粘土矿物学-4(200706)(20141223105318)
粘土矿物学-2(200706)
所谓1:1型结构，是两层间的位置上，由上面的四面体
氧平面与下面相邻的八面体OH表面构成OH-0的配位，
形成一个较长的键（其离子间距大约为3 å)，从而形 成层与层的结合（图)。 如果层发生弯曲或成管状（如纤维蛇纹石），就会影响 这种氢氧键的形成
高岭矿物有十二个理想的三八面体多型。 为了鉴定方便，十二个层状多型可以化分为四个族 （A-D），每个族都具有可计算的最大强反射峰。各族 间其值不同（表2.1），因此一个好的X射线衍射谱可 以把一个未知的1:1层状硅酸盐从四个族中很快的检索 出来，并立即确定其层间转换方向和构造中八面体阳 离子位置的占位模式。每一族中三种构造的进一步确 定必须根据弱反射峰的特征，它们中间有些对于精确 鉴定层的堆垛序列是很灵敏的。假若这些反射很微弱 或由于堆垛无序而成条纹状，不可能区别出三种构造 中的某一种，但四个族仍可根据非条纹状的较强峰区 别开来。
b=8.94460±0.00017Å，c＝7．40485±0.00017Å;
α ＝91.697°±0.002°，β ＝104.862°±0.002°，γ ＝
89.823°±0.002°（据Bish and Von Dreele,1988）。
高岭石形态呈六角板状和书本状，是二八面体1:1型
层状硅酸盐，其空位与被Al离子充填的八面体形成一
（2）沉积高岭土 各种途径形成的高岭石，经地表水迁移到滨海凹地、湖泊、或卡斯特凹地， 沉积成高岭土矿床。在特定的条件下，在河相心滩与边滩也能沉积有价值的 高岭土。 a．滨海凹地高岭土:在周围山区有丰富的高岭石来源，经地表水悬浮搬运，在 搬运过程中颗粒变细，并沿(001)面发生剥层，使高岭石发生机械无序化，这 种无序化的强度与搬运距离成正变关系，这表现在K = 3n指数的变化上，如 滨海凹地是卤水的，由于碱性阳离子的作用，动摇了c轴也产生了无序化，这 表现在（00 l）反射的衰减与扩散上。并因而产生好的可塑性与粘性。上述高 岭土由于在迁移与沉积过程中吸附了有机质，使颜色变暗，特别是在滨海沼 泽环境中。由于季节的因素，高岭土也常出现黑白相间的沉积层。 b．湖沼沉积高岭石:在陆表酸性水中迁移，一般不会动摇c轴，但在迁移过程 中由于层内（OH)离子的不稳定性而发生变位，造成空位紊乱，因而产生假单 斜无序化。这主要表现在2θ＝35°-40°（CuKα ）的两个三重峰趋向于两个 二重峰。 c．河相高岭石:多为1Tc有序高岭石，其工业意义不大，因为一般含量很低， 但在特定的情况下，在河漫滩与心滩相也可形成含高岭石达20％的高岭土， 这种高岭土经选矿是有工业意义的。特别值得指出的是，这种高岭石多为片 状，自形度高，是造纸刮刀涂布较好的原料。
粘土矿物学-3(200706)
（2）变质成因的滑石岩 变质成因的滑石岩可分为两种类型，一种是镁质碳酸盐岩中 的滑石岩，另一种是滑石片岩。前者质纯，块状构造，工业价值 最大，后者含非滑石矿物较多，具片状构造，工业上利用往往需 要进行选矿。 1）.镁质碳酸盐岩中的滑石岩 主要产在太古代的菱镁矿、白云石大理岩中。如辽宁海城滑 石岩，它产于元古代辽河群的一套变质结晶片岩、片麻岩、白云 石大理岩和菱镁矿中。 滑石岩呈大小不等的扁豆体或透镜体，滑石岩体与围岩界线 不清，需根据化学分析圈定。岩体延长最大约500m，平均厚度 35m左右，最大延深约400m，岩体内常包裹着滑石化的菱镁矿 岩块及白云石大理岩的残留体。 岩石主要为块状及片状。块状滑石岩质量最佳，滑石含量可 达90％以上，其共生矿物为菱镁矿、白云石、偶尔有少量石英、 磷灰石、黄铁矿以及次生的蛇纹石、绿泥石等。
2）．区域变质的滑石岩
以四川滑石岩为例，区域地层为前震旦纪登相营下段，主要是一套硅质 条带白云岩、白云质灰岩、白云质大理岩等。地层呈S形弯曲，节理甚为发 育。滑石岩产于白云石大理岩中，呈脉状或透镜状。 滑石在岩石中的含量约为30-50％，其它共生矿物为白云石、方解石、石 英与透闪石。在地表，由于风化作用，滑石可以加富至50-70％。 滑石岩主要为片抉构造 成因，一般认为是富镁的碳酸盐在一定的温度压力条件下与Si02反应生 成的：
3.3 叶蜡石岩 叶蜡石也和滑石相似，很少有人想到它在沉积岩中也能形 成。1984年方邺森等人在江苏丹徒县发现并证实叶蜡石不仅可以 在沉积岩中形成，而且可以形成有重要工业价值的粘土矿产 （1）沉积成因的叶蜡石岩 据南京大学方邺森报导，江苏丹徒十里长山一带泥盆纪五通 组砂岩中，约有5—9层叶蜡石岩，厚薄不等，最厚可达4.75m， 最薄约0.7m.。 叶蜡石岩呈青、灰、白、黑等色，在风化带为具可塑性的粘 土，手感滑润，偏光显微镜下呈鳞片状集合体，干涉色可达二级。 叶蜡石在岩石中的含量可达60％左右，其它矿物为高岭石、石英 及白云母。
xrd 粘土矿物类型
xrd 粘土矿物类型（原创版）目录1.粘土矿物的定义和重要性2.XRD 技术在粘土矿物研究中的应用3.常见粘土矿物类型及其 XRD 特征4.XRD 技术在粘土矿物类型鉴定中的优势和局限性正文粘土矿物是一类具有重要经济价值和环境意义的自然矿物，广泛应用于陶瓷、建筑、石油化工等领域。
粘土矿物的研究对于了解其性质、开发利用和环境保护具有重要意义。
X 射线衍射（XRD）技术作为一种重要的矿物学研究手段，在粘土矿物研究中发挥着关键作用。
XRD 技术是一种非破坏性、快速、高灵敏度的分析方法，可以获取矿物的晶体结构、相组成、物相分布等信息。
在粘土矿物研究中，XRD 技术可以用于矿物相的鉴定、矿物组成的定量分析、晶体结构的解析等。
常见的粘土矿物类型包括高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石等。
这些粘土矿物在 XRD 图谱上具有明显的特征。
例如，高岭石的 XRD 图谱呈现出明显的双峰，伊利石的图谱中则有较弱的双峰。
通过分析 XRD 图谱，可以快速准确地鉴定粘土矿物的类型。
XRD 技术在粘土矿物类型鉴定中的优势主要表现在以下几个方面：首先，XRD 技术具有较高的分辨率和灵敏度，可以准确地分析粘土矿物的晶体结构和组成；其次，XRD 技术是一种非破坏性分析方法，对样品没有损害，可以保存样品的原始状态；最后，XRD 技术分析速度快，可以实现批量样品的快速分析。
然而，XRD 技术在粘土矿物类型鉴定中也存在一定的局限性。
对于一些复杂的粘土矿物样品，XRD 图谱可能呈现出复杂的特征，需要结合其他分析方法进行综合分析。
此外，XRD 技术的分析结果受到实验条件、样品制备等因素的影响，需要经验丰富的实验人员进行数据处理和解析。
总之，XRD 技术在粘土矿物类型鉴定中具有重要作用，可以快速准确地获取粘土矿物的晶体结构和组成信息。
粘土矿物1
三、非硅酸盐粘土矿物
粘土矿物组成中，除 层状硅酸盐外，还含有一 类矿物结构比较简单、水 化程度不等的铁、锰、铝 和硅的氧化物及其水合物 和水铝英石。
（一）氧化铁
土壤中常见的氧 化铁矿物是针铁矿和 赤铁矿。
针铁矿（α-FeOOH）
一般晶体都很小，比较大 的带黄色，较小的带棕色，常 呈针状，故称为针铁矿。
4、同晶替代
（1）什么是同晶替代？
同晶替代是指组 成矿物的中心离子被 电性相同、大小相近 的离子所替代而晶格 构造保持不变的现象
（2）同晶替代的条件
① 离子半径 替代和被替代离子的大小要 相近，只有这样才能保证替代后 晶形不发生改变。 如Fe3＋离子的半径为0.064nm， 与八面体的中心离子Al3＋（半径 0 . 0 5 7 nm） 的 半 径 相 近 ， 可 发 生 替代而不改变晶形。
（2）非膨胀性
在相邻晶层的层面不同，一 个是硅片的氧面，一个是铝片的 氢氧面，两个晶层间产生了键能 较强的氢键，使相邻晶层间产生 了较强的连接力，晶层的距离不 变，不易膨胀，膨胀系数一般小 于5％。高岭石层间间距约为 0.72nm。
（3）电荷数量少
晶层内部硅片和铝片中没有 或极少同晶替代现象，其负电 荷的来源：
（三）水铝英石
水铝英石 （ xAl2O3·ySiO2·nH2O）， 是 由 氧化硅、氧化铝和水组成的非晶 质硅酸盐矿物，Si/Al比在1～2之 间变化。
水铝英石具有较高的阳离子 交位晶片
从化学上来看，四面体 为 （ SiO4）4－， 八 面 体 为 （AlO6）9－，它们都不是化 合物，在它们形成硅酸盐粘 土矿物之前，四面体和八面 体分别各自聚合。
（1）四面体片（简称硅片）
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。
黏土矿物结构特征及物理力学性质
黏土矿物结构特征及物理力学性质第一篇：黏土矿物结构特征及物理力学性质【黏土矿物结构特征及物理力学性质】黏土矿物实际上是由一种铝-硅酸盐晶体，是由两种晶片交互成层叠置构成的两种基本构成单元：硅氧四面体（片）铝氢氧八面体（片）蒙脱石————范德华键力没有氢键、较大的吸水膨胀逝水收缩伊利石————结构稳定性优于蒙脱石高岭石————主要是氢键，亲水性、膨胀性和收缩性均小于伊利石特性{颗粒大小吸水性、膨胀性压缩性、强度}【分层总和法】按分层总和法计算基础最终沉降啦量，应在地基压缩层的范围内划分为若干分层。
计算分层的压缩量然后求其总和1、将地基分层2、计算个分层的自重应力3、计算基底药力P和分层面的附加应力 P=F+G/APo=p-γm.*d4、确定压缩层深度5、计算平均自重应力和平均应力6、e-p 曲线7、各分层沉降量8、总沉降量S=（e1-e2／1+e1）*H=Δp/Es *H=α/1+e1*Δp*H【Pc的确定方法】① 从e-IgP曲线上找出曲率半径最小的一点A，过A点做水平线A1和切线A2 ② 左∠A1AA2的角平分线AA3，与e-Ig曲线中直线的延长线相交于B点B点所对应的有效应力就是前期固结压力PcS=（e1-e2／1+e1）*H=Δp/Es *H=α/1+e1*Δp*H【角点法】矩形荷载面上受均布荷载或三角形分布荷载时，在一个角点下任一深度点利用布辛奈斯克竖向应力解表来计算地基中任一点竖向附加应力的方法【土力学】是研究土体的一门力学，它研究的是土体的应力，变形、强度、渗流及长期稳定性的一门学科。
广义的土力学又包括土的生成、组成，物理化学性质及分类在内的土质学第二篇：物理力学总结1、力的定义定义：力是物体对物体的作用说明：定义中的“作用”是推、拉、提、吊、压等具体动作的抽象概括2、力的概念发生力时，一定有两个（或两个以上）的物体存在，也就是说，没有物体就不会有力的作用（力的物质性）当一个物体受到力的作用时，一定有另一个物体对它施加了力，受力的物体叫受力物体，施力的物体叫施力物体。
粘土矿物分类
黏土矿物及项目结构单元类型层间物层间电荷族亚族晶质1:1Si4O10(OH)8无或有水分子x~0高岭石(二八）-蛇纹石（三八）didi-tritri2:1Si4O10(OH)2无x~0叶蜡石-滑石ditri阳离子或水化离子0.2<x<0.6蒙皂石didi-tritri0.6<x<0.9蛭石ditri0.6<x<1伊利石dix~1云母didi-tritrix~2脆云母ditri 2:1:1Si4O10(OH)2氢氧化物层x不定绿泥石didi-tritri 2:1层链状水化阳离子x~0.1纤维棒石di-tritri 2:1规则间层可变x不定规则间层ditri 非晶质矿物及有关层状硅酸盐矿物分类粘土矿物种高岭石、地开石、珍珠陶石、变埃洛石（7Å）、埃洛石（10Å）镁绿泥石、正鲕绿泥石、绿锥石、凯利石（斜）纤蛇纹石、镁铝蛇纹石、叶蛇纹石、斜叶蛇纹石、镍蛇纹石、鳞（利）蛇纹石叶蜡石、铁叶蜡石滑石、镍滑石、砸蛇纹镁皂石蒙脱石、贝得石、绿脱石、铬绿脱石斯温福石皂石、锌皂石、锂皂石、斯皂石、锂蒙脱石二八面体蛭石（黏粒蛭石）三八面体蛭石伊利石、钠伊利石白云母、钠云母、钒云母、多硅白云母、铬云母锂云母、铁锂云母、锂铍云母金云母、黑云母、镁黑云母、铁云母（三八面体）珍珠云母绿脆云母、黄绿脆云母顿绿泥石、硼锂绿泥石须藤绿泥石、锂绿泥石叶绿泥石、斜绿泥石 、鲕绿泥石凹凸棒石、坡缕石、绿紼帖石、锰坡缕石海泡石、镍海泡石累托石、托苏石柯绿泥石、滑间皂石、水黑云母、绿泥间滑石水铝英石、硅铁石、伊毛缟石、硅锰矿。
粘土矿物学-5(200706)
5.2斑脱岩
斑脱岩（bentonite）最早是专指火山凝灰岩蚀变成的遇水有 可塑性和膨胀性的岩石。因此斑脱岩一词原来就是有成因含意的， 但后来发现很多沉积岩层（包括海相沉积）中的粘土都有与斑脱 岩相似的膨胀性，也就把这些非火山成因的膨胀土都称为 bentonite，因此也有将“bentonite”一词译为“膨润土”的， 这样，中文上就把斑脱岩与膨润土作为同义语了。 然而地质学家则把膨润土赋予矿产的含意，而把斑脱岩赋予岩 石成因的含意。事实上大量的蒙皂石粘土岩都与火山作用有密切 的联系。 从地质成因的角度，将斑脱岩划分为四个类型：①火山灰沉积 成岩蚀变型；②火山岩热液蚀变型；③岩浆期后蚀变型；④复合 成因型。
5.3 酸性白土与蒙皂石页岩 酸性白土与蒙皂页岩都是在表生带改造的产物。
酸性白土(acid (1) 酸性白土(acid clay) 所谓酸性白土，就是斑脱岩在酸性地表水作用下，淋湿了蒙皂石中的A1而形 成的一种白土，它的特点是sio2与A1,03的比值增大。据小林久平(1949)的 资料，日本的酸性白土的平均SiOZ/A120s＝7·050 显然由于这种白土中A1的溶出，必然造成蒙皂石八面体电荷的不足，而增加 其吸附能力。所以这种白土的有机吸附能力（如吸蓝作用）远较斑脱岩强， 故酸性白土也可以称为天然活性粘土。 鉴定酸性白土与斑脱岩可根据研磨pH值和对维生甲（鱼肝油）的反应。前者 的研磨pH值呈酸性、而后者的研磨pH值呈碱性，前者对维生素甲迅速呈蓝色 反应、而后者一般不明显。 由于酸性白土有前述性能．所以现在多用人工的方法进行酸活化，使之成为 活性土。活化的方法很简单，将斑脱岩粉末放在20％的盐酸中，加热至100t 一小时后过滤、洗涤到pH二4-5为止、在800C下烘干粉碎即可。
由蒙皂石组成的粘土与岩石，一般从矿产角度上称为膨润土， 而从成因与岩石的角度上称为斑脱岩，国外一般统称bentoniteo 这里把bentonite译为斑脱岩，并赋与成因岩石学的含意，因 为bentonite最早是指蚀变粘土化的火山凝灰岩而言。 膨润土一词用作矿产名称是可以的，但作为一个严谨的科学术 语就显得欠妥，因为事实上不存在无膨润性的粘土，(这个术语 容易和工程上的膨胀土相混淆。所以，作为粘土矿产，最好以矿 物成分为命名墓础，如蒙皂石粘土、蒙脱石粘土、绿脱石粘 土……较妥).
钻井液原理第二章粘土矿物
氧或羟基 返回
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
第钻一井液节工粘艺土原矿理电物子的教晶案体构造第二章
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
层面是O
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
◆蒙脱石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，引起蒙脱石水化膨胀。
◆蒙脱石负电荷多，吸附阳离子数量，水化阳离子给粘 土带来厚的水化膜，使蒙脱石水化膨胀。
例2：伊利石在不发生晶格取代时，其理想结构式为： Al4（Si8O20）（OH）4
伊利石的实际结构式为： (K)xAl4(Si8-xAlx)O20(OH)20
（2）阳离子交换容量（C.E.C)
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。
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第钻一井节液工粘艺土原矿理物电的子教晶案体构造第二章
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
顶氧
硅氧四面体：有一个硅原子
与四个氧原子，硅原子在四面 体的中心，氧原子在四面体的 顶点，硅原子与各氧原子之间 的距离相等，其结构见右图。
底氧
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粘土矿物相关书籍 -回复
粘土矿物相关书籍-回复重研究中括号内的主题——粘土矿物，我整合了一系列重要的书籍资源，为您提供一篇1500-2000字的文章。
在本文中，我将一步一步介绍这些相关书籍的内容，以及它们对于理解和研究粘土矿物的重要性。
粘土矿物是一类具有层状结构的细粒矿物，由于其特殊的物理化学性质，被广泛应用于土壤科学、环境科学、材料科学等领域。
在研究和应用粘土矿物时，了解其形成、组成、特性以及应用潜力是非常重要的。
首先，我想介绍的是《粘土矿物学导论》（Introduction to Clay Minerals）这本经典的书籍。
该书是由美国地质勘探局的粘土矿物学家Richard E. Grim所著，是粘土矿物学领域的权威教材。
该书系统地介绍了粘土矿物的结构、形成、分类、物理化学性质和应用等方面的知识。
这本书对于初学者来说很友好，但也适合作为研究人员和专业人士的参考资料。
另一本不可忽视的重要书籍是《粘土矿物的结构和变形特性》（Structure and Deformation Properties of Clay Minerals）。
由Christine T. Whitby所著，该书深入地讨论了粘土矿物的结构与变形特性之间的相互关系。
它涵盖了粘土矿物的微观结构、吸附特性、流变性质等方面的内容，并提供了许多实例和案例以帮助读者更好地理解和应用这些知识。
在粘土矿物领域还有一本重要的参考书是《土壤微生物与粘土矿物》（SoilMicroorganisms and Clay Minerals）。
该书由Albert Monsalve所著，着重讨论了微生物对粘土矿物的相互作用以及它们对土壤生态系统的影响。
这本书介绍了微生物如何附着在粘土矿物表面、与粘土矿物相互作用，并对土壤有机质转化和养分循环等过程产生的影响进行了详细的解释。
此外，我们还有《粘土矿物的应用》（Applications of Clay Minerals）这本书，由Müfit Bahadir所著。
主要粘土矿物的物理化学性质
物理性质 粘 土 矿 物 成 分
晶脆性质
颜色
单 层 化学 晶层 层间 脆 硬度 比重 成分 排列 引力 电 荷 数
阳 离 子 交 换 容 量 （m
x射线衍射分 体 积 膨 胀 率 （% ）
特征 谱线 （d 值）
射线 强度 I(W/s r)纯者白色 Al4( 、有杂质 OH)8 者染成浅 黄、浅灰 [Si4 O10] 、浅红、 有氢 高 浅绿、浅 2.61 (H2O OH层 键， 岭 褐色，致 1~3 ~2.6 )4或 与O 引力 8 Al4( 层 石 密块状 强 OH)8 体，无光 [Si4 泽，细薄 O10] 鳞片，可 H2O 以呈珍珠 光泽
电镜下形态
质点 质点形 大小 状 （mm ）
典型形 状为假 六方片 状，对 边平 行，对 角相等 。有时 为圆浑 状六方 轮廓
宽 100~ 4000 厚 50~2 000
宽 带尖角 100~ 的片状 300 或形状 或更 不完整 大 小片 厚3
呈边缘 模糊的 磷片状 或絮状 集合体
直径 达 1000 或更 大， 厚 1~10
10× 10- 特强 10m （10 （10 ） Å）
白色或灰 白色，有 杂质者染 蒙 成黄色， 脱 浅玫瑰色 1~2 石 、蓝或绿 色，土块 时光泽暗 淡
﹛﹙ Al2xMgx ﹚﹙ 层间 12~15 OH2 为氧 O层 ×10- 特强 ﹚ 离子 80~ 90~ 2~3 与O 0.7 10m﹙ （10 [Si4 联接 90 100 层 12~15 ） O10] 引力 Å﹚ ﹜弱 xNax · nH2O
0
7× 特强 103~1 （10 3~5 10m(7 5 ） Å)
(K,H 纯者洁白 3O)A 色，有杂 O层 l2 伊 质者染成 与O 2.6~ （H2 引力 10~ 利 黄、绿、 1~2 层间 1.8 25 2.9 O,OH 较强 40 石 褐色，块 有K+ )2[A 状体可呈 离子 lSi3 油脂光泽 O1O]
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。
第二章粘土矿物
体
体 它大得多的氧构成。底氧和顶氧。
铝氧八面体 由一个铝与六个氧（或羟基） 配位而成。
Si、O四面体堆积图
四面体连接的透视示意图/硅氧四面体片
四面体的平面投影图
四面体氧八面体 铝 氧（羟基）
八面体连接的透视图/铝氧八面体片
粘土矿物的基本构造
二、基本结构层
粘土矿物的基本结构层（单位晶层）是由硅氧四面体片与铝氧八面体片按不同 比例结合而成。
高岭石的晶格取代很弱。
可变负电荷
粘土所带电荷的数量随介质的pH值的改变而改变，这种 电荷叫做可变负电荷。
晶体端面上与铝相连的OH在碱性条件下解离
可变负电荷
端面上吸附了OH-1，Sio32-等无机阴离子或有机聚阴离子
电解质
粘土永久负电荷与可交换负电荷的比例与粘土矿物的种 类有关，蒙脱石的永久负电荷最高，约占负电荷总和95%， 伊利石约占60%，高岭石只占25%。
第三节 粘土—水界面的双电层
扩散双电层理论
1924年，Stern提出了较完善的扩散双电层理论，其要点如下：从胶团结 构可知，既然胶体粒子带电，那么在它周围必然分布着电荷数相等的反离 子，于是在固液界面形成双电层。双电层中的反离子，一方面受到固体表面 电荷的吸引，靠近固体表面；另一方面，由于反离子的热运动，又有扩散到 液相内部去的能力。这两种相反作用的结果使得反离子扩散地分布在胶粒周 围，构成扩散双电层。在扩散双电层中反离子的分布是不均匀的，靠近固体 表面处密度高，形成紧密层（吸附层）。
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
高岭 1:1 7.2
氢键力，引力强 3~15
浅析粘土应用矿物学的研究
浅析粘土应用矿物学的研究粘土矿物具有良好的过滤、吸附、离子交换等物理化学性能，粘土应用矿物学是一门新兴的、介于粘土矿物学和材科技之间的边缘学科。
粘土应用矿物学的任务是：充分发掘粘土矿物的各种潜在性能，并通过利用和改善这些性能，达到研制出一系列新型材料的目的。
标签：粘土矿物;应用矿物学;新型材料粘土矿物学是矿物学的、也是地质学的一个分支学科，当前的任务是通过对粘上矿物的化学、物理学、晶体结构的变化和变异的研究探索地壳表层演化历史及发展规律，并为寻找粘土类矿物资源和其它有用矿物原料，以及对于这些矿物的应用提供科学依据。
一、粘土应用矿物学的特点地质工作者常用纯粘土矿物进行硅酸盐全分析，作矿物结构式计算，从结构式中研究了解元素在晶格中的赋存状态，以求探索矿物类质同象和层电荷的分布。
但粘土应用研究者还得从同形置换的强弱所造成层电荷的高低去了解矿物的内在差异，从而去探词胶体性能、表面性能、热性能、离子交换性能产生差异的机理。
测定粘土的交换性阳离子容量，是研究粘土矿物的重要手段。
粘土的应用需要研究电荷中的永久性电荷，如蒙脱石、蛙石产生物化性能可调和可变性电荷。
当今粘土矿物鉴定，采用了由肉眼观察直到现代化微束分析的全部手段，来了解粘土矿物的结构和组成。
但粘土应用研究，更要运用这些手段进行中间产品的监测和成品的检验。
我们曾依靠x衍射对改型蒙脱石和酸化膨润土，成品进行分析，获得了指导性改进工艺的信息。
并运用红外光谱和x衍射结合鉴别有机膨润土（胺化土）的质量，也取得初步效果。
粘土应用研究者还经常透过工艺性能测试方法的改进来探索制备工艺，例如，模拟现行活性白土制备工艺的脱色力测定，再如成陶后的白度测定。
现行测试方法不能获得最佳自度，因而不断改变漂洗飞熔烧等条件，以求获得最佳白度。
从实践中，使我们认识到，要开发粘土应用领域，不仅需要研究它的物理化学性质和工艺性能，更重要的是要丛各方面去探索如何提高和改善下列五种效能，以便确定其主要的应用方向：①提纯效能;②水中的凝胶效能;逐）无机变型效能;④有机复合效能;⑤表面活性效能。
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。
第一章 粘土矿物
斥力：双电层斥力、水化膜粘弹性。
引力：范德华力、电解质的聚结作用。
②沉降稳定性： ⑴定义：在重力作用下，分散相颗粒是否容易 下沉的性质。 ⑵影响聚结稳定性的因素 斯托克斯定律：V =2/9×r2(ρ-ρ0)g/μ
两侧硅氧四面体片的顶氧构成铝氧八面体片 的一部分，取代铝氧八面体片的部分羟基。 即四面体片顶端（尖端）指向八面体片。
三、由基本结构层重复堆积引伸出的概念
层状粘土矿物：由上述两种基本结构层重复 堆积而成。
层间域：相邻基本构造层之间的空间。
粘土矿物的单位构造：基本构造层+层间域。
层间物：存在于层间域中的物质。
强
30-150
＜5
静电引力+范德 华力
弱
800-1500
90-100
静电引力+范德 2：1 O-O 华力+K+镶嵌作 用
较强
200-400
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第三节 粘土矿物的性质
一、带电性
电泳试验：粘土颗粒向阳极运动。 试验结论：带负电荷。 电荷种类：永久性负电荷、可变性负
电荷、正电荷。
1、永久负电荷
定 义：由自身结构导致电荷产生的，由晶
③ 外来可溶性盐类的影响
降低电动电位，降低双电层的厚度
④ 有机处理剂的影响
水溶性有机（特别是高分子）处理剂有较多 的亲水基团，吸附于粘土离子表面或将粘土
颗粒包被起来，减弱或阻止水分子的进入，
使粘土粒子的水化性能变弱或不水化。
四、凝聚性和稳定性 1、凝聚性：在一定条件下，粘土矿物颗粒
在水中发生联接的性质。 三种联接方式： ①面—面：引力远远大于斥力，使粒子体积变 大，分散度降低。 ②面—端：引力大于斥力，形成网架结构。 ③端—端：端面水化膜较薄，相对斥力较小， 易使其联接，形成网架结构。
黏土矿物学
黏土矿物学是研究黏土矿物的化学成分、结构、物理性质、成因、分类、地质意义和应用等方面的学科。
黏土矿物是指具有层状结构、层间距较小、层间吸附能力强、化学性质稳定等特点的矿物。
常见的黏土矿物有高岭土、伊利石、蒙脱石、膨润土等。
黏土矿物学主要研究以下方面内容：
1.黏土矿物的化学成分和结构：研究黏土矿物的化学成分和晶体结构，了解其成因和演化过程。
2.黏土矿物的物理性质：研究黏土矿物的物理性质，如颜色、硬度、密度、熔点、热稳定性等，以及它们对环境变化的响应。
3.黏土矿物的分类：根据黏土矿物的化学成分、晶体结构和物理性质等特征，对其进行分类和命名。
4.黏土矿物的地质意义：研究黏土矿物在地质过程中的作用和意义，如沉积作用、成岩作用、变质作用等。
5.黏土矿物的应用：研究黏土矿物的应用领域，如陶瓷制造、橡胶工业、建筑材料、土壤改良等。
黏土矿物学在地质学、材料科学、环境科学、化学工程等领域都有广泛的应用。
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。