การแปรสภาพและกลายเป็นหิน

การแปรสภาพครอบคลุมการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ เคมี และชีวภาพที่เปลี่ยนตะกอนร่วนให้กลายเป็นหินแข็ง และยังคงเปลี่ยนแปลงต่อไปหลังจากเกิดการทับถม

Definition

ผลรวมของกระบวนการทางกายภาพและเคมีที่มีผลต่อตะกอนหลังการทับถมและระหว่างการฝังตัว ซึ่งเปลี่ยนตะกอนให้เป็นหินตะกอนและปรับเปลี่ยนองค์ประกอบแร่ เนื้อสัมผัส และโครงสร้างรูพรุน

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมกระบวนการกลายเป็นหิน การอัดตัว การประสาน การละลาย การตกผลึกใหม่ การแทนที่ และการก่อตัวของแร่ที่เกิดในแหล่งกำเนิด พร้อมกับการวิวัฒนาการของความพรุนและการซึมผ่าน นอกจากนี้ยังกล่าวถึงประวัติการฝังตัวและของไหลของตะกอนตั้งแต่การทับถมไปจนถึงการฝังตัวลึกและการยกตัวขึ้น

Core questions

• กระบวนการใดที่ทำให้ตะกอนร่วนกลายเป็นหิน?
• การอัดตัวและการประสานลดความพรุนได้อย่างไร?
• การละลายและการแทนที่สร้างความพรุนทุติยภูมิและแร่ใหม่ได้อย่างไร?
• เคมีของไหลควบคุมปฏิกิริยาการแปรสภาพได้อย่างไร?

Key theories

การอัดตัวและการประสาน

การฝังตัวจะบีบอัดและจัดเรียงเม็ดตะกอนใหม่ ในขณะที่ของไหลในรูพรุนจะตกตะกอนซีเมนต์ กระบวนการเหล่านี้ร่วมกันทำให้ตะกอนยึดติดกันเป็นหินและลดความพรุนปฐมภูมิลงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นเส้นทางหลักของการกลายเป็นหิน

การละลาย การแทนที่ และการเกิดในแหล่งกำเนิด

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของน้ำในรูพรุนระหว่างการฝังตัวจะละลายเม็ดตะกอนที่ไม่เสถียร แทนที่แร่ธาตุ เช่น ในกระบวนการโดโลไมต์ และตกตะกอนเฟสใหม่ที่เกิดในแหล่งกำเนิด ทำให้เกิดความพรุนทุติยภูมิและปรับองค์ประกอบของหินใหม่

Clinical relevance

ประวัติการแปรสภาพควบคุมความพรุนและการซึมผ่านที่กำหนดคุณภาพของแหล่งกักเก็บน้ำมัน ก๊าซ และน้ำ ควบคุมการตกตะกอนของแร่บางชนิด และต้องมีการสร้างขึ้นใหม่เพื่อตีความสภาพการทับถมดั้งเดิมจากหินที่เปลี่ยนแปลงไป

History

การศึกษาการแปรสภาพอย่างเป็นระบบเติบโตขึ้นพร้อมกับธรณีวิทยาปิโตรเลียมในศตวรรษที่ 20 เนื่องจากปัจจัยควบคุมความพรุนของแหล่งกักเก็บมีความสำคัญทางเศรษฐกิจ งานวิจัยทางธรณีเคมีเกี่ยวกับการแปรสภาพคาร์บอเนต เช่น ของมอร์สและแมคเคนซี ได้ทำการวัดปริมาณปฏิกิริยาระหว่างของไหลกับหินที่เกี่ยวข้อง

Key figures

• Frederick T. Mackenzie
• John W. Morse
• Maurice E. Tucker

Seminal works

• boggs2009
• tucker2001
• morse1990

Frequently asked questions

การแปรสภาพเหมือนกับการแปรสภาพหรือไม่?

ไม่ การแปรสภาพเกิดขึ้นที่อุณหภูมิและความดันค่อนข้างต่ำใกล้พื้นผิวและในการฝังตัวตื้น โดยจะค่อยๆ เปลี่ยนไปสู่การแปรสภาพที่อุณหภูมิสูงขึ้น โดยทั่วไปจะสูงกว่าประมาณ 150 ถึง 200 องศาเซลเซียส

การเกิดโดโลไมต์คืออะไร?

กระบวนการแปรสภาพที่ของไหลที่มีแมกนีเซียมเข้ามาแทนที่แคลเซียมในหินปูน เปลี่ยนแคลไซต์ให้เป็นโดโลไมต์ และมักจะเปลี่ยนแปลงความพรุนของหิน