1实验结果和数据处理
PDA2斜长石溶解实验温度为300℃，溶液为去离子水，pH值为6.80，反应时间为30d，长石表面有片状伊蒙混层矿物形成，极少量的高岭石（K）由XRD分析判定，在黏土富集后的XRD衍射谱图上高岭石对应的是小圆球状衍射峰形态，说明高岭石的含量很少，而且结晶程度不高，反应后溶液pH值变为5.95。PDA9斜长石溶解实验温度为300℃，溶液为去离子水加氯化钠，pH值为6.62，反应30d后，有片状伊蒙混层矿物形成，反应后pH值降为5.84。对比PDA2和PDA9实验结果可知，不含盐的PDA2实验产生了高岭石，说明盐度增大不利于生成高岭石。PDA1实验在温度为400℃，pH值为6.20的含乙酸溶液中，斜长石经过14d溶蚀，形成了片状伊蒙混层矿物，反应后pH值降为5.56。PDA8实验同样是含乙酸加氯化钠溶液，实验温度为300℃，pH值为6.20，反应30d后，长石溶蚀产物同样为伊蒙混层矿物，反应后pH值略有升高（6.37）。设计的PDA3、PDA7、PDA11实验的反应时间、压力不同，其他条件相同。温度为300℃，实验溶液为去离子水加乙酸加NaCl，pH值为5.50。PDA3反应时间为4d，在斜长石的解理面边缘有类似蒙脱石的片状物质形成，EDX能谱分析结果揭示出沉淀物主要由Al组成，含少量的钠，为勃姆石（AlO(OH)）类矿物。PDA7实验反应时间为30d，生成了片状伊蒙混层矿物和高岭石，反应后pH值降低到了4.07，而PDA11实验反应时间延长至50d，斜长石溶蚀形成了片状伊利石（I）和针叶状绿泥石（C）。上述实验结果揭示出斜长石在酸性条件下的溶蚀反应包括：上述实验结果揭示出，在酸性条件下斜长石溶蚀形成黏土矿物的序列为：斜长石—伊蒙混层、高岭石—伊利石（I）、绿泥石（C）。PDA11和PDA12实验温度分别为300、200℃，反应溶液均为pH值为5.50的乙酸溶液，经过50d的反应，PDA11实验的长石溶蚀产物为片状伊利石和针叶状绿泥石以及高岭石，而PDA12的溶蚀产物为高岭石、片状伊蒙混层和伊利石，2个实验的高岭石均由黏土XRD分析判定，对比PDA11和PDA12的XRD衍射谱图，可知温度高（300℃）的实验比温度低（200℃）的实验生成的高岭石量大，说明温度升高有利于生成高岭石。实验生成的伊利石形态特征与早成岩期的伊利石形态相类似，晚成岩期形成的伊利石一般呈丝发状或网状。当将PDA12实验的反应时间缩短到30d时（PDA12-1实验），其溶蚀产物为片状的蒙脱石和伊利石。对比PDA12-1（30d）和PDA12（50d）的XRD衍射谱图，时间越长伊利石和蒙脱石的衍射峰越强，表明了随着反应时间的延长，黏土矿物的生成量增大，并且出现了高岭石的衍射峰值（7.2Α°）。表明在200℃条件下，斜长石与pH值为5.50的乙酸溶液反应，蒙脱石、伊蒙混层等矿物先于高岭石形成。而PDA6与PDA11实验除了压力不同、酸的类型为盐酸外，其他条件相同，斜长石在盐酸中溶蚀形成的黏土矿物为片状伊蒙混层和高岭石，但高岭石由于形态特征不明显，没有常见的书页状、鳞片状特征，难以从形貌上识别，主要依据EDX分析判定。由于长石溶蚀形成黏土矿物的量很小，全岩分析基本没有黏土衍射峰，因此先进行黏土富集，然后进行粉晶衍射，XRD显示有一个较强的7.2Α°的反射峰值，为高岭石的特征衍射峰。PDA10实验为斜长石与pH值为4.00的乙酸缓冲溶液反应，30d后的溶蚀产物为分布于长石颗粒表面的针叶状绿泥石和片状高岭石。其中高岭石晶体发育较差，很难找到完好的假六方板状单个晶体，也见不到蠕虫状、书页状等集合体，在形态上难以确认为高岭石，借助于能谱对这些溶蚀产物的化学元素进行测定分析，从而确定出该片状黏土矿物为高岭石。能谱成分测定（EDX）分析结果表明，该长石溶蚀产物主要由Si、Al组成,含少量的钙，高岭石在XRD谱图上具有很强的衍射峰值（7.2Α°），表明生成的高岭石较多。PDA5实验为斜长石与pH值为3.64的盐酸反应20d后，形成了片状的伊蒙混层矿物。PDA7、PDA8实验均为加乙酸溶液，pH值分别为5.50、6.20，PDA7实验生成的伊蒙混层矿物中K2O含量为3.98%（多点平均值），PDA8实验生成的I/S中K2O含量为5.34%（多点平均值）。从溶蚀产物伊蒙混层矿物中K2O的含量可以看出：在酸性条件下，随着pH值增大，生成的伊蒙混层矿物的有序度增高。从对溶蚀后的斜长石进行的XRD全岩分析结果可知，PDA10、PDA11、PDA12生成的黏土量较大，PDA10比PDA11对应的高岭石衍射峰值强，说明生成的高岭石多，揭示出酸度越大，越有利于生成高岭石。
2讨论
2.1酸类型对斜长石溶蚀的影响
同一pH值条件下，含不同类型酸的溶液对斜长石的溶解构成不同影响，在300°C的条件下，对比pH值为5.5的盐酸溶液和乙酸溶液可知：经过50d的反应后，不同酸性介质对斜长石中各种组分的溶出能力差异较大。乙酸溶液对斜长石中的K、Al、Na、Mg、Ca和Si的溶解能力强于盐酸，但也没达到大几个数量级的程度，尤其是对于硅铝离子，可能与生成黏土矿物有关。
2.2pH值对斜长石溶蚀的影响
同一酸性介质含乙酸溶液，不同pH值（pH为4.00，5.50，6.20）的溶液在经过30d的反应后对斜长石的溶解也构成不同影响：pH值为4.00的缓冲溶液对除硅外绝大多数组分的溶解能力最大。pH值为5.50的溶液在3种溶液中对Si的溶出能力最强。pH值为6.20的溶液对Al和K的溶出能力和pH值为5.50的溶液相差不大，对Na、Mg、Si和Fe的溶出能力弱于pH值为5.50的溶液。pH值为6.20的弱酸溶液与中性溶液相比，对K、Fe和Si的溶解能力较强。
2.3反应时间对斜长石溶蚀的影响
无论是含乙酸溶液还是含盐酸溶液，反应时间对斜长石与流体反应的影响主要表现于水溶液中的阳离子浓度随时间延长而呈增大的趋势。pH值为5.5的乙酸溶液与斜长石的反应时间从30d延长到50d后，铝的含量略有增长，而硅的浓度却减少了，说明随着反应时间的延长，有黏土类矿物形成。
2.4温度对斜长石溶蚀的影响
温度升高，乙酸溶液中只有Mg的含量有所减少，其他阳离子浓度都有不同程度的增高。溶液中阳离子浓度的变化可能与金属乙酸盐的稳定性有关，由于反应温度升高,增强了溶液中阳离子的活性，从而加快斜长石溶解的反应速率，促进斜长石的溶解，使溶液中大多数阳离子的浓度都不同程度增加。
3结论
（1）与前人研究结果不同，高温条件下（静态实验）斜长石在酸性条件下形成了伊蒙混层矿物、绿泥石和伊利石。可能有以下2个原因：酸性条件下可以生成伊蒙混层矿物和绿泥石，但不利于保存，或者在静态条件下由于钠钙离子无法排出，其原因需要用流动体系实验来验证。揭示出成岩作用过程中，长石溶蚀形成黏土矿物类型，尤其是传统意义上认为应该在碱性条件下形成的绿泥石、伊利石等矿物，除了受酸碱度控制外，储层物性也是其重要的控制因素。（2）PDA2实验结果揭示出：在弱酸条件下（反应开始时），斜长石溶蚀形成了片状I/S混层矿物，随着反应的进行，乙酸分解，酸的电离度增强，溶液酸度增大，在酸性条件下生成了高岭石K。随着反应的进行，流体pH值有先降低后升高的趋势。（3）成岩作用过程中，黏土矿物的形成主要受反应温度、流体成分、长石类型、溶液pH值和反应时间以及储层物性的控制。粒度和溶液的酸碱度是影响长石溶解速率的主要因素。（4）斜长石在酸性和中性条件下的溶蚀机制不同。斜长石与去离子水或者去离子水加氯化钠溶液反应后，溶液pH值降低，溶液变为酸性：斜长石＋H20—I/S＋Na+＋Ca2+＋SiO2(硅质)＋H+；在酸性条件下，斜长石与流体反应后，流体有趋于中性化的趋势：斜长石＋H+＋H2O—I/S＋SiO2(硅质)＋Na+＋Ca2+。（5）在酸性条件下（pH值为5.5），斜长石溶蚀形成黏土矿物的序列为：斜长石—勃姆石—伊蒙混层、高岭石—伊利石（I）、绿泥石（C）。从对溶蚀后的斜长石进行的XRD全岩分析结果可知，PDA10、PDA11、PDA12生成的黏土量较大，而其他高温实验生成的黏土量很小，在全岩XRD分析谱图上没有明显的黏土矿物衍射峰出现，可能是由于反应时间较短和溶液酸度较低的原因。
作者：于川淇 李劭彧 邓西里 邓世彪 周宾 单位：北京大学 中国石油勘探开发研究院
