8 第八章 粘土岩
沉积岩与沉积相
沉积岩与沉积相
鲜本忠(副教授) 中国石油大学资源与信息学院 E-mail: xianbzh@
第二篇 碎屑岩及火山碎屑岩
第三章 碎屑岩成分 第四章 碎屑岩的结构及粒度分析 第五章 碎屑岩的构造和颜色 第六章 砾岩和角砾岩 第七章 砂岩及粉砂岩 第八章 粘土岩 第九章 碎屑沉积物的沉积后作用 第十章 火山碎屑岩
斜长石,方解石交代,中原油田 下第三系,200(+)
微斜长石,加大 LD-22-1
3、重矿物（Heavy Mineral）
• 指碎屑岩中比重大于2.86的矿物。在岩石中含量很少， 一般<1%，主要分布在0.25～0.05mm的粒级范围内（细 砂—粗粉砂岩） 根据风化稳定性 • 稳定重矿物 锆石、金红石、电气石、石榴石、榍石、磁 铁矿等 • 不稳定重矿物 重晶石、磷灰石、绿帘石、黄铁矿等
•
各类岩石的轻重矿物组合
母岩 花岗岩 花岗闪长岩 安山岩和玄武 岩 橄榄岩和辉长 岩 变质岩 重矿物 重矿物 轻矿物 重矿物 轻矿物 重矿物 轻矿物 沉积岩 重矿物 轻矿物 尖晶石 蓝晶石 矿物组合（包括部分岩屑） 锆石 榍石 正长石 辉石 安山岩或玄武岩岩屑 铬铁矿 十字石 基性岩岩屑 磷灰石 微斜长石 角闪石 中性和基性斜长石 橄榄石 基性斜长石 硅线石 紫苏辉石 蛇纹石 石榴石 黑云母 酸性斜长石 轻矿物 石英
碎屑岩的成分 碎屑成分 (颗粒) 填隙物成分
（Interstitial Material）
矿物碎屑 （Mineral Clastics） 岩石碎屑（岩屑）（Rock Fragments） 杂基 （Matrix） 胶结物 （Cement）
孔隙（ Pore）
碎屑
孔隙
胶结物
第八章 泥石流
地
震
地震是释放地壳应力和地壳应变能量的重要方式 之一。地震特别是强震可显著降低表层的强度， 破坏自然斜坡的稳定性。地震所激发的滑坡等， 是地震力对斜坡变形的直接效应，7级以上的强震 还可产生大量地震断层，这些都直接增加了泥石 流固体物质来源。 地震对泥石流发育和分布的影响大小主要受地震 烈度的控制。一般在7度以上的地区，地震对泥石 流发育和分布影响显著。 舟曲处在汶川地震活跃带上，是地震重灾区之一， 地震导致舟曲的山体松动，极易垮塌
第二节
泥石流形成条件
地形条件 地质条件 气象水文
地形条件
地貌条件是形成泥石流的内因和必要条件，制约 着泥石流的形成和运动，影响泥石流的规模和特 性。 泥石流总是发生在陡峻的山岳地区，一般是顺着 纵坡降较大的狭窄沟谷活动的，可以是干涸的嶂 谷、冲沟，也可以是有水流的河谷。 泥石流形成的地貌条件：主要是泥石流沟沟床比 降、沟坡坡度、坡向、集水区面积和沟谷形态等 每一处泥石流自成一个流域。典型的泥石流流域 可划分为形成区、流通区和堆积区三个区段：
公路 我国山区公路，尤其西部地区的公路，每年 雨季经常因泥石流冲毁或淤埋桥涵、路基而 断道阻车。川藏、川滇、甘川、川青、中尼、 川黔等山区公路断道均为泥石流、山洪、滑 坡所致，其中泥石流成灾的约占一半。 仅长江上游地区的公路交通，泥石流毁坏大 小桥梁1850 余座，堵塞桥涵2060座，冲毁 公路达1300公里左右，断道时间累计达 19875天，造成直接经济损失3.31亿元左右 1985年川藏公路培龙沟特大泥石流冲毁汽车 80余辆，断道阻车长达半年以上。
(7)强烈风化的花岗岩。花岗岩在炎热多雨的气候条件下， 易形成深厚的风化壳，厚度达到50-100米，强风化带厚530米，呈砂土状，强度低，易于泥石流发育和形成。在高 寒地区以寒冻风化为主，岩体机械破碎，形成岩屑型风化 壳，也利于泥石流发育。
小学科学岩石沙和黏土(课件)
小学科学岩石沙和黏土（课件）岩石沙和黏土在小学科学课程中被广泛使用，这些材料可以帮助学生更好地理解地球科学和自然界中的岩石形成过程。
本文将介绍岩石沙和黏土的特点、用途以及在小学科学课堂中的教学方法。
岩石沙是一种由细粒的矿物颗粒构成的材料，它可以模拟各种类型的岩石如沉积岩、火山岩等。
与岩石沙相比，黏土则是一种可塑性和可塑性较高的材料，适合模拟形成过程和岩层变化。
这两种材料都可以在小学教室里轻松获取，而且不需要特殊的实验室设备。
首先，让我们来了解一下岩石沙的特点和用途。
岩石沙颗粒较为均匀，呈现出砂状的质地。
这种材料可以用来展示不同类型的岩石和它们的特征。
比如，你可以使用黄色的岩石沙来模拟沙岩，灰色的岩石沙来模拟页岩。
学生可以根据这些不同类型岩石沙的颜色和粒径来猜测相应岩石的特征。
此外，岩石沙还可以用来演示岩石的分层和堆积过程，让学生更加直观地理解沉积岩的形成。
其次，让我们来了解一下黏土的特点和用途。
黏土通常是一种黏滑的粘土状物质，非常适合模拟岩石形成的过程。
黏土可以通过挤压、切割和塑形等方式来模拟岩石的变形和岩层的堆积。
学生可以通过这些实践活动来了解岩石形成过程中的变化和变形。
另外，黏土还可以用来制作模型和小工艺品，培养学生的动手能力和创造力。
在小学科学课堂中，岩石沙和黏土可以通过各种教学方法来引导学生学习。
以下是一些教学方法的示例：1. 观察和描述：学生可以使用放大镜仔细观察和描述不同颜色和质地的岩石沙。
他们可以记录颜色、粒径、纹理等特征，并将其与实际的岩石进行比较，从而加深对岩石形成原理的理解。
2. 模拟实验：学生可以使用岩石沙和黏土进行模拟实验，例如模拟火山喷发或河流侵蚀等自然现象。
通过模拟实验，学生可以亲身体验并观察到这些过程对岩石的影响，从而更好地理解地质事件和岩石演变。
3. 制作模型：学生可以使用黏土制作模型来模拟各种地质构造，如火山、山脉、河流等。
通过动手制作模型，学生可以加深对地质构造和岩石形成过程的理解。
黏土岩分类
黏土岩分类
黏土岩是一种由黏土和其他矿物质混合而成的沉积岩。
它们通常具有细粒度和塑性，并且容易被水吸附。
黏土岩的分类基于其矿物成分和沉积环境。
以下是黏土岩的一些常见分类：
1. 粘土石灰岩：这种黏土岩是由黏土和碳酸盐混合而成的。
它们通常形成于海底沉积物的深水环境中。
2. 粘土砂岩：这种黏土岩是由黏土和石英等矿物质混合而成的。
它们通常形成于沙漠、河流和湖泊等环境中。
3. 伊利诺伊州黏土：这种黏土岩是由伊利诺伊州的黏土和腐殖质混合而成的。
它们通常形成于湿地和沼泽等环境中。
4. 基质支撑黏土岩：这种黏土岩是由黏土和砂石等颗粒混合而成的。
它们通常形成于河流和海岸等环境中。
5. 燧石黏土岩：这种黏土岩是由黏土和燧石混合而成的。
它们通常形成于火山喷发的沉积物中。
黏土岩在地质学和工程学中有着广泛的应用，因为它们具有一定的可塑性和润滑性，适合作为填土、基础和隔水层等建筑材料使用。
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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。
黏土岩在工程建设中常见的地质问题
黏土岩在工程建设中常见的地质问题1.岩溶当前岩土工程施工中面临着很多问题，具体从以下几方面进行探讨。
岩溶问题，我们将其理解为是水对可溶性岩石进行以化学腐蚀作用为主的一个过程，这样将会对整个岩土工程建设造成很多的阻碍，而其形成的原因也有很多，不管是哪一方面的原因，都需要我们裁定对策处理。
大多是时由于外力作用所产生的一个问题。
其中，也可以将其称之为喀斯特，如今，现代社会的发展，我国地质勘察水平也得到了一定的提高，特别是对于土建工程建设行业有着很多便利，但是鉴于其他因素的影响，致使岩溶地质问题在岩土工程建设中经常性的出现，这对于工程建设行业发展反而会造成阻碍，迫切需要采取对策予以处理。
2.地下水随着岩土工程行业的发展,隐藏在内部的问题也逐渐显露出来，特别是地质问题方面比较多，其中地下水它主要是指富余地面以下岩石空隙中的水，而地下水会对岩土工程造成很多不良影响，比如：大量抽取地下水，会出现地陷问题，或者地下暗河断流形成的地下水资源枯竭的情况，这对人类发展是不利的，同时地下水改道也会导致原有生态平衡，这对生物的发展也是不利的。
若不能及时处理，会造成微生物的灭绝，最终导致食物链灭绝，这对社会发展均不利。
同时，由于地下水所引发的岩土工程地质问题还体现在其他方面，比如：树木因微生物灭绝而影响成长，或者是造成泥石流等问题，而泥石流主要是由于伴随着降水所产生的，特别是在降水量较大的城市，因雨水的冲刷，松动的沙土或者是石块往往会发生下沉移动，这将会对山下的居民造成一定的影响，所以此地质问题，工作人员要采取方案去解决[2]。
3.山体滑坡山体滑坡也是当前岩土工程过程中常见的一个地质问题。
所谓山体滑坡我们可以理解为其是指山体斜坡上的某一部分岩石，在重力的作用之下沿着山体表面往下移动的一个现象，也有其他的别称，比如：垮山、地滑、走山等，这都是我国地质灾害常见的一种形式。
而一旦发生地震或者是其他外力作用时，就会致使山体上那些已经出现松动的土壤发生下滑，这严重危害着人们的生命财产安全[3]。
蒙脱石粘土岩描述
蒙脱石粘土岩描述
一、概述
蒙脱石粘土岩是一种由蒙脱石和粘土矿物组成的沉积岩，具有较高的吸附性能和塑性。
该岩石主要分布于海洋沉积环境和湖泊等淡水环境中，是一种重要的工业原料。
二、形成过程
蒙脱石粘土岩的形成与沉积环境有关。
在海洋沉积环境中，当海水中含有较高浓度的硅酸盐和镁离子时，这些离子会与海水中的铝离子结合形成氢氧化铝胶体。
随着时间的推移，这些胶体会逐渐聚集形成颗粒，并与海洋底部的有机物质结合形成蒙脱石粘土岩。
在淡水环境中，湖泊或河流中的沉积物经过长时间压实后，其中富含的粘土矿物会逐渐聚集形成蒙脱石粘土岩。
三、岩性特征
1. 颜色：灰白色、黄色或棕色。
2. 质地：细粒、均匀、致密。
3. 结构：层状或块状，有时呈泥质或黏土状。
4. 特性：具有较高的吸附性能和塑性，易于加工和成型。
四、应用
1. 工业原料：蒙脱石粘土岩是一种重要的工业原料，广泛应用于造纸、涂料、橡胶、塑料等行业中。
2. 土壤改良剂：蒙脱石粘土岩可以作为土壤改良剂，可以增加土壤的
肥力和保水性。
3. 医药领域：蒙脱石粘土岩还可以用于制备医药制剂和化妆品等产品中。
五、结论
综上所述，蒙脱石粘土岩是一种由蒙脱石和粘土矿物组成的沉积岩，
具有较高的吸附性能和塑性。
该岩石广泛应用于工业、农业和医药领
域中。
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。
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第九讲 粘土岩
（一）粘土矿物
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。
结晶质粘土矿物又分为层状和链层状两种结 构类型。
粘土矿物
结构单元层类型
层间物
族
种
晶i4O10](O
H)8
有或无水分 子
简
单 层 状
2:1 [S4O10](OH
)2
阳离子或 水化阳离子
的
2:1:1 [Si4O10](O
这种非渗透性，使粘土岩成为石油及天然气在地下 保存的良好盖层。据统计，世界上334个大油气田 中，以粘土岩作为盖层者占65%。我国大庆及渤海 湾地区各油田都是以粘土岩作为油气的盖层。
粘土岩的物理性质——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。
由粘土矿物分子间力相互作用而产生的吸附称物理吸 附，它与粘土的分散性有关。
H)2
氢氧化物
高岭石 埃洛石 蒙脱石 水云母
绿泥石
高岭石、地开石、珍珠 陶土等
埃洛石（多水高岭石）、 变埃洛石等
蒙脱石、拜来石、绿脱 石、皂石
水云母（伊利石）、海 绿石
各种绿泥石、单热石等
的
的
有序混层
水云母－蒙脱石组合、绿泥石－蒙脱石组合等
混
层
状
的
无序混层
水云母－蒙脱石组合、水云母－绿泥石组合 水云母－蒙脱石－绿泥石组合等
粘土岩中化学沉淀的自生矿物主要有铁、锰、 铝的氧化物和氢氧化物（如赤铁矿、褐铁矿、 水针铁矿、水铝石）、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）。
在粘土形成过程中生成的，其含量一般不超 过5%，是粘土岩形成环境及成岩后生变化 的重要标志。
沉积学智慧树知到答案章节测试2023年中国石油大学(华东)
第一章测试1.关于沉积岩的分类，以下说法正确的是:A:砾屑灰岩属于碎屑岩类。
B:海绿石石英砂岩为碎屑岩的一种。
C:碳酸岩是一种沉积岩。
D:灰绿色块状凝灰岩是一种碳酸盐岩。
答案:B2.沉积岩的形成包括（）等三个阶段：A:沉积物搬运阶段、沉积阶段、沉积后阶段B:原始物质形成阶段、沉积物搬运和沉积作用阶段、沉积后作用阶段C:沉积物形成阶段、沉积物搬运阶段、沉积阶段D:原始物质形成阶段、沉积物搬运阶段、沉积阶段答案:B3.与岩浆岩相比，沉积岩在地表分布面积更广，体积更大A:对B:错答案:A4.因为沉积岩与火山岩均形成于地壳表层，所以二者的形成条件相同A:错B:对答案:A5.同岩浆岩相比，沉积物具有（）的特点A:特有的自生矿物B:高温矿物罕见C:存在大量有机质D:FeO高于Fe2O3E:低温矿物富集答案:ABCE6.关于沉积岩的结构特征，下列说法正确的是：A:沉积岩与岩浆岩均具有结晶结构B:沉积岩与岩浆岩均具有玻璃结构C:沉积岩具有碎屑结构而无结晶结构D:沉积岩具有结晶结构和碎屑结构答案:AD7.关于沉积岩形成的地壳表层条件（沉积圈），以下说法正确的是：A:沉积圈环境特征与岩浆岩形成条件相似B:沉积物沉积时的压力最大可达1100atmC:沉积物沉积时的温度最高可达摄氏650度D:同岩浆岩与变质岩相比，沉积岩形成于常温常压环境答案:BD8.按照原始物质来源，沉积岩可以分为（）。
A:砾岩、砂岩、粉砂岩、粘土岩B:碎屑岩、化学岩、火山碎屑岩、碳酸盐岩C:碎屑岩、碳酸盐岩、生物岩、火山碎屑岩D:碎屑岩、化学岩、生物岩、火山碎屑岩答案:D9.沉积物沉积后一般会先后经历表生期、同生期、后生期和成岩期等阶段的变化。
A:错B:对答案:A10.现代河流沉积中常可看到，上游段沉积物颗粒粗，下游段沉积物颗粒细。
A:错B:对答案:B第二章测试1.母岩的风化作用包括物理风化作用、化学风化作用A:错B:对答案:A2.下列风化过程中，属于物理风化作用的是：A:氧化作用B:水解作用C:溶解作用D:盐结晶作用答案:D3.根据尤尔斯特隆图解，砂级颗粒易搬易沉，砾级颗粒难搬难沉。
粘土岩
第二节 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 粘土矿物具有从周围介质中吸附各种离子、 有机色素的能力。 有机色素的能力。 自然伽马测井，改善钻井液性能 自然伽马测井， 3．吸水膨胀性 粘土矿物具有极强的吸水能力 调整钻井液性能， 调整钻井液性能，中子伽马测井
二、粘土矿物的转化作用(Inversion of clay minerals) 粘土矿物的转化作用(Inversion 浅埋条件下，粘土矿物可出现高岭石和蒙脱石； 浅埋条件下，粘土矿物可出现高岭石和蒙脱石； 深埋条件下，这些矿物消失而转化成伊利石和绿泥石。 深埋条件下，这些矿物消失而转化成伊利石和绿泥石。 三、粘土矿物的脱水作用(Dehydration of clay minerals) 粘土矿物的脱水作用(Dehydration 孔隙水（粒间水、自由水） 孔隙水（粒间水、自由水）——存在于粘土沉积物颗粒间的孔 存在于粘土沉积物颗粒间的孔 隙中，可以自由流动。 隙中，可以自由流动。 吸附水（薄膜水） 吸附水（薄膜水）——由粘土颗粒表面的吸附作用而形成在颗 由粘土颗粒表面的吸附作用而形成在颗 粒表的水化薄膜。 粒表的水化薄膜。 层间水（结晶水） 层间水（结晶水）——以水分子形式在在于粘土矿物晶体结构 以水分子形式在在于粘土矿物晶体结构 单元层之间的水。 单元层之间的水。 结构水（ 化合水） 结构水 （ 化合水 ） ——以 OH- 的形式出现于粘土矿物晶体结构 以 内部。 内部。
粘土岩的主要组分—粘土矿物大多数来自 粘土岩的主要组分 粘土矿物大多数来自 母岩风化的产物， 母岩风化的产物，并以悬浮方式搬运至水 盆地，以机械方式沉积而成。 盆地，以机械方式沉积而成。所以粘土岩 应归属陆源碎屑沉积岩。 应归属陆源碎屑沉积岩。 粘土岩是沉积岩中分布最广的一类岩 约占沉积岩总量的60% 60%（ 石，约占沉积岩总量的60%（也有人认为 55%）。 55%）。 粘土岩是主要的生油岩和良好的油气 储集的盖层， 储集的盖层，同时亦具有其它广泛的工业 使用价值。 使用价值。
《建筑工程材料》课件 第八章
烧结普通砖有青砖和红砖两种。制作黏土砖坯体时，为节 约黏土和能耗，在坯体中加入一些热值较高的页岩或粉煤灰而 烧制成的砖称为内燃砖。成品中往往会出现的不合格品有过火 砖和欠火砖两种。过火砖颜色深，敲击时声音清脆，强度高， 吸水率小，耐久性好，易出现弯曲变形；欠火砖颜色浅，敲击 时声音喑哑，强度低，吸水率大，耐久性差。
（2）运输 运输产品时要轻拿轻放，不要损坏。按品种、颜色、强度 等级、质量等级分别装车，整齐堆放，不得混杂。
（3）验收
验收项目有外观质量、尺寸偏差、强度等级、抗风化性能、 石灰爆裂和泛霜。
每万～15万块为一批，不足万也视为一批。
尺寸偏差和外观质量检验采用随机取样，其他项目从外观 合格的样品中抽取。抽取数量为：外观质量取50块，若其中有 欠火砖、酥砖或螺旋纹砖就判为该批不合格；若其中不合格砖 不多于7块则判为该批合格，不合格砖多于11块判为该批不合 格。当不合格数在7～11块之间则再次随机抽取50块，若前后 两次的不合格数之和不超过18块就判为该批合格。尺寸偏差从 外观合格的砖中取20块；强度等级样品取10块，抗风化性能、 石灰爆裂和泛霜各取5块，放射性取4块进行试验，按技术指标 检验。
8.1.3 烧结空心砖
烧结空心砖是以黏土、页岩、煤矸石等为主要原料，经混 料、制坯、抽芯、干燥、焙烧制成的空洞率大于或等于35%， 而且孔洞数量少，尺寸大，用于非承重墙或填充墙的砖。
1. 技术规定 （1）尺寸规格
《烧结空心砖和空心砌块》（GB 13545—2003）规定：烧 结空心砖的外形为直角六面体，长、宽、高应符合下列系列：
同其他砖相比，灰砂砖具有较高的蓄热能力，容重大，隔 声性能十分优越，不易燃。除了用于外墙和内隔墙中承重和非 承重的灰砂砖和砌块外，还有灰砂地面砖、屋面砖、饰面砖、 灰砂空心砖（空洞率大于15%）和各种异形砖等产品。
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、泥岩、页岩
粘土岩、泥岩、页岩、粘土矿物粘土岩（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。
8.第八章 粘土岩
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。
3. 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。
3．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 径小于2mm者称为鲕粒，大于2mm者称为豆粒。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。
4．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。
5．残余结构
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。它们多为粘土岩经热液蚀变而成。
在层状结构的粘土矿物中，一种是由同一类型的粘土矿物 结构单元层重复叠置而成，称为简单层状结构粘土矿物，如高 岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等。另一种则是由两种或两种 以上不同类型的粘土矿物结构单元层叠置而成，称为混层粘土 矿物。其中又分为有序（规则）混层和无序（不规则）混层两 类。前者是由不同结构单元层粘土矿物沿 C 轴方向规则交替、 周期性重复而成；后者是由两种或两种以上粘土矿物结构单元 层沿 C 轴随机叠置而成。
2．按粘土矿物的结晶程度及晶体形态划分
1）非晶质结构：很少见，仅见于水铝英石质的粘土 岩中。
2）隐晶质结构：最为常见，在偏光显微镜下难以识 别粘土矿物的晶形，电子显微镜下按晶形可分为超微片状、 管状、纤维状、针状、束状、球粒状等各种结构。
3）显晶质结构：粘土矿物因重结晶而使晶体变粗， 偏光显微镜下按粘土矿物晶形可分为显微鳞片、粒状、纤 维状等结构。当粘土矿物强烈重结晶时，可变为粗大晶体。 如高岭石重结晶可形成长20mm、直径达2—3mm的蠕虫 状，称为蠕虫状结构。
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粘土结构（泥质结构）
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和晶体形态划分 • (1)非晶质结构∶很少见，仅见于水铝英石质的粘土岩中。
• (2)隐晶质结构∶最为常见，在偏光显微镜下难以识别粘土矿物
的晶形，电子显微镜下按晶形可分为超微片状、管状、纤维状、 针状、束状、球粒状等各种结构。 • (3)显晶质结构∶粘土矿物因重结晶而使晶体变粗，偏光显微镜 下按粘土矿物晶形可分为显微鳞片、粒状、纤维状等结构。如
２、粘土矿物成因：
(1)机械方式：来自母岩风化的产物，以悬浮方式搬运，以机械方
式沉积而成，占大多数。 (2)化学方式：由汇水盆地中SiO2和Al2O3胶体的凝聚作用形成的自 生粘土矿物，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。
据成因机理，将粘土岩归为细碎屑岩 。
3、研究意义 (1) 分布最广，约占沉积岩总体积的55～60%。
• 粘土岩的作用：重要的生油岩，良好的盖层，还可作为油气的 储集层。
第一节
１、定义
概述
粘土岩是指以粘土矿物为主(含量>50%)的沉积岩（狭义）。疏松或 末固结成岩者称为粘土。 粘土岩是主要由粒径<0.01mm的细碎屑物质（>50%）组成的沉积岩 （广义）。 粘土岩的粒度组分都很细小，主要是因为粘土矿物的粒径细 小。粘土矿物的粒径一般 <0.005mm 或 0.0039mm ，甚至小于 0.00 １ mm 。所以，就粒度组分而言， <0.005mm 或 <0.0039mm 的 组分含量>50%的碎屑岩就是粘土岩。
伊利石
2 ：1
绿泥石
1、１：１型（高岭石型） 1：1型 双层结构单元层由一层Si-O四面体和一层Al-(O-OH)
八面体叠置组成。在高岒石族矿物中常见。
高岭石 • 单个晶体：六边鳞片状。 • 集合体：蠕虫状、手风琴状；
２、 2：1型（蒙脱石型）
2：1型三层结构单元 两层四面体夹一层八面体层常见于蒙
蒙脱石2:1型
伊利石2:1型
绿泥石2:1:1型
一、粘土矿物
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“结构单元层”，据结构单元层中各基本结构层相互结 合的比例及叠置方式：分三种类型 (1) (2) 1：1型 ； 2：1型；
(3)
2：1：1型
粘土矿物分类简表
结构单元层类型 层间物 族 高岭石 种 高岭石、地开石、珍珠陶土等 埃洛石（多水高岭石）、变埃洛石等 蒙脱石、拜来石、绿脱石、皂石 水云母（伊利石）、海绿石
三、粘土岩的颜色
原生色能反映生成环境。主要影响因素为粘土矿物成分、有 机质和黄铁矿的含量、铁离子状态。
１、暗色（主要是灰色、灰黑色、黑色）
强还原环境——富含有机质和分散状低价铁的疏化物(如黄 铁矿)所致。
２、红色、紫红色
强氧化环境， 粘土矿物颗粒间或颗粒表面存在分散状的铁 的氧化物（赤铁矿、褐铁矿）薄膜
1:1 [Si4O10](OH)8
有或无水分子 埃洛石 蒙脱石
简 单 层 状 晶 质 层 状
2:1 [Si4O10](OH)2
阳离子或水化阳 离子 水云母
2:1:1 [Si4O10](OH)2
有序混层 混 层 状
氢氧化物
绿泥石
各种绿泥石 、单热石等
水云母-蒙脱石组合、绿泥石-蒙脱石组合 水云母-蒙脱石组合、水云母-绿泥石组合 水云母-蒙脱石-绿泥石组合等 水化阳离子 海泡石 海泡石、坡缕石（凹凸棒石）
• 显微构造是在显微镜下才能见到的微观构造。
• (l)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。 • (2)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。
• (3)显微定向构造∶为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。
夏2井， 4405.69m，T1b ，粒间、粒表片状伊利石 ，放大倍数3170
沙1井， 5452.34m ，T1b ，粒间针叶状绿泥石 ，放大倍数4000
沙1井， 5452.34m ，T1b ，粒间针叶状、绒球状绿泥石 ，放大倍数3500
沙1井， 5452.34m ，T1b ，次生孔隙内丝状伊利石 ，放大倍数3000
三、粘土岩的化学成分
主要： SiO2、Al2O3和H2O，三者可达80% 。
• 次要： Fe2O3、FeO、MgO、CaO、NaO、K2O 等。 • 粘土岩的化学成分主要取决于它的矿物成分、混入物、吸附的阳 离子类型及含量。 • 粘土矿物常具有吸附各种离子的特性 。
• 粘土岩的化学成分与沉积环境有一定关系。
(2) 石油地质意义:重要的生油岩，良好的盖层，还可作为油气的
储集层。可分析沉积岩成因、沉积环境分析，吸附的微量元素 可判断古环境和古气候。 (3)工业用途：可塑性、耐火性、烧结性、吸水膨胀性、吸附性等。 (4)经济意义:富集稀有元素和稀土元素，形成工业矿床黑色页岩
和碳质页岩中镍、钼、钒、铅、铂、铈、钇等。
• 有序（规则）混层
– 伊—蒙有序混层、绿—蒙有序混层
பைடு நூலகம்
• 无序（不规则）混层
– 伊—蒙无序混层、绿—蒙无序混层、伊—蒙—绿
无序混层
夏2井， 4347m，T1b ，粒间片状绿泥石与片状c/s混层 ，放大倍数3000
夏2井， 4347m，T1b ，溶蚀孔中针叶状绿泥石，放大倍数4000
夏2井， 4347m，T1b ，粒间六方板状高岭石 ，放大倍数2000
第二节
粘土岩的物质成分有：
粘土矿物 陆源碎屑物质
粘土岩的物质成分
化学沉淀的非粘土物质 有机质
化学成分：以SiO2，Al2O3和H20为主，次为Fe、Mg、Ca、Na、K的氧化物及
一些微量元素。
一、粘土矿物 粘土矿物是含水的硅酸盐或铝硅酸盐矿物，分非晶质 和结晶质两类。 结晶质粘土矿物具有层状和链层状两种结构类型，以 层状结构粘土矿物最常见。 层状结构的粘土矿物由两种基本结构层组成：硅氧四 面体层、铝/镁氧八面体层，在铝氧八面体中，Mg2+、Fe3+ 等可置换Al3+。
• 三、粘土岩的颜色 • 粘土岩颜色与粘土岩所含的有机碳、铁离子的氧化状态等因素
有关：
1、红色、紫红色：分散状的高价氧化铁(赤铁矿、褐铁矿) 所 致，是强氧化条件下形成的。 2、绿、灰绿色 环境下形成的。 3、灰色、灰黑、黑色 ：富含有机质和分散状低价铁的疏化物 (如黄铁矿)所致 ，为还原或强还原环境中形成的。 ：离子或含海绿石所致，是弱氧化-弱还原
脱石和水云母族矿物。 蒙脱石（胶岭石、微晶高岭石）
• 细鳞片状、鹅毛状、棉絮状，轮廓不清楚。 • 加水膨胀或呈浆糊状
伊利石（水云母）
弯曲叶片状，干涉色可达二级圆滑鳞片状或带尖角和直边的
片状。
３、 2：1：1型（绿泥石族） 2：1：1型结构单元层由2：1结构单元层再叠置和
连接一个八面体层构成。常见于绿泥石族矿物。
一、粘土矿物
• 粘土矿物是一种含水的硅酸盐或铝硅酸盐。
非晶质 (基本结构层) 硅氧四面体层 • 粘土矿物 层状（常见） (基本结构层） 铝氧八面体层 结晶质 镁氧八面体层（基本结 构层） 链层状
Si-O四面体及al(Mg)-(O,OH)八面体结构示意图
高岭石1:1型
沙1井， 5452.34m ，T1b ，粒间高岭石与绿泥石，放大倍数3000
沙1井， 5454.55m ，T1b ，粒表绿泥石与粒间高岭石 ，放大倍数3500
二、非粘土矿物 １、陆源碎屑矿物
• 石英、长石、云母、少量的重矿物单晶圆度差边缘
模糊，不纯粘土岩
２、化学沉淀的自生矿物
• Fe、Mn、Al的氧化物和氢氧化物、碳酸盐、氧化硅、 硫酸盐、磷酸盐、氯化物、硫化物等。 • 一般含量不到5%
无序混层
链状
2:1
半晶质和非晶质
伊毛缟石、水铝英石等
主要粘土矿物的特征
粘土矿物 高岭石 蒙脱石 Al4[Si4O10](OH)8 (Al2,Mg3)[Si4O10](OH)2· nH2O K<1Al2[(Al,Si)Si3O10](OH)2· nH2O 正绿泥石 (Mg,Fe)p[(Al,Fe)pSi4-pO10][OH]8 鳞绿泥石 (Fe,Mg)n-p(Fe,Al)p[(Fe,Alp)Si4-pO10][OH]2(n-2)· XH2O 化学式 结构单元层 1 ：1 2 ：1 形状 六边形鳞片状晶体,重结晶后呈蠕虫状 和手风琴状集晶 偏光显微镜下细鳞片状，电子显微镜 下呈细鳞片状、鹅毛状、绒状 显微镜下是弯曲的叶片状轮廓，电子 显微镜下呈细鳞片状或带有尖角和直 边的片状 细鳞片状集合体或叶片状集合体 2 ： 1 ：1
各种层理（水平层理、块状层理）。 水平细纹层厚度小
于 1cm 者称为页状层理或页理，页理发育 —— 页岩，页理不发 育——泥岩。水平细纹层的厚度小于1mm者称为纹理，也是较常 见的粘土岩构造。 各种层面构造（干裂、雨痕、虫迹等） 生物扰动构造、生物遗迹 同生变形构造 （水底滑动构造、搅混构造等）
• 2、显微构造
绿泥石
• 绿色 • 集合体针叶状、玫瑰花状
层状结构的粘土矿物
简单层状结构粘土矿物 有序混层 混层粘土结构矿物 无序混层
连接 硅氧四面体沿一个方向 链层状结构的粘土矿物（少见） 含水的铝镁硅酸盐 海泡石、坡缕石
４、混层粘土矿物 两种或两种以上不同类型的粘土矿物结构单元叠置而成
四、有机物质 • 有机质：可做地化指标，保存要低Eh值的 还原环境。 • 生油岩：富含有机质（腐泥型）粘土岩。
• 油页岩：腐植型粘土岩
第三节
一、粘土岩的结构
粘土岩的结构、构造、颜色