黄土高原马兰黄土粘土矿物的定量研究

本文在回顾和总结中国西北黄土粘土矿物研究进展的基础上,提供了采用现代X-射线衍射(XRD)定量测试技术(包括粘土矿物样品处理和全自动数据处理技术)对陕北晋西12个县市马兰黄土粘土矿物定量研究的最新结果。测试结果表明,马兰黄土的主要粘土矿物为伊利石／蒙脱石混层矿物(相对含量为60％～70％),而不是以往所认为的伊利石。伊利石在黄土中主要呈两种形式存在,即单矿物伊利石和伊／蒙混层矿物中的伊利石。研究还发现,各地马兰黄土粘土矿物组成变化不大,但在神木、河曲、偏关一带伊／蒙混层比有局部增高的现象。根据扫描电子显微镜观察,黄土中粘土矿物不是以单粒形式存在,而主要是以集粒粘附物的形式包裹在碎屑颗粒表面。黄土中粘土矿物组成及其存在形式一方面可以充分揭示黄土物源区的表生化学环境特征;另一方面,伊／蒙混层矿物作为一种广泛分布的膨胀性粘土矿物和它在黄土粘土矿物中所占地位,对于认识马兰黄土在水作用下的湿陷变形和强度衰减的本质具有重要意义。     

临夏盆地晚渐新世沉积物中坡缕石的发现及其环境气候意义

为揭示临夏盆地晚渐新世沉积物的矿物组成对环境气候的指示意义, 利用X射线衍射和扫描电子显微分析方法, 对临夏盆地晚渐新世的沉积物的矿物组成以及坡缕石的矿物学特征进行了深入的研究.结果表明, 沉积物中的坡缕石主要为自生成因, 极少量具有碎屑成因.自生成因的坡缕石呈细长丝状的形态特征, 往往沿片状的伊/蒙混层粘土矿物颗粒的边缘交代、生长;碎屑成因的坡缕石呈平直细纤维状的, 以单颗粒形式产出, 与细小的粘土矿物颗粒混杂, 或叠合在片状粘土矿物颗粒的表面.在临夏盆地晚渐新世沉积物中, 下段岩层中的粘土矿物组合为伊利石、伊/蒙混层粘土和高岭石;中段岩层的为伊利石、伊/蒙混层粘土;而上段岩层则为伊利石、伊/蒙混层粘土和绿泥石, 反映在盆地形成之后, 气候演化经历从湿润→冷干的变化过程.而沉积物中坡缕石的含量自下而上逐渐增多, 其分布特征与粘土矿物组合所反映的气候环境变化趋势相吻合.伊利石和伊/蒙混层粘土普遍存在于临夏盆地晚渐新世沉积物中, 伊利石、伊/蒙混层粘土和高岭石的共存表明这些粘土矿物具有不同的来源.坡缕石是干旱、半干旱地区泥灰岩风化以及风成沙漠尘土沉积物的特征矿物, 临夏盆地晚渐新世的沉积物中碎屑成因坡缕石的发现, 表明自~9Ma以来便出现风成黄土的沉积.      

海南岛周边海域表层沉积物中粘土矿物组合及其气候环境意义

X射线衍射分析结果显示,海南岛周边海域表层沉积物中粘土矿物主要由伊-蒙混层矿物、伊利石、高岭石和绿泥石等组成,其含量分别为34.2%,27.3%,21.1%和17.4%。采用人工判别分区和Q型聚类分析分区相结合的方法,将研究区按粘土矿物的相对含量和分布水深,划分出3个粘土矿物组合区,各分区的矿物组合特点显示它们的赋存现状受控于各种粘土矿物本身的粒度、形态特征、水动力条件和水深等因素。在南海海域首次鉴别出有较高含量的伊-蒙混层矿物存在,根据前人对伊-蒙混层矿物、伊利石和高岭石所指示气候条件的研究结果和本研究区内这些表层粘土矿物的含量、组合特征,判断海南岛及周边区域1 500 a以来一直处于比较温湿的气候环境。     

蒙脱石伊利石化的水热实验模拟

以蒙脱石为初始材料,通过水热实验模拟在不同温度压力条件下蒙脱石的伊利石化过程。利用X射线粉末衍射及X射线荧光光谱、红外光谱和扫描电镜等方法对样品的矿物物相、化学成分、晶体结构与微观形貌等进行分析,其结果表明:(1)蒙脱石至伊利石的转化受温度和压力条件的控制;(2)随着温度和压力的增高,蒙脱石伊利石化沿着蒙脱石-无序伊蒙混层-有序伊蒙混层-伊利石的转化序列进行转化;(3)水热实验模拟表明蒙脱石至伊利石的转化以溶解重结晶机制为主。实验结果不仅有助于了解埋藏与低级变质作用中的蒙脱石伊利石化过程,同时为研究断层活动所致断层泥中黏土矿物的转化及反演断层形成时温度压力条件提供基本参数。     

徐水五香坡粘土中混合层矿物的研究

五香坡粘土是由石英钠长斑岩风化而成的一种粘土。该粘土主要由高岭石、蒙脱石和伊利石组成,而且伴生了少量的混合层粘土矿物。混合层粘土矿物通过用乙二醇处理与加热至520℃(1.5h)后的X射线衍射鉴定,它们是伊利石-蒙脱石规则混合层矿物和伊利石/蒙脱石不规则混合层矿物。在粘土中发现了混合层粘土矿物,这为伊利石和蒙脱石之间的转变提供了依据。     

两淮煤田石炭二叠系粘土矿物特征及其环境意义

应用差热分析，Ｘ衍射分析，透射电镜等测试手段，结合野外沉积环境，地球化学分析，对安徽两淮煤田石炭二叠系粘土矿物进行了系统的研究，主要粘土矿物有伊利石及其混层矿物，高岭石，绿泥石等，可划分为５种组合类型，即伊利石一伊／蒙混层一绿泥石组合，伊利石一伊／蒙混层组合，伊利石一伊／蒙混层一高岭石组合，高岭石一伊／蒙混层一伊利石组合的高岭石组合。不同的组合类型代表着一定的沉积环境和盆地水介质条件。其结构同其它     

贵州威宁麻窝山岩溶盆地沉积物中粘土矿物特征及其古气候指示意义

利用X射线衍射等分析方法,对贵州威宁麻窝山岩溶盆地沉积物中粘土矿物进行研究,获得了粘土矿物的组成、相对含量、结晶度指数、化学指数以及相对含量比值等方面的信息,探讨该盆地的沉积环境演化特征。研究表明,粘土矿物以伊/蒙混层矿物(30%~75%)和绿泥石(10%~45%)为主,高岭石(5%~20%)和伊利石(10%)次之,基本不含蒙脱石。伊/蒙混层矿物和绿泥石含量呈负相关性。高岭石含量在剖面底部较稳定,在484cm上部出现较大的波动。伊利石结晶度和化学指数与伊/蒙混层矿物含量具有较好的正相关性,且在第Ⅰ阶段相对于其它指标较敏感,出现波动。通过综合对比分析,将研究区剖面划分为4个阶段,其是3个冷暖干湿的大循环和若干个小循环气候环境的物质记录。     

准噶尔盆地南缘新生界粘土矿物分布及影响因素

根据粘土矿物的相对含量研究了准噶尔盆地南缘新生界砂岩粘土矿物类型、组合特征及纵、横向分布规律及其主要影响因素。划分出无序伊/蒙混层型、部分有序伊/蒙混层型、伊利石+伊/蒙混层型、蒙皂石型以及含坡缕石型等5类粘土矿物组合。按照伊/蒙混层相对含量的变化,粘土矿物纵向上演化呈正常转化型(伊/蒙混层相对含量降低)、反向转化型(伊/蒙混层相对含量增加)和“S”型(伊/蒙混层相对含量呈曲线变化)3种形式。平面上,伊/蒙混层和伊利石这两类主要粘土矿物从湖盆的边缘向中心分别呈现减少和增多的趋势,湖盆边缘相带以无序伊/蒙混层型、蒙皂石型和含坡缕石型为主,湖盆中心则为部分有序伊/蒙混层型和伊利石+伊/蒙混层型组合等类型。上述分布规律的控制因素主要有沉积环境、构造运动及层序发育等。     

广西东攀剖面二叠系顶部粘土矿物特征及古气候意义

对广西东攀剖面二叠系顶部20个样品中的粘土矿物进行X射线衍射分析。伊利石结晶度值显示这些样品形成于中晚成岩带的地质环境;伊利石、蒙脱石纵向分布规律和伊利石结晶度与伊利石含量的关系表明伊利石除陆源碎屑来源外,可能有部分为蒙脱石伊利石化而成;伊利石结晶度变化曲线和伊蒙混层类型的变化规律表明,本区粘土矿物组合与含量的变化除受到后期成岩作用的影响外,还明显地受沉积因素的控制;伊利石结晶度、伊利石化学指数、高岭石和伊利石的含量、伊蒙混层类型显示东攀剖面以9、10层界线上方5cm为界,古气候由干冷变为湿暖;水介质由偏碱性向酸性转变。     

鸡西盆地张新地区浅成侵入体对砂岩储层粘土矿物的影响

射线衍射分析测试方法对鸡西盆地张新地区浅成岩侵入后上下盘砂岩储层中的粘土矿物进行分析,粘土矿物具有3种组合形式：①伊蒙混层＋伊利石＋绿泥石±高岭石±绿蒙混层组合;②伊利石＋绿泥石±伊蒙混层组合;③伊蒙混层＋高岭石＋伊利石＋绿泥石组合。上盘围岩伊利石平均相对含量随远离辉绿玢岩体的距离增大而减少,伊蒙混层、高岭石、绿泥石平均相对含量增大;下盘围岩伊利石、高岭石、绿泥石平均相对含量随远离辉绿玢岩体的距离增大而增加,伊蒙混层平均相对含量减少。伊利石和高岭石相对含量的增加与其对孔隙度的影响效果相反;伊利石和绿泥石相对含量的增加对渗透率的影响效果相反。     

粘土矿物定量分析偏差的修正

应用Ｘ射线衍射定量分析方法中的基体清洗法及其演化而来的自清洗法 对粘土常见矿物蒙脱石,绿泥石,高岭石,伊利石,等的Ｋ值进行了实验测定,在上经基础上提出了采用稀释法,即外加一定量石英对由于粘土矿物结晶度和定向度差异所引起定量分析偏差进行修正的方法。     

岩浆母质对蚀变粘土矿物的约束:以贵州新民剖面P-T界线附近火山灰层为例

目前对于粘土层中伊蒙混层矿物的堆垛结构、单元层含量与岩浆母质及环境条件关系的了解等,仍然十分匮乏.一定沉积环境下火山灰层中粘土矿物组合、以及伊蒙混层堆垛方式精细结构特征,可能记录了沉积(包括成岩作用) 环境对火山物质蚀变产物的影响.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、元素地球化学分析、氧同位素分析方法等方法,对贵州新民深海相二叠系-三叠系(P-T) 界线附近蚀变火山灰层的地球化学特征、粘土矿物精细结构特征等进行了深入研究.结果表明,4个火山灰粘土层均含有2种具有R3结构、不同混层比的伊蒙混层矿物相,且均出现粘土矿物集合体取代原先的火山碎屑颗粒或在颗粒表面生长的现象,粘土矿物形成于沉积-成岩阶段因而其泥质结构被保留;样品XM-5-1和XM-5-2的Fe3+原子数分别为0.16和0.17个且具有明显Eu负异常和较低的K₂O含量,而XM-5-3和XM-5-4的Fe3+原子数均为0.14个,说明相对于前2个粘土层,后2个的岩浆母质更加偏向酸性而表现为成岩蚀变程度更强.粘土矿物的氧同位素组成为17.3‰~18.1‰,与常温下蒙脱石与海水的平衡数值相近,表明粘土矿物化学组成与海底成岩蚀变环境有关,而不同火山灰层的粘土矿物学特征则主要取决于岩浆岩母质以及成岩蚀变强度.      

可可西里盐湖表层沉积物中粘土矿物的环境信息

通过对可可西里盐湖表层沉积物中粘土矿物的研究,以期获得近年来湖区的某些环境信息.研究结果表明:沉积物中的粘土矿物主要为伊利石和绿泥石,非粘土矿物主要为石英、方解石和长石以及少量白云石、文石、闪石和石膏等.样品中＜2μm的粘土矿物以伊利石和绿泥石为主,局部样品含少量有序伊/蒙混层.根据样品分布特点和粘土矿物的组合类型,将样品划分为3个区域:1区和3区的矿物组合为伊利石、绿泥石和有序伊/蒙混层;2区为伊利石和绿泥石,无伊像混层矿物.其中1区和3区样品的结晶度(IC)范围为0.41～0.59,均值为0.51;2区样品的结晶度范围为0.25～0.40,均值为0.34,明显低于1区和3区,说明2区样品中的伊利石具有更高的结晶度.样品的伊利石化学指数(CI)均小于0.5,表明该伊利石为富Fe-Mg伊利石,主要是物理风化作用的结果.伊利石和绿泥石作为主要粘土矿物反映了近年来整个湖区的环境以干冷为主,局部区域(1区和3区)出现的少量有序I/S混层矿物则指示在短期内曾经历过短暂的干湿交替环境.此外,在酸性介质条件下,少量伊利石发生弱水解作用导致晶格中的K+淋失,并转化为伊/蒙混层矿物,同时也降低了伊利石的结晶度.     

海拉尔盆地贝尔凹陷兴安岭群储层粘土矿物组成及成因研究

油田注水开发是保持地层能量,提高采收率的有效手段.海拉尔地区由于粘土矿物含量高,在开发过程中储层遇水易泥化、坍塌,严重影响油气的有效开采.通过X射线衍射、偏光显微镜观察和扫描电镜分析,确定了海拉尔盆地贝16断块兴安岭群储层自上而下存在三种粘土矿物组合:蒙脱石 高岭石 (绿泥石)→高岭石 伊/蒙间层 伊利石 (绿泥石)→伊利石 绿泥石 绿/蒙间层 伊/蒙间层.粘土总量在9.1%～69.1%之间,由地层浅部到深部呈现由高到低的变化规律.详细研究了水敏性极强的钠蒙脱石及其间层矿物,认为凝灰物质的水解蚀变以及长石和中、酸性岩屑在成岩过程中的次生变化是造成海拉尔地区粘土含量高的主要因素.     

松辽盆地扶新隆起带北部扶余油层超低渗储层 粘土矿物特征及其对敏感性的影响

以储层敏感性流动实验为基础,结合X射线衍射、扫描电镜、铸体薄片等方法,对松辽盆地扶新隆起带北部扶余油层超低渗储层粘土矿物特征及其对储层敏感性的影响进行了研究,结果表明:扶余油层主要含有绿泥石、伊利石、高岭石和伊/蒙混层等4种矿物,其中伊利石含量最多,绿泥石和伊/蒙混层次之,高岭石最少。储层速敏性和碱敏性相对较弱,水敏性和盐敏性较强,对储层影响较大,勘探开发时应重点关注。粘土矿物对储层水敏性的影响主要有3个方面,其中粘土矿物绝对总量是扶余油层水敏性强弱的主控因素。     

一种不规则伊/蒙混层粘土矿物堆垛序列的研究——兼论具二维晶格一维准晶格的矿物的存在

研究不规则混层粘土矿物的结构主要包括两个方面:一是混层粘土矿物的基本结构单元层的种类及比例;二是构造单元层的连结概率。不规则伊/蒙混层粘土矿物(以下简称I/S)在自然界分布极为广泛。在研究二叠/三叠系(以下简称P/T)界线层粘土矿物时,发现从我国西北到东南很多地区,该界线粘土层中均发育有I/S。利用X射线、红外光谱、电子显微镜和化学分析方法对湖南、湖北、四川和浙江等地的这种I/S,进行了系统的矿物学研究,并对其构造单元层的堆垛序列进行了深入探索(做了MacEwan一维直接傅里叶变换),还发现在c轴方向上,伊利石晶层和蒙脱石晶层的堆垛,可用Fibooacci序列进行推导,由此作者提出了这种I/S具有二维晶格一维准晶格的设想。     

广安地区侏罗系凉高山组粘土矿物研究

四川广安地区侏罗系粘土矿物类型主要为绿泥石、高岭石、伊蒙混层和伊利石;同一口井随着深度的增加,伊利石、绿泥石含量增加,伊蒙混层中的蒙脱石混层比降低。粘土矿物特征与储集层物性的相关性分析认为:伊蒙混层含量、伊利石含量均与储集层孔渗性能呈负相关,绿泥石与高岭石含量与储集层孔渗性呈正相关;通过对伊蒙混层中蒙脱石的混层比的计算,大多数为有序混层,说明该区凉高山组处于生油高峰期,这与岩石中TOC(%)介于0.8与1.3,Ro(%)介于0.7与1.2相吻合。     

广安地区侏罗系凉高山组粘土矿物研究

四川广安地区侏罗系粘土矿物类型主要为绿泥石、高岭石、伊蒙混层和伊利石;同一口井随着深度的增加,伊利石、绿泥石含量增加,伊蒙混层中的蒙脱石混层比降低。粘土矿物特征与储集层物性的相关性分析认为:伊蒙混层含量、伊利石含量均与储集层孔渗性能呈负相关,绿泥石与高岭石含量与储集层孔渗性呈正相关;通过对伊蒙混层中蒙脱石的混层比的计算,大多数为有序混层,说明该区凉高山组处于生油高峰期,这与岩石中TOC(%)介于0.8与1.3,Ro(%)介于0.7与1.2相吻合。     

晋城矿区粘土矿物特征及沉积-成岩响应

在X射线衍射和扫描电镜观测的基础上,结合区域沉积演化分析,探讨了晋城矿区粘土类型、组合特征、微观结构与沉积-成岩作用的关系。结果表明,晋城矿区粘土矿物以高岭石为主,其次为伊利石和伊利石/蒙脱石混层,还有少量的绿泥石和蒙脱石;山西组粘土矿物颗粒排列定向性优于太原组,多呈带状或平叠状产出,而太原组多为蜂巢状、花朵状或凝絮状;由于太原期频繁的海侵海退致使煤层顶底板处于pH值较高的碱性环境,使成岩过程中高岭石向伊利石转化,造成太原组粘土矿物的伊利石含量明显高于山西组,而高岭石含量相对较低。     

成岩带、近变质带与一维纳米级层状硅酸盐

运用X射线衍射分析技术，计算了成岩带、近变质带粘土矿物C^*方向的粒度。根据阿尔卑斯造山带前陆碎屑岩粘土矿物粒度与伊利石结晶指数的关系，推导出了伊利石、绿泥石、蒙脱石、伊蒙混层、高岭石和叶蜡石的c^*方向粒度变化趋势曲线。结果表明，大多数产于成岩带和近变质带的粘矿物其c6*方向粒工为几至几十纳米。成岩带和近为质带是一维天然纳为级土帮物的产地。