板狀孔隙將維持開(kāi)啟為多余孔隙水提供空間，隨著泥巖化學(xué)壓實(shí)作用的進(jìn)行泥巖仍然維持較大的孔隙度。Goulty等稱(chēng)黏土礦物成巖作用造成孔隙中水的排出受阻而使泥巖的扁平孔隙保持張開(kāi)的現(xiàn)象為化學(xué)欠壓實(shí)[16]。實(shí)際上，在深層條件下黏土礦物轉(zhuǎn)化晚期所產(chǎn)生的孔隙水是有限的，難以產(chǎn)生接近靜巖壓力的異常高壓，因此，化學(xué)欠壓實(shí)現(xiàn)象似乎另有解釋[95]。

值得注意的是，在機(jī)械壓實(shí)作用中欠壓實(shí)與壓實(shí)不平衡含義相同[42]，但是在化學(xué)壓實(shí)作用中，化學(xué)壓實(shí)不平衡指的是泥巖在化學(xué)壓實(shí)階段相關(guān)的溶解、沉淀等化學(xué)成巖反應(yīng)進(jìn)行程度與所經(jīng)歷的最高地層溫度之間的不平衡，意味著泥巖中的一些礦物化學(xué)反應(yīng)相對(duì)于最大溫度來(lái)說(shuō)沒(méi)有足夠的時(shí)間來(lái)完成[83]，從而表現(xiàn)出與該溫度不一致的巖石物理特征。

4.5 化學(xué)成巖泥巖超壓預(yù)測(cè)方法

聲波速度/時(shí)差、電阻率、密度與有效應(yīng)力的關(guān)系是異常壓力預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)[96]。壓力預(yù)測(cè)的精確性取決于用來(lái)確定泥巖壓實(shí)趨勢(shì)的巖石性質(zhì)的一致性，通過(guò)將正常壓實(shí)段的壓實(shí)趨勢(shì)線(xiàn)外推到異常壓力段，利用異常壓力段巖石屬性偏離正常趨勢(shì)的大小來(lái)預(yù)測(cè)壓力[97]。處于化學(xué)壓實(shí)階段的泥巖表現(xiàn)出明顯不同的特征，泥巖孔隙度隨溫度增大而減小，而與有效應(yīng)力關(guān)系不明顯。盡管化學(xué)成巖階段的泥巖聲波測(cè)井同樣對(duì)于異常壓力具有明顯的響應(yīng)，但是在機(jī)械壓實(shí)不平衡地層中建立的孔隙度與有效應(yīng)力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不能反映深部受化學(xué)壓實(shí)作用影響的超壓帶壓力分布規(guī)律，傳統(tǒng)壓力預(yù)測(cè)方法很難預(yù)測(cè)與化學(xué)壓實(shí)作用有關(guān)的超壓[98-100]。

考慮化學(xué)壓實(shí)作用的泥巖孔隙壓力預(yù)測(cè)的關(guān)鍵是使用獨(dú)立于有效應(yīng)力-孔隙度關(guān)系的方法[96]，前人已提出了伊利石壓實(shí)曲線(xiàn)法[54]、流體滯留深度法(FRD)[96]、縱橫波速度比法[85]以及數(shù)值模擬法[101]等。由于對(duì)于泥巖化學(xué)壓實(shí)作用及其與異常壓力關(guān)系的認(rèn)識(shí)還很薄弱，目前還沒(méi)有普遍適用于經(jīng)歷過(guò)化學(xué)成巖作用的泥巖壓力預(yù)測(cè)模型。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)化學(xué)壓實(shí)作用在泥質(zhì)沉積物中十分普遍且重要，主要受到時(shí)間、溫度和礦物成分影響。隨埋深增加和溫度升高，泥巖化學(xué)壓實(shí)作用對(duì)于巖石性質(zhì)的影響逐漸變強(qiáng)，甚至起主導(dǎo)作用。目前研究較為清楚的化學(xué)壓實(shí)作用是黏土礦物轉(zhuǎn)化，尤以蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化為最。

(2)黏土礦物成巖轉(zhuǎn)化過(guò)程中，礦物層間水脫水及其密度變化導(dǎo)致的泥巖體積膨脹可能性不大，但可能伴隨泥巖骨架弱化、有效應(yīng)力向流體系統(tǒng)轉(zhuǎn)移等效應(yīng)，而伴隨黏土成巖過(guò)程的硅質(zhì)膠結(jié)和結(jié)構(gòu)變化將顯著降低泥巖滲透率，并可能明顯改變泥巖壓實(shí)系數(shù)。

(3)蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)程導(dǎo)致有效應(yīng)力-孔隙度關(guān)系變化，使得壓實(shí)曲線(xiàn)從蒙脫石曲線(xiàn)向伊利石曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換，測(cè)井響應(yīng)上表現(xiàn)為聲波時(shí)差減小和密度增大的趨勢(shì)。這種變化往往與卸載作用效應(yīng)相疊加，對(duì)應(yīng)的壓實(shí)曲線(xiàn)在聲波時(shí)差-密度交會(huì)圖中向著密度不變、聲波時(shí)差增大的方向偏移。泥巖的化學(xué)壓實(shí)作用還表現(xiàn)出較低的縱橫波速度比以及較高的波阻抗和剪切模量。

(4)目前，泥巖的化學(xué)壓實(shí)作用研究中存在許多需要進(jìn)一步研究認(rèn)識(shí)的問(wèn)題，包括化學(xué)壓實(shí)作用與黏土礦物結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)對(duì)泥巖壓實(shí)作用的影響、化學(xué)壓實(shí)作用與泥巖流變學(xué)特征、化學(xué)欠壓實(shí)與化學(xué)壓實(shí)不平衡以及化學(xué)成巖泥巖超壓預(yù)測(cè)方法等。

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ReviewonMudstoneChemicalCompaction

LI Chao1,2,3, LUO Xiao-rong1,2
(1. Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China; 2. Institutions of Earth Science, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China; 3.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Mudstone chemical compaction plays a very important role in the pore evolution, microstructure and formation of abnormal pressure, but there has been weak research on it so far. Recent research progresses about mudstone chemical compaction were systematically summarized, including action mechanism, mudstone texture changes, well logging interpretation and identification; finally, the key issues in mudstone chemical compaction were discussed. The results show that the chemical compaction mainly refers to smectite-illite transition, which is controlled by chemical kinetics and affected by temperature, time and mineral composition; it may be not obvious that the bulk volume expansion is caused by the conversion of interlayer water into intergranular water in clay mineral, and the chemical compaction may cause skeletal weakening and the effective stress transfer; the siliceous cementation and aligned clay mineral fabric significantly reduce the permeability of mudstone, and may obviously alter the mudstone compaction coefficient during clay diagenesis process; the smectite-illite transition causes the change of the relationship between effective stress and porosity of mudstone, and the logging response shows decreasing acoustic value and increasing density value; in addition, the mudstone chemical compaction shows higher speed ratio of longitudinal and transverse waves(Vp/Vs), and lower wave impedance and shear modulus. Some key problems in mudstone chemical compaction still need to be further studied, including the chemical compaction and the structure of clay mineral, the effect of organic matter on mudstone chemical compaction, the chemical compaction and characteristics of mudstone rheology, the difference between chemical undercompaction and compaction disequilibrium, and the prediction method of mudstone overpressure in the process of chemical diagenesis.

chemical compaction; clay mineral; smectite-illite transition; structure change; load transfer; compaction curve; logging response

2017-10-20

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目(2017ZX05008-004)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41372151)；中國(guó)科學(xué)院A類(lèi)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目(XDA14010202)

李 超(1989-)，男，山東淄博人，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)理學(xué)博士研究生，E-mail：lichaocpu@126.com。

羅曉容(1959-)，男，四川成都人，研究員，博士研究生導(dǎo)師，理學(xué)博士，E-mail：luoxr@mail.iggcas.ac.cn。

1672-6561(2017)06-0761-12

P584

A