不同母质发育的东北黑土的粘粒矿物组成研究

东北黑土的成土母质主要是第四纪沉积物,在对红土母质和黄土母质上发育的两种东北黑土剖面土壤进行小于2μm粘粒的化学组成和XRD衍射分析基础上,研究这两种母质上发育的东北黑土的粘粒矿物组成。结果表明红土母质上发育的东北黑土风化脱硅作用较强,以1—1型或2—1型粘粒矿物为主,主要含有伊利石、蛭石、高岭石,上层土壤粘粒中含有少量绿泥石,母质层含有大量的蒙脱石,不含有绿泥石。在成土过程中,伊利石大量存在,少量绿泥石逐渐形成,蒙脱石向蛭石转化;黄土母质上发育的东北黑土以2—1型粘粒矿物为主,主要含有伊利石、蛭石、高岭石、少量的绿泥石,母质层粘粒中含有长石,经过脱硅作用逐渐消失,有些土壤的母质层粘粒中也含有蒙脱石,粘粒矿物分布相对均匀,矿物间的转化和演化相对简单。     

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]     

蒙脱石伊利石化的控制因素、转化机制及其转化模型的研究综述

蒙脱石伊利石化是近几十年来粘土矿物学研究的核心之一。本文综述了近年来蒙脱石伊利石化的研究进展，内容涉及影响控制蒙脱石伊利石化的主要因素，包括温度、时间、压力、孔隙流体的化学成分等；蒙脱石向伊利石转化的机制及动力学模拟；当前流行的几种蒙脱石伊利石化的转化模型。     

山东车镇凹陷东部古近系沙河街组成岩作用

车镇凹陷沙河街组的沉积体系受控于盆地内的构造、物源供给以及沉积时的气候环境。以岩石学特征为基础，描述了成岩过程中压实与压溶作用、胶结作用、溶解作用与次生孔隙的特征，以及次生孔隙带在本区的分布。论述了碳酸盐胶结物与粘土矿物胶结作用的特点。粘土矿物蒙脱石-伊利石转变具有明显的渐变与突变交替的演化程式，其演化经历了蒙脱石带、渐变带、迅速转化带和伊利石带以及蒙脱石向伊利石的转变带。沙河街组的成岩作用划分为早期成岩阶段（A期、B期）和晚期成岩阶段（A期、B期、C期），并提出了成岩阶段的划分标志。     

吉林省中部黑土黏粒矿物的组成分析

为探讨玉米带黑土土壤退化的原因,通过X-射线衍射方法对吉林省中部玉米带黑土的黏粒矿物组成及分布进行了初步的研究,结果表明:黑土的黏粒矿物组成主要以2∶1型的蒙脱石及伊利石为主,二者总和达90%。伊利石在表层有增加的趋势,而蒙脱石向下则有增加的现象,此结果与黏粒的全量分析相一致。     

鄂尔多斯盆地东部的油气运移

利用泥岩压实作用和蒙脱石成岩转化规律分析了鄂尔多斯盆地东部的油气运移，并在阐述区内油气运移史的基础上，预测了各时代、各成因类型油气的富集区块，探讨了运移机制。     

储层中蒙脱石碱溶相变缩膨实验研究

蒙脱石作为常见的粘土矿物,广泛存在于含油气盆地中。针对由于蒙脱石具有强烈亲水性,遇水体积可膨胀至原体积的数倍甚至数十倍,从而造成油气储层的水敏损害这一实际问题,对蒙脱石在强碱条件下发生结构变化与物相转变,实现降低其亲水性进行了详细的实验研究。探讨了天然钙基蒙脱石与天然钠基蒙脱石在80℃,1 mol/L KOH溶液中所发生的相变过程;通过XRD、SEM、TEM等测试手段分析查明其碱溶相变最终产物主要是微米级纤维状、柱状、颗粒状的菱沸石和麦钾沸石,均为不具膨胀性的架状硅酸盐矿物;最后通过自由膨胀实验证实蒙脱石碱溶产物膨胀性较原矿物显著降低。研究成果为转化油气盆地中"水敏性"粘土矿物,降低油气储层水敏损害,保护储层与提高采收率,提供了新的思路。     

蒙脱石伊利石化过程中伊-蒙混层形成的Gibbs自由能

采用Vieillard(2000)提出的计算含水粘土矿物形成的Gibbs自由能的方法，对热液蚀变作用下蒙脱石向伊利石转变过程中伊利石．蒙脱石混层形成的Gibbs自由能进行了计算。根据伊利石-蒙脱石混层的化学成分，详细计算了一个端元伊利石样品形成的Gibbs自由能，其值为-5401．36kJ／mol。该值与已给出的天然伊利石和理想伊利石形成的Gibbs自由能非常相近，表明Vieillard(2000)的方法对计算伊利石-蒙脱石混层形成的Gibbs自由能是可行的。伊利石-蒙脱石形成的Gibbs自由能可进一步用于计算因地下水过量开采而产生的地面沉降的量。     

鄂尔多斯盆地三叠－侏罗系的成岩作用及其成藏成矿响应

鄂尔多斯盆地三叠-侏罗系的成岩作用显示出受周边活动带干扰的类克拉通型特征.来自北部老山的岩浆岩碎屑、铁镁质矿物及火山喷发的火山灰导致在同生.早期成岩阶段孔隙水中释放大量铁、镁、硅、铝等离子,从而析出大量蒙脱石和富铁的绿泥石、沸石类和硅质矿物;在上三叠统中夹有由火山灰成岩转变而成的多层斑脱岩;同时导致富铀碎屑的聚集和由于粘土矿物、褐煤等的吸附作用造成的铀离子的预富集.在中成岩阶段,石油生成并在粘土矿物放出大量孔隙水作为载体的情况下初次运移,有机溶液进入储层使铝硅酸盐矿物溶解产生次生孔隙;同时蒙脱石和伊利石对油和气的生成具有催化作用,显示出典型的有机-无机成岩成藏作用过程.中晚燕山运动是一次构造热事件,此时期发生的表生成岩阶段是鄂尔多斯盆地成藏成矿的重要时期,不但促进了三叠系油和古生界天然气的生成,而且提供了油气运聚成藏的动力学条件;另一方面,天然气向盆地北东向的大规模运移散失造成强还原环境,促使具备铀矿形成条件的东胜地区侏罗系中大型铀矿的形成,是典型的有机-无机成岩成矿作用的结果.     

酒泉盆地营尔凹陷异常高压形成机理

酒泉盆地营尔凹陷下白垩统砂泥岩普遍发育超压。通过对地层压实特征、黏土矿物转化及有机质演化特征的分析,揭示了凹陷超压形成的机理。结果表明:①营尔凹陷纵向上发育常压带、浅层超压带、过渡带和深层超压带4个压力带,超压带内具有明显的泥岩密度降低、电阻率减小和声波时差增大的欠压实特征,表明不均衡压实作用是形成该区超压的主要原因;②凹陷内发育3个蒙脱石向伊利石转化带,第一迅速转化带对应于浅层超压带,第二迅速转化带对应于深层超压带,反映黏土矿物转化与凹陷超压有一定的联系;③深层有机质演化程度较高(镜质体反射率Ro>0.6%),与浅层超压带相比,生烃作用对深层超压带的超压贡献更大。由此认为,营尔凹陷的下白垩统地层超压是不均衡压实作用、黏土矿物脱水作用和生烃作用共同影响的结果,并且隆起带和洼陷带的成因机理有所差异。     

蒙脱石的成岩演变与石油的初次运移

自从鲍尔斯提出成岩过程中蒙脱石脱水对油气初次运移的重要性以后,许多学者对成岩过程中蒙脱石的脱水反应特征及在油气初次运移中的意义进行了研究和讨论。一般认为成岩过程中蒙脱石的脱水为石油初次运移创造了下列有利条件: 1.提供水介质来源; 2.重新产生孔隙度; 3.促进泥岩异常高压带的形成; 4.由于蒙脱石层间水的加入,提高了烃类和脂肪酸在水中的溶解度,促进了石油的运移。 成岩过程中蒙脱石析出层间水只是蒙脱石成岩演变的一个方面,如果仅以脱水量的多少和烃类在水中溶解度的概念来评价蒙脱石的成岩演变对油气运移的影响,这显然是不够的。 关于松辽盆地白垩系泥岩粘土矿物成岩演变特征与有机变质作用和油气分布的关系,可参阅作者的有关论文[1][2],这里不再赘述。     

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。     

苏北盆地粘土矿物转化模式与古地温

以苏北盆地为例,系统研究了火成岩发育区粘土矿物组合特征及其控制因素;建立了粘土矿物转化模式;根据粘土矿物成岩演化特点,进行古地温分析。研究表明,苏北地区粘土矿物的分布主要受埋藏成岩作用、岩浆侵入、母质来源三种因素的影响,发育四种类型的粘土矿物组合和三种粘土矿物转化模式;火山碎屑岩母岩区和基性岩浆侵入区具有特殊的粘土矿物组合和成岩演化模式,前者以富含蒙皂石矿物为特点;后者出现高岭石与伊/蒙有序间层矿物共生组合,并具有不连续的演化序列;苏北盆地短有序I/S矿物出现于镜质组反射率 0.5 %～ 0.5 5 %的深度,伊/蒙间层矿物转变成伊利石在镜质组反射率 0.75 %～ 0.8%,可以用于热成熟度和古地温的估算;而蒙皂石消失的界面则不具有指标意义     

Mineralogical characteristics of continental shale: a case study in Yan-Chang Formation,Ordos Basin

The Chang 7 Member of the Yan-Chang Formation (Yan-Chang #7 Member), which is located in the central south of the Ordos Basin (China), is assessed for its potential as a shale gas resource. The characteristics and spatial variability of mineral components in this continental shale formation play a crucial role in evaluating and characterising the shale reservoirs. We collected 64 shale core samples from 30 representative sampling sites located in the central south of the Ordos Basin using X-ray diffraction and field emission scanning electron microscopy to study the mineral compositions, vertical/planar variations of minerals, and the major controlling factors that result in such variations. Based on the relative fractions of the dominant minerals, the shale rocks can be classified into four categories: quartz-rich (type #1), illite/chlorite-rich (type #2), illite–smectite mixed-layer-rich (type #3) and feldspar-rich (type #4). In general, type #1 is mainly located in the northwest of the study area, type #4 is mainly located in the south of the study area, and types #2 and #3 are sandwiched between types #1 and #4. In the centre of the basin, the illite content increases with burial depth and the conversion from smectite to illite, which is experimentally confirmed in this study, enhances the surface porosity of shale. The major factors influencing the properties and spatial variability of the mineral components include sedimentary environment, provenance and diagenesis. Compared with marine shales in China (e.g. Longmaxi marine shales), the Yan-Chang #7 Member continental shale has a higher clay content, but lower calcite, dolomite and pyrite contents. The brittleness indexes of type #1 shale in Wuqi and its surrounding areas are marginally higher than that of Longmaxi marine shales, which makes the type #1 shale in the Wuqi and its surrounding areas slightly easier to fracture than the Longmaxi marine shales.     

粘土矿物研究在塔里木盆地石油勘探中的应用

以塔里木盆地粘土矿物的分布特征及其组合形式、演化与形成机理为依据,探讨了粘土矿物在地层划分对比中的应用及其与有机质热演化、成岩阶段的关系和对储层物性的影响。研究表明,在侏罗系和白垩系两个不同古环境中形成的粘土矿物及其组合特征,为地层对比提供了一定的证据。泥岩中伊利石／蒙皂石间层中蒙皂石含量的纵向变化与有机质热演化及成岩阶段的关系不大。对储层物性影响不大但有利于储集性能的是以高岭石为主的粘土矿物组合类型及粘土矿物的早期自生（伊利石／蒙皂石间层矿物）衬垫式以及非自生（伊利石）衬垫式产状。     

蒙脱石+伊/蒙混层+伊利石等粘土矿物混合物相X射线定量分析方法—模拟定量法

本文提出粘土矿物(特别是含伊/蒙不规则混层粘土矿物)混合物相的X射线定量分析方法——模拟定量法。着重解决在蒙脱石-不规则伊/蒙混层粘土矿物-伊利石组合中,伊/蒙混层粘土矿物的定量分析计算。模拟定量法是对以前的各种粘土矿物X射线定量分析方法的补充。用纯净的蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石及各种伊/蒙混层比的伊/蒙混层粘土矿物,配制了各种不同组合的粘土矿物混合样品,制成定向薄膜片,进行了X射线分析,讨论了各种组合的粘土矿物混合物相X射线衍射图谱的特征,并在此基础上提出了粘土混合物相定量分析的方法。     

鸡西盆地下白垩统城子河组-穆棱组露头砂岩中的黏土矿物成因探讨

对鸡西盆地下白垩统城子河组—穆棱组露头砂岩中的黏土矿物进行了X-衍射分析。研究结果表明,黏土矿物主要由伊利石,高岭石和伊/蒙混层组成,组合可分为高岭石型与伊/蒙混层和伊利石型两种,根据黏土矿物组合判断露头砂岩处于中成岩阶段A期。下白垩统城子河组—穆棱组煤系地层和泥岩成岩过程中析出的有机酸是高岭石型黏土矿物组合发育的重要原因,而沉积相带水动力条件弱导致砂岩渗滤条件的变差则是伊/蒙混层和伊利石型黏土矿物组合形成的原因。     

Clay Minerals in an Active Hydrothermal Field at Iheya‐North‐Knoll,Okinawa Trough

Iheya‐North‐Knoll is one of the small knolls covered with thick sediments in the Okinawa Trough back‐arc basin. At the east slope of Iheya‐North‐Knoll, nine hydrothermal vents with sulfide mounds are present. The Integrated Ocean Drilling Program (IODP) Expedition 331 studied Iheya‐North‐Knoll in September 2010. The expedition provided us with the opportunity to study clay minerals in deep sediments in Iheya‐North‐Knoll. To reveal characteristics of clay minerals in the deep sediments, samples from the drilling cores at three sites close to the most active hydrothermal vent were analyzed by X‐ray diffraction, scanning electron microscope and transmission electron microscope. The sediments are classified into Layer 0 (shallow), Layer 1 (deep), Layer 2 (deeper) and Layer 3 (deepest) on the basis of the assemblage of clay minerals. Layer 0 contains no clay minerals. Layer 1 contains smectite, kaolinite and illite/smectite mixed‐layer mineral. Layer 2 contains chlorite, corrensite and chlorite/smectite mixed‐layer mineral. Layer 3 is grouped into three sub‐layers, 3A, 3B and 3C; Sub‐layer 3A contains chlorite and illite/smectite mixed‐layer mineral, sub‐layer 3B contains chlorite/smectite and illite/smectite mixed‐layer minerals, and sub‐layer 3C contains chlorite and illite. Large amounts of di‐octahedral clay minerals such as smectite, kaolinite, illite and illite/smectite mixed‐layer mineral are found in Iheya‐North‐Knoll, which is rarely observed in hydrothermal fields in mid‐ocean ridges. Tri‐octahedral clay minerals such as chlorite, corrensite and chlorite/smectite mixed‐layer mineral in Iheya‐North‐Knoll have low Fe/(Fe + Mg) ratios compared with those in mid‐ocean ridges. In conclusion, the characteristics of clay minerals in Iheya‐North‐Knoll differ from those in mid‐ocean ridges; di‐octahedral clay minerals and Fe‐poor tri‐octahedral clay minerals occur in Iheya‐North‐Knoll but not in mid‐ocean ridges.     

Mineral characteristics and their geological significance of black shales in southeastern Ordos Basin by X-ray diffraction analysis

X-ray diffraction analysis of black shale of Upper Triassic Member Chang 7 of the Yanchang Formation in southeastern Ordos Basin showed that black shales were deposited in brackish, strongly reducing, semi-deep-deep lacustrine facies, and mainly composed of quartz, feldspar, carbonate （dolomite）, clay minerals （illite and il- lite/smectite） and a certain amount of pyrite. The mineral composition characteristics of this set of black shales are similar to those of highly productive shale gas in North America, for example shallow burial, low clay mineral and abundant brittle mineral, so the strata are conducive to the development of cracks and fractures. Thus, this area is favorable for shale oil/gas exploration and development.     

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。