壓溶作用，又叫溶解蠕變，是沉積岩中一種有流體參與的塑性變形過程。由於壓力的作用，沉積岩中的一些顆粒（通常是方解石或石英）在高壓應力區發生溶解，通過流體遷移，而在低壓應力區沉澱，從而造成塑性變形，這種作用稱為壓溶作用。壓溶作用可以產生縫合線，顆粒的拉長等結構構造現象。充填脈的癒合物質來源於脈壁岩石，是壓溶作用造成的結果。在垂直最大壓縮方向的顆粒邊界上被溶解出的物質向低應力區遷移和堆積，可形成劈理，主要有板劈理、褶劈理、破劈理。
基本介紹
- 中文名：壓溶作用
- 外文名：Pressure solution
- 別稱：溶解蠕變
- 套用學科：環境工程
- 適用領域範圍：環境生態
- 性質：現象
作用介紹,作用變化,其它影響,
作用介紹
物質從高應力的邊界處溶解，通過粒間水膜而遷移；在低應力邊界處沉澱，這種作用叫壓溶作用。通常石英、方解石等礦物很易受到壓溶而發生物質的遷移。被溶出的物質，可以在岩石的張性裂隙中沉澱，形成同構造脈；也可以在被壓溶顆粒的兩端張性 空間處沉澱，形成須狀增生晶體：或沉澱於強硬礦物的平行於拉伸方向的兩端負壓空間，形成壓力影構造。層狀矽酸鹽礦物及炭質等，由於其晶格易於沿面滑移而使晶內位錯密度降低，因而在剪應力作用下是穩定的，不易被壓溶，而常成為殘留物，構成暗色礦物富集的微薄層。壓溶作用可以使岩石在垂直壓縮方向上縮短和平行拉伸方向上伸長，從而達到總體的變形。但粒狀礦物在壓溶作用下並沒有發生晶內塑性變形，其晶格方位不會改變。
作用變化
沉積物隨埋藏深度的增加，碎屑顆粒接觸點上所承受的來自上覆層的壓力或來自構造作用的側向應力超過正常孔隙流體壓力時(達2～2.5倍)，顆粒接觸處的溶解度增高，將發生晶格變形和溶解作用。此時，砂質沉積物進入了化學壓實或壓溶作用的初始階段。從本質上講，壓實作用和壓溶作用是同一物理、化學作用的兩個不同階段，它們是連續進行的，只不過壓實作用是由物理因素引發，壓溶作用是物理——化學因素共同引發的，但起主要作用的還隨著顆粒所受應力的不斷增加和地質時間的推移，顆粒受壓溶處的形態將依次由點接觸演化到線接觸、凹凸接觸和縫合接觸。在礫岩中，常見礫石呈凹凸狀接觸，形成壓入坑構造；在砂岩中，常見相鄰石英顆粒呈縫合狀接觸；這都是壓溶作用的結果。從切線接觸至縫合接觸，代表孔隙度逐漸降低和埋藏深度逐漸增加的過程。不過石英顆粒的縫合狀接觸不一定都是由壓溶作用造成的，它也可以是相鄰的石英顆粒次生加大、膠結物相對干擾生長造成的結果。
石英大約在500～1000m深處發生壓溶和次生加大生長現象。據此推測，壓溶作用應是500～1000m以下深埋藏成岩作用的特徵，其強度隨埋深的增加而增加。一般認為，壓溶作用的最大深度值為6000m，在此以下則屬變質作用範圍了。
在石英顆粒表面存在的水膜，尤其是在顆粒之間存在的粘土薄膜，能促進石英顆粒接觸處優先溶解和溶解物質的擴散。
水膜對石英顆粒壓溶作用的影響
在石英顆粒外圍包有一層水膜，其厚度僅幾個分子厚，由於石英顆粒表面對水膜的吸引力，使得水膜具有一定的“剛性”，因而不會被壓實作用所破壞。石英顆粒接觸處為應力集中點，在水的參與下，顆粒接觸處發生溶解，溶解的SiO2水化為H4SiO4分子，並以水膜為通道向周圍孔隙運移。由於周圍孔隙的流體壓力小於壓溶部位的壓力，SiO2又可以矽質膠結物或石英次生加大的形式沉澱出來。
粘土膜對壓溶作用的影響
砂粒周圍常有粘土薄膜，它可以是綠泥石、蒙脫石、伊利石等，其中以伊利石較為常見。粘土薄膜的存在有助於壓溶二氧化矽的擴散作用。粘土薄膜是由許多粘土小片與水膜聚集而成的。如果一個粘土小片與水膜聚集組成的膜厚為20A，那么兩個石英顆粒之間厚為10u的粘土膜將含有5000個水膜。與純石英顆粒問僅有幾個水膜的情況相比，粘土膜極大地擴大了壓溶物質的擴散與滲濾通道，使壓溶部位的壓溶物質能很快通過水膜被帶走，壓溶作用能快速地進行下去。另一方面，伊利石膜在壓力和富含CO2孔隙水的作用下，能游離出K2CO3，從而構成局部鹼性微環境，使得氧化矽的溶解度增加。壓溶過程中進入溶液的SiO2擴散到附近流體壓力較低且不存在鹼性微環境的孔隙內時，SiO2溶解度隨之降低，以膠結物形式析出。根據韋爾的觀點，石英問的薄膜不一定是粘土，凡是小於壓溶顆粒的質點都具有多孔性和易被水飽和的特性，不易被壓溶的物質都可以作為壓溶的媒介。但是韋爾也指出：大量的粘土存在將引起相反的效應。粘土多時，石英顆粒問的間距較大，粘土層將起襯墊作用，並對壓應力起勻散作用，從而降低和阻止了石英顆粒的壓溶。
其它影響
除石英外，長石壓溶後重新析出新的膠結物的現象也是常見的。朱國華曾研究過陝北延長統長。砂岩的濁沸石膠結物。他認為，濁沸石是斜長石被壓溶的組分與孔隙水反應並沉澱於孔隙內的產物，反應過程中還能沉澱出鈉長石，其反應式為：
2CaAl2Si2O8+2Na+12H2O+6SiO2 →2NaAlSi3O8+CaAl2Si4O12·12H2O+Ca
壓溶作用為矽質膠結物提供了大量氧化矽，是石英、長石等礦物次生加大生長並造成顆粒之問相互穿插接觸的主要因素。此外，在壓溶過程中，隨著礦物的溶解，尚有Al、Na、K、Ca等元素進入孔隙水，從而引起岩石中各物質的重新分配。
關於深度對石英次生加大的影響問題，也有不同的看法。例如厄恩斯特等的實驗表明，石英的次生加大並不包含壓溶作用，近年來，在實驗室條件下亦可製成次生加大的石英。成都地質學院研究雲南某砂岩銅礦後發現，地表淺處石英次生加大極為常見，而在數百米深處，不僅沒有次生加大的石英，還出現粘土和方解石交代石英顆粒的現象。此外，孔隙為油飽和的砂岩，甚至在深達1000m的地方，也可不發生壓溶和石英的次生加大現象。
