粘土矿物的晶体构造
第七章 粘土岩
• 三、有机物质
• 粘土岩中常有数量不等的有机物质，而有机质的 丰度以岩石中剩余有机碳含量、氨基酸的总量以 及氨基酸总量/剩余有机碳的比值作为衡量标准。 剩余有机碳含量、氨基酸含量高，氨基酸总量/剩 余有机碳的比值低，则有机质丰度高，此类粘土 岩为良好的生油岩。这类粘土岩常呈深灰、灰黑、 黑色，多形成于受限制的安静低能还原环境，如 泻湖、海湾、海湖深水盆地。同时，这种环境也 利于硫化铁的生成，故硫化铁矿物（如黄铁矿） 常与富有机质的暗色粘土岩共生。
集合体呈六方柱状的全自形高岭石
扫描电镜
• 2.埃洛石（多水高岭石）族 • 有埃洛石和变埃洛石两种主要矿物。
• 埃洛石又称多水高岭石、四水高岭石、叙 永石，Al4[Si4O10](OH)8 ·4H2O；变埃洛石 又称变多水高岭石、二水高岭石、变叙永 石，含有2.2~2.3 H2O。
• 埃洛石的晶体结构为1:1型。层间域有 一层水分子，故层间水较多。10埃埃 洛石多呈白色致密块状集合体，断口 细腻，微具油脂光泽或瓷状光泽。风 干后呈现不规则尖角状裂纹。相对密 度2.1~2.6，硬度1.0~2.6，遇酸较易溶 解。
K＜1Al2[（Al，Si）Si3O10]（OH）2·nH2O 。 晶体结构属2:1型。 • 偏光显微镜下，伊利石呈鳞片状、羽毛状 集合体。无色，低~中正突起，干涉色可达 二级顶部，近乎平行消光，正延性。
• 透射电镜下，伊利石呈不规则鳞片状晶体 或边界圆滑的片状。
• 扫描电镜下，伊利石集合体呈层片状排列 或弯曲片状。
• 凹凸棒石为青灰至灰白色，土状，具粘性和可塑 性，浸泡不易分散；可形成具工业规模的矿床。 （坡缕石为白色纤维状，无粘性和可塑性。结晶 程度较好）。
• 偏光镜下，凹凸棒石呈黄褐色、浅绿色纤维状或 鳞片状集合体，干涉色达一级黄，常与蒙脱石共 生，不易区分。
粘土矿物1
岩石术语
粘土是粘土矿物的集合体， 粘土是粘土矿物的集合体，在沉积 岩石学中， 岩石学中，粘土指的是疏松的尚未固 结成岩的以粘土矿物为主的沉积物， 结成岩的以粘土矿物为主的沉积物， 经过成岩作用以后就变为“粘土岩” 经过成岩作用以后就变为“粘土岩”， 换句话说： 换句话说：把松散的具有可塑性的称 粘土” 为“粘土”，而把坚硬的无可塑性的 称为“粘土岩” 称为“粘土岩”。粘土岩或粘土中粘 土矿物含量高于50%。与粘土岩相近 土矿物含量高于 。 岩石术语还有泥岩、页岩、 岩石术语还有泥岩、页岩、板岩和泥 板岩。 板岩。
性质独特
粘土矿物是自然界颗粒最细小的一类矿物， 粘土矿物是自然界颗粒最细小的一类矿物，有 晶质和非晶质两类。晶质粘土矿物的基本结构属于 晶质和非晶质两类。 二维系，晶体呈层片状；粘土矿物在比表面、电荷、 二维系，晶体呈层片状；粘土矿物在比表面、电荷、 阳离子交换、吸附有机质、 阳离子交换、吸附有机质、水化膨胀及对环境的敏 感性等方面都具有突出的特性。 感性等方面都具有突出的特性。
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2
前言[01]__概念 概念 前言
粘土和粘土岩 关于“粘土” 关于“粘土”术语含义 各学科理解不尽相同， 各学科理解不尽相同， 地质学家强调颗粒大小； 地质学家强调颗粒大小； 工程学家强调粘土的可 塑性； 塑性；而陶瓷学家则强 调粘土的烧结性。 调粘土的烧结性。一般 来说， 来说，地质科学中的粘 土具有两方面的含义， 土具有两方面的含义，
粒度术语
粘土指的是粒度分析中最细部分， 粘土指的是粒度分析中最细部分， 也即粘土级部分。 也即粘土级部分。粘土级上限一般采 用2 µm，也常有采用 ，也常有采用5µm或4 µm者， 或 者 甚至也有1 甚至也有 µm或10 µm者。各学科不 或 者 尽一致。 尽一致。
第二章 粘土矿物和粘土胶体化学基础
第二章 粘土矿物和粘土胶体化学基础
本章要求重点掌握内容：
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(5)海泡石族（层链状结构）
海泡石族矿物俗称抗盐粘土，属链状构造的含水 铝镁硅酸盐。包括：海泡石、凹凸棒石、坡缕缟石(又 名山软木)。海泡石族矿物是含水的铝镁硅酸盐，晶体 构造常为纤维状，海泡石族矿物特点是硅氧四面体所
组成的六角环都依上下相反的方向对列，并且相互间
Al O-…... H+
粘土晶体的端面上吸附了OH-、SiO3
机阴离子聚电解质等。
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2-等无机阴离子或吸附有
OHSiO3 2-
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3. 正电荷 —— 表面电荷 来源：粘土端面上带正电荷的原因多数人认为是由于裸露在边 缘上的铝氧八面体在酸性条件下从介质中解离出OH-，如下式所 示：当PH<8时, 特点: 受环境PH值影响 。 粘土的负电荷一般多于正电荷，粘土一般带负电。 Al —O — H → Al+ + OH-
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特点 晶格取代 主要在八面体中：Mg2+ Al3+ 晶层上下面为氧原子，分子间力连接，连接力弱， 水分子易进入引起晶格膨胀；晶格取代、带有较多负 电荷，能吸附等电量阳离子。水化阳离子进入晶层， 层间距增加。蒙脱石是膨胀型粘土矿物，增加了胶体 活性 补偿阳离子：Na+、Ca2+ 阳离子交换容量高：70-130 mmol/100克土 水化能力强。
第二章粘性土的物理化学性质
2.2粘土矿物颗粒的结晶结构 ZH2.粘性土的物理化学性质 ZH2.粘性土的物理化学性质 §2.2粘土矿物颗粒的结晶结构 三种主要 三种主要 粘土矿物的 结晶构造： 结晶构造：
1:1的两 的两 层晶格 结构 高岭 石微粒
Al Al Si Si
• 晶层间通过氢键联结，联结力强，晶 晶层间通过氢键联结，联结力强， 格不能自由活动， 格不能自由活动，水难以进入晶格间 高岭石 蒙脱石 伊利石 • 能组叠很多晶层，多达百个以上，成 能组叠很多晶层，多达百个以上， 为一个颗粒。颗粒长宽约0.3-4µm， 为一个颗粒。颗粒长宽约 µ ， 厚约0.05-5µm。 厚约 µ 。 • 主要特征：颗粒较粗，亲水能力差, 主要特征：颗粒较粗，亲水能力差 不容易吸水膨胀和失水收缩。 不容易吸水膨胀和失水收缩。
2.2粘土矿物颗粒的结晶结构 ZH2.粘性土的物理化学性质 ZH2.粘性土的物理化学性质 §2.2粘土矿物颗粒的结晶结构 三种主要 三种主要 粘土矿物的 结晶构造： 结晶构造：
2:1的三 的三 层晶格 结构SiSi来自Al Al Si Si
高岭石 蒙脱石 伊利石
• 晶层间是 2-对O2-的连结，联结力很 晶层间是O 的连结， 水很容易进入晶层之间。 弱，水很容易进入晶层之间。 • 每一颗粒能组叠的晶层数较少。颗粒 每一颗粒能组叠的晶层数较少。 大小约为0.1-1µm ，厚约 厚约0.001-0.01µm。 大小约为 µ µ 。 • 主要特征：颗粒细微，亲水能力强,具 主要特征：颗粒细微，亲水能力强 具 有显著的吸水膨胀、 有显著的吸水膨胀、失水收缩的特性。
ZH2.粘性土的物理化学性质 ZH2.粘性土的物理化学性质 §2.2粘土矿物颗粒的结晶结构 2.2粘土矿物颗粒的结晶结构
粘土矿物结构单元
1粘土矿物的结晶结构及基本特征
3粘土矿物的结晶结构及基本特征3.1粘土矿物概念、类型及其结构化学特征粘土的本质是粘土矿物。
粘土矿物是细分散的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。
晶质含水层状硅酸盐矿物有高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等: 含水非晶质硅酸盐矿物有水铝英石、胶硅铁石等。
粘土矿物决定了整个粘土类或岩石的性质，它是最活泼的组分。
粘土矿物的晶体结构主要是由两个最基本结构单元组成，即硅氧四面体和铝氧八面体，并沿X轴方向发展。
四面体的中心是四价的硅Si4+，而四个二价的氧O2－分布于四面体的四个顶角，四面体的四个面均为等边三角形(如图3.1- (a))，有时四面体中的氧原子为氢氧原子所代替，四面体的底面落在同一平面上，以三个尖顶彼此连结，第四个尖顶均指向同一个方向，在平面上组成六角形网格状结构或链状结构(如图3.1- (b))，成为四面体层(片)。
八面体由六个氧或氢氧原子以等距排列而成，A13+(或Mg2＋)居于中心(如图3.2- ( a ))，八面体亦排列成层状态结构，成为八面体层(片)(如图3.2- (b))。
由于单位晶格的大小相近似，四面体层与八面体层很容易沿C轴叠合而成为统一的结构层，此结构层称为结构单位层，简称晶层，几个结构层组成晶胞。
四面体层与八面体层的不同组合堆叠重复，便构成了各种粘土矿物的不同层状结构。
由一个四面体层与一个八面体层重复堆叠的称为1:1型结构单位层(如高岭石等)，也称为二层型; 由两个四面体层间夹一个八面体层重复堆叠的称为2:1型结构单位层(如蒙脱石、伊利石等)，也称为三层型;在层状结构中，四面体层与八面体层间共用一个氧原子层，故四面体层与八面体层间的键力大，联结较强，但在1:1型或2:1型结构单位层间并不共用氧原子层，层间的联结较弱。
在高岭石类粘土矿物中，结构单位层间为O与HO(或OH与OH)相邻(如图3.3 )，堆叠时，在相邻两晶层之间，除了范德华(Van der waals)力增扩的静电能外，主要为表层(羟)基及氧原子之间的氢键力，将相邻两晶层紧密地结合起来，使水不易进入晶层之间。
粘土矿物的晶体构造与性质
三.造浆粘土的选用
钻井泥浆是粘土在水中的分散体系，从钻井工程 的工艺要求出发，需要采用较为优质的膨润土造 浆，即需要选用以含蒙脱石为主的钠膨润土为造 浆材料。 国内外富含蒙脱石的大型优质膨润土矿有不少， 如我国的新疆夏子街、山东高阳、辽宁黑山、浙 江余杭，美国的怀俄明以及南澳大利亚等地都有 高纯度的大型膨润土矿床。泥浆公司和粘土粉生 产厂家从这些地方采取粘土矿原料，做适当的加 工，形成造浆粘土的正规产品。
2、表面羟基与H+与OH-的反应（可变电荷）
在酸性环境中：羟基与H+反应，粘土带正电性。
﹥Al-OH + H+
﹥Al+ + OH-
在碱性或中性条件下：羟基与OH-反应，粘土带负电性。 ﹥Al-OH + OH﹥Al-O- + H2O
3、吸附
力等 物理吸附，氢键，分子 化学吸附，化学键力 离子交换吸附，离子交 换
周围吸附的阳离子数目较多，可发生交换的阳离子数目 多，所以C.E.C大。
Ｅ、造浆率高
☞因为蒙脱石具有很强的水化膨胀能力，造浆率高，所以它
是钻井泥浆的主要配浆材料。
（3）伊利石
①伊利石晶体结构示意图
②伊利石特点 A、2：1型粘土矿物 B、存在晶格取代，取代位置主要在 Si-O四面体中，且取代数目比蒙脱 石多，产生的负电荷由等量的K+来 平衡。 C、晶层间引力以静电力为主，引力 强，属非膨胀型粘土矿物。为什么？
⑵蒙脱石
①蒙脱石晶体结构示意图
Si-O Al-O Si-O Si-O Al-O Si-O
②蒙脱石特点
A、2：1型粘土矿物 B、存在晶格取代，取代位置主要在Al-O八面体中，即Al3+ 被Mg2+、Fe2+和Zn2+等取代，产生的负电荷由等量的Na+
中国石油大学奥鹏期末复习题答案
中国石油大学（北京）远程教育学院《油田化学》复习题一、名词解释。
1、晶格取代：晶格中发生离子取代而晶体结构不变称为晶格取代。
2、稠化时间：水与水泥混合后稠度达到100Bc所需的时间。
3、体积波及系数：驱油剂波及到的油层体积与整个油层体积之比。
4、注水调剖：为了发挥中、低渗透层的作用，提高注入水的波及系数，调整注水油层的吸水剖面。
5、人工井壁：对于已出砂地层，在砂层的亏空处，做一个由固结的颗粒物质所组成的有足够渗透率的防砂屏障。
6、双液法：就是向油层注入由隔离液隔开两种可相互发生反应液体，分别作第一、第二反应液。
当将这两种液体向油层内部推至一定距离，隔离液将变薄不起作用两种液体就可发生反应，产生堵塞主要发生在高渗透层。
7、聚合物：由一种或几种低分子化合物聚合而成的产物。
8、表面活性剂HLB值：表面活性剂的亲水能力与亲油能力的平衡关系。
9、渗透水化：粘土层间阳离子浓度大于溶液中阳离子浓度，水向粘土晶层间渗透引起层间距增大。
或者电解质浓度差引起的水化。
10、临界胶束浓度：表面活性剂形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。
11、单体：合成高分子的原料称单体。
12、乳状液：一种液体以细小液滴分散在另外一种互不相溶的液体中所形成的分散体系，称为乳状液。
13、缩聚反应：有许多相同或不同的低分子化合为高分子但同时有新的低分子析出的过程。
14、水泥浆减阻剂：减阻剂又称分散剂，紊流引观粘度，有利于水泥在低压低速进入紊流状态，提高注水泥质量和驱替效率。
15、铝氧八面体：是由一个铝与六个氧（或羟基）配位而成。
16、晶层：由于单元晶格的大小相近似，四面体片和八面体片很容易沿C轴迭合而成为同一的结构层，这样的结构层称为单元结构层，简称晶层。
17、聚合度：生成聚合物的单体单元数。
18、表面活性剂：少量存在就能降低水的表面张力的物质。
19、单液法：指向油层注入一种液体，这种液体所带的物质或随后变成的物质可封堵高渗透层或大孔道称为单液法。
第二章 第四节 粘土矿物自生与转化
2、高岭石
高岭石族粘土矿物包括高岭石，地开石和珍珠陶土3种矿物。高岭石 族矿物的晶体结构以高岭石为代表。高岭石由一层Si—O四面体和一层Al— （O—H）八面体组成。
3、蒙皂石 现代的用法趋向于建立1个蒙皂石族（Semetite）来代替过去的蒙脱
石族。 蒙皂石又分为蒙脱石（在八面体层中Mg代替Al）和贝得石（在四面
孔隙衬层
孔隙衬层或 孔隙充填 孔隙衬层或 孔隙充填 孔隙衬层
孔隙衬层
孔隙衬层
2-10
2-10 4-150 ， 通 常 4-20 8-40
0.1-10
2-12
2-12
特殊特征
锯齿状或港 湾状鳞片（双 晶？） 锯齿状或港 湾状鳞片（双 晶？） 锯齿状或港 湾状鳞片（双 晶？）
颗粒之间搭 桥 颗粒之间搭 桥 颗粒之间搭 桥
410、蒙皂石与高岭石 （霍6井，1647.02m，大磨拐河组，SEM）
371、粒间大孔隙，颗粒表面贴附蒙皂石 （贝16井, 1334.70m，兴安岭群,SEM）
394、粒间充填伊利石 （乌20井，2073.67m，南屯组，SEM）
395、伊利石贴附颗粒与充填孔隙 （乌20井，2077.09m，南屯组，SEM）
体层中Al代替Si）两个亚组。 蒙脱石有两个四面体层夹1个八面体层组成。
3、伊利石 伊利石并不是一种具体矿物。这个术语表示一组具有云母
构造的粘土矿物，过去称之为水云母。
二、如何区别自生与碎屑粘土矿物
1、识别手段 A 扫描电镜 B 电子探针 C 偏光显微镜 D x射线衍射分析（结晶度，伊利石） E 透射电子显微镜
H2O，Na+，Ca2+
蒙皂石
火山玻璃
＋H2O；—Na+，Ca2+，K+
第二章粘土矿物和粘土胶体化学基础
Li+<Na+<K+(NH4+)<Mg2+<Ca2+<Ba2+<Al3+<Fe3+<H+
c. 离子浓度 离子浓度越大交换能力越强
四、粘土的凝聚性
（1）概念：粘土矿物（颗粒）在水分散体系状态下，通 过不同的联结方式产生絮凝或聚结（集）的现象。
膨胀性是衡量粘土亲水性的指标，亲水性越强，吸水量越 大，水化膨胀越厉害。 二、水化膨胀机理
各种粘土都会吸水膨胀，只是不同的粘土矿物水化膨胀的 程度不同而已。粘 土水化膨胀受三种力制约：表面水化 力、渗透水化力和毛细管作用。
二、 粘土的水化膨胀性
(1)表面水化 ①定义：由粘土晶体表面直接吸附水分子和通过所吸附的 可交换性阳离子间接吸附水分子而导致的水化。 ②表面水化机理 直接水化：粘土表面上的H+和OH-通过氢键吸附水分子 间接水化：通过所吸附的可交换性阳离子间接吸附水分子 (2) 渗透水化
D、CEC 大介于高岭石与蒙脱石之间（200-400mmol/kg)
☞蒙脱石由于晶格取代作用产生的负电荷由K+来平衡，由于 蒙脱石取代位置主要在Si-O四面体中，产生的负电荷离晶层 表面近，故与K+产生很强的静电力， K+不易交换下来。
☞ K+的大小刚好嵌入相邻晶层间的氧原子网格形成的空穴 中，起到连接作用，周围有12个氧与它配伍，因此， K+连 接通常非常牢固，不易交换下来。
2 粘土矿物带电量
CEC：pH值等于7的水溶液中1kg粘土中可被交换 出来的阳离子电荷总数。
粘土矿物的晶体构造 共45页PPT资料
C、晶层间引力以分子间力为主，引力弱，晶层间距 C=9.6Å- 40Å，属膨胀型粘土矿物。 ◆ ☞蒙脱石上下相临的层面皆为O面，晶层间引力以分
子间力为主，层间引力较弱，水分子易进入晶层。 ◆ ☞蒙脱石由于晶格取代产生较多的负电荷，在它周
围，必然会吸附等电量的阳离子，水化阳离子给粘土带来厚 的水化膜，使蒙脱石膨胀。
Al4（Si8O20）（OH）4 伊利石的实际结构式为：(K)xAl4(Si8-xAlx)O20(OH)4
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第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
（2）阳离子交换容量（C.E.C, cation exchange capacity) 定义：分散介质pH=7时，100g粘土所能交换下来的阳离
第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
2、几种常见粘土矿物的晶体构造 （1）高岭石 ①高岭石晶体结构示意图
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第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
②高岭石特点 A、1：1型粘土矿物 B、几乎不存在晶格取代，负电量少
C、晶层间引力以氢键为主，引力强，晶层间距C=7.2Å
☞ K+的大小刚好嵌入相邻晶层间的氧原子网格形成的空穴 中，起到连接作用，周围有12个氧与它配伍，因此， K+连 接通常非常牢固，不易交换下来。 Ｅ、造浆率低
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第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
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第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
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第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
粘土矿物扫描电镜描述(文字图片)升级版(
一、扫描电镜照片，粘土矿物的镜下特征及描述1、高岭石高岭石硅铝酸盐矿物，是长石的蚀变产物，呈书页状、蠕虫状、手风琴状，多以孔隙充填的形式存在于粒间孔隙。
其晶间结构比较松，在流体的冲刷下容易随流体移动，堵塞、分割孔隙和吼道，尤其在细小吼道中，影响很大，是重要的速敏矿物。
2、伊蒙混层伊蒙混层蒙脱石向伊利石过渡的矿物，呈蜂窝状、半蜂窝状、棉絮状等，随埋深加大和温压的升高而含量增多，有较强的水敏性。
3、绿泥石绿泥石铝硅酸盐矿物，常与自生石英共生。
在电镜扫描下，其单晶形态呈薄六角板状或叶片状，常见粒径为 2μ～ 3μ;聚集形态常常为 :由叶片组成的蜂窝状、玫瑰花朵状、绒球状、针叶状和叠片状，在孔隙中的产状有孔隙衬垫及孔隙充填，有时也可见其杂乱堆积状态。
一般针叶状绿泥石多为孔隙衬垫包于颗粒表面，绒球状和玫瑰花状的则充填在孔隙中。
绿泥石可由黑云母、角闪石、蒙脱石等矿物转化而来，自生绿泥石一般富含高价铁离子，与钻井液中的HCL等酸液作用容易产生沉淀，而造成储层伤害，是酸敏性矿物。
4、伊利石伊利石形态：鳞片状、羽毛状、丝缕状。
分布：多分布于颗粒表面，或以粘土桥形式分布于颗粒间伊利石铝硅酸盐矿物，伊利石晶体呈不规则的鳞片状，个别呈六边形，鳞片大小不等，一般在 0.15μ～ 0.5μ间。
在电镜扫描下常见的单体形态呈丝带状、条片状和羽毛状等贴附于颗粒表面或充填于粒间孔隙内，集合体形态呈蜂窝状、丝缕状和丝带状。
伊利石往往在孔隙中形成搭桥式生长或构成丝缕状、发丝状网络 (图 1，图 2)。
片状等微晶把孔隙分割成许多小孔隙，增加了迂回度；丝发状的容易被水冲移，堵塞孔隙和吼道，降低孔隙度和渗透率。
5、蒙脱石蒙脱石形态：鳞片状、蜂巢状、棉絮状。
分布：多分布于颗粒表面。
分子式：(AlMg)2[Si4O10](OH)24H2O分布于埋藏较浅、成岩作用较弱的地层中，随加埋藏深、成岩作用加强趋于消失，并伴随混层矿物的出现图1 片状、丝缕状伊利石分布于粒间孔中图2 丝缕状伊利石在孔隙内形成的网络状分布6、绿帘石绿帘石呈集合体或粒状产出，榍石呈集合体产出，部分与绿帘石伴生。
第二章粘土矿物课件PPT
钾离子直径（0.266nm）与硅氧四面体片中的六方网格结 构内切圆直径（0.288nm）相近，使它易进入六方网格结构中 而不易释出，所以晶层结合紧密，水不易进入其中。伊利石层 间距比较稳定，一般为1.0nm。
矿物 名称
晶型
晶 nm层间距-1/10 层间引力
阳/m离mo子l·(交10换0g容粘量土)
-1
2、2:1层型基本结构层 由两个硅氧四面体片夹着一个铝氧八面体片结合而成。
七层原子面：一层铝面，两层硅面和四层氧（或羟基）面。典型矿物：蒙脱石
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引伸概念
粘土矿物分别由上述两种基本结构层堆叠而成。 层间域：当两个基本结构层重复堆叠时，相邻基本结构层 之间的空间； 粘土矿物的单位构造：基本结构层加上层间域； 层间物：存在于层间域中的物质；若层间物为水时，则称 为层间水，若层间域中有阳离子，则称为层间阳离子。
分子间力（不存在氢键）
膨胀型粘土矿物
大量的晶格取代
大量可交换阳离子
蒙脱土的晶格取代主要发生在铝氧八面体片中，由铁或镁取代铝氧八面体中 的铝。硅氧四面体中的硅很少被取代。晶格取代后，在晶体表面可结合各种可交 换阳离子。
可交换阳离子为钠
钠蒙脱石
可交换阳离子为钙
钙蒙脱石
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11
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高岭 1:1 7.2
氢键力，引力强 3~15
石
2021/3/10蒙石脱 2:1 9.6~40.0
分子间力，引力 70~130 弱
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四、绿泥石（Chlorite）
基本结构层是由一层类似伊利石2:1层型的结构片与一层水 镁石片组成。与其他2:1层型的粘土矿物相比，不同之处在于它 的层间域为水镁石片所充填。水镁石片为八面体片，片中的镁 为铝取代，使它带正电性，可代替可交换阳离子补偿2:1层型结 构中由于铝取代硅后产生的不平衡电价。
沉积岩石学第7章泥岩(孟庆泉)
埃洛石的 脱水曲线
主要脱失阶段在 400-500℃，但在 400℃以下已有部 分脱水，而且还 有部分要到800℃ 之上才能脱尽。
蒙脱石族
蒙脱石类矿物的结构单位层内部具有广泛的离 子置换性能，所以成分变化很大。最常见的有： 蒙脱石、拜来石、绿脱石、皂石等
蒙脱石(Al2，Mg3)[Si4O10](OH)2· nH2O
900-1000度有一个不太明显的 放热峰，其原因为形成尖晶石
蒙脱石的 脱水曲线
第一阶段： 100-350℃， 大量层间水 脱失； 第二阶段： 300-400℃开 始，400600℃变化剧 烈，结构水 脱失
水云母族
伊利石（水云母） K1-x(H2O)x{Al2[AlSi3O10](OH)2-x(H2O)x ，其结构与 白云母相似，但含钾较少，含水较多。 ������
高岭石型：属双层 型的结构单位层 （ 1:1 型），由一个 八面体层连接一个 四面体层组成。四 面体层中不出现Si4+ 和 Al3+ 的 交 代 ， 八 面 体 层 中 Al 未 被 Mg2+ 和 Fe3+ 交 代 ， 结 构 式 为 ： Al2[Si2O5](OH)4。
蒙脱石型：属三层型 的结构单位层（2:1 型），由两层四面体 夹一层八面体组成， 伊利石和绿泥石也属 三层型。
高岭石的脱 水失重曲线
其结构水主 要在400525度之间 逸出，低温 时失水很少
埃洛石（多水 高岭石）族 ������
埃洛石（多水高岭石）
Al4[Si4O10][OH]8· 4H2O
变埃洛石 Al4[Si4O10][OH]8
埃洛石的晶体结构（沿a轴投影）
埃洛石特征
呈致密块状和土状集合体产出，以白色为主，略带 某种色调，无光泽，当呈瓷状块体时显蜡状光泽。 比重2.1-2.6，硬度1.0-2.6；遇硫酸易溶解。
粘土主要矿物的结构与性质
粘土主要矿物的结构与性质摘要主要论述了粘土中主要矿物的结构特点，并对各种矿物的主要性能(如可塑性、干燥收缩和膨润性等)进行了综述。
关键词：粘土,高岭石,蒙脱石,伊利石,晶体结构，可塑性，膨润性ABSTRACTMainly discusses the main structure characteristics of clay minerals, and a variety of mineral properties ( such as plasticity, drying shrinkage and swelling etc.) are reviewed.KEY WORDS: Clay, kaolinite, montmorillonite, illite, crystal structure, plasticity, swelling粘土类原料是日用陶瓷、耐火材料等的主要原料之一，它主要是由粘土矿物和其它矿物组成的并具有一定特性的（其中主要是具有可塑性）土状岩石。
粘土矿物主要是一些含水铝硅酸盐矿物，其晶体结构是由[SiO4]四面体组成的（Si2O5）n层和一层由铝氧八面体组成的AlO（OH）2层相互以顶角联接起来的层状结构，这种结构在很大程度上决定了粘土矿物的各种性能。
粘土很少由单一矿物组成，而是多种微细矿物的混合体，其主要矿物是被统称为“粘土矿物”的一些含水铝硅酸盐矿物。
根据矿物的结构和组成的不同，可把粘土中的主要矿物分为高岭石类、蒙脱石类和伊利石类等三种。
在粘土的使用过程中，由于对各种主要矿物的结构认识不足，常常在生产中造成资源的浪费，并且产品达不到理想的性能。
材料的结构决定性能，只有掌握了矿物的的结构与性能的关系，才能对矿物进行合理、充分的利用。
为此，我主要分析一下三种主要粘土矿物的结构与性能。
1高岭石类高岭石是一般粘土中常见的粘土矿物，主要由高岭石组成的较纯净的粘土称为高岭土。
高岭石首先在我国江西景德镇东部的高岭村山头发现，现在国际上都把这种有利于成瓷粘土称为高岭土，它的主要矿物成分是高岭石和多水高岭石。
粘土矿物分析
粘土矿物分析Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT作为岩石组分的粘土矿物其含量、种类及其分布、产状等对地层伤害有着非常密切的关系。
由于粘土矿物颗粒细小（<0.01mm），比表面极大，并具有特殊的结构组成，因此它们对外来作业流体如注入水、压裂液、酸化液、压井液等的侵入极为敏感。
当与外来流体接触时，粘土矿物往往会发生膨胀、微粒运移、生成某种沉淀等从而堵塞储层油气流动的孔隙通道，造成储层渗流能力的下降，损害油气层。
因此了解粘土矿物的性质对油田开发十分重要。
通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜技术可以确定岩石中粘土矿物的含量、分布及产状等。
选取了西泉5井的部分岩石样品进行了上述测定，测定结果见表1。
表1 西泉5井区三叠系储层粘土矿物含量统计表根据X衍射和扫描电镜分析，韭菜园子组砂层以蒙皂石（包括蒙脱石和皂石两个亚族）为主，63％～98％，平均％；其次为伊/蒙混层（20％～99％，平均％），绿泥石（1％～55％，平均％），另有高岭石（1％～12％，平均％）和伊利石（2％～16％，平均％）（见表1）。
对韭菜园子组敏感性的简单分析：（供参考）韭菜园子组伊/蒙混层和绿/蒙混层含量较多，伊/蒙混层和绿/蒙混层是遇水易膨胀的矿物，易发生粘土膨胀和分散造成地层伤害。
韭菜园子组绿泥石含量相对较高（平均％），绿泥石是酸敏性矿物，酸化时易造成氢氧化铁胶体沉淀（酸敏）。
另外伊利石和高岭石是速敏性矿物，易造成颗粒运移堵塞地层。
粘土矿物分析在储层潜在敏感性评价中的应用一、粘土矿物类型粘土矿物(clay minerals)是粘土和粘土岩中晶体一般小于2微米，主要是含水的铝、铁和镁的层状结构硅酸盐矿物。
有的在其成分中还有某些碱金属或碱土金属存在。
粘土矿物包括高岭石族矿物、蒙皂石、蛭石、粘土级云母、伊利石、海绿石、绿泥石和膨胀绿泥石以及有关的混层结构矿物，此外还包括具过渡性的层链状结构的坡缕石（凹凸棒石）和海泡石以及非晶质的水铝英石。
粘土矿物2
一[02]__粘土矿物的晶体结构 粘土矿物的晶体结构
有 序 无 序 的 概 念 --
有序--无序是一个结晶学概念。从理论上讲， 有序 无序是一个结晶学概念。从理论上讲，原子或离 无序是一个结晶学概念 子在结晶过程中总是倾向于进入特定的结构位置， 子在结晶过程中总是倾向于进入特定的结构位置，形成有序 结构，从而最大限度地降低内能，达到最稳定的状态。通常 结构，从而最大限度地降低内能，达到最稳定的状态。 所指的结构有序 长程有序， 结构有序是 所指的结构有序是长程有序，也就是全部点阵都作有秩序有 规律的分布。与长程有序相对应的是短程有序，短程有序指 规律的分布。与长程有序相对应的是短程有序，短程有序指 的是镶嵌在一个个小区域（晶畴）内的有序结构。 的是镶嵌在一个个小区域（晶畴）内的有序结构。 结晶过程中的热扰动或晶体的快速生长都会促使原子或 离子随机地占据任何可能的结构位置，从而形成无序结构。 离子随机地占据任何可能的结构位置，从而形成无序结构。 无序结构 由于无序结构中的原子或离子是随机地占据任何可能的结构 位置，内能大，所以，无序结构是一种不稳定的结构。 位置，内能大，所以，无序结构是一种不稳定的结构。 有序--无序之间是可以相互转化的 无序之间是可以相互转化的， 有序 无序之间是可以相互转化的，当温度高于某一临 界值时，有序结构将转变为无序结构；反之， 界值时，有序结构将转变为无序结构；反之，当温度低于这 个临界值时，无序结构又会向有序结构转变。由无序结构向 个临界值时，无序结构又会向有序结构转变。 有序结构的转变作用称为有序化 有序化。 有序结构的转变作用称为有序化。 有序结构有时也称为超结构或超点阵。 有序结构有时也称为超结构或超点阵。
8
一[02]__粘土矿物的晶体结构 粘土矿物的晶体结构
粘土矿物
一、粘土矿物的结构
（一）硅氧四面体与硅氧四面体晶片
• 其最基本的结构单元是 SiO4四面体，多个SiO4 四面体通过共用顶角上 的一个、二个或三个、 四个氧原子连成链状、 环状、片状或三维网状 结构。在空间重复形成 硅氧四面体晶片。
硅氧四面体晶片
硅氧四面体的六方网格结构 内切圆直径0.288 nm，硅氧四面体片的厚度0.5 nm
（三）粘土-水界面的吸附作用——离子交换吸附
1、离子交换吸附： 就是一种离子被吸附的同时从吸附剂表面顶替出等电量
的带相同电荷的另一种离子的过程。 由于粘土颗粒带负电荷，它在溶液中能吸附阳离子，进
行阳离子交换吸附。离子交换吸附是经常发生的，例如:在泥 浆 中 2Na+ 与 Ca2+ 的 交 换 吸 附 ， 又 如 饱 含 盐 水 泥 浆 pH 下 降 ， Na+与H+的交换吸附。
第一章 粘土矿物
• 粘土在钻井工艺中起着极其重要的作用，粘土的种 类和数量直接影响钻井液的性能、井眼的稳定性以 及油气层的保护。
• 粘土主要由粘土矿物（含水的硅铝酸盐）组成，呈 颗粒状，其颗粒大多数小于2μm。它在水中具有水 化性、分散性、带电性、离子交换性。这些性能对 于处理与配制钻井液都具有重要作用，是主要的配 浆用原料。
3、可变性（端面 ）正电荷 • 当粘土介质的pH值小于9时，粘土晶体端面上带正电荷，
这是因为裸露在边缘上的铝氧八面体在酸性条件下从介质 中解离出OH-:
＞Al-OH→＞Al++OH-（两性偏碱性）
粘土表面-OH的两性表现
4、净电荷数
粘土的正电荷与负电荷的代数和称为粘土晶体颗粒的净电 荷数。粘土的负电荷数一般多于正电荷，所以粘土颗粒总起来 讲是带负电荷。
泥浆材料检测与应用：粘土矿物的晶体构造
高岭石特点：为非膨胀型黏土矿物，水化性能 差，造浆性能不好。(钻井过程中，含高岭石的泥页 岩地层易发生剥蚀掉块，需重视)
晶格取代现象是指在晶体结构中某些原子或离子被其它化 合价不同的原子或离子取代而晶体骨架保持不变的作用。
石等
水云母族
伊利石、海绿石等
2:2
绿泥石族
各种绿泥石等
层链状结构
海泡石族
海泡石、凹凸棒石、 坡缕缟石等
2、黏土矿物的化学组成
黏土矿物名称
化学组成
SiO2:Al2O3
高岭石
2Al2O3 .4SiO2 .4H2O
2:1
蒙皂石
（Al2Mg3)(Si4O10)(OH)2.nH2O
4:1
伊利石
(K,Na,Ca)m(Al,Mg)3(Si,Al)8O20(OH) 4.nH2O
多还含有非晶质的胶体矿物。多数黏土颗粒的 粒径小于2μｍ，在水中有分散性、带电性、 离子交换性、水化性。（影响钻井液的配制、性
能及其维护、调整）
1、黏土矿物的分类（按单元晶结构特征分）
单元晶层构造特征 黏土矿物族
黏土矿物
1:1
高岭石族
高岭石、地开石、 珍珠陶土等
埃洛族
埃洛石等
2:1
蒙皂石族
蒙皂石、拜来石、 囊脱石、皂石、蛭
任务一 粘土矿物的晶体构造
在配制钻井液过程中，原材料的用量比较大， 其选择不当会对钻井液性能造成很不好的影响， 同时也会造成不必要的浪费。
钻井液原材料是指组成钻井液的基本组分， 如黏土、水、油、加重材料等。一、黏土 源自土主要是由黏土矿物（含水的铝硅酸盐）
粘土矿物分析
粘⼟矿物分析作为岩⽯组分的粘⼟矿物其含量、种类及其分布、产状等对地层伤害有着⾮常密切的关系。
由于粘⼟矿物颗粒细⼩（<0.01mm），⽐表⾯极⼤，并具有特殊的结构组成，因此它们对外来作业流体如注⼊⽔、压裂液、酸化液、压井液等的侵⼊极为敏感。
当与外来流体接触时，粘⼟矿物往往会发⽣膨胀、微粒运移、⽣成某种沉淀等从⽽堵塞储层油⽓流动的孔隙通道，造成储层渗流能⼒的下降，损害油⽓层。
因此了解粘⼟矿物的性质对油⽥开发⼗分重要。
通过X射线衍射分析和扫描电⼦显微镜技术可以确定岩⽯中粘⼟矿物的含量、分布及产状等。
选取了西泉5井的部分岩⽯样品进⾏了上述测定，测定结果见表1。
表1 西泉5井区三叠系储层粘⼟矿物含量统计表根据X衍射和扫描电镜分析，⾲菜园⼦组砂层以蒙皂⽯（包括蒙脱⽯和皂⽯两个亚族）为主，63％～98％，平均87.8％；其次为伊/蒙混层（20％～99％，平均72.76％），绿泥⽯（1％～55％，平均9.33％），另有⾼岭⽯（1％～12％，平均5.74％）和伊利⽯（2％～16％，平均6.24％）（见表1）。
对⾲菜园⼦组敏感性的简单分析：（供参考）⾲菜园⼦组伊/蒙混层和绿/蒙混层含量较多，伊/蒙混层和绿/蒙混层是遇⽔易膨胀的矿物，易发⽣粘⼟膨胀和分散造成地层伤害。
⾲菜园⼦组绿泥⽯含量相对较⾼（平均9.33％），绿泥⽯是酸敏性矿物，酸化时易造成氢氧化铁胶体沉淀（酸敏）。
另外伊利⽯和⾼岭⽯是速敏性矿物，易造成颗粒运移堵塞地层。
粘⼟矿物分析在储层潜在敏感性评价中的应⽤⼀、粘⼟矿物类型粘⼟矿物(clay minerals)是粘⼟和粘⼟岩中晶体⼀般⼩于2微⽶，主要是含⽔的铝、铁和镁的层状结构硅酸盐矿物。
有的在其成分中还有某些碱⾦属或碱⼟⾦属存在。
粘⼟矿物包括⾼岭⽯族矿物、蒙皂⽯、蛭⽯、粘⼟级云母、伊利⽯、海绿⽯、绿泥⽯和膨胀绿泥⽯以及有关的混层结构矿物，此外还包括具过渡性的层链状结构的坡缕⽯（凹凸棒⽯）和海泡⽯以及⾮晶质的⽔铝英⽯。
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第一节 粘土矿物的晶体构造
四、造浆粘土的质量评价
第一节 粘土矿物的晶体构造
四、造浆粘土的质量评价
（二）造浆粘土的评价
蒙脱石含量；
胶质价和膨胀倍数；
阳离子交换容量、盐基总量和盐基分量； 可溶性盐含量； 造浆率； 流变特性和失水特性。
第二节 粘土的性质
一、带电性
1. 前言 ☞定义：指粘土矿物在与水接触时的带电符号和带电量
是钻井泥浆的主要配浆材料。
第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
（3）伊利石 ①伊利石晶体结构示意图
第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
②伊利石特点
A、2：1型粘土矿物 B、存在晶格取代，取代位置主要在
Si-O四面体中，且取代数目比蒙脱石 多，产生的负电荷由等量的K+来平衡。 C、晶层间引力以静电力为主，引力 强，晶层间距C=10Å，属非膨胀型
第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
（2）阳离子交换容量（C.E.C, cation exchange capacity) 定义：分散介质pH=7时，100g粘土所能交换下来的阳离 子的毫摩尔数（以一价阳离子毫摩尔数表示）。 C.E.C可用来表示粘土在水中带电性的多少，它与粘土的 水化分散、吸附等性质密切相关。 （3）造浆率：一吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为
做适当的加工，形成造浆粘土的正规产品。
第一节 粘土矿物的晶体构造
三.造浆粘土的选用
自然界中的粘土广泛存在。许多情况下，钻进现场及其附
近就有或多或少含蒙脱石的粘土。如果钻井对泥浆性能要求
不是很高，完全可以就地取土配制泥浆，并通过添加处理剂
来改善泥浆性能。当然，一些蒙脱石含量很少或杂质很多的
劣质土是不可取的，因为这些土难以造浆。
第一节 粘土矿物的晶体构造
绿坡缕石，凹凸棒石 绿泥石 粘性页岩 伊利石 高岭石 蒙脱石 砂岩 页岩
第一节 粘土矿物的晶体构造
三.造浆粘土的选用
钻井泥浆是粘土在水中的分散体系，从钻井工程的工艺要
求出发，需要采用较为优质的膨润土造浆，即需要选用以 含蒙脱石为主的钠膨润土为造浆材料。
国内外富含蒙脱石的大型优质膨润土矿有不少，如我国的 新疆夏子街、山东高阳、辽宁黑山、浙江余杭，美国的怀 俄明以及南澳大利亚等地都有高纯度的大型膨润土矿床。 泥浆公司和粘土粉生产厂家从这些地方采取粘土矿原料，
周围吸附的阳离子数目少，可发生交换的阳离子数目就
更少了，所以C.E.C小。
Ｅ、造浆率低
☞高岭石晶层间以氢键为主，引力较强，晶层间连接 紧密，水分子不易进入晶层间，水化作用仅限于外表 面，故水化分散能力差，造浆率低。
第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
（2）蒙脱石
①蒙脱石晶体结构示意图
接通常非常牢固，不易交换下来。
Ｅ、造浆率低
第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
一般情况下，随着地层深度的增加，伊利石含量增
加蒙脱石含量减少，因此，下部地层缩径现象少，以剥 落掉块、坍塌为主。
第一节 粘土矿物的晶体构造
松科1井实例
粘 土
粘土 与钻 井的 关系
（2）涉及钻井过程中井眼的稳定性，粘土是泥页岩的主要组
成部分，75%地层为泥页岩，90%的井壁不稳定发生在泥页岩。 （3）油气层的保护，粘土矿物膨胀、钻井液配浆粘土堵塞。
第一节 粘土矿物的晶体构造
一、粘土矿物的两种基本构造单元
1、硅氧四面体与硅氧四面体晶片
硅氧四面体：有一个硅原子与
一、粘土矿物的两种基本构造单元
2、铝氧八面体与铝氧八面体晶片 铝氧八面体：六个顶 点为氢氧原子团，铝、 铁或镁原子居于八面 体中央(如右图所示)。
氢氧
第一节 粘土矿物的晶体构造
一、粘土矿物的两种基本构造单元
铝氧八面体晶片：多个铝
氧八面体通过共用的OH
连接而成的Al-O八面体 网络。
第一节 粘土矿物的晶体构造
物理吸附，氢键，分子力等 分类 化学吸附，化学键力 离子交换吸附，离子交换
吸附负电性离子（OH-、SiO32-）：使粘土负电性增加 吸附正电性离子（NW-1）：使粘土负电性减少
第二节 粘土的性质
粘土矿物的晶体构造
钻井泥浆
+
钻井泥浆是由粘土、水（或油）和少量处理剂混合形成，
具有可调控的粘性、比重和降失水等性能，在大多情况下 能够满足悬排钻碴、稳定井壁、防止漏失、冷却润滑钻具 的基本钻进需要，并且来源广泛，成本较低，配制使用方 便，所以成为应用最广泛的钻井液。
本次课主要讲授内容
粘土矿物的晶体构造 粘土矿物基本构造单元 常见粘土矿物的晶体构造 造浆粘土的选用
☞ 高岭石上下相临的层面，一面为OH
面，另一面为O面，而O与OH很容易形
成氢键，层间引力较强，晶层间连接紧 密，水分子不易进入晶层。
O OH
Si-O Al-O
第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
D、C.E.C低（3-15 mmol/100g) ☞在三种常见的粘土矿物中，高岭石的Ｃ.E.C最低。原 因在于高岭石几乎不存在晶格取代，所以带负电荷很少，
第一节 粘土矿物的晶体构造
三.造浆粘土的选用
如果钻井通过的地层本身就富含造浆粘土，那么就可以利
用“地层造浆”，即先用一定量的清水作为钻井液，清水
在井内自动水化分散被钻头破碎下来的粘土形成泥浆，直
接循环使用。
无论是就地取土、地层造浆还是购买正规粘土粉产品，都 存在判别粘土是否适于造浆或检验粘土造浆质量的问题。 对此，应该采用科学的鉴定和评价。
第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
D、C.E.C 大（70-130 mmol/100g土)
☞ 原因在于蒙脱石存在晶格取代，所以带负电荷较多，
周围吸附的阳离子数目较多，可发生交换的阳离子数目 多，所以C.E.C大。 Ｅ、造浆率高
☞因为蒙脱石具有很强的水化膨胀能力，造浆率高，所以它
同时，构造中还保留了一系列的晶道，具有极大的内部表 面，水分子可以进入内部孔道。
第一节 粘土矿物的晶体构造
实验证明，海泡石和凹
凸棒石不仅抗盐性好，抗温
性亦比膨润土好。目前钻井 中使用的海水钻井液、盐水 （饱和盐水）钻井液一般使 用海泡石配浆，而抗高温钻
井液则一般使用凹凸棒石作
为配浆粘土，性能要比普通 造浆土好得多。
灰色和棕色泥岩
砂岩
灰黑色泥岩
第一节 粘土矿物的晶体构造
(4) 海泡石族 海泡石俗称抗盐土，属链状构造的含水铝镁硅酸盐矿 物，主要包括：海泡石、凹凸棒石、坡缕缟石等。 它的晶体构造多为纤维状，其特点是：硅氧四面体所 组成的六角环都依上下相反方向对列，并且相互间被其它
的八面体氧或氢氧群所连接，铝或镁位居八面体的中央，
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
C、晶层间引力以分子间力为主，引力弱，晶层间距
C=9.6Å- 40Å，属膨胀型粘土矿物。 ◆ ☞蒙脱石上下相临的层面皆为O面，晶层间引力以分
子间力为主，层间引力较弱，水分子易进入晶层。
◆ ☞蒙脱石由于晶格取代产生较多的负电荷，在它周 围，必然会吸附等电量的阳离子，水化阳离子给粘土带来厚 的水化膜，使蒙脱石膨胀。
Si-O Al-O Si-O Si-O Al-O Si-O
第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
②蒙脱石特点
A、2：1型粘土矿物 B、存在晶格取代，取代位置主要在Al-O八面体中，即Al3+被 Mg2+、Fe2+和Zn2+等取代，产生的负电荷由等量的Na+或 Ca2+来平衡。
第一节 粘土矿物的晶体构造
一、粘土矿物的两种基本构造单元
3、晶片的结合 晶层：四面体晶片与八面体晶片以适当的方式结合，构成晶层 （1）1：1型晶层：由一个硅氧四面体晶片与一个铝氧八面体 晶片构成。
层面上是OH Al-O晶片 Si-O晶片
层面是O
第一节 粘土矿物的晶体构造
一、粘土矿物的两种基本构造单元
（2）2：1型晶层：由两个硅氧四面体晶片与一个铝氧八面体 晶片构成。
第二节 粘土的性质
一、带电性
（2）表面羟基与H+与OH-的反应（可变电荷） 在酸性环境中：羟基与H+反应，粘土带正电性。 ﹥Al-OH + H+ ﹥Al+ + H2O
在碱性或中性条件下：羟基与OH-反应，粘土带负电性。
﹥Al-OH + OH﹥Al-O- + H2O
第二节 粘土的性质
一、带电性
（3）吸附
粘土的性质
前言
（1）粘土矿物：细分散的（≤2μm）含水的铝硅酸盐类矿物的 总称，可进一步分为晶质（具有晶体结构的）和非晶质，自然界 中所见到的粘土矿物绝大多数是晶质的。 （2）粘土：疏松的尚未固结成岩的以粘土矿物为主的（≥50%） 沉积物。 （3）粘土岩（俗称：泥页岩）：粘土矿物经沉积、固结成岩作 用后成为粘土岩。 （1）粘土作为钻井液的重要组成成分，配浆原材料。
15mPa· s钻井液的体积数，m3/T。
造浆率 粘土的水化分散能力
第一节 粘土矿物的晶体构造
第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土1）高岭石 ①高岭石晶体结构示意图
第一节 粘土矿物的晶体构造
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
②高岭石特点 A、1：1型粘土矿物 B、几乎不存在晶格取代，负电量少 C、晶层间引力以氢键为主，引力强，晶层间距C=7.2Å 问题：高岭石属非膨胀性粘土矿物，为什么？