铵伊利石矿物热稳定性研究

通过室内对含铵伊利石粘土岩样品加热处理,利用DTA、XRD、FTIR、氮元素分析等方法研究了铵伊利石的热稳定性,发现铵伊利石矿物中的氮含量随温度的升高而逐渐降低.铵伊利石矿物晶格结构在500℃之前,具有稳定性,层间的N表现为缓慢释放的特征.在500～600℃温度区间,层间N的释放速率加剧.600℃开始向半晶质化方向发展,700 ℃以上晶格结构破坏,层间NH4+消失.加热到700～800℃高温相中,仍残留有0.3%～0.5%的氮,这表明矿物中的N在高温下通过与Si、Al和O原子化学结合,仍具有比较高的相对稳定性.本研究对于认识地球系统幔源物质演化、运移、分异、脱气作用和氮循环等具有重要理论意义.     

含煤地层中铵伊利石矿物特征及成因

NH4+和K+具有相同的离子半径(K+半径为0.133nm,NH4+半径为0.148nm),导致NH4+可以替代K+参与成岩作用形成含铵硅酸盐矿物,常见的含铵矿物有:水铵长石,含铵黑云母、铵伊利石等(Higashi S,1982;Juster T C,1987)。铵伊利石常见于有机质丰富的沉积地层     

含油气岩系中含铵矿物研究现状与前景

研究表明,在含油气岩系中,当有机质发生热演变而成熟、并逐渐向烃类转变的整个过程中,氮主要以NH+₄的形式释放出来而进入孔隙流体与周围介质 (成岩矿物 )相互作用,最重要的机制是NH+₄可取代粘土矿物 (如伊利石,I/S混层矿物等 )层间的K+而参与成岩作用,形成含铵矿物,这一过程中氮的地球化学性质发生了重要变化,含铵矿物中固定 -NH4的富集状况与有机质成熟度及烃类运移有关。通过研究成岩和油气生成、运移、聚集过程中氮的岩石地球化学行为及其控制因素,可将固定 -NH₄作为有机质成熟度和油气运移路径的一种新的、有意义的示踪剂。     

山西晋城和阳泉地区石炭系太原组铵伊利石矿物特征及成因

铵伊利石是伊利石层间域的K+被NH+4替代而形成的类质同象.文中运用X射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析以及热重—热流—红外光谱同步分析等手段,对山西晋城及阳泉地区的15号煤层夹矸及煤中矿物进行了研究,发现15号煤层夹矸和煤低温灰中黏土矿物以铵伊利石和高岭石为主,铵伊利石含量为21％～74％;X射线衍射图谱上d(001)...     

铵伊利石矿物中NH_4~+的水溶性与可交换性研究

利用蒸馏水和10%KCl溶液先后多次反复对铵伊利石质矸石粉状样品进行淋滤实验,通过测试淋滤液中总氮、铵态氮、硝态氮和亚硝态氮的含量,探讨水和KCl溶液对铵伊利石层间NH4+离子的溶出行为。研究发现:①铵伊利石夹矸中存在水可溶性氮,这种可溶性氮可能以硝态氮和铵态氮的形式存在,水对其溶出速度是比较快的,这部分水溶性氮是煤矸石风化过程中对周围环境产生氮污染的潜在因子;②铵伊利石矿物晶层中的固定NH4+离子是可以被K+离子所取代出来的,这个取代过程是持续而缓慢的。     

沾化凹陷渤南洼陷沙一段湖相富有机质烃源岩岩石学与孔隙结构特征:以罗63井和义21井取心段为例

以沾化凹陷渤南洼陷罗63井和义21井沙一段取心段为例,依据研究样品的热解、全岩与黏土矿物X射线衍射、有机岩石学、孔隙度、氩离子抛光+扫描电镜以及微孔隙结构等分析结果,开展了沙一段湖相富有机质烃源岩岩石学与孔隙结构特征研究,结果表明：罗63井和义21井沙一段取心段富有机质烃源岩主要由碳酸盐矿物、黏土矿物和石英组成,另含少量长石、黄铁矿和石膏,其中黏土矿物主要由伊/蒙混层、伊利石组成,由取心段顶部至底部,碳酸盐矿物质量分数明显增高,而黏土矿物和石英则显著降低,呈现由钙质或灰质泥岩至演变为泥质灰岩的特征,岩石构造类型包括层状、纹层状和块状3类;罗63井和义21井沙一段取心段富有机质烃源岩平均孔隙度分别为2.09%和4.43%,具纹层状构造的烃源岩具有相对高的孔隙度;主要发育矿物基质孔隙（即粒间孔隙和粒内孔隙）和裂缝型孔隙两大类,而有机质孔隙不发育,孔隙半径从十几微米至几纳米的孔隙均有分布,以发育孔径50 nm以上的宏孔为主。     

高压条件下蒙脱石层间域对氮的保护效应

含铵(NH₄⁺)蒙脱石不仅存在于陆地土壤中,还广泛存在于蚀变洋壳、远洋和陆源沉积物中,是N的主要载体矿物,对地表N向地球深部的传输路径和效率具有重要影响。本文利用微区和粉晶X射线衍射(XRD)、漫反射傅里叶红外光谱(DRIFT)和元素分析等表征技术,研究了不同温度(25～700℃)和压力(常压和2.5GPa)条件下含铵蒙脱石的物相及结构演化,以及N的赋存状态和N含量的变化特征。结果表明,在常压条件下,温度上升会导致蒙脱石层间距从1.20nm(25℃)逐渐减小至0.96nm(700℃)。同时,蒙脱石Al2–OH(914cm^-1)和AlMg–OH(844 cm^-1)振动峰强度在升温过程中逐渐减弱,表明蒙脱石结构羟基逐渐脱失;在500℃时,蒙脱石结构羟基完全脱失,并导致层间完全坍塌。在高压(2.5GPa)条件下,温度上升会造成蒙脱石层间距从1.20 nm(25℃)逐渐减小至1.02 nm(700℃),但蒙脱石结构羟基在700℃时依然存在。在此过程中,蒙脱石膨胀性逐渐降低,表明蒙脱石逐渐向伊利石转变。在常压...     

铵(氮)在岩石和矿物中地球化学行为研究进展

地壳中的氮大都以NH4 储存在矿物中.由于成岩时含氮有机物质的分解作用,氮广泛分布在沉积岩和低级变质岩中;在岩浆岩和变质岩中,氮主要以NH4 存在于含钾硅酸盐(长石和云母类)中;岩浆岩的δ(15N)值和氮浓度明显地不同于沉积物和变沉积岩,主要是由于有机物的缺乏.具有明显铵含量的火成岩主要是含钾矿物的深成岩.因而NH4 可以作为一个"示踪元素"而用于成矿作用等方面的研究.文章还提出了未来的研究方向.     

辽河西部凹陷优质页岩层段岩石学类型及其有机地球化学特征

本文从辽河西部凹陷岩心观察入手,结合岩石薄片鉴定与X衍射全岩定量分析技术,完善了湖相泥质岩类岩石学分类方法。根据新的分类方案,页岩可分为黏土型页岩、长英型页岩和混合型页岩等。其中黏土型页岩呈密集层状构造,黏土矿物为主,有机质层状富集,发育在陆源输入相对较弱的环境里;长英型页岩以泥级石英长石为主,镜下层状结构不明显,发育于陆源输入较强的淡水沉积环境;混合型页岩中发育黏土矿物、长英质和碳酸盐岩矿物,无主体成分,有机质以湖泊藻类为主,有机质纹层与黏土或者与碳酸盐岩纹层间互层结构,发育在微咸水至咸水的闭塞湖相环境。有机地化分析和生烃动力学实验研究表明半深湖相-深湖相的具有纹层结构黏土型页岩及混合型(含碳酸盐质)页岩,有机质类型以Ⅰ-Ⅱ1型为主,生烃能力很强,长英类页岩和块状泥岩次之。混合型页岩主要分布盘山洼陷沙四上亚段杜二层段和高升层段,黏土型页岩主要分布在杜家台和曙光斜坡区沙四上亚段杜一层段。混合型页岩区为油田公司近期非常规油气勘探的主攻方向。     

青西凹陷下白垩统含白云质泥岩与泥质白云岩储集层微观孔喉特征及控制因素

岩石类型中的孔喉特征对储集层的研究具有重要意义。对青西凹陷下白垩统储集层中的含白云质泥岩和泥质白云岩进行薄片观察、矿物X衍射定量分析、场发射扫描电镜观察、Qemscan系统分析和压汞分析,结果发现,含白云质泥岩中黏土矿物含量高,发育黏土矿物层间孔,含部分黄铁矿晶间孔及微裂缝,粒内孔数量较少,微米级孔隙(孔径10~200μm)数量居多;泥质白云岩中白云石含量高,以矿物颗粒粒缘缝、粒间孔、微裂缝及有机质收缩缝为主,偶见有机质溶蚀孔、黄铁矿晶间孔,纳米级孔隙较多,主要为20~200μm。通过两类岩性中孔喉特征差异初步分析,认为矿物组成、压实作用、有机质成熟度是其主要影响因素。     

渝东南彭水地区彭页1井龙马溪组储层特征及含气性研究

渝东南地区是我国页岩气勘探开发的重点地区.以彭水地区彭页1井龙马溪组泥页岩为研究对象,结合钻井资料、全岩分析、薄片观察、扫描电镜、核磁共振与氮气吸附等实验,对页岩岩矿特征、有机地球化学、储层特征与含气性进行系统分析.研究表明：彭页1井龙马溪组泥页岩厚度约80 m,脆性矿物含量高,以石英为主,约占48%,其次为长石与碳酸盐矿物;黏土矿物占29%,以伊利石为主,占黏土矿物总量的65%,与美国Barnett页岩矿物成分及含量相近,有利于后期压裂.该井区页岩有机质类型为II2型,TOC为1%~3%,平均1.84%,成熟度2.5%~4.4%.储集空间多为纳米级-微米级孔隙,有机质孔和粒间孔为主,可见粒内溶蚀孔、微裂隙、黏土矿物层间孔和少量晶间孔,平均孔隙度2.43%,孔径以微小孔为主,介于2~80 nm,渗透率主要集中在0.005~0.01 mD,含气性中等-偏低,解析气量平均1.15 m3/t,饱和吸附量（VL）平均2.56 m3/t,均低于Barnett页岩和焦页1井的含气量,有机质丰度、储层孔隙度是该区页岩含气量的主控因素,其次还受脆性矿物和黏土矿物含量影响.     

陆架边缘海环境下金属元素与有机质富集关系探讨

陆架边缘海是“河口—陆架”体系重要的碳汇,黏土矿物作为主要载体将有机质与金属元素吸附于表面或层间,通常表现为粒度、有机质和金属元素含量之间高度正相关。本文通过分析南黄海中部沉积物粒度、总有机碳、主微量元素,探讨三者之间分布特征和相互关系,进一步开展金属元素、有机质与黏土矿物吸附模拟实验,结果表明,酸性条件（pH=4）下适量的金属离子（Zn2+、Ni2+、Pb2+）明显促进伊利石对腐殖酸（有机质主要组成部分）吸附,腐殖酸吸附量达到20.06 mg/g,其中金属离子加入使腐殖酸吸附量提高6.25%;同时碱性条件（pH=8）下金属离子也能够促进伊利石对腐殖酸吸附,腐殖酸吸附量达到15.7 mg/g,金属离子加入使腐殖酸吸附量提高38.9%。金属离子的阳离子键桥作用促进伊利石吸附腐殖酸,且酸性环境下腐殖酸的吸附量高于碱性环境。证实了陆架边缘海背下金属元素的参与对黏土矿物吸附腐殖酸具有明显促进作用,有利于在全球碳循环过程形成边缘海“碳库”,同时海洋酸化可能造成海洋溶解有机质降低和重金属离子浓度升高,对陆架边缘海海洋生态系统平衡构成威胁。     

白云母—流体界面盐离子分布的计算模拟研究:对离子地球化学循环的启示

黏土矿物是表生土壤、沉积物、碎屑岩结晶颗粒表面的常见矿物,常与地质流体处于共存状态。离子–水–黏土矿物的相互作用影响着表生环境的流体组成、元素输运、土壤有机质分馏和沉积物的力学特性等。通过分子动力学模拟认识离子在黏土矿物–流体界面的分布,是揭示黏土矿物参与离子地球化学循环过程的基础。以白云母为研究对象,使用分子动力学模拟和热力学计算方法,分析了白云母–碱金属盐溶液界面的离子吸附结构和静电作用特性。研究发现Na⁺离子在白云母表面形成了两个内球络合吸附层, K⁺、Cs⁺离子仅形成一个内球络合吸附层。内球络合吸附层外可以形成多个外球络合吸附层,表现为离子的层状吸附结构。增大盐浓度没有改变同种离子的吸附结构,仅改变吸附层分布的大小。定量对比了使用伞状采样方法计算的离子吸附自由能曲线和基于离子密度分布得到的自由能曲线,二者总体一致,基本确证了模拟采样的充足性。研究表明界面流体不能视为均一的介电环境。     

黏土矿物对长链脂肪酸及季铵盐热解行为影响的初步实验

<正>野外观察和模拟实验证实黏土矿物是烃源岩的重要组成矿物,对生烃母质的热解具有催化作用。在浅层低熟烃源岩中,可溶有机质是低熟油的主要来源,它以长链脂肪酸及其衍生物为主。因此,研究黏土矿物对长链脂肪酸及其衍生物热解行为的影响对探索油气形成过程中的黏土矿物催化作用机理问题具有重要的实际意义。大量实验研究表明地层烃源岩中黏土矿物层间存在可溶有机质,但是该部分有机质对生烃的贡献尚不明确。然而,实验条件下脂肪酸难以进入到黏土矿物的层间,但含阳离子基团的脂肪酸衍     

松辽盆地南部海力锦铀矿床姚家组下段黏土矿物特征及其铀成矿意义

黏土矿物是表征盆地砂岩型铀矿含矿建造地球化学环境以及反演其经历的表生流体作用的重要指示性矿物。文章以钱家店凹陷新发现的海力锦铀矿床含矿层姚家组下段为研究对象,通过偏光显微镜、X射线衍射、扫描电镜及能谱分析等方法,系统开展了不同地球化学分带的岩石学、黏土矿物类型、形貌及含量等特征研究。姚家组下段红色和灰色泥岩原生黏土矿物组合为伊利石+伊蒙混层,高岭石含量较低,总体反映了沉积期偏干旱炎热古气候环境。泥岩中不同类型黏土矿物含量具有一定的相关性,推测其在沉积-成岩过程中存在一定的相互转化关系。与泥岩明显不同,各地球化学分带砂岩中的黏土矿物主要为高岭石,其次为伊利石和伊蒙混层,显示具有后生外来酸性流体改造的特点,应发生在区域层间氧化水渗入之前。铀含量与黏土矿物含量间没有明显的相关性,结合镜下铀-黏土矿物空间赋存关系和区内构造-流体演化史显示,矿石中铀沉淀富集受多种吸附还原剂控制,局部与高岭石关系密切,存在一期深部酸性还原流体渗出改造作用,为原生偏弱还原性的姚家组下段砂岩铀成矿提供了有利条件。     

有机质对蒙脱石伊利石化作用的影响——来自热模拟实验的证据

<正>蒙脱石伊利石化作用是泥岩成岩过程中最为重要的矿物转化之一。两种矿物同属2:1型片状黏土矿物。最大的差别在于蒙脱石属于膨胀性黏土矿物,层间域被水和有机质占据;伊利石属非膨胀性黏土矿物,层间被阳离子(K+)占据。前人先后提出了多种蒙脱石向伊利石转化的模式。目前被大多数学者认可的主要是固态转化机制[1-2]和溶解重结晶机制[3-4]。前者强调结构层内及层间化学成分的渐变,而后者关注结构层的突变溶解。所有这些转化机制都是在水-岩作用体系下,强调温度[5-6]、时间[7-8]、K+)浓度[4,9]水/岩比[10-11]     

大陆中、下地壳电学特征实验研究①

高温高压下地壳物质电导率的实验室测定是研究大陆中、下地壳高导层成因的重要方法之一。研究表明,水、石墨、部分熔融以及矿物脱水都可能形成地壳高导层,在不同构造环境和深度下这些机制起着不同的作用。为解释中地壳高导层,水的存在是必不可少的条件,在下地壳,水、石墨、部分熔融以及矿物脱水、甚至特定的干的下地壳岩石都可解释大地电磁测量结果。     

泥质岩成岩作用中的黏土矿物研究

文章通过对泥质岩的黏土质矿物组分、成岩作用中黏土质矿物变化综合研究,认为泥质岩中存在大量黏土矿物,且泥质沉积物由松散到固结成岩实质上是黏土矿物组成的变化。泥质岩中主要黏土矿物包括高岭石、蒙皂石、绿泥石、伊利石以及其组成的混层型矿物伊利石/蒙皂石、绿泥石/蒙皂石,其成岩过程可划分为成岩早期的压实阶段、成岩晚期的黏土矿物转化阶段。压实阶段的泥质沉积物中黏土矿物具有物源的继承性、沉积水体古环境指示意义;受压实作用孔隙水、层间水被排出,原生絮凝团被压破,使片状质点趋于平行排列,黏土矿物与孔隙水发生反应,亦形成少量的新生作用矿物,因而黏土矿物具继承源和新生作用源特性。成岩晚期阶段发生层间水释放及层间阳离子交换,从而使得矿物晶体结构与成分发生变化,主要表现为一元黏土矿物向二元混层型转化,最后再到一元型黏土矿物的转化,最终形成转变源黏土矿物。     

和什托洛盖盆地石炭系太勒古拉组泥页岩岩矿特征

和什托洛盖盆地上石炭统太勒古拉组具有页岩气勘探潜力。为详细了解太勒古拉组泥页岩岩矿特征及其对页岩气勘探开发的影响,采用X射线衍射仪定量分析法,对其中的泥页岩岩矿特征进行了较全面的系统分析,结果表明太勒古拉组泥页岩具以下特征:(1)脆性矿物百分含量均值超过50%,表明可压裂性较好;(2)黏土矿物以伊利石和绿泥石为主,且随着伊利石含量的增多,伊/蒙间层含量大致呈相应降低的规律;(3)太三段泥页岩黏土矿物组合为高岭石+伊蒙混层+绿泥石+伊利石,加之其有机质镜质体反射率深部平均为1.15%,地表平均为1.20%,表明太三段已进入中成岩阶段;(4)黏土矿物、石英+长石及碳酸盐岩含量与井深相关性较差;盆地西南缘及东南缘脆性矿物含量略高于南缘,盆地北缘脆性矿物含量略低于盆地南缘,黏土矿物反之;(5)该组沉积于滨海环境,与川南筇竹寺组和龙马溪组海相泥页岩的形成环境不同。     

X射线衍射和TIMA研究陕南镇巴地区富锂黏土岩的矿物组成及锂的赋存状态

黏土岩型锂矿作为可利用锂资源的重要组成部分,由于其分布广、储量大而备受关注。陕西镇巴地区晚二叠世吴家坪组新发现黏土岩型锂矿(资源),Li₂O最高含量可达0.39%,达到了黏土锂矿的工业指标(0.2%),具有一定的开发利用价值。为了查明陕南镇巴地区富锂黏土岩中黏土矿物种类、含量及富锂黏土岩中锂的赋存状态,本文选取陕西镇巴地区富锂黏土岩,通过偏光显微镜鉴定初步查明黏土岩的矿物组成,利用X射线衍射(XRD)、全自动综合矿物分析系统(TIMA)分析技术定量查明富锂黏土岩中黏土矿物及主要元素含量。结果表明：该黏土岩主要由高岭石、铝绿泥石、伊利石、锂绿泥石等黏土矿物以及赤铁矿组成,含少量绿泥石、金红石等矿物。TIMA分析表明样品中锂绿泥石最高含量为8.94%,对应锂含量为0.12%(Li₂O含量为0.26%),略低于该样品全岩Li₂O含量(0.31%)。锂绿泥石呈丝缕状,不规则粒状,嵌布于一水软铝石、伊利石、铝绿泥石之间。综合研究认为镇巴地区富锂黏土岩中锂主要赋存于锂绿泥石中,其他矿物的锂含量很低。锂绿泥石、伊利石、高岭石等层状结构...