08第八章粘土岩.ppt

第八章 粘土岩1一、概念粘土岩类又叫泥质岩或泥岩，主要由粘土矿物及 粒径小于0.0039mm的细碎屑（含量＞50％）组成的沉 积岩疏松或未固结成岩者称为粘土 二、研究意义粘土岩是分布最广的沉积岩，它约占沉积岩总量 的60％ 粘土岩是重要的生油岩石，也是重要的盖 油层岩石一些黑色页岩中含有一些稀土元素第一节 概述第八章 粘土岩 第一节 概述2第八章 粘土岩 第一节 概述3第二节 粘土岩的物质成分粘土岩的物质成分以粘土矿物为主，次为陆源碎屑 物质、化学沉淀的非粘土矿物及有机质一、粘土矿物二、非粘土矿物三、有机质四、化学成分第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分4一、粘土矿物粘土矿物：细分散的含水的层状结晶质硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称结晶质包括：蒙脱石、伊利石、绿泥石、高岭石等非晶质包括：水铝英石，硅胶铁石等第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分51、粘土矿物的主要物性 可塑性：粘土质岩粉碎后加适当的水份，受压后可塑制 成一定的形体，在压力取消后，形态不变。

耐火性：是指在高温下不熔融的性能； 烧结性：指粘土矿物在低于耐火度的低温下局部熔化， 因而质点相互粘结成坚硬的陶质石块 结合性：粘土与砂质粘合，塑造出良好的泥坯，干燥后 形成坚硬生坯的性能 干缩性：粘土沉积物风干或加热烧干后，由于质点表面结 合水分的蒸发，而产生体积收缩的现象 吸附性：粘土质点能从周围介质中吸附各种气体、液态及 有机质色素的能力 吸水性：有些粘土具有极强的吸水能力，同时产生体积膨 胀第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分62、粘土矿物晶体结构的基本特征基本结构层：硅氧四面体层和铝氧八面体层四面体层中Si4+可被Al3+取代而成铝-氧四面体；八面体层中Al3+可被Mg2+或Fe3+取代第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分粘土矿物由两种基本结构层组成7四面体和八面体基本结构层在空间上彼此以一定规 律结合就形成了“结构单元层”结构单元层间常有层 间水、吸附阳离子不同的结构单元层按一定规律组合 叠置就形成了不同的粘土矿物第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分8第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分 u粘土矿物分析仪器：差热分析仪、X射线衍射仪、显微镜、电子显微镜9第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分103、常见粘土矿物的特征 1）高岭石是典型的1∶1型粘土矿物，是由“硅-氧四面体片”和 “铝-氢氧八面体片”两种“基本结构层” 按1∶1的 比例结合组成“结构单元层” ；基本无类质同象替代 。

偏光显微镜下正低突起，一级灰干涉色第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分11第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分高岭石12第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分高岭石13第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分高岭石14第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分高岭石15第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分高岭石162）蒙脱石 • 蒙脱石是典型的2∶1型粘土矿物其结构单元层 由2层四面体片(T)夹1层八面体片(O)构成，结构单元 层间以四面体(T)的氧原子面相邻接，层间几乎全凭范 德华力联结而无氢健力，联结力弱，允许大量阳离子 、极性水分子和其它极性分子进入层间 第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分17第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分蒙脱石蒙脱石18第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分蒙脱石蒙脱石19第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分蒙脱石蒙脱石203）伊利石伊利石属于典型的2∶1（TOT）型层状铝硅酸 盐矿物，结构单元层由两个硅-氧四面体片夹一层铝 -氢氧八面体片构成。

偏光显微镜下正低突起，二级 干涉色，一组极完全解理第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分21第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分伊利石22第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分伊利石23第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分伊利石24第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分伊利石25第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分伊利石26绿泥石属于2∶1＋1型（TOT＋0型）层状铝硅酸盐矿物， 其结构与2∶1型的蒙脱石结构基本相似，不同点是在绿 泥石结构单元层中多了一层氢氧镁石（水镁石）八面体 片 4)4)绿泥石绿泥石第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分27第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分花瓣状的绿泥石和分散状的高岭石及石英28第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分花瓣状的绿泥石和石英29花瓣状的绿泥石和分散状的高岭石及石英第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分30（4）混层粘土矿物由两种以上的粘土矿物的结构单元层在 C轴方向上交互迭置构成的。

如：伊-蒙混层、绿-蒙混层、伊-绿混层第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分31二、非粘土矿物1、陆源碎屑矿物：有石英、长石、云母、各种副矿 物其中最主要的还是石英，呈单晶出现，圆度差，边缘较 模糊，多分布于不纯的粘土岩中 2、化学沉淀的自生矿物： 铁、锰、铝的氧化物和氢氧化物; 含水氧化硅（如蛋白石）; 碳酸盐（如方解石、白云石、菱铁矿）; 硫酸盐（如石膏、硬石膏）; 磷酸盐（如磷灰石）; 氯化物（如石盐等; 都是在粘土岩形成过程中生成的，是粘土岩形成环境及 成岩后生变化的重要标志第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分32三、有机质 粘土岩中常含有数量不等的有机质，而有机质的丰 度以岩石中剩余有机碳含量、氨基酸总量以及氨基酸总 量与剩余有机碳含量的比值作为衡量标准剩余有机碳 含量、氨基酸总量高，氨基酸总量与剩余有机碳含量比 值低，则有机质丰度高，此类粘土岩即为良好的生油岩 富含有机质的粘土岩，常呈深灰、灰黑、黑色，多 形成于安静低能还原环境，如深湖、海湾、深水盆地 这种环境对硫化铁的生成也是有利的，因此硫化铁矿物 （如黄铁矿）常与富含有机质的暗色粘土岩共生。

第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分33四、粘土岩的化学成分 粘土岩的化学成分主要为SiO2，A12O3及H2O， 在一般粘土岩中，三者总量可达80％以上；其次为 Fe2O3，FeO，MgO，CaO、Na2O，K2O等不同粘土岩，其化学成分变化较大，其原因在于 它的矿物成分、混入物的类型及含量、吸附的各种离 子类型和含量及不同沉积环境原因第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分34u不同粘土岩化学成分变化较大的原因：1)、这主要取决于它的矿物成分、混入物的类型 及含量如高岭石粘土岩富含Al2O3，水云母粘土岩富含 K2O，海泡石粘土岩富含MgO，陆源混入物含量较多 的粉砂质粘土岩SiO2含量高第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分352)、粘土矿物常具有吸附各种离子的特性：常吸附的阴离子有 PO43－，SO42－，Cl－，NO3－，阳离 子有Ca2+，Mg2+，Na+，K+，H+及 Cu2+,Pb2+,Zn2+，B3+，Au+ ，Ag+，Hg2+，As3+，Tn4+，U4+等。

它们是使粘土岩化学成分 多变的原因之一 3)、粘土岩的化学成分与沉积环境有一定关系：有人认为，淡水粘土中高岭石含量较高，故MgO，K2O含量低于海相或渴湖相粘土；硼和某些放射性元素的含量在海相和非海相粘土中差异较大对这些观点至今仍在讨论和探索中 第八章 粘土岩 第二节 粘土岩的物质成分36第三节 粘土岩的结构、构造和颜色 1．按陆源碎屑(颗粒)的相对含量划分根据粉砂、砂等陆源碎屑物质的相对含量划分： 第八章 粘土岩 第三节 粘土岩的结构、构造和颜色一、粘土岩的结构372．按粘土矿物的结晶程度及晶体形态划分 1）非晶质结构：很少见，仅见于水铝英石质的粘 土岩中 2）隐晶质结构：最为常见，在偏光显微镜下难以 识别粘土矿物的晶形，电子显微镜下按晶形可分 为超微片状、管状、纤维状、针状、束状、球粒 状等各种结构 3）显晶质结构：粘土矿物因重结晶而使晶体变粗 ，偏光显微镜下按粘土矿物晶形可分为显微鳞片 、粒状、纤维状等结构当粘土矿物强烈重结晶 时，可变为粗大晶体如高岭石重结晶可形成长 20mm、直径达2～3mm的蠕虫状，称为蠕虫状结构 。

第八章 粘土岩 第三节 粘土岩的结构、构造和颜色383．其它结构 1)鲕粒及豆粒结构粘土矿物在沉积过程中围绕核凝聚呈同心环状颗 粒，直径小于2mm者称为鲕粒，大于2mm者称为豆粒 这两种结构多见于胶体成因的铝土质和水铝石质粘土 岩中 2)内碎屑结构同生成因的粘土质碎屑经再沉积并被粘土物质胶 结而成 3)残余结构按原岩结构不同，可分为残余火山碎屑结构、残 余斑状结构等它们多为粘土岩经热液蚀变而成 第八章 粘土岩 第三节 粘土岩的结构、构造和颜色39二、粘土岩的构造 1．宏观构造粘土岩的大型宏观沉积构造包括： 各种层理（如水平层理、块状层理）； 各种层面特征（如干裂、雨痕、虫迹、结核、晶体 印痕）； 水底滑动构造、搅混构造等水平细层的厚度小于1cm者称为页状层理或页理； 水平细层的厚度小于lmm者称为纹理，在粘土岩中 也较常见 第八章 粘土岩 第三节 粘土岩的结构、构造和颜色402．显微构造显微构造是在显微镜下才能见到的微观构造粘 土岩常见的显微构造有以下几种l）显微鳞片构造：由极细小的、排列方向不规则的粘土矿物组成，常见于泥岩中。

2）显微毡状构造：由极细小的鳞片状、纤维状粘土矿物错综交织杂乱排列而成，在正交光下，纤体 交错消光3）显微定向构造：由极细小的鳞片状或纤维状粘土矿物沿层面定向排列而成，正交光下同时消光， 常形成于无粗粒物质的缓慢沉积的较安静环境中 第八章 粘土岩 第三节 粘土岩的结构、构造和颜色41三、粘土岩的颜色 粘土岩的红色、紫红色是因粘土颗粒间或颗粒表面 存在有分散状的高价氧化铁（赤铁矿、褐铁矿）薄膜， 是强氧化条件下形成的颜色的不同与含铁总量无关， 而与Fe3+与Fe2+的比值有关 绿或灰绿色是因粘土岩中的绿泥石存在或因伊利石 晶格中含有Fe2+所致，或因含海绿石所引起，是弱氧化 一弱还原环境下形成的 灰色、灰黑、黑色大多是岩石中富含有机质和分散 状低价铁的硫化物（如黄铁矿）所致，为还原或强还原 环境中形成的因此，灰、灰黑、黑色常是生油粘土岩 的标志之一 第八章 粘土岩 。