粘土岩
沉积岩石学5章粘土岩
薄片中无色，结晶极细，镜下不能分辨晶粒界限。干 涉色极低，似乎是均质光性。在扫描电镜下的典型形态为 管状，有时为长管状，有时为短管状；另一种形态为圆球 状。
2019/9/7
26
第3节. 粘土岩的结构、构造和颜色
(一)、结构
1.根据粘土质点、粉砂及砂的相对含量，将粘土岩 的结构划分为以下几种类型(见下表)：
结构类型
粘土结构 含粉砂（砂）粘土结构 粉砂（砂）质粘土结构
粘土及粉砂（砂）含量
粘土（％） 粉砂（砂）（％）
> 90 75－90 50－75
<10 25－10 50－25
2019/9/7
7
层状结构的粘土矿物，由Si-O四面体和Al（Mg）（O,OH）八面体二种单位层组成。
硅氧四面体结构示意图：a-单个四面体 b-四面体片
201A9l/9（/7 Mg）-（O,OH）八面体结构示意图：c-单个八面体 d-八面体片 8
四面体片与八面体片都与晶体的(001)面平行，与C 轴垂直或近于垂直，并按一定的规律结合形成结构 单元层。
伊利石是介于云母、高岭石及蒙脱石之间的中间矿物， 有多种成因，如长石和云母风化分解，蒙脱石被钾交代， 胶体沉淀再结晶，热液蚀变等。形成于气温较低，排水不 畅的碱性环境中。水云母成分中富碱金属钾，如果气候湿 热，化学风化彻底，水流通畅，K被流失带走，则可形成高 岭石。
2019/9/7
23
2019/9/7
2019/9/7
17
2019/9/7
埃洛石(多水高岭石)
18
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。
第八章 粘土岩
结构 （粉 砂或 砂含 量）
< 10% 10%-25% 25%-50% 高岭石 蒙脱石
粘土 矿物 成分
伊利石 海泡石 高岭石、蒙脱石 高岭石、伊利石 蒙脱石、伊利石 钙质
混入 物成 分
铁质 硅质 有机质
第五节
粘土沉积物的沉积后变化
• 一、压实作用
沉积物(粘土物质)
压实作用（孔隙度降低 、体积减小） 粘土岩 孔隙水排出
沙1井， 5452.34m ，T1b ，次生孔隙内丝状伊利石 ，放大倍数3000
（4）绿泥石族 型结构单元层。 2：1：1型结构单元层。 绿泥石
绿色 硬的鳞片状
夏2井， 4347m，T1b ，溶蚀孔中针叶状绿泥石，放大倍数4000
沙1井， 5452.34m ，T1b ，粒间针叶状绿泥石 ，放大倍数3500
• 3、按颗粒形态划分 （1）鲕粒及豆粒结构 粘土矿物在沉积过程中围绕核心凝聚呈同心 环状颗粒，直径<2mm者称鲕粒，>2mm者称豆粒 <2mm者称鲕粒 者称豆粒。 环状颗粒，直径<2mm者称鲕粒，>2mm者称豆粒。 这两种结构多见于胶体成因 胶体成因的铝土质和水铝石质 这两种结构多见于胶体成因的铝土质和水铝石质 粘土岩中。 粘土岩中。 （2）内碎屑结构 同生成因的粘土质碎屑经再沉积并被粘土物 质胶结而成。 质胶结而成。 （3）残余结构 按原岩结构不同，可分为残余火山碎屑结构、 按原岩结构不同，可分为残余火山碎屑结构、 残余斑状结构等。它们多为原岩经热液蚀变而成。 残余斑状结构等。它们多为原岩经热液蚀变而成。
第二节 粘土岩的物质成分
粘土矿物（主） 陆源碎屑物质（次） • 粘土岩的矿物成分 化学沉淀的非粘土物质 （次） 有机质（次）
• 化学成分： 以 SiO2、Al2O3和H 2O 为主，次为Fe、Mg、Ca、Na、 K的氧化物及一些微量元素。
泥岩-页岩-粘土岩-板岩-粘土矿物
泥岩、页岩、粘土岩、板岩和粘土矿物1、粘土岩（clay rock）粘土岩是一种主要由粒径＜0.0039mm的细颗粒物质组成的并含有大量粘土矿物的沉积岩。
疏松未固结者称为粘土，固结成岩者称为泥岩和页岩。
大多数粘土岩是母岩风化产物中的细碎屑物质呈悬浮状态被搬运到沉积场所，以机械方式沉积而成的。
部分粘土岩是铝硅酸盐矿物分解的产物在原地堆积而成或在水盆地中通过胶体凝聚作用形成的，成分较纯，常常具有一定的工业价值。
粘土矿物是粘土岩中最主要的矿物成分。
粘土矿物很细小，它们的结晶大小一般不超过1—2微米。
粘土矿物种类繁多，粘土岩中分布最广的是高岭石、水云母、蒙脱石、绿泥石、凹凸棒石等。
粘土岩的化学成分取决于它的矿物成分和粘土矿物中吸附离子的成分。
其主要化学组分是SiO2、Al2O3及铁的氧化物等。
粘土岩的颜色取决于粘土矿物的成分、杂质矿物的成分、有机质及所含色素的颜色。
单一成分的高岭石粘土、水云母粘土等，常呈白色、浅灰色，浅黄色等；某些粘土岩中含细分散状的铁的氧化物和氢氧化物，则呈红色、紫色、棕色、黄色或玫瑰色等；含锰的氧化物时则呈褐色或黑色；含分散状有机质和硫化铁时呈灰色或黑色；若粘土岩中含有较多的海绿石、绿泥石、孔雀石、蓝铜矿时，则呈绿色或蓝色。
粘土岩是分布最广的沉积岩，约占沉积岩总量的60—70%。
粘土岩具有独特的物理性质，如可塑性、耐火性、烧结性、膨胀性、吸附性等等，因而在工农业方面有着广泛的用途。
近年来，在黑色页岩和碳质页岩中还发现含有稀有元素和稀土元素，构成具有工业价值的矿床。
粘土岩是重要的生油岩和油气藏的盖层，研究粘土岩具有重要的经济意义。
2、泥岩一种层理或页理不明显的粘土岩。
矿物成分复杂，主要由粘土矿物（如水云母、高岭石、蒙脱石等）组成，其次为碎屑矿物（石英、长石、云母等）、后生矿物（如绿帘石、绿泥石等）以及铁锰质和有机质。
质地松软，固结程度较页岩弱，重结晶不明显。
常见类型有：①钙质泥岩。
含适量碳酸钙，常见于大陆红色岩系和海洋、潟湖相的沉积岩层。
第八章粘土岩类
14
四、粘土岩的分类及主要岩石类型
15
常见岩石
钙质泥岩和页岩——泥（页）岩中含碳酸钙（<50%）， 滴稀盐酸起泡沫。 铁质泥岩和页岩——含三价铁的时泥岩呈红色、褐红 色。含二价铁的硅酸盐或硫酸盐矿物时呈灰绿色。红色 泥页岩一般生成于陆相干旱和半干旱气候的河湖相中。 硅质泥岩和页岩——普通页岩的Si2O平均含量60%， 而硅质泥页岩Si2O平均含量可达85%以上。一般认为硅 质泥页岩与生物有关，与海底热水作用有关。 炭质页岩——含大量炭化有机质，灰分＞30％，能染 手，常含大量植物化石，常与煤系地层共生，成于湖、 沼环境。 黑色页岩——因富含有机质或细分散状硫铁矿而呈黑 色，有机碳含量高，不染手。是良好的生油岩。一般成 于缺氧、富含H2S的较闭塞海湾和湖泊的较深水地区。16
24
第八章
粘土岩类
一、概述 二、成分 三、结构和构造 四、粘土岩的分类和主要岩石类型
1
一、概述
粘土岩（泥质岩）：粒度＜0.005mm，主要由粘土矿物组成的 岩石。系机械作用形成的最细的产物。 特点： 1、粘土岩主要组分来自风化产物，并以悬浮方式搬运，机械 方式沉积，多属陆源碎屑沉积岩。 由汇水盆地中SiO2和Al2O3胶体凝聚作用形成自生粘土矿 物的化学方式，以及火山碎屑物质蚀变形成的粘土矿物，在粘 土岩中所占比例较少。 2、分布最广，占沉积岩总量的55～60% 。 3、粘土岩具一些特殊的物理性质，如可塑性、耐火性、烧结 性、吸水膨胀性、吸附性等，在工业上用途很大。 4、有机质含量很高，可以作为生油母岩，也是重要的油气藏 盖层岩石，泥岩裂缝油气藏。 5、富集稀有元素和稀土元素，形成工业矿床，如黑色页岩和 碳质页岩中镍、钼、钒、铅、铂、铈、钇等。 2 6、吸附的微量元素可判断古环境和古气候。
粘土岩
五、粘土岩的主要类型
1.高岭石粘土岩
高岭石、地开石、
珍珠陶土，其化学式 为Al4[Si4O10](OH)8 或Al2O3 · 2SO2 · 2H2O
ห้องสมุดไป่ตู้
2.蒙脱石粘土岩 蒙脱石、拜来石、绿脱石、皂石等 蒙脱石（Al2, Mg3）[Si4O10](OH)2· nH2O
3. 水云母粘土岩 伊利石（水云母）K1Al2[(Al,Si)Si3O10](OH)2· nH2O 海绿石
水氧化硅、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氯化物。
3.有机物质 粘土岩中常有数量不等的有机物质。 有些粘土岩中含有大量的炭质，是成煤的原 始有机物质。
四、 粘土岩的结构、构造和颜色
1.粘土岩的结构 (1)按颗粒的相对含量划分 粘土结构 含粉砂（砂）粘土结构 粉砂（砂）质粘土结构
(2)按粘土矿物的结晶程度及晶体形态划分
自然伽马测井，改善钻井液性能
3.吸水膨胀性
三、粘土岩物质成分
粘土矿物是一种含水的硅酸盐或铝硅酸盐， 可分为非晶质和结晶质两类。 1.粘土矿物 高岭石
蒙脱石
伊利石 绿泥石
2.非粘土矿物
（1）陆源碎屑矿物
石英、长石、云母、各种副矿物。
（2）化学沉积的自生矿物
主要有Fe、Mn、Al的氧化物和氢氧化物、含
以机械方式沉积而成。所以粘土岩应归属陆源碎 屑沉积岩。
自母岩风化的产物，并以悬浮方式搬运至水盆地，
粘土岩是沉积岩中分布最广的一类岩石，约
占沉积岩总量的60%（也有人认为55%）。
粘土岩是主要的生油岩和良好的油气储集的
盖层，同时亦具有其它广泛的工业使用价值。
二、粘土岩的主要物理特性 1．非渗透性
石油及天然气在地下保存的良好盖层 2．吸附性 粘土矿物具有从周围介质中吸附各种离子、 放射性元素及有机色素的能力。
软质岩分类
软质岩分类软质岩是一类由细粒颗粒组成的岩石，其主要特点是含水量较高，质地柔软易变形。
软质岩广泛分布于地球表层，包括泥岩、粘土岩、页岩、砂岩等。
本文将以软质岩分类为主题，介绍不同类型的软质岩及其特点。
一、泥岩泥岩是一种由粘土颗粒组成的软质岩石，具有黏性和塑性。
其主要成分是粘土矿物，如伊利石、蒙脱石等。
泥岩通常呈灰色或黑色，质地细腻，容易分层剥离。
由于其含水量较高，泥岩常常表现出较强的塑性，易于被挖掘和开采。
二、粘土岩粘土岩是一种由粘土颗粒紧密堆积而成的软质岩石。
其主要成分是粘土矿物，如膨润土、伊利石等。
粘土岩的颜色多样，可以是黄色、红色、绿色等。
粘土岩质地细腻，容易分层剥离，并且具有较强的塑性和黏性。
粘土岩经过干燥后会出现收缩现象，容易产生裂缝。
三、页岩页岩是一种由粘土颗粒和其他细颗粒混合而成的软质岩石。
其主要成分包括粘土矿物、石英、长石等。
页岩的颜色多样，可以是黑色、灰色、褐色等。
页岩质地致密，不易分层剥离。
由于含水量较高，页岩具有较强的塑性和黏性。
此外，页岩还含有丰富的有机质，可以作为石油和天然气的储集层。
四、砂岩砂岩是一种由砂粒组成的软质岩石。
其主要成分是石英颗粒，还可能包含长石、云母等。
砂岩的颜色多样，可以是白色、黄色、红色等。
砂岩质地粗糙，颗粒间有间隙，容易渗水。
砂岩具有较好的透水性和透气性，是地下水的重要储藏层和地下水源地。
软质岩是一类特殊的岩石，在工程建设中有着广泛的应用。
由于软质岩的柔软易变形特点，其工程性质与其他岩石有所不同。
在隧道、水利工程、地基处理等领域，需要对软质岩进行特殊处理，以确保工程的安全和稳定。
总结起来，软质岩是一类含水量较高、质地柔软易变形的岩石，包括泥岩、粘土岩、页岩、砂岩等。
每种软质岩具有各自独特的特点和用途，对于工程建设具有重要意义。
在实际工程中，需要针对软质岩的特性进行相应的处理和设计，以确保工程的安全可靠性。
软质岩的研究和应用将进一步推动工程技术的发展，为社会经济的持续发展做出贡献。
软质岩分类
软质岩分类软质岩是一类由细粒或胶结物质组成的岩石，其质地较软，易于被切削和破碎。
软质岩在地质学中占据重要地位，它们在地球演化过程中起到了重要的作用。
本文将介绍几种常见的软质岩，并对其分类进行详细讨论。
第一类软质岩是粘土岩。
粘土岩主要由粘土矿物组成，其质地柔软、粘性强，可以被轻易地压碎和切削。
粘土岩的颜色通常为灰色、褐色或红色，质地细腻，具有很强的吸水性。
在地质学中，粘土岩常常用作堆积岩层的填充物或地层的封盖层。
由于其良好的保水性和可塑性，粘土岩在土壤改良和陶瓷制造等方面也有广泛应用。
第二类软质岩是泥岩。
泥岩主要由细粒的碎屑颗粒和粘结材料组成，常见的颜色有灰色、褐色和黑色。
泥岩的质地较软，易于被切割和压碎。
与粘土岩相比，泥岩的颗粒较大，但仍然具有较强的粘性。
泥岩在地质学中广泛分布，常常作为沉积岩层的组成部分。
由于其低渗透性和较强的保水性，泥岩常用于建筑工程中的隔水层和防水材料的制备。
第三类软质岩是砂岩。
砂岩由粗粒的砂粒和胶结材料组成，质地相对较硬，但仍然被归类为软质岩。
砂岩的颗粒可以看到肉眼，常见的颜色有黄色、红色和白色。
砂岩的硬度较低，易于被风化和侵蚀。
砂岩在地质学中非常常见，常作为沉积岩层的主要组成部分。
由于其较强的透水性和抗压性能，砂岩在建筑和石材加工中有广泛应用。
第四类软质岩是石灰岩。
石灰岩主要由钙质沉积物和碳酸盐矿物组成，质地相对较软，易于被切削和雕刻。
石灰岩的颜色多样，有白色、灰色、黄色等。
石灰岩在地质学中广泛分布，是一种重要的沉积岩石。
石灰岩具有很好的可塑性和可加工性，常被用作建筑材料和雕刻艺术品的原料。
总结起来，软质岩是一类质地较软的岩石，包括粘土岩、泥岩、砂岩和石灰岩等。
这些岩石在地质学和工程领域中具有重要的意义，并且在建筑、土壤改良、石材加工等方面有广泛应用。
通过对软质岩的分类和了解，我们可以更好地理解地球的演化过程，并将其运用于实际工作中。
粘土岩
蒙脱石的脱水作用
D=1000～1500m，压实快脱孔隙水和层间水 D>1500m，脱去残留层间水→混层粘土矿物 D>2700m，最后脱去层间水→伊利石
⑵ 2:1型
2:1型属三层型结构
单元层，即由两层四 面体层夹一层八面体 层构成，常见于蒙脱 石和水云母族矿物， 称为蒙脱石型。
⑶ 2:1:1型
由2:1型结构单元层
再叠置和连接一个似 水镁石八面体层而构 成。所叠置的八面体 层可视为2:1型结构 单元的层间物，故也 可归为2:1型或三层 型，常见于绿泥石族 矿物。
§8 粘土质岩
粘土质岩
1. 概述
2. 粘土质岩的物质成分 3. 粘土质岩的结构、构造和颜色 4. 粘土质岩的分类 5. 粘土沉积物的沉积后作用
1.概述
粘土质岩（Claystone）
由粒径＜0.004mm的细碎屑和粘土矿物
（含量＞50％）组成的沉积岩。
粗粉砂岩
粉砂 粘土
粉砂岩
细粉 砂岩
粘土岩(泥岩、页岩)
3.2 粘土质岩的构造
显微构造
显微鳞片构造：由极细小的、排列方向不规则的粘 土矿物组成，常见于泥岩中。
显微毡状构造：由极细小的鳞片状、纤维状粘土矿 物错综交织杂乱排列而成，在正交光下，纤体交错 消光。 显微定向构造：由极细小的鳞片状或纤维状粘土矿 物沿层面定向排列而成，正交光下同时消光，常形 成于无粗粒物质的缓慢沉积的较安静环境中。
绿、灰绿色：绿泥石存在或因伊利石晶格中含有Fe2+所致，或因含海 绿石所引起，是弱氧化—弱还原环境下形成的。
黏土岩分类
黏土岩分类
黏土岩是一种由黏土矿物组成的沉积岩，其颜色通常是灰色、绿色或者棕色。
黏土岩广泛存在于地球表面，具有重要的工业价值和科学研究价值。
根据黏土岩的成因、组成、结构和物理性质，可以将其分为不同的类型。
下面介绍几种常见的黏土岩分类：
1. 硬黏土岩：硬黏土岩是由富含黏土矿物的泥质和细粒砂质颗粒混合而成的，具有较高的压缩强度和抗剪强度。
硬黏土岩通常是深海沉积物，也可在陆地上形成，如粘土矿床。
2. 粘土岩：粘土岩是由黏土矿物和少量的石英、长石等矿物颗粒混合而成的，具有黏性和易变性。
粘土岩广泛分布于地球表面的沉积盆地中，是重要的土壤形成材料。
3. 红粘土岩：红粘土岩是由硅酸盐、氧化铁和黏土矿物等组成的沉积岩，因其颜色为红色而得名。
红粘土岩通常是在干旱和半干旱地区形成，如中国南方的红土高原。
4. 膨胀黏土岩：膨胀黏土岩是由膨胀性黏土矿物（如膨润土）和非黏土矿物（如石英、长石）混合而成的沉积岩，其体积在水分作用下会增大。
膨胀黏土岩通常是在干旱地区形成，如美国西南部的“莫霍维沙漠”。
以上是几种常见的黏土岩分类，不同类型的黏土岩在工业、土壤科学等领域有着不同的应用价值。
- 1 -。
粘土岩的概念
粘土岩的概念粘土岩是一种由粘土矿物组成的沉积岩。
粘土是一种细颗粒的矿物或火山灰，主要是由硅酸盐矿物组成。
粘土岩的形成主要涉及火山活动、水文作用和风化等过程。
粘土岩广泛分布在地球的陆地和海洋中，是沉积岩中最常见的类型之一。
它们通常呈明暗交替的层状、薄片状或细粉状。
粘土岩的颜色可以变化很大，常见的颜色有灰色、蓝灰色、绿色、红色和黄色等。
在地质学中，粘土岩的形成主要与火山活动、风化和沉积过程有关。
火山活动会喷发大量的火山灰，其中包含大量的细颗粒矿物质，如粘土。
这些细颗粒通过水的力量沉积在地表或水底，最终形成厚厚的沉积物。
在地表的沉积物中，粘土主要经历两个过程：压实和水文作用。
当沉积物受到重力压实时，粘土颗粒之间的空隙逐渐减少，从而使岩石变得更加致密。
而水的作用则通过溶解和再结晶作用使岩石中的矿物质重新组合。
这两个过程使得粘土变得更加坚硬，并形成粘土岩。
粘土岩的特性在很大程度上受到其中粘土矿物的类型和含量的影响。
主要的粘土矿物有膨润土、伊利石、高岭石等。
这些矿物在岩石中的比例和结构决定了粘土岩的性质和用途。
粘土岩具有多种重要的应用价值。
首先，由于其细颗粒大小和吸附性能，粘土岩被广泛用于土壤改良和土壤保护。
其次，粘土岩也是制造陶瓷和砖瓦的重要原料，因为它们在高温下具有良好的塑性和可塑性。
此外，粘土岩还被用作建筑材料、填料、润滑剂和染料等方面。
总结起来，粘土岩是由粘土矿物组成的沉积岩，主要形成于火山活动、风化和水文作用等多种地质过程的影响下。
粘土岩具有多种应用价值，包括土壤改良、陶瓷制造、建筑材料等方面。
粘土岩的研究对于理解地球历史和土壤环境等具有重要意义。
第五节粘土岩(泥质岩)
长江大学地球科学学院
School of Geoscience, Yangtze University
粘土岩的主要组分—粘土矿物大多数来自 母岩风化的产物，并以悬浮方式搬运至水盆 地，以机械沉积的方式而成。所以粘土岩应归 属陆源碎屑沉积岩。
长江大学地球科学学院
School of Geoscience, Yangtze University
第五节 粘土岩（泥质岩）
Clayrocks（mudstones）
长江大学地球科学学院
School of Geoscience, Yangtze University
景德镇窑青花花 果纹黄彩瓷盘 （明弘治年间）
自生高岭石充填孔隙
长江大学地球科学学院
School of Geoscience, Yangtze University
School of Geoscience, Yangtze University
当八面体层中心由三价的阳离子（Al3+、 Fe3+）充填时，则所有的八面体的中心，只有 三分之二被充填，必定有一个空位置，称二八 面体型结构（水铝矿层Al-OH）。
当八面体层中心由二价的阳离子占据时， 则所有的八面体的中心全部被充填，称三八面 体型结构（水镁石层Mg-OH）。
钧窑三足瓷洗 （北宋）
青花瓷餐具
新石器时代桶形彩绘 紫砂茶叶罐（清
陶罐（内蒙古出土）
乾隆年间）
一、基本概念
长江大学地球科学学院
School of Geoscience, Yangtze University
粘土岩成因类型
粘土岩成因类型粘土岩是一种含有高比例的粘土矿物的沉积岩，通常由赤铁矿、硅质和碳酸盐矿物以及有机物质组成。
它们通常形成于水体的沉积环境中，如湖泊、河流、海洋、沙漠和泥炭等。
粘土岩形成可以通过各种不同的成因类型解释，包括化学沉积、生物沉积、碎屑沉积和变质作用。
以下是这些成因类型的简要概述：1. 化学沉积化学沉积是通过水体中的溶液不断沉淀、结晶而形成的粘土岩。
通常，在高盐度或高碱度环境下，含有钠、镁、钾和钙等离子体系的水体会导致粘土矿物的沉淀和结晶。
这种类型的粘土岩通常在淡水或海水湖泊、盐滩和海底热液区等地形成。
2. 生物沉积生物沉积是指通过微生物、藻类和其他生物体的代谢活动促进粘土矿物沉积的过程。
这些生物在水体中制造出来的有机物可以提供物理、化学和生物作用条件，促进粘土的形成。
这种类型的粘土岩通常在沉积物中含有丰富的有机质和微生物化石，其形成环境包括淡水、海洋和泥炭。
3. 碎屑沉积碎屑沉积是指由其他岩石颗粒物和砂粒颗粒物、泥沙和粘土矿物混合而成的粘土岩。
这种类型的粘土岩通常形成于河流、湖泊和海洋沉积物中，它们通过水的冲刷和水流的运动将沉积物带到沉积区域形成。
4. 变质作用变质作用是指通过高温和高压等因素对原有的岩石进行改变而形成的粘土岩。
在这个过程中，岩石中的矿物成分被分解，并形成新的矿物组分，其中包括粘土矿物。
这种类型的粘土岩通常在地壳板块在造山运动中进行构造变形的过程中形成。
总之，粘土岩的成因类型各异，但共同之处在于它们都是由水和其他环境因素所引发的。
其成因类型和环境条件的不同，使得它们在岩石分类和油气勘探等领域具有广泛应用的价值。
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。
粘土岩
二、有机质
粘土岩中常含有数量不等的有机质。有机质的丰度以岩石中剩余有 机炭含量、氨基酸总量以及氨基酸总量与剩余有机炭含量的比值作为衡 量标准。
XSYU
第二节 粘土岩的物质成分
粘土岩的化学成分主要为SiO2，Al2O3及H2O，在
三、粘土岩的化学成分
一般粘土岩中，三者总量可达80%以上，其次为Fe2O3、 FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O等。不同粘土岩，化学 成分变化较大，取决于矿物成分、混入物、吸附的阳离 子类型和含量。 粘土岩的化学成分与沉积环境有一定关系，淡水粘 土岩中，高岭石含量较高，故MgO、K2O的含量低于海
粘土岩是沉积岩中分布最广泛的一类，约占沉积岩总量的 60%，它是重要的生油母岩，我国许多大型油气田的生油岩多是 粘土岩，而且它的渗透性极差，可作为油气储集的良好的盖层。 粘土岩具有一些特殊物理性质，如：非渗透性、吸附性、吸 水膨胀性、可塑性、耐火性、烧结性、黏结性、干缩性等，有些 黑色页岩及炭质页岩还含有稀有金属、稀土元素，使粘土岩具有 非常广泛的工业用途。
XSYU
第一节
概 述
三、一些常见术语的解释
关于粘土岩的术语比较混乱，介绍几个常见术语。 1. 粘土（clay）：在地质学中，粘土具有两个方面的含义。其一： 粘土是一个岩石术语；其二：粘土为一个粒度术语。 作为一个岩石术语，粘土是指天然的细粒物质，它是地质作用的 产物。在沉积岩石学中，粘土是指松散的、尚未固结成岩的、以粘土 矿物为主的沉积物，经过成岩作用以后就便为沉积岩。 作为一个粒度术语，粘土是指粒度分析中的最细粒部分，重要由 黏土矿物组成，其粒径一般小于0.0039mm（ >8Φ ），甚至在2μm、1 μm以下。 2．粘土矿物 是构成岩石和土壤细粒部分（< 2μm ）的主要矿物，一般情况下， 粘土是细分散的、含水的层状构造硅酸盐矿物及层链状构造硅酸盐矿 物和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。 3. 页岩（shale） ：页理（水平层理）发育的粘土岩称为页岩。
粘土岩成因类型
粘土岩成因类型
粘土岩是一种由粘土矿物组成的岩石。
它们形成于各种不同的环境中，因此有多种成因类型。
其中，最常见的成因类型包括沉积成因、变质成因和热液成因。
沉积成因的粘土岩通常是在海洋或湖沼等水体中形成的。
这些岩石通常具有细小的颗粒和平滑的纹理。
它们可以形成压实的沉积物或粘土矿物的化学沉淀。
在岩石中，这些岩石通常会包含化石和其他沉积物。
变质成因的粘土岩通常是在高温和高压环境下形成的。
这些岩石有时被称为页岩，它们通常具有细小的粒子和平滑的纹理。
这些岩石通常是在板块边界处形成的，例如在板块碰撞或地震活动期间。
热液成因的粘土岩通常是由热水通过地壳中的裂缝和岩石中的空隙流动而形成的。
这些岩石通常具有粗糙的表面和多彩的颜色。
它们通常包含大量的石英和其他矿物。
这些岩石通常可以在火山喷发和热液活动的地区发现。
总的来说，粘土岩是一种非常广泛的岩石类型，可以在各种不同的环境中形成。
通过了解不同的成因类型，我们可以更好地理解这些岩石的起源和特征。
- 1 -。
第五节粘土岩(泥质岩)
当八面体层中心由三价的阳离子（Al3+、 Fe3+）充填时，则所有的八面体的中心，只有 三分之二被充填，必定有一个空位置，称二八 面体型结构（水铝矿层Al-OH）。
当八面体层中心由二价的阳离子占据时， 则所有的八面体的中心全部被充填，称三八面 体型结构（水镁石层Mg-OH）。
School of Geoscience, Yangtze University
五、粘土岩的分类（Classification of clayrocks）
粘土岩综合分类
固结程度
未固结-弱 固结
无纹 层无 页理 固 结 有纹 层有 页理
强固结
结 构 （粉砂含量）
<5%
5~25% 25~50%
粘土矿物 成分
2. 粘土矿物的类型
（1）高岭石族
高岭石、地开石、 珍珠陶土，其化学式 为 Al4[Si4O10] （ OH ） 8 或Al2O3·2SO2·2H2O
长江大学地球科学学院
School of Geoscience, Yangtze University
长江大学地球科学学院
School of Geoscience, Yangtze University
页岩
泥板岩
长江大学地球科学学院
School of Geoscience, Yangtze University
长江大学地球科学学院
School of Geoscience, Yangtze University
钧窑三足瓷洗 （北宋）
青花瓷餐具
新石器时代桶形彩绘 紫砂茶叶罐（清
陶罐（内蒙古出土）
自然科学知识文库岩石系列：粘土岩
自然科学知识岩石系列——
粘土岩
科技是人类区别于动物的重要文明之一，
是人类对自然规律研究和利用的学科。
本文提供对自然界岩石
“粘土岩”
的解读，以供大家了解。
粘土岩
本名称用在沉积岩中，(a)表示一种硬化的粘土，其结构和成分与页岩相同，但缺少页岩的细纹理或劈裂性；这是粘土比粉砂多得多的块状泥岩(mudstone)，是不可剥裂的粘土页岩。
F1awn(1953)认为粘土岩是微弱硬化的沉积岩，其组成颗粒的直径小于0．01mm。
Shrock(1948)认为粘土岩是很细粒的有点油脂性的沉积岩，大部分由粘土物质组成，具贝壳状断口。
与clay rock为同义词。
(b)指结核状粘土，产于冲积层中，呈扁平的圆盘形态，它们可作各种各样的联合，而呈奇形怪状(Fay，1918)。
本名称也可指常发现于粘土层中的钙质结核。
(c)这是一个古老的英文名称，曾用来表示泥质石灰岩(Arkell & Tomkeieff，1953)。
〔21〕。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
8.2 粘土岩的物质成分
（2）粘土矿物常具有吸附各种离子的特性 常吸附的阴离子有 PO43－，SO42－，Cl－，NO3－， 阳离子有Ca2+，Mg2+，Na+，K+，H+及 Cu2+，Pb2+， Zn2+，B3+，Au+，Ag+，Hg2+，As3+，Tn4+，U4+等。 它们是使粘土岩化学成分多变的原因之一。 （3）与沉积环境有一定关系 有人认为，淡水粘土中高岭石含量较高，故MgO， K2O含量低于海相或泻湖相粘土；硼和某些放射性元素 的含量在海相和非海相粘土中差异较大。对这些观点 至今仍在讨论和探索中。
1、陆源碎屑矿物：有石英、长石、云母、各种副矿
2、化学沉淀的自生矿物： 铁、锰、铝的氧化物和氢氧化物； 含水氧化硅（如蛋白石）； 碳酸盐（如方解石、白云石、菱铁矿）； 硫酸盐（如石膏、硬石膏）； 磷酸盐（如磷灰石）； 氯化物（如石盐等)。
它们都是在粘土岩形成过程中生成的，是粘土岩形成环 粘土岩的物质成分
1、粘土矿物的主要物性
可塑性：粘土岩粉碎后加适当的水份，受压后可塑制成 一定的形体，在压力取消后，形态不变。 耐火性：是指在高温下不熔融的性能； 烧结性：指粘土矿物在低于耐火度的低温下局部熔化， 因而质点相互粘结成坚硬的陶质石块。 结合性：粘土与砂质粘合，塑造出良好的泥坯，干燥后 形成坚硬生坯的性能。 干缩性：粘土沉积物风干或加热烧干后，由于质点表面结 合水分的蒸发，而产生体积收缩的现象。 吸附性：粘土质点能从周围介质中吸附各种气体、液态及 有机质色素的能力。 吸水性：有些粘土具有极强的吸水能力，同时产生体积膨 胀。
花瓣状的绿泥石和自生石英
22
8.2 粘土岩的物质成分
花瓣状的绿泥石和分散状的高岭石及自生石英
23
8.2 粘土岩的物质成分
由两种以上的粘土矿物的结构单元层在C轴 方向上交互迭置构成的。 如：伊-蒙混层、绿-蒙混层、伊-绿混层
（5）混层粘土矿物
24
8.2 粘土岩的物质成分
二、非粘土矿物
物。其中最主要的还是石英，呈单晶出现，圆度差，边缘较 模糊，多分布于不纯的粘土岩中。
粘土岩
8.1 概述
第一节
一、定义
概述
粘土岩又叫泥质岩或泥岩，主要由粘土矿物及粒径 小于0.0039mm的细碎屑（含量＞50％）组成的沉 积岩。疏松或未固结成岩者称为粘土。 二、研究意义
粘土岩是分布最广的沉积岩，它约占沉积岩总量的 60％。 粘土岩是重要的生油岩石，也是重要的油气 盖层岩石。一些黑色页岩中含有一些稀土元素。
6
8.2 粘土岩的物质成分
2、粘土矿物晶体结构的基本特征
粘土矿物由两种基本结构层组成。
基本结构层：硅氧四面体层和铝氧八面体层。
硅氧四面体
四面体层中Si4+ 可被Al3+取代而成铝 -氧四面体；八面体
层中Al3+可被Mg2+
或Fe3+取代。
铝氧八面体
7
8.2 粘土岩的物质成分
四面体和八面体基本结构层在空间上彼此以一定规 律结合就形成了“结构单元层”。结构单元层间常有层 间水、吸附阳离子。不同的结构单元层按一定规律组合 叠置就形成了不同的粘土矿物。
11
8.2 粘土岩的物质成分
高岭石，呈假六边形
12
8.2 粘土岩的物质成分
高岭石，假六边形
13
8.2 粘土岩的物质成分
高岭石，集合体呈书页状
14
8.2 粘土岩的物质成分
（2）蒙脱石
蒙脱石是典型的2∶1型粘土矿物。其结构单元层由2层四面体 片(T)夹1层八面体片(O)构成，结构单元层间以四面体(T)的氧原子 面相邻接，层间几乎全凭范德华力联结而无氢健力，联结力弱， 允许大量阳离子、极性水分子和其它极性分子进入层间 。
8
8.2 粘土岩的物质成分
粘土矿物分析仪器：
差热分析仪、X射线衍射仪、显微镜、电子显微镜
9
8.2 粘土岩的物质成分
2、粘土矿物晶体结构的基本特征
10
8.2 粘土岩的物质成分
3、常见粘土矿物的特征 （1）高岭石
是典型的1∶1型粘土矿物，由“硅-氧四面体片”和 “铝-氢氧八面体片”两种基本结构层按1∶1的比例结 合组成结构单元层；基本无类质同象替代。偏光显微 镜下正低突起，一级灰干涉色。
25
8.2 粘土岩的物质成分
三、有机质
粘土岩中常含有数量不等的有机质，通常以岩石中 剩余有机碳含量、氨基酸总量以及氨基酸总量与剩余有 机碳含量的比值作为衡量有机质丰度的标准。剩余有机 碳含量和氨基酸总量高，氨基酸总量与剩余有机碳含量 比值低，则有机质丰度高，此类粘土岩即为良好的烃源 岩。
富含有机质的粘土岩，常呈深灰、灰黑、黑色，多 形成于安静低能还原环境，如深湖、海湾、深水盆地。 这种环境对硫化铁的生成也是有利的，因此硫化铁矿物 （如黄铁矿）常与富含有机质的暗色粘土岩共生。
26
8.2 粘土岩的物质成分
四、粘土岩的化学成分
粘土岩的化学成分主要为SiO2，A12O3及H2O， 在一般粘土岩中，三者总量可达80％以上；其次为 Fe2O3，FeO，MgO，CaO、Na2O，K2O等。
不同粘土岩化学成分变化较大的三个主要原因是：
（1）矿物成分、混入物的类型及含量 如高岭石粘土岩富含Al2O3，水云母粘土岩富含 K2O，海泡石粘土岩富含MgO，陆源混入物含量较多 的粉砂质粘土岩，SiO2含量高。
2
8.1 概述
粘土岩
3
8.2 粘土岩的物质成分
第二节
粘土岩的物质成分
粘土岩的物质成分以粘土矿物为主，其次为陆源碎 屑物质、化学沉淀的非粘土矿物及有机质。
一、粘土矿物 二、非粘土矿物 三、有机质 四、化学成分
4
8.2 粘土岩的物质成分
一、粘土矿物
粘土矿物：细分散的含水的层状结晶质硅酸盐和含 水的非晶质硅酸盐矿物的总称。 结晶质包括：蒙脱石、伊利石、绿泥石、高岭石等 非晶质包括：水铝英石，硅胶铁石等
15
8.2 粘土岩的物质成分
蒙脱石
16
8.2 粘土岩的物质成分
蒙脱石
17
8.2 粘土岩的物质成分
（3）伊利石
伊利石（水云母）属于典型的2∶1（TOT）型层 状铝硅酸盐矿物，结构单元层由两个硅-氧四面体片 夹一层铝-氢氧八面体片构成。偏光显微镜下正低突 起，二级干涉色，一组极完全解理。
18
8.2 粘土岩的物质成分
伊利石
19
8.2 粘土岩的物质成分
（4）绿泥石
绿泥石属于2∶1＋1型（TOT＋0型）层状铝硅酸盐矿物， 其结构与2∶1型的蒙脱石结构基本相似，不同点是在绿 泥石结构单元层中多了一层氢氧镁石（水镁石）八面体 片。
20
8.2 粘土岩的物质成分
花瓣状的绿泥石和分散状的高岭石及自生石英
21
8.2 粘土岩的物质成分