沉積巖石學(xué)第7章泥巖(孟慶泉)

1、一、基本概念一、基本概念粘土巖粘土巖以粘土礦物為主（含量以粘土礦物為主（含量50%）的沉）的沉積巖。積巖。粘土粘土疏松或未固結(jié)成巖的粘土礦物沉積物，疏松或未固結(jié)成巖的粘土礦物沉積物，粒徑粒徑0.005mm（0.0039或或0.01mm）。）。泥質(zhì)巖泥質(zhì)巖主要是由粘土礦物及粒徑主要是由粘土礦物及粒徑50%）組成的沉積巖。）組成的沉積巖。粘土巖具有一些特殊的物理性質(zhì)，如可塑性、耐火粘土巖具有一些特殊的物理性質(zhì)，如可塑性、耐火性、燒結(jié)性、吸附性，使之在工農(nóng)業(yè)方面有廣泛的性、燒結(jié)性、吸附性，使之在工農(nóng)業(yè)方面有廣泛的用途，如化工上某些粘土作為填料、催化劑等。制用途，如化工上某些粘土作為填料、催化劑等。制

2、橡膠、分子篩、提煉油等。農(nóng)業(yè)上作為肥料、改良橡膠、分子篩、提煉油等。農(nóng)業(yè)上作為肥料、改良土壤、制做飼料等。另一方面，在黑色頁(yè)巖及碳質(zhì)土壤、制做飼料等。另一方面，在黑色頁(yè)巖及碳質(zhì)頁(yè)巖中發(fā)現(xiàn)了一些含稀有元素礦床。此外，泥巖還頁(yè)巖中發(fā)現(xiàn)了一些含稀有元素礦床。此外，泥巖還可成為生油母巖，也是重要的油氣藏的蓋層巖石?？沙蔀樯湍笌r，也是重要的油氣藏的蓋層巖石。因此，研究泥質(zhì)巖具有重要的實(shí)際意義。因此，研究泥質(zhì)巖具有重要的實(shí)際意義。1.非滲透性：非滲透性：石油及天然氣在地下保存的良好蓋層石油及天然氣在地下保存的良好蓋層2.吸附性：吸附性：粘土礦物具有從周?chē)橘|(zhì)中吸附各種氣態(tài)、粘土礦物具有從周?chē)橘|(zhì)中吸附各

3、種氣態(tài)、液態(tài)的離子、放射性元素及有機(jī)色素的能力。蒙脫石的吸液態(tài)的離子、放射性元素及有機(jī)色素的能力。蒙脫石的吸附性最強(qiáng)。附性最強(qiáng)。3.吸水膨脹性：吸水膨脹性：有些粘土具有極強(qiáng)的吸水能力，蒙脫石有些粘土具有極強(qiáng)的吸水能力，蒙脫石吸水膨脹吸水膨脹810倍、粘土巖的主要物理特性。倍、粘土巖的主要物理特性。4.可塑性：可塑性：水調(diào)和后造形，撤外力形不變水調(diào)和后造形，撤外力形不變5.耐火性：耐火性：易熔粘土、難熔粘土、耐火粘土易熔粘土、難熔粘土、耐火粘土 Al2O3Fe3+，TiO2，SiO26.燒結(jié)性：燒結(jié)性：粘土礦物在低于耐火度的低溫下局部熔化，粘土礦物在低于耐火度的低溫下局部熔化，因而使質(zhì)點(diǎn)相互粘結(jié)

4、成堅(jiān)硬的瓷質(zhì)石塊。粘土因而使質(zhì)點(diǎn)相互粘結(jié)成堅(jiān)硬的瓷質(zhì)石塊。粘土熔融范圍熔融范圍（從局部熔化至全部熔化成流體的溫度范圍）越大，工（從局部熔化至全部熔化成流體的溫度范圍）越大，工業(yè)價(jià)值越高。業(yè)價(jià)值越高。7.粘結(jié)性（結(jié)合性能）：粘結(jié)性（結(jié)合性能）：指粘土能與瘠性材料（摻入指粘土能與瘠性材料（摻入砂質(zhì)）粘合，塑造出良好的泥坯，干燥后堅(jiān)實(shí)生坯的性砂質(zhì)）粘合，塑造出良好的泥坯，干燥后堅(jiān)實(shí)生坯的性能。其決定了粘土的性能。能。其決定了粘土的性能。8.干縮性：干縮性：指粘土沉積物風(fēng)干或加熱燒干后，由于質(zhì)點(diǎn)指粘土沉積物風(fēng)干或加熱燒干后，由于質(zhì)點(diǎn)表面結(jié)合水分的蒸發(fā)，而產(chǎn)生的體積收縮的現(xiàn)象。干縮表面結(jié)合水分的蒸發(fā)，而

5、產(chǎn)生的體積收縮的現(xiàn)象。干縮性與礦物成分有關(guān)。對(duì)于作為工業(yè)原料的用途來(lái)說(shuō)，是性與礦物成分有關(guān)。對(duì)于作為工業(yè)原料的用途來(lái)說(shuō)，是一種不利的性質(zhì)。一種不利的性質(zhì)。第二節(jié)第二節(jié) 泥質(zhì)巖的物質(zhì)成分泥質(zhì)巖的物質(zhì)成分 泥質(zhì)巖的物質(zhì)成分比較復(fù)雜，主要是泥質(zhì)巖的物質(zhì)成分比較復(fù)雜，主要是粘土礦物粘土礦物，其，其次是次是陸源碎屑礦物陸源碎屑礦物和和自生的非粘土礦物自生的非粘土礦物以及以及有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)。化學(xué)成分以化學(xué)成分以SiO2、Al2O3、H2O為主，次為為主，次為Fe、Mg、Ca、Na、K的氧化物及一些微量元素。的氧化物及一些微量元素。一、粘土礦物一、粘土礦物粘土礦物是一種含水的粘土礦物是一種含水的硅酸鹽或鋁硅酸

6、鹽礦物硅酸鹽或鋁硅酸鹽礦物，可，可分為非晶質(zhì)和結(jié)晶質(zhì)兩類(lèi)。分為非晶質(zhì)和結(jié)晶質(zhì)兩類(lèi)。泥質(zhì)巖中分布最廣的是伊利石，其次為蒙脫石、綠泥質(zhì)巖中分布最廣的是伊利石，其次為蒙脫石、綠泥石、高嶺石和各種混層粘土礦物。泥石、高嶺石和各種混層粘土礦物。（一）粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu)（一）粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu)粘土礦物的結(jié)構(gòu)由兩種基本結(jié)構(gòu)層組成，即硅氧四面體層和鋁氧八粘土礦物的結(jié)構(gòu)由兩種基本結(jié)構(gòu)層組成，即硅氧四面體層和鋁氧八面體層或鎂氧八面體層。面體層或鎂氧八面體層。1、四面體：、四面體：是由一個(gè)是由一個(gè)“Si”與四個(gè)與四個(gè)“O”緊密堆積所構(gòu)成的四面體緊密堆積所構(gòu)成的四面體（SiO4）。）。硅氧四面體單位硅氧四面體單位硅氧

7、層硅氧層2、四面體層：、四面體層：是每一個(gè)硅氧四面均以三個(gè)角頂分別與相鄰的硅氧是每一個(gè)硅氧四面均以三個(gè)角頂分別與相鄰的硅氧四面體相連接，組成在二維空間內(nèi)呈六角網(wǎng)連結(jié)及無(wú)限延展的層四面體相連接，組成在二維空間內(nèi)呈六角網(wǎng)連結(jié)及無(wú)限延展的層（Si4O10）。每一個(gè)硅氧四面體有三個(gè)角頂上的氧都是與相鄰的硅）。每一個(gè)硅氧四面體有三個(gè)角頂上的氧都是與相鄰的硅氧四面體共有，它的電荷已達(dá)到平衡，（如有氧四面體共有，它的電荷已達(dá)到平衡，（如有Al代替代替Si時(shí)例外），時(shí)例外），只剩下一個(gè)未被公用的只剩下一個(gè)未被公用的O2-（有時(shí)被（有時(shí)被OH-所取代）才有自由負(fù)電荷存所取代）才有自由負(fù)電荷存在，能與其它的陽(yáng)離子

8、相結(jié)合。由于（在，能與其它的陽(yáng)離子相結(jié)合。由于（SiO4）所組成的層狀結(jié)構(gòu)有）所組成的層狀結(jié)構(gòu)有一定的排列形態(tài)，具有自由電荷均位于層的同一側(cè)。一定的排列形態(tài)，具有自由電荷均位于層的同一側(cè)。3 3、八面體：、八面體：是由一個(gè)是由一個(gè)AlAl3+3+（或（或MgMg2+2+）與六個(gè)氧（或）與六個(gè)氧（或OHOH- -）緊密堆積所）緊密堆積所構(gòu)成的八面體。構(gòu)成的八面體。4 4、八面體層：、八面體層：是上述八面體分別與相鄰的八面體在二維空間內(nèi)連是上述八面體分別與相鄰的八面體在二維空間內(nèi)連接，無(wú)限延展而構(gòu)成的層。接，無(wú)限延展而構(gòu)成的層。在自然界中，四面體層不能獨(dú)立存在構(gòu)成礦物，而八面體層可以獨(dú)在自然界中，

9、四面體層不能獨(dú)立存在構(gòu)成礦物，而八面體層可以獨(dú)立構(gòu)成礦物。立構(gòu)成礦物。鋁（鎂）八面體單位鋁（鎂）八面體單位水鎂石層水鎂石層5 5、結(jié)構(gòu)層、結(jié)構(gòu)層是由四面體層與八面體層按不同的規(guī)律連結(jié)起來(lái)，是由四面體層與八面體層按不同的規(guī)律連結(jié)起來(lái)，所構(gòu)成的晶體結(jié)構(gòu)單元層。由一個(gè)四面體片與一個(gè)所構(gòu)成的晶體結(jié)構(gòu)單元層。由一個(gè)四面體片與一個(gè)八面體片所組成的單位結(jié)構(gòu)層稱(chēng)為八面體片所組成的單位結(jié)構(gòu)層稱(chēng)為1 11 1結(jié)構(gòu)層或雙結(jié)構(gòu)層或雙層型結(jié)構(gòu)層型結(jié)構(gòu)；如果由兩個(gè)四面體片中間夾一個(gè)八面體；如果由兩個(gè)四面體片中間夾一個(gè)八面體片稱(chēng)為片稱(chēng)為2 21 1結(jié)構(gòu)層或三層型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)層或三層型結(jié)構(gòu)。高嶺石型：高嶺石型：屬雙層屬雙層型 的

10、 結(jié) 構(gòu) 單 位 層型 的 結(jié) 構(gòu) 單 位 層（1:1型），由一個(gè)型），由一個(gè)八面體層連接一個(gè)八面體層連接一個(gè)四面體層組成。四四面體層組成。四面體層中不出現(xiàn)面體層中不出現(xiàn)Si4+和和Al3+的交代，八的交代，八面 體 層 中面 體 層 中 A l 未 被未 被Mg2+和和Fe3+交代，交代，結(jié)構(gòu)式為：結(jié)構(gòu)式為：Al2Si2O5(OH)4。蒙脫石型：蒙脫石型：屬三層型屬三層型的結(jié)構(gòu)單位層（的結(jié)構(gòu)單位層（2:12:1型），由兩層四面體型），由兩層四面體夾一層八面體組成，夾一層八面體組成，伊利石和綠泥石也屬伊利石和綠泥石也屬三層型。三層型。水云母型：水云母型：屬三層型屬三層型的結(jié)構(gòu)單位層（的結(jié)構(gòu)單位

11、層（2:12:1型），由兩層四面體型），由兩層四面體夾一層八面體組成夾一層八面體組成 綠泥石型（綠泥石型（2 2：1 1：1 1型）：型）： 由由2 2：1 1型結(jié)型結(jié)構(gòu)單元層再重疊和連構(gòu)單元層再重疊和連接一個(gè)似水鎂石八面接一個(gè)似水鎂石八面體層而構(gòu)成，所疊置體層而構(gòu)成，所疊置的八面體層可視為的八面體層可視為2 2：1 1型結(jié)構(gòu)單元的層間型結(jié)構(gòu)單元的層間物，故也可歸為物，故也可歸為2 2：1 1型或三層型，常見(jiàn)于型或三層型，常見(jiàn)于綠泥石族礦物。綠泥石族礦物。 若兩種以上粘土礦物結(jié)構(gòu)單位層作有規(guī)律的若兩種以上粘土礦物結(jié)構(gòu)單位層作有規(guī)律的互層疊置，則稱(chēng)互層疊置，則稱(chēng)有序混層有序混層；否則稱(chēng)為；否則稱(chēng)

12、為無(wú)序混無(wú)序混層層，如伊，如伊-蒙混層、綠蒙混層、綠-蒙混層、伊蒙混層、伊-綠混層等。綠混層等。除了以上四種常見(jiàn)的粘土礦物外，還有不少除了以上四種常見(jiàn)的粘土礦物外，還有不少的的混層粘土混層粘土，它是由兩種以上的粘土礦物的，它是由兩種以上的粘土礦物的結(jié)構(gòu)單位層在結(jié)構(gòu)單位層在c軸方向交互疊置構(gòu)成的。軸方向交互疊置構(gòu)成的。 每個(gè)硅氧六方環(huán)網(wǎng)孔的范圍內(nèi)，最多只能每個(gè)硅氧六方環(huán)網(wǎng)孔的范圍內(nèi)，最多只能容納三個(gè)配位八面體，因此當(dāng)三個(gè)八面體位置容納三個(gè)配位八面體，因此當(dāng)三個(gè)八面體位置均被二價(jià)陽(yáng)離子占據(jù)時(shí)，便稱(chēng)為均被二價(jià)陽(yáng)離子占據(jù)時(shí)，便稱(chēng)為三八面體型結(jié)三八面體型結(jié)構(gòu)構(gòu)（水鎂石層（水鎂石層Mg-OH）；）； 若全

13、由三價(jià)陽(yáng)離子填充時(shí)，必有一個(gè)位置若全由三價(jià)陽(yáng)離子填充時(shí)，必有一個(gè)位置是空缺，故稱(chēng)為是空缺，故稱(chēng)為二八面體型結(jié)構(gòu)二八面體型結(jié)構(gòu)（水鋁礦層（水鋁礦層Al-OH）；）； 如二價(jià)和三價(jià)陽(yáng)離如二價(jià)和三價(jià)陽(yáng)離子共存時(shí)，則屬于子共存時(shí)，則屬于上述二者之間的過(guò)上述二者之間的過(guò)渡類(lèi)型。渡類(lèi)型。6 6、結(jié)構(gòu)分類(lèi)、結(jié)構(gòu)分類(lèi)層狀硅酸鹽礦物可根據(jù)其層型（層狀硅酸鹽礦物可根據(jù)其層型（1 11 1或或2 21 1），層間物質(zhì)和其相互），層間物質(zhì)和其相互間的混合特征分為八個(gè)主要族，再根據(jù)八面體片（二八面體和三八間的混合特征分為八個(gè)主要族，再根據(jù)八面體片（二八面體和三八面體）的化學(xué)組成和單個(gè)層內(nèi)的幾何性質(zhì)還可進(jìn)一步劃分為亞族和

14、面體）的化學(xué)組成和單個(gè)層內(nèi)的幾何性質(zhì)還可進(jìn)一步劃分為亞族和種（表）。種（表）。7 7、過(guò)渡結(jié)構(gòu)、過(guò)渡結(jié)構(gòu)粘土礦物的基本結(jié)構(gòu)極為相似，在自然界中，隨著物理化學(xué)環(huán)境的粘土礦物的基本結(jié)構(gòu)極為相似，在自然界中，隨著物理化學(xué)環(huán)境的變化，粘土礦物甲可以變?yōu)橐?，而在這種轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，存在一個(gè)變化，粘土礦物甲可以變?yōu)橐遥谶@種轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，存在一個(gè)過(guò)渡階段，這個(gè)階段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，我們稱(chēng)為轉(zhuǎn)化過(guò)渡結(jié)構(gòu)。這種過(guò)過(guò)渡階段，這個(gè)階段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，我們稱(chēng)為轉(zhuǎn)化過(guò)渡結(jié)構(gòu)。這種過(guò)渡結(jié)構(gòu)主要有：渡結(jié)構(gòu)主要有：（1 1）2 21 1向向1 11 1轉(zhuǎn)化過(guò)渡結(jié)構(gòu)，如伊利石向高嶺石轉(zhuǎn)化過(guò)渡結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)化過(guò)渡結(jié)構(gòu)，如伊利石向高嶺石轉(zhuǎn)化過(guò)渡

15、結(jié)構(gòu)。（2 2）2 21 1與相鄰的與相鄰的2 21 1之間的轉(zhuǎn)化過(guò)渡結(jié)構(gòu)，如蒙脫石向伊利石之間的轉(zhuǎn)化過(guò)渡結(jié)構(gòu)，如蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過(guò)渡結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)化過(guò)渡結(jié)構(gòu)。（3 3）層鏈狀結(jié)構(gòu)向?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化過(guò)渡結(jié)構(gòu)，如海泡石向滑石轉(zhuǎn)化）層鏈狀結(jié)構(gòu)向?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化過(guò)渡結(jié)構(gòu)，如海泡石向滑石轉(zhuǎn)化過(guò)渡結(jié)構(gòu)。過(guò)渡結(jié)構(gòu)。這類(lèi)過(guò)渡結(jié)構(gòu)不管通過(guò)怎樣的調(diào)整方式，甲礦物轉(zhuǎn)化為乙礦物的過(guò)這類(lèi)過(guò)渡結(jié)構(gòu)不管通過(guò)怎樣的調(diào)整方式，甲礦物轉(zhuǎn)化為乙礦物的過(guò)程都是在礦物程都是在礦物“甲甲”中出現(xiàn)中出現(xiàn)“乙乙”疇，隨著疇，隨著“乙疇乙疇”的擴(kuò)大和的擴(kuò)大和“甲甲”疇的縮小，直到全部轉(zhuǎn)變?yōu)榈V物疇的縮小，直到全部轉(zhuǎn)變?yōu)榈V物“乙乙”。常見(jiàn)粘土礦物常見(jiàn)粘土礦

16、物蒙脫石、伊利石、綠泥石和高嶺石。蒙脫石、伊利石、綠泥石和高嶺石。泥質(zhì)巖的主要礦物為粘土礦物，粘土礦物顆粒細(xì)小（泥質(zhì)巖的主要礦物為粘土礦物，粘土礦物顆粒細(xì)?。?m4m）, ,顯微顯微鏡下可觀察光學(xué)性質(zhì)和結(jié)晶形態(tài)的不同鏡下可觀察光學(xué)性質(zhì)和結(jié)晶形態(tài)的不同, ,但準(zhǔn)確鑒定需要但準(zhǔn)確鑒定需要X X射線衍射射線衍射儀、差熱分析和電子顯微鏡等設(shè)備。儀、差熱分析和電子顯微鏡等設(shè)備。（二）主要粘土礦物特征（二）主要粘土礦物特征高嶺石族高嶺石族高嶺石、地開(kāi)石、珍珠陶土，其化學(xué)式為高嶺石、地開(kāi)石、珍珠陶土，其化學(xué)式為Al4Si4O10(OH)8或或Al2O32SiO22H2O 。由一層。由一層Si-O四面體層和一

17、層四面體層和一層Al-(O-OH)八面體層組成。八面體層組成。高嶺石：白色，含高嶺石：白色，含雜質(zhì)時(shí)呈黃、灰或雜質(zhì)時(shí)呈黃、灰或玫瑰色；外觀呈土玫瑰色；外觀呈土狀；比重狀；比重2.61，硬，硬度小于度小于2.5；晶體；晶體細(xì)小，約為細(xì)小，約為0.01-0.001mm電子顯微電子顯微鏡下高嶺鏡下高嶺石呈六邊石呈六邊鱗片狀晶鱗片狀晶體，結(jié)晶體，結(jié)晶較差的晶較差的晶體邊緣殘?bào)w邊緣殘缺不全或缺不全或呈不規(guī)則呈不規(guī)則狀狀高嶺石薄片高嶺石薄片( (蠕蟲(chóng)狀蠕蟲(chóng)狀) )晶體常晶體常形成蠕形成蠕蟲(chóng)狀或蟲(chóng)狀或手風(fēng)琴手風(fēng)琴狀集晶狀集晶自生高嶺石充填孔隙自生高嶺石充填孔隙自生高嶺石集合體充填孔隙自生高嶺石集合體充填孔隙

18、高嶺石的差熱曲線高嶺石的差熱曲線高嶺石的脫高嶺石的脫水失重曲線水失重曲線埃洛石（多水高嶺石）埃洛石（多水高嶺石）Al4Si4O10OH84H2O 變埃洛石變埃洛石Al4Si4O10OH8埃洛石的晶體結(jié)構(gòu)（沿埃洛石的晶體結(jié)構(gòu)（沿a軸投影）軸投影）埃洛石（多水埃洛石（多水高嶺石）族高嶺石）族埃洛石特征埃洛石特征呈致密塊狀和土狀集合體產(chǎn)出，以白色為主，略帶呈致密塊狀和土狀集合體產(chǎn)出，以白色為主，略帶某種色調(diào)，無(wú)光澤，當(dāng)呈瓷狀塊體時(shí)顯蠟狀光澤。某種色調(diào)，無(wú)光澤，當(dāng)呈瓷狀塊體時(shí)顯蠟狀光澤。比重比重2.1-2.6，硬度，硬度1.0-2.6；遇硫酸易溶解。；遇硫酸易溶解。在電子顯微鏡下，埃洛石呈棒狀、針狀體

19、，是由于在電子顯微鏡下，埃洛石呈棒狀、針狀體，是由于組成埃洛石的結(jié)構(gòu)單位層發(fā)生卷曲的結(jié)果。組成埃洛石的結(jié)構(gòu)單位層發(fā)生卷曲的結(jié)果。埃洛石的差熱曲線埃洛石的差熱曲線在在100-300范圍內(nèi)有范圍內(nèi)有一個(gè)明顯的吸熱谷，一個(gè)明顯的吸熱谷，300以上與高嶺石基以上與高嶺石基本相似，本相似，510-600度有度有一個(gè)顯著的吸熱谷，一個(gè)顯著的吸熱谷，950-1000度有一個(gè)顯著度有一個(gè)顯著的放熱峰，到的放熱峰，到1200-1300度還有一個(gè)微弱度還有一個(gè)微弱的放熱峰。的放熱峰。埃洛石的埃洛石的脫水曲線脫水曲線主要脫失階段在主要脫失階段在400-500，但在，但在400以下已有部以下已有部分脫水，而且還分脫水

20、，而且還有部分要到有部分要到800之上才能脫盡。之上才能脫盡。蒙脫石類(lèi)礦物的結(jié)構(gòu)單位層內(nèi)部具有廣泛的離蒙脫石類(lèi)礦物的結(jié)構(gòu)單位層內(nèi)部具有廣泛的離子置換性能，所以成分變化很大。最常見(jiàn)的有：子置換性能，所以成分變化很大。最常見(jiàn)的有：蒙脫石、拜來(lái)石、綠脫石、皂石等蒙脫石、拜來(lái)石、綠脫石、皂石等蒙脫石蒙脫石(Al2，Mg3)Si4O10(OH)2nH2O蒙脫石呈白色或灰白色，因含雜質(zhì)可染成黃、蒙脫石呈白色或灰白色，因含雜質(zhì)可染成黃、玫瑰紅、桃紅、灰綠等色。塊狀者具有蠟狀光玫瑰紅、桃紅、灰綠等色。塊狀者具有蠟狀光澤，土狀者光澤暗淡，硬度澤，土狀者光澤暗淡，硬度1-2，比重，比重2-3蒙脫石族蒙脫石族蒙脫石

21、在電子顯微鏡下呈不規(guī)則的蒙脫石在電子顯微鏡下呈不規(guī)則的絨狀、細(xì)鱗片狀，輪廓不清楚，絨狀、細(xì)鱗片狀，輪廓不清楚，拜來(lái)石呈絨毛狀、云霧狀，綠脫石呈鱗片狀或棒狀，皂石呈片狀拜來(lái)石呈絨毛狀、云霧狀，綠脫石呈鱗片狀或棒狀，皂石呈片狀90-25090-250、550-750550-750、800-900800-900度度三個(gè)吸熱谷，出現(xiàn)原因分別為：三個(gè)吸熱谷，出現(xiàn)原因分別為：層間吸附水脫失、結(jié)構(gòu)水脫失、層間吸附水脫失、結(jié)構(gòu)水脫失、無(wú)水蒙脫石分解；無(wú)水蒙脫石分解；900-1000900-1000度有一個(gè)不太明顯的度有一個(gè)不太明顯的放熱峰，其原因?yàn)樾纬杉饩艧岱?，其原因?yàn)樾纬杉饩擅撌宓V物的差熱曲線蒙脫

22、石族礦物的差熱曲線蒙脫石的蒙脫石的脫水曲線脫水曲線第一階段：第一階段：100-350，大量層間水大量層間水脫失；脫失；第二階段：第二階段：300-400開(kāi)開(kāi)始，始，400-600變化劇變化劇烈，結(jié)構(gòu)水烈，結(jié)構(gòu)水脫失脫失伊利石（水云母）伊利石（水云母）K1-x(H2O)xAl2AlSi3O10(OH)2-x(H2O)x ，其結(jié)構(gòu)與，其結(jié)構(gòu)與白云母相似，但含鉀較少，含水較多。白云母相似，但含鉀較少，含水較多。電子顯微鏡下呈不規(guī)則的鱗片狀晶體，個(gè)別呈六邊電子顯微鏡下呈不規(guī)則的鱗片狀晶體，個(gè)別呈六邊形，大小為形，大小為1-3m1-3m。水云母族水云母族砂巖中粒表和孔隙充填的伊利石，呈葉片砂巖中粒表和孔

23、隙充填的伊利石，呈葉片-絲縷狀。絲縷狀。伊蒙混層伊蒙混層不規(guī)則鱗片狀不規(guī)則鱗片狀因成分復(fù)雜，其曲線也不因成分復(fù)雜，其曲線也不一致。一致。100-170100-170、500-650500-650、850-850-900900度三個(gè)吸熱谷，度三個(gè)吸熱谷，在在925-1020925-1020度有一個(gè)放熱度有一個(gè)放熱峰峰水云母的差熱曲線水云母的差熱曲線主要在主要在400400度以上度以上水云母的水云母的脫水曲線脫水曲線正綠泥石正綠泥石(Mg，F(xiàn)e)p(Al，F(xiàn)e)pSi4-pO10(OH)8鱗綠泥石鱗綠泥石綠泥石族綠泥石族綠泥石綠泥石海泡石（海泡石（sepiolite）、坡縷石等）、坡縷石等鏈層狀結(jié)

24、構(gòu)硅酸鹽礦物鏈層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物成分為成分為Mg4Si6O15(OH)26H2O斜方晶系斜方晶系世界最主要產(chǎn)地為土耳其的埃斯基謝希爾世界最主要產(chǎn)地為土耳其的埃斯基謝希爾中國(guó)產(chǎn)地有江西樂(lè)平、湖南瀏陽(yáng)等。中國(guó)產(chǎn)地有江西樂(lè)平、湖南瀏陽(yáng)等。海泡石族海泡石族二、非粘土礦物二、非粘土礦物（Non-Clay minerals），粘土，粘土巖中礦物成分除粘土礦物外的礦物巖中礦物成分除粘土礦物外的礦物1 1、細(xì)小陸源碎屑礦物：石英、長(zhǎng)石、少量重礦物、細(xì)小陸源碎屑礦物：石英、長(zhǎng)石、少量重礦物2 2、自生的非粘土礦物：碳酸鹽、硫酸鹽（硝、石膏）、自生的非粘土礦物：碳酸鹽、硫酸鹽（硝、石膏）、鐵、錳、鋁（氧化物和氨化

25、物）鐵、錳、鋁（氧化物和氨化物）3 3、不定量的有機(jī)物：生物遺體、不定量的有機(jī)物：生物遺體化石、腐殖質(zhì)化石、腐殖質(zhì)粘土巖中常含有數(shù)量不等的有機(jī)質(zhì)，而有機(jī)質(zhì)的豐度以巖石中粘土巖中常含有數(shù)量不等的有機(jī)質(zhì)，而有機(jī)質(zhì)的豐度以巖石中剩余有機(jī)碳含量、氨基酸總量以及氨基酸總量與剩余有機(jī)碳含剩余有機(jī)碳含量、氨基酸總量以及氨基酸總量與剩余有機(jī)碳含量的比值作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。剩余有機(jī)碳含量、氨基酸總量高，氨量的比值作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。剩余有機(jī)碳含量、氨基酸總量高，氨基酸總量與剩余有機(jī)碳含量比值低，則有機(jī)質(zhì)豐度高，此類(lèi)粘基酸總量與剩余有機(jī)碳含量比值低，則有機(jī)質(zhì)豐度高，此類(lèi)粘土巖即為良好的生油巖。這類(lèi)粘土巖常呈深灰、灰黑、黑色，

26、土巖即為良好的生油巖。這類(lèi)粘土巖常呈深灰、灰黑、黑色，多形成于安靜低能還原環(huán)境，如澙湖、海灣、深水盆地。這種多形成于安靜低能還原環(huán)境，如澙湖、海灣、深水盆地。這種環(huán)境對(duì)硫化鐵的生成也是有利的，因此硫化鐵礦物（如黃鐵礦）環(huán)境對(duì)硫化鐵的生成也是有利的，因此硫化鐵礦物（如黃鐵礦）常與富含有機(jī)質(zhì)的暗色粘土巖共生。常與富含有機(jī)質(zhì)的暗色粘土巖共生。 粘土巖的化學(xué)成分主要為粘土巖的化學(xué)成分主要為SiO2、Al2O3、H2O，可達(dá)，可達(dá)80%，其，其次為次為Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O等。如高嶺石粘等。如高嶺石粘土巖富含土巖富含Al2O3，水云母粘土巖富含，水云母粘土巖富含K2O，海泡

27、石粘土巖富含，海泡石粘土巖富含MgO，陸源混入物含量較多的粉砂質(zhì)粘土巖，陸源混入物含量較多的粉砂質(zhì)粘土巖SiO2含量高。含量高?；瘜W(xué)成分的變化取決于它的礦物成分、混入物、吸附的離子成化學(xué)成分的變化取決于它的礦物成分、混入物、吸附的離子成分及含量等因素。分及含量等因素。粘土礦物常具有吸附各種離子的特性，常吸粘土礦物常具有吸附各種離子的特性，常吸附的陰離子有附的陰離子有PO43-，SO42-，Cl-，NO3-，陽(yáng)離子有，陽(yáng)離子有Ca2+，Mg2+，Na+，K+，H+等。它們是使粘土巖化學(xué)成分多變的原因之一。等。它們是使粘土巖化學(xué)成分多變的原因之一?；瘜W(xué)成分與環(huán)境變化之間有一定關(guān)聯(lián)：化學(xué)成分與環(huán)境變

28、化之間有一定關(guān)聯(lián)：淡水環(huán)境下高嶺石含量淡水環(huán)境下高嶺石含量高，高，K2O、MgO的含量低；硼和某些放射性元素的含量在海相的含量低；硼和某些放射性元素的含量在海相和非海相粘土中差異較大。和非海相粘土中差異較大。 粘土巖的化學(xué)成分粘土巖的化學(xué)成分第三節(jié)第三節(jié) 泥質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和顏色泥質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和顏色 肉眼鑒定和描述的重要依據(jù)肉眼鑒定和描述的重要依據(jù) 一、泥質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)一、泥質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)據(jù)粘土與碎屑相對(duì)含量據(jù)粘土與碎屑相對(duì)含量據(jù)粘土礦物的結(jié)晶程度據(jù)粘土礦物的結(jié)晶程度據(jù)粘土礦物集合體的形態(tài)據(jù)粘土礦物集合體的形態(tài)生物泥狀結(jié)構(gòu)生物泥狀結(jié)構(gòu)殘余結(jié)構(gòu)殘余結(jié)構(gòu)據(jù)粘土與碎屑相對(duì)含量：據(jù)粘土與碎屑相對(duì)含量： 、

29、泥狀結(jié)構(gòu)、泥狀結(jié)構(gòu) 粉砂粉砂5% 、含粉砂泥狀結(jié)構(gòu)、含粉砂泥狀結(jié)構(gòu) 粉砂粉砂=5-25% 、粉砂泥狀結(jié)構(gòu)、粉砂泥狀結(jié)構(gòu) 粉砂粉砂=25-50% 、含砂泥狀結(jié)構(gòu)、含砂泥狀結(jié)構(gòu) 砂砂=5-25% 、砂泥狀結(jié)構(gòu)、砂泥狀結(jié)構(gòu) 砂砂=25-50%75757575 泥狀結(jié)構(gòu)泥狀結(jié)構(gòu)又稱(chēng)為粘土結(jié)構(gòu)，幾乎全由粘土質(zhì)又稱(chēng)為粘土結(jié)構(gòu)，幾乎全由粘土質(zhì)點(diǎn)組成，砂或粉砂級(jí)碎屑小于點(diǎn)組成，砂或粉砂級(jí)碎屑小于10，以手觸摸有，以手觸摸有滑膩感，用小刀切刮時(shí)，切面光滑，常呈現(xiàn)魚(yú)鱗滑膩感，用小刀切刮時(shí)，切面光滑，常呈現(xiàn)魚(yú)鱗狀或貝殼狀斷口。狀或貝殼狀斷口。 含粉砂泥狀結(jié)構(gòu)含粉砂泥狀結(jié)構(gòu)和和粉砂泥狀結(jié)構(gòu)粉砂泥狀結(jié)構(gòu)也可分別稱(chēng)也可分

30、別稱(chēng)為含粉砂粘土結(jié)構(gòu)和粉砂粘土結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)為含粉砂粘土結(jié)構(gòu)和粉砂粘土結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)的巖石用手觸摸具有粗糙感，刀切面不平整，斷的巖石用手觸摸具有粗糙感，刀切面不平整，斷口粗糙。口粗糙。 含砂泥狀結(jié)構(gòu)含砂泥狀結(jié)構(gòu)及及砂泥狀結(jié)構(gòu)砂泥狀結(jié)構(gòu)也可分別稱(chēng)為含也可分別稱(chēng)為含砂粘土結(jié)構(gòu)和砂粘土結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)的巖石用砂粘土結(jié)構(gòu)和砂粘土結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)的巖石用手觸摸具有明顯的顆粒感覺(jué)，肉眼可見(jiàn)砂粒，斷手觸摸具有明顯的顆粒感覺(jué)，肉眼可見(jiàn)砂粒，斷口呈參差狀?？诔蕝⒉顮?。據(jù)粘土礦物的結(jié)晶程度：據(jù)粘土礦物的結(jié)晶程度： 、非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、非晶質(zhì)結(jié)構(gòu) 、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu) 、顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)鱗片、粒狀、纖維狀鱗

31、片、粒狀、纖維狀 、粗晶結(jié)構(gòu)、粗晶結(jié)構(gòu)蠕蟲(chóng)高嶺石蠕蟲(chóng)高嶺石1）非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：很少見(jiàn)，僅見(jiàn)于水鋁英石質(zhì)的粘土巖中。很少見(jiàn)，僅見(jiàn)于水鋁英石質(zhì)的粘土巖中。2）隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：最為常見(jiàn)，在偏光顯微鏡下難以識(shí)別粘土礦物最為常見(jiàn)，在偏光顯微鏡下難以識(shí)別粘土礦物的晶形，電子顯微鏡下按晶形可分為超微片狀、管狀、纖維狀、的晶形，電子顯微鏡下按晶形可分為超微片狀、管狀、纖維狀、針狀、束狀、球粒狀等各種結(jié)構(gòu)。針狀、束狀、球粒狀等各種結(jié)構(gòu)。3）顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：粘土礦物因重結(jié)晶而使晶體變粗，偏光顯微鏡粘土礦物因重結(jié)晶而使晶體變粗，偏光顯微鏡下按粘土礦物晶形可分為顯微鱗片、粒狀、纖維狀等結(jié)構(gòu)。當(dāng)

32、下按粘土礦物晶形可分為顯微鱗片、粒狀、纖維狀等結(jié)構(gòu)。當(dāng)粘土礦物強(qiáng)烈重結(jié)晶時(shí)，可變?yōu)榇执缶w。如高嶺石重結(jié)晶可粘土礦物強(qiáng)烈重結(jié)晶時(shí)，可變?yōu)榇执缶w。如高嶺石重結(jié)晶可形成長(zhǎng)形成長(zhǎng)20mm、直徑達(dá)、直徑達(dá)23mm的蠕蟲(chóng)狀，稱(chēng)為蠕蟲(chóng)狀結(jié)構(gòu)。的蠕蟲(chóng)狀，稱(chēng)為蠕蟲(chóng)狀結(jié)構(gòu)。 殘余結(jié)構(gòu)：殘余結(jié)構(gòu)：在與風(fēng)化殘余、熱液蝕變成因有關(guān)的在與風(fēng)化殘余、熱液蝕變成因有關(guān)的泥質(zhì)巖中出現(xiàn)，它們多為粘土巖經(jīng)熱液蝕變而成。泥質(zhì)巖中出現(xiàn)，它們多為粘土巖經(jīng)熱液蝕變而成。按原巖結(jié)構(gòu)不同，可分為：按原巖結(jié)構(gòu)不同，可分為： 、殘余火山碎屑結(jié)構(gòu)、殘余火山碎屑結(jié)構(gòu) 、殘余斑狀結(jié)構(gòu)、殘余斑狀結(jié)構(gòu)據(jù)粘土礦物集合體的形態(tài)：據(jù)粘土礦物集合體的形態(tài)： 、

33、鮞粒及豆粒結(jié)構(gòu)：粘土礦物在沉積過(guò)程中圍、鮞粒及豆粒結(jié)構(gòu)：粘土礦物在沉積過(guò)程中圍繞核心凝聚呈同心環(huán)狀顆粒，直徑小于繞核心凝聚呈同心環(huán)狀顆粒，直徑小于2mm者稱(chēng)為者稱(chēng)為鮞粒，大于鮞粒，大于2mm者稱(chēng)為豆粒。這兩種結(jié)構(gòu)多見(jiàn)于膠者稱(chēng)為豆粒。這兩種結(jié)構(gòu)多見(jiàn)于膠體成因的鋁土質(zhì)和水鋁石質(zhì)粘土巖中。體成因的鋁土質(zhì)和水鋁石質(zhì)粘土巖中。 、同生泥屑結(jié)構(gòu)：同生成因的粘土質(zhì)碎屑經(jīng)再、同生泥屑結(jié)構(gòu)：同生成因的粘土質(zhì)碎屑經(jīng)再沉積并被粘土物質(zhì)膠結(jié)而成。沉積并被粘土物質(zhì)膠結(jié)而成。 生物泥狀結(jié)構(gòu)：生物泥狀結(jié)構(gòu)： 、植物屑泥狀結(jié)構(gòu)、植物屑泥狀結(jié)構(gòu) 、骨屑泥狀結(jié)構(gòu)、骨屑泥狀結(jié)構(gòu)顯微構(gòu)造顯微構(gòu)造顯微氈狀構(gòu)造顯微氈狀構(gòu)造顯微鱗片構(gòu)造顯

34、微鱗片構(gòu)造顯微定向構(gòu)造顯微定向構(gòu)造泥質(zhì)巖的構(gòu)造泥質(zhì)巖的構(gòu)造層理（水平層理、塊狀層理等）層理（水平層理、塊狀層理等）水底滑動(dòng)構(gòu)造水底滑動(dòng)構(gòu)造宏觀構(gòu)造宏觀構(gòu)造各種層面構(gòu)造（干裂、雨痕、各種層面構(gòu)造（干裂、雨痕、）宏觀構(gòu)造宏觀構(gòu)造、層理、層理水平層理，塊狀層理水平層理，塊狀層理 具有水平層理構(gòu)造的粘土巖，其水平細(xì)層的厚度具有水平層理構(gòu)造的粘土巖，其水平細(xì)層的厚度小于小于1cm者稱(chēng)為者稱(chēng)為頁(yè)狀層理頁(yè)狀層理或或頁(yè)理頁(yè)理，它具有粘土巖沿層，它具有粘土巖沿層理方向易剝裂成頁(yè)片的性質(zhì)，是由于理方向易剝裂成頁(yè)片的性質(zhì)，是由于層狀粘土礦物水層狀粘土礦物水平定向排列平定向排列而具有易剝裂性的結(jié)果；水平細(xì)層的厚度而具

35、有易剝裂性的結(jié)果；水平細(xì)層的厚度小于小于1mm者稱(chēng)為紋理者稱(chēng)為紋理，在粘土巖中也較常見(jiàn)。，在粘土巖中也較常見(jiàn)。、頁(yè)理、頁(yè)理頁(yè)巖頁(yè)巖具有粘土巖沿層理方向具有粘土巖沿層理方向易剝裂成頁(yè)片的性質(zhì)易剝裂成頁(yè)片的性質(zhì)、各種層面構(gòu)造：、各種層面構(gòu)造：干裂、雨痕、蟲(chóng)孔、干裂、雨痕、蟲(chóng)孔、結(jié)核結(jié)核泥裂的形成過(guò)程泥裂的形成過(guò)程 、鱗片構(gòu)造、鱗片構(gòu)造由極細(xì)小的、由極細(xì)小的、排列方向不規(guī)則排列方向不規(guī)則的粘土礦物組成，常見(jiàn)于的粘土礦物組成，常見(jiàn)于泥巖中。泥巖中。 、氈狀構(gòu)造、氈狀構(gòu)造纖維狀交織分布纖維狀交織分布由極細(xì)小的鱗片狀、纖維狀粘土礦物由極細(xì)小的鱗片狀、纖維狀粘土礦物錯(cuò)綜交織雜亂排列錯(cuò)綜交織雜亂排列而成，在正

36、交光下，纖體交錯(cuò)消光。而成，在正交光下，纖體交錯(cuò)消光。 、定向構(gòu)造、定向構(gòu)造片狀定向排列片狀定向排列由極細(xì)小的鱗片狀或纖維狀粘土礦物由極細(xì)小的鱗片狀或纖維狀粘土礦物沿層面定向排列沿層面定向排列而而成，正交光下同時(shí)消光，常形成于無(wú)粗粒物質(zhì)的緩慢沉成，正交光下同時(shí)消光，常形成于無(wú)粗粒物質(zhì)的緩慢沉積的較安靜環(huán)境中。積的較安靜環(huán)境中。微觀構(gòu)造微觀構(gòu)造粘土巖常見(jiàn)的顏色有紅、紫、褐黃、灰綠、粘土巖常見(jiàn)的顏色有紅、紫、褐黃、灰綠、灰黑、黑色等；灰黑、黑色等；顏色的差異與顏色的差異與粘土礦物的成分粘土礦物的成分、粘土巖含的、粘土巖含的有機(jī)碳有機(jī)碳、鐵離子的氧化狀態(tài)鐵離子的氧化狀態(tài)等因素有關(guān)；等因素有關(guān)；粘土巖

37、的顏色能夠反映沉積巖的粘土巖的顏色能夠反映沉積巖的生成環(huán)境生成環(huán)境。粘土巖的顏色粘土巖的顏色（Colors of clayrocks） 粘土巖的紅色、紫紅色是因粘土顆粒間或顆粒表面存在粘土巖的紅色、紫紅色是因粘土顆粒間或顆粒表面存在有有分散狀的高價(jià)氧化鐵分散狀的高價(jià)氧化鐵（赤鐵礦、褐鐵礦）薄膜，是（赤鐵礦、褐鐵礦）薄膜，是強(qiáng)氧化強(qiáng)氧化條件條件下形成的。下形成的。顏色的不同與含鐵總量無(wú)關(guān)，而與顏色的不同與含鐵總量無(wú)關(guān)，而與Fe3+與與Fe2+的比值有關(guān)。的比值有關(guān)。 綠或灰綠色是因粘土巖中的綠或灰綠色是因粘土巖中的綠泥石綠泥石存在或因伊利石晶格存在或因伊利石晶格中含有中含有Fe2+所致，或因含所

38、致，或因含海綠石海綠石所引起，是所引起，是弱氧化弱氧化弱還原弱還原環(huán)境環(huán)境下形成的。下形成的。 粘土巖的灰色、灰黑色、黑色大多是巖石中富含有粘土巖的灰色、灰黑色、黑色大多是巖石中富含有機(jī)質(zhì)機(jī)質(zhì)和和分散狀低價(jià)鐵的硫化物分散狀低價(jià)鐵的硫化物（如黃鐵礦）所致，為（如黃鐵礦）所致，為還原或強(qiáng)還還原或強(qiáng)還原環(huán)境原環(huán)境中形成的。因?yàn)檫@種環(huán)境有機(jī)質(zhì)不易被氧化而得以保中形成的。因?yàn)檫@種環(huán)境有機(jī)質(zhì)不易被氧化而得以保存，高價(jià)鐵也易被還原而形成硫化鐵。這種環(huán)境常出現(xiàn)于海存，高價(jià)鐵也易被還原而形成硫化鐵。這種環(huán)境常出現(xiàn)于海灣、澙湖、濱外陸棚以及內(nèi)陸湖泊的深湖、半深湖區(qū)。在這灣、澙湖、濱外陸棚以及內(nèi)陸湖泊的深湖、半深湖

39、區(qū)。在這種環(huán)境中形成的富有機(jī)質(zhì)的暗色粘土巖是良好的生油母巖。種環(huán)境中形成的富有機(jī)質(zhì)的暗色粘土巖是良好的生油母巖。因此，因此，灰、灰黑、黑色常是生油粘土巖的標(biāo)志之一灰、灰黑、黑色常是生油粘土巖的標(biāo)志之一。 目前粘土巖的分類(lèi)尚無(wú)一個(gè)完善而又統(tǒng)一的方目前粘土巖的分類(lèi)尚無(wú)一個(gè)完善而又統(tǒng)一的方案，原因是粘土巖的案，原因是粘土巖的成分和成因較復(fù)雜成分和成因較復(fù)雜，組成粘土，組成粘土巖的巖的顆粒又極細(xì)小顆粒又極細(xì)小，精確鑒定和含量統(tǒng)計(jì)都很困難，精確鑒定和含量統(tǒng)計(jì)都很困難，成巖作用中又極易變化成巖作用中又極易變化。現(xiàn)有的分類(lèi)，?，F(xiàn)有的分類(lèi)，一般先按粘一般先按粘土巖在成巖作用中的變化，如按固結(jié)程度及沉積構(gòu)土巖在

40、成巖作用中的變化，如按固結(jié)程度及沉積構(gòu)造劃分大類(lèi)，再進(jìn)一步按粘土巖的結(jié)構(gòu)、礦物成分造劃分大類(lèi)，再進(jìn)一步按粘土巖的結(jié)構(gòu)、礦物成分及混入成分細(xì)分及混入成分細(xì)分。其綜合分類(lèi)見(jiàn)下表。其綜合分類(lèi)見(jiàn)下表。 在粘土巖礦物成分分類(lèi)中，按粘土礦物在粘土巖礦物成分分類(lèi)中，按粘土礦物的類(lèi)型和含量亦可分為的類(lèi)型和含量亦可分為單礦物粘土巖單礦物粘土巖和和復(fù)復(fù)礦物粘土巖礦物粘土巖。前者以一種粘土礦物為主，。前者以一種粘土礦物為主，其含量大于其含量大于50，如高嶺石粘土巖、蒙脫，如高嶺石粘土巖、蒙脫石粘土巖等。后者由兩種或兩種以上粘土石粘土巖等。后者由兩種或兩種以上粘土礦物組成，可采用復(fù)合命名，如高嶺石礦物組成，可采用復(fù)合

41、命名，如高嶺石蒙脫石粘土巖等。蒙脫石粘土巖等。 每類(lèi)粘土巖又可按其固結(jié)程每類(lèi)粘土巖又可按其固結(jié)程度分為度分為粘土、泥巖和頁(yè)巖粘土、泥巖和頁(yè)巖，如高，如高嶺石粘土、高嶺石泥巖、高嶺石嶺石粘土、高嶺石泥巖、高嶺石頁(yè)巖等。頁(yè)巖等。 泥板巖類(lèi)因固結(jié)和重結(jié)作用泥板巖類(lèi)因固結(jié)和重結(jié)作用較強(qiáng)，已是向變質(zhì)巖過(guò)渡的類(lèi)型，較強(qiáng)，已是向變質(zhì)巖過(guò)渡的類(lèi)型，一般不再細(xì)分。一般不再細(xì)分。 二、泥巖主要類(lèi)型二、泥巖主要類(lèi)型伊利石粘土巖伊利石粘土巖粘土礦物主要為伊利石，其次有蒙脫石、伊粘土礦物主要為伊利石，其次有蒙脫石、伊/ /蒙混層。蒙混層。具鱗片狀、氈狀構(gòu)造。具鱗片狀、氈狀構(gòu)造。產(chǎn)于各種大陸、海洋的低能環(huán)境。地質(zhì)時(shí)代愈老

42、伊利產(chǎn)于各種大陸、海洋的低能環(huán)境。地質(zhì)時(shí)代愈老伊利石含量越高。石含量越高。高嶺石粘土巖高嶺石粘土巖粘土礦物主要為高嶺石。粘土礦物主要為高嶺石。形成方式有兩種：形成方式有兩種：、殘積形成、殘積形成潮濕、酸性介質(zhì)中，硅酸鹽風(fēng)化殘積。潮濕、酸性介質(zhì)中，硅酸鹽風(fēng)化殘積。、沉積形成、沉積形成沼澤、近海、瀉湖中化學(xué)沉積形成，沼澤、近海、瀉湖中化學(xué)沉積形成，與煤系地層有關(guān)。與煤系地層有關(guān)。蒙脫石粘土巖蒙脫石粘土巖斑脫巖斑脫巖粘土礦物主要為蒙脫石，吸水性強(qiáng)。粘土礦物主要為蒙脫石，吸水性強(qiáng)。形成方式：形成方式： 、殘積型、殘積型火山噴發(fā)物質(zhì)在堿性介質(zhì)中水解形成火山噴發(fā)物質(zhì)在堿性介質(zhì)中水解形成 、沉積型、沉積型湖

43、泊、島弧附近，與火山活動(dòng)有關(guān)。湖泊、島弧附近，與火山活動(dòng)有關(guān)。泥巖與頁(yè)巖泥巖與頁(yè)巖 常見(jiàn)有：常見(jiàn)有：、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)、硅質(zhì)泥巖與頁(yè)巖、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)、硅質(zhì)泥巖與頁(yè)巖 、碳質(zhì)頁(yè)巖與黑色頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖與黑色頁(yè)巖前者為碳質(zhì)引前者為碳質(zhì)引 起，后者含有機(jī)質(zhì)與起，后者含有機(jī)質(zhì)與FeSFeS。 、油頁(yè)巖、油頁(yè)巖干酪根超過(guò)干酪根超過(guò)10%10%的頁(yè)巖的頁(yè)巖斑脫巖薄片斑脫巖薄片高嶺土高嶺土泥巖泥巖黏土黏土鈣質(zhì)泥巖鈣質(zhì)泥巖黑色泥巖黑色泥巖硅質(zhì)泥巖硅質(zhì)泥巖泥質(zhì)頁(yè)巖泥質(zhì)頁(yè)巖炭質(zhì)頁(yè)巖炭質(zhì)頁(yè)巖鐵質(zhì)頁(yè)巖鐵質(zhì)頁(yè)巖油頁(yè)巖油頁(yè)巖黑色頁(yè)巖黑色頁(yè)巖 新沉積的粘土礦物（多為片狀）沉積物，呈新沉積的粘土礦物（多為片狀）沉積物，呈絮絮凝團(tuán)凝團(tuán)，

44、孔隙度可達(dá)，孔隙度可達(dá)7070，孔隙中飽含著自由水。隨，孔隙中飽含著自由水。隨著埋藏深度的增加，在上伏水體和沉積物的負(fù)荷壓著埋藏深度的增加，在上伏水體和沉積物的負(fù)荷壓力下，通過(guò)力下，通過(guò)質(zhì)點(diǎn)重新排列質(zhì)點(diǎn)重新排列（使片狀質(zhì)點(diǎn)趨于平行排（使片狀質(zhì)點(diǎn)趨于平行排列）、列）、變形變形或或破裂破裂，孔隙水不斷排出，原始粘土沉，孔隙水不斷排出，原始粘土沉積物孔隙度大大降低，體積縮小，最后被壓實(shí)固結(jié)積物孔隙度大大降低，體積縮小，最后被壓實(shí)固結(jié)成為粘土巖，所以它要比砂巖更易壓實(shí)。成為粘土巖，所以它要比砂巖更易壓實(shí)。 粘土沉積物在被壓實(shí)的過(guò)程中，粘土沉積物在被壓實(shí)的過(guò)程中，孔隙度的減小和埋深的增加并非直孔隙度的減

45、小和埋深的增加并非直線關(guān)系線關(guān)系。埋深在。埋深在300500m300500m以內(nèi)，粘土物質(zhì)中所飽含的孔隙水很容以內(nèi)，粘土物質(zhì)中所飽含的孔隙水很容易排出，故在這個(gè)深度范圍內(nèi)，孔隙度急劇降低；埋深易排出，故在這個(gè)深度范圍內(nèi)，孔隙度急劇降低；埋深大于大于500m500m時(shí)，時(shí)，孔隙度降低顯著變慢。原因是大量孔隙水排出后，孔隙度再繼續(xù)降孔隙度降低顯著變慢。原因是大量孔隙水排出后，孔隙度再繼續(xù)降低就要靠排出與粘土物質(zhì)結(jié)合緊密的層間水和結(jié)構(gòu)水來(lái)實(shí)現(xiàn)。低就要靠排出與粘土物質(zhì)結(jié)合緊密的層間水和結(jié)構(gòu)水來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著深度的增加，層間隨著深度的增加，層間水和結(jié)構(gòu)水的排出將愈水和結(jié)構(gòu)水的排出將愈來(lái)愈困難。因此，當(dāng)埋來(lái)愈

46、困難。因此，當(dāng)埋深在深在2000m時(shí)，孔隙度時(shí)，孔隙度為為1015左右；埋左右；埋深達(dá)深達(dá)4000m，孔隙度仍，孔隙度仍為為510；至；至6000m時(shí)，孔隙度為時(shí)，孔隙度為33.5。 壓實(shí)作用進(jìn)行的同時(shí)，隨著埋深的加大，壓力和地溫的增高，以及壓實(shí)作用進(jìn)行的同時(shí)，隨著埋深的加大，壓力和地溫的增高，以及粘土礦物層間水的釋放和層間陽(yáng)離子的移出，粘土礦物之間將發(fā)生粘土礦物層間水的釋放和層間陽(yáng)離子的移出，粘土礦物之間將發(fā)生轉(zhuǎn)化作用。粘土礦物在粘土巖中的分布隨地質(zhì)時(shí)代的新老而異，地轉(zhuǎn)化作用。粘土礦物在粘土巖中的分布隨地質(zhì)時(shí)代的新老而異，地質(zhì)時(shí)代的新老在一定程度上反映了埋深和成巖作用的強(qiáng)弱，因而也質(zhì)時(shí)代的新

47、老在一定程度上反映了埋深和成巖作用的強(qiáng)弱，因而也就反映了粘土礦物在埋藏和成巖過(guò)程中的變化趨勢(shì)。在淺埋藏條件就反映了粘土礦物在埋藏和成巖過(guò)程中的變化趨勢(shì)。在淺埋藏條件下，粘土礦物可出現(xiàn)高嶺石和蒙脫石；而深埋藏條件下，這些礦物下，粘土礦物可出現(xiàn)高嶺石和蒙脫石；而深埋藏條件下，這些礦物消失而轉(zhuǎn)化成伊利石和綠泥石。消失而轉(zhuǎn)化成伊利石和綠泥石。 1高嶺石的轉(zhuǎn)化高嶺石的轉(zhuǎn)化 2蒙脫石的轉(zhuǎn)化蒙脫石的轉(zhuǎn)化 3伊利石和綠泥石的轉(zhuǎn)化伊利石和綠泥石的轉(zhuǎn)化 4混層粘土礦物的轉(zhuǎn)化混層粘土礦物的轉(zhuǎn)化1高嶺石的轉(zhuǎn)化高嶺石的轉(zhuǎn)化 高嶺石類(lèi)的粘土礦物在埋藏成巖過(guò)程中的轉(zhuǎn)化趨勢(shì)高嶺石類(lèi)的粘土礦物在埋藏成巖過(guò)程中的轉(zhuǎn)化趨勢(shì)是轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

48、是轉(zhuǎn)變?yōu)槊擅撌?、伊利石或綠泥石蒙脫石、伊利石或綠泥石。這種轉(zhuǎn)化，主要受。這種轉(zhuǎn)化，主要受埋藏深度埋藏深度（溫度、壓力）和（溫度、壓力）和介質(zhì)的地球化學(xué)環(huán)境介質(zhì)的地球化學(xué)環(huán)境（pH值、離子濃度）的控制，而且還會(huì)出現(xiàn)一系列過(guò)渡產(chǎn)物。值、離子濃度）的控制，而且還會(huì)出現(xiàn)一系列過(guò)渡產(chǎn)物。在埋藏成巖過(guò)程中，隨著埋深的增加、溫度升高、壓力在埋藏成巖過(guò)程中，隨著埋深的增加、溫度升高、壓力增大，高嶺石即向結(jié)構(gòu)有序度較高的同族礦物增大，高嶺石即向結(jié)構(gòu)有序度較高的同族礦物地開(kāi)石地開(kāi)石轉(zhuǎn)化。一般認(rèn)為高嶺石消失的最大溫度區(qū)間為轉(zhuǎn)化。一般認(rèn)為高嶺石消失的最大溫度區(qū)間為80140，通常為，通常為90110，地開(kāi)石形成所需要

49、的溫度為，地開(kāi)石形成所需要的溫度為110160。從理論上講，高嶺石隨埋深和地溫增加可。從理論上講，高嶺石隨埋深和地溫增加可向同族礦物的珍珠陶土轉(zhuǎn)化。由于高嶺石往往受轉(zhuǎn)化溫向同族礦物的珍珠陶土轉(zhuǎn)化。由于高嶺石往往受轉(zhuǎn)化溫度范圍和介質(zhì)條件改變等因素的影響，常在這種轉(zhuǎn)化之度范圍和介質(zhì)條件改變等因素的影響，常在這種轉(zhuǎn)化之前即行消失。前即行消失。 深部鉆探資料表明，高嶺石轉(zhuǎn)化消失的深度區(qū)間可從數(shù)百米至深部鉆探資料表明，高嶺石轉(zhuǎn)化消失的深度區(qū)間可從數(shù)百米至數(shù)千米，溫度區(qū)間也較大。這說(shuō)明高嶺石的穩(wěn)定性并非嚴(yán)格地受溫?cái)?shù)千米，溫度區(qū)間也較大。這說(shuō)明高嶺石的穩(wěn)定性并非嚴(yán)格地受溫度和壓力的控制，更重要的是與介質(zhì)的地

50、球化學(xué)環(huán)境即度和壓力的控制，更重要的是與介質(zhì)的地球化學(xué)環(huán)境即pH值及離值及離子濃度有關(guān)。在酸性介質(zhì)中，高嶺石保持穩(wěn)定，若子濃度有關(guān)。在酸性介質(zhì)中，高嶺石保持穩(wěn)定，若pH值增大，高值增大，高嶺石的穩(wěn)定性減小，若有嶺石的穩(wěn)定性減小，若有K離子存在，則轉(zhuǎn)化為伊利石；若有離子存在，則轉(zhuǎn)化為伊利石；若有Ca2+，Mg2+，Na+離子存在，則轉(zhuǎn)化為蒙脫石或綠泥石。離子存在，則轉(zhuǎn)化為蒙脫石或綠泥石。2蒙脫石的轉(zhuǎn)化蒙脫石的轉(zhuǎn)化隨埋藏深度的增加，蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化。實(shí)驗(yàn)研究也證明，隨埋藏深度的增加，蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化。實(shí)驗(yàn)研究也證明，溫度在溫度在100130，K+與與H+比率接近正常海水時(shí)，蒙脫石失去比率接近正

51、常海水時(shí)，蒙脫石失去層間水而向伊利石轉(zhuǎn)化。但蒙脫石不能簡(jiǎn)單地通過(guò)離子交換轉(zhuǎn)層間水而向伊利石轉(zhuǎn)化。但蒙脫石不能簡(jiǎn)單地通過(guò)離子交換轉(zhuǎn)變成伊利石，原因是蒙脫石是一種典型的以水合陽(yáng)離子及水分變成伊利石，原因是蒙脫石是一種典型的以水合陽(yáng)離子及水分子作為層間物的子作為層間物的3：1型粘土礦物，隨著埋深的增加、溫度的升型粘土礦物，隨著埋深的增加、溫度的升高、壓力的加大，蒙脫石將有一部分層間水脫出，造成了某些高、壓力的加大，蒙脫石將有一部分層間水脫出，造成了某些層間塌陷，導(dǎo)致了晶格的重新排列和堿性陽(yáng)離子的吸附，首先層間塌陷，導(dǎo)致了晶格的重新排列和堿性陽(yáng)離子的吸附，首先形成蒙脫石形成蒙脫石伊利石混層礦物，進(jìn)而轉(zhuǎn)

52、變?yōu)橐晾?。伊利石混層礦物，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)橐晾Ｃ擅撌谵D(zhuǎn)化過(guò)程中，如果有蒙脫石在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，如果有Fe2+ ，Mg2+離子存在，則首先轉(zhuǎn)離子存在，則首先轉(zhuǎn)化為蒙脫石化為蒙脫石綠泥石混層，進(jìn)而再轉(zhuǎn)化為綠泥石。綠泥石混層，進(jìn)而再轉(zhuǎn)化為綠泥石。必須指出，蒙脫石向伊利石或綠泥石轉(zhuǎn)化的重要條件是孔隙水必須指出，蒙脫石向伊利石或綠泥石轉(zhuǎn)化的重要條件是孔隙水為堿性介質(zhì)，如果孔隙水為酸性，蒙脫石則將向高嶺石轉(zhuǎn)化。為堿性介質(zhì)，如果孔隙水為酸性，蒙脫石則將向高嶺石轉(zhuǎn)化。 當(dāng)當(dāng)K+與與H+比率接近正常海水時(shí)，蒙脫石失去層間水而比率接近正常海水時(shí)，蒙脫石失去層間水而向伊利石轉(zhuǎn)化，過(guò)程中要經(jīng)歷向蒙向伊利石轉(zhuǎn)化，過(guò)程中要

53、經(jīng)歷向蒙/伊混層的轉(zhuǎn)化；伊混層的轉(zhuǎn)化；在過(guò)程中，如果有在過(guò)程中，如果有Fe2+ ，Mg2+離子存在，蒙脫石則首離子存在，蒙脫石則首先轉(zhuǎn)化為蒙脫石先轉(zhuǎn)化為蒙脫石綠泥石混層，進(jìn)而向綠泥石轉(zhuǎn)化；綠泥石混層，進(jìn)而向綠泥石轉(zhuǎn)化；如果孔隙水為酸性，蒙脫石則將向高嶺石轉(zhuǎn)化。如果孔隙水為酸性，蒙脫石則將向高嶺石轉(zhuǎn)化。 3 3伊利石和綠泥石的轉(zhuǎn)化伊利石和綠泥石的轉(zhuǎn)化 伊利石和綠泥石在埋藏成巖過(guò)程中，若孔隙伊利石和綠泥石在埋藏成巖過(guò)程中，若孔隙水保持堿性，兩者可保持穩(wěn)定而不發(fā)生轉(zhuǎn)化。隨水保持堿性，兩者可保持穩(wěn)定而不發(fā)生轉(zhuǎn)化。隨著埋深的增加、地溫的增高，兩者結(jié)晶程度增加，著埋深的增加、地溫的增高，兩者結(jié)晶程度增加，

54、因此，因此，它們可以作為埋藏成巖過(guò)程中重結(jié)晶作用它們可以作為埋藏成巖過(guò)程中重結(jié)晶作用強(qiáng)度的指示劑強(qiáng)度的指示劑。若孔隙水呈酸性，伊利石和綠泥。若孔隙水呈酸性，伊利石和綠泥石均不穩(wěn)定，并且可以轉(zhuǎn)化為高嶺石。伊利石和石均不穩(wěn)定，并且可以轉(zhuǎn)化為高嶺石。伊利石和綠泥石的這種逆向轉(zhuǎn)化是一種退變作用，常出現(xiàn)綠泥石的這種逆向轉(zhuǎn)化是一種退變作用，常出現(xiàn)于于表生成巖環(huán)境表生成巖環(huán)境。4混層粘土礦物的轉(zhuǎn)化混層粘土礦物的轉(zhuǎn)化 混層礦物為大多數(shù)粘土礦物轉(zhuǎn)化的中間產(chǎn)混層礦物為大多數(shù)粘土礦物轉(zhuǎn)化的中間產(chǎn)物，常起著粘土礦物轉(zhuǎn)化的指示劑作用。物，常起著粘土礦物轉(zhuǎn)化的指示劑作用。在埋藏在埋藏成巖過(guò)程中，混層粘土礦物顯示為進(jìn)變作用

55、過(guò)程成巖過(guò)程中，混層粘土礦物顯示為進(jìn)變作用過(guò)程，這種作用的實(shí)質(zhì)就是層間溶液中某些陽(yáng)離子組合這種作用的實(shí)質(zhì)就是層間溶液中某些陽(yáng)離子組合和晶格的重新排列，首先形成不規(guī)則（無(wú)序）混和晶格的重新排列，首先形成不規(guī)則（無(wú)序）混層，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為規(guī)則（有序）混層。蒙脫石轉(zhuǎn)化層，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為規(guī)則（有序）混層。蒙脫石轉(zhuǎn)化為伊利石或綠泥石都要經(jīng)過(guò)不規(guī)則混層和規(guī)則混為伊利石或綠泥石都要經(jīng)過(guò)不規(guī)則混層和規(guī)則混層這兩個(gè)階段。層這兩個(gè)階段。在表生成巖環(huán)境中，若出現(xiàn)有混在表生成巖環(huán)境中，若出現(xiàn)有混層粘土礦物，表示粘土礦物逆向轉(zhuǎn)化為退變作用層粘土礦物，表示粘土礦物逆向轉(zhuǎn)化為退變作用過(guò)程。過(guò)程。 各類(lèi)粘土礦物在埋藏成巖過(guò)程中的轉(zhuǎn)化

56、各類(lèi)粘土礦物在埋藏成巖過(guò)程中的轉(zhuǎn)化淺埋條件下，淺埋條件下，粘土礦物可出粘土礦物可出現(xiàn)高嶺石和蒙現(xiàn)高嶺石和蒙脫石；深埋條脫石；深埋條件下，這些礦件下，這些礦物消失而轉(zhuǎn)化物消失而轉(zhuǎn)化成伊利石和綠成伊利石和綠泥石。泥石。粘土沉積物沉積后，粘土沉積物沉積后，水可占沉積物總體積的水可占沉積物總體積的70708080。粘土沉積物中通常存在有以下四種水：粘土沉積物中通常存在有以下四種水：1 1）孔隙水：）孔隙水：存在于粘土沉積物顆粒間的孔隙中，可以存在于粘土沉積物顆粒間的孔隙中，可以自由流動(dòng)，又稱(chēng)為粒間水或自由水；自由流動(dòng)，又稱(chēng)為粒間水或自由水；2 2）吸附水：）吸附水：由粘土顆粒表面的吸附作用而形成在顆粒

57、由粘土顆粒表面的吸附作用而形成在顆粒表面的水化薄膜，又稱(chēng)為薄膜水；表面的水化薄膜，又稱(chēng)為薄膜水；3 3）層間水：）層間水：以水分子形式存在于粘土礦物晶體結(jié)構(gòu)單以水分子形式存在于粘土礦物晶體結(jié)構(gòu)單元層之間的水，也稱(chēng)為結(jié)晶水；元層之間的水，也稱(chēng)為結(jié)晶水；4) 4) 結(jié)構(gòu)水：結(jié)構(gòu)水：以以O(shè)HOH- - 的形式出現(xiàn)于粘土礦物晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部，的形式出現(xiàn)于粘土礦物晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部，也稱(chēng)為化合水。也稱(chēng)為化合水。 粘土沉積物被埋藏后，在上覆沉積、負(fù)荷的重粘土沉積物被埋藏后，在上覆沉積、負(fù)荷的重壓下，壓下，首先排出孔隙水首先排出孔隙水。隨著埋深的加大，可以排。隨著埋深的加大，可以排出出吸附水吸附水、層間水層間水以至以

58、至結(jié)構(gòu)水結(jié)構(gòu)水。 孔隙水和吸附水的排出，對(duì)粘土礦物的晶體結(jié)孔隙水和吸附水的排出，對(duì)粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu)并無(wú)影響；而層間水和結(jié)構(gòu)水的排出，卻會(huì)使晶構(gòu)并無(wú)影響；而層間水和結(jié)構(gòu)水的排出，卻會(huì)使晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)化為混層粘土，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為在體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)化為混層粘土，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為在深層穩(wěn)定的非混層粘土礦物，如伊利石、綠泥石等。深層穩(wěn)定的非混層粘土礦物，如伊利石、綠泥石等。層間水的排出是由于靜電引力解吸作用的結(jié)果，從層間水的排出是由于靜電引力解吸作用的結(jié)果，從層間排出的水分子，轉(zhuǎn)移到孔隙中而成為自由水。層間排出的水分子，轉(zhuǎn)移到孔隙中而成為自由水。 現(xiàn)以現(xiàn)以蒙脫石蒙脫石為例，說(shuō)明隨埋深的增加粘土礦物為例，

59、說(shuō)明隨埋深的增加粘土礦物轉(zhuǎn)化過(guò)程中的脫水作用。轉(zhuǎn)化過(guò)程中的脫水作用。 根據(jù)伯斯特（根據(jù)伯斯特（19691969）的研究，蒙脫石轉(zhuǎn)化過(guò)程中的脫水作）的研究，蒙脫石轉(zhuǎn)化過(guò)程中的脫水作用可劃分為下述三個(gè)階段：用可劃分為下述三個(gè)階段： 第一階段，脫水作用主要由壓實(shí)作用引起，埋藏深度為第一階段，脫水作用主要由壓實(shí)作用引起，埋藏深度為10001500m10001500m以內(nèi)，所脫去的為孔隙水和過(guò)量的層間水（多于以內(nèi)，所脫去的為孔隙水和過(guò)量的層間水（多于兩層的），粘土中的含水量減至兩層的），粘土中的含水量減至3030，其中，其中10102525為層間為層間水，水，5 51010為殘留孔隙水。這是粘土礦物脫水速度最快的為殘留孔隙水。這是粘土礦物脫水速度最快的階段。階段。 第二階段，是原生孔隙水脫出后最主要的一次脫水作用，第二階段，是原生孔隙水脫出后最主要的一次脫水作用，其埋藏深度大于其埋藏深度大于1500m1500m，