第五章 造岩矿物和粘土矿物
地质学基础知识造岩矿物一
辉石 Ca（Mg，Fe）Si2O6
呈短柱状、致密块状，棕至暗 黑色，条痕灰色，中等解理， 硬度5．5。辉长岩和玄武岩中， 在岩石中多呈晶粒状。伴生矿 物为角闪石、斜长石、辉石等， 较角闪石难风化，风化物为粘 土矿物，富含Fe。
普通辉石
橄揽石（Mg，Fe）2SiO4
橄榄石呈粒状集合体出现，橄 榄绿色，玻璃光泽或油脂光泽。 橄榄石为超基性岩的主要组成矿 物，伴生矿物为斜长石、辉石， 不与石英共生，易风化，风化产 物有蛇纹石、滑石等。
石膏 CaSO4·2H2O8
石膏呈板状、块 状、无色或白色。 玻璃光泽或丝绢 光泽。硬度2．0， 是干旱炎热气候 条件下的盐湖沉 积。常作土壤改 良剂。
绿泥石
Y3[Z4O10](OH)2·Y3(OH)6
绿泥石是一些变质岩 的造岩矿物。 晶体属 单斜、三斜或正交 （斜方）晶系，浅绿 至深绿色。玻璃光泽 或珍珠光泽，透明至 不透明。完全解理。
云母类因化学成分不同而分为白云母和黑云母。
黑 云 母 KH2（Mg， Fe）3AlSi3O12 深 褐色或黑色，其 他性质同白云母。
黑云母主要分布 在花岗岩、片麻 岩和结晶片岩中， 伴生矿物是石英、 正长石等。黑云 母较白云母易于 风化，风化物为 碎片状。
白 云 母 KH2Al3Si3O12 常见片状、鳞片状。 白云母无色透明或 浅色（浅黄、浅绿） 透明。极完全解理， 薄片具有弹性，珍 珠光泽，硬度 2．0～3．0。
褶皱变动的基本单位是褶曲，褶曲就是岩 层的一个弯曲。褶曲的基本形式是背斜和向 斜，每一个背斜或向斜就是一个褶曲。背斜 在外形上是一个中部向上拱起的一个弯曲， 向斜是一个中部向下拗陷的弯曲。
背斜及向斜示意图
（三）地壳的断裂变动
工程地质简单的知识点总结
第三章矿物和岩石的概念矿物：是地壳中的元素在各种地质作用下，由一种或几种元素结合而成的天然单质或化合物。
岩石：天然产出的由一种或多种矿物按一定规律组成的自然集合体。
造岩矿物、原生矿物、此生矿物的概念和主要类型造岩矿物：组成岩石的矿物，如正长石、斜长石，黑、白云母，辉石，角闪石，橄榄石，绿泥石，滑石，高岭石，石英，方解石，白云石，石膏，黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿等等。
原生矿物：由岩浆冷凝生成，如石英、长石、辉石、角闪石、云母、橄榄石、石榴石等。
次生矿物：由原生矿物经风化作用直接生成，如高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等；或在水溶液中析出生成，如方解石、石膏、白云石等。
矿物的物理性质形状：指矿物的外表形状。
结晶体大都呈规则的几何形状，非结晶体则呈不规则的形状。
颜色：是矿物对不同波长可见光吸收程度的不同反映。
它是指矿物新鲜外表呈现的颜色，取决于矿物的化学成分及其所含的杂质。
按成色原因，有自色〔矿物固有的颜色〕、他色〔矿物混入了某些杂质所引起的，与矿物本身性质无关〕、假色〔矿物内部裂隙或外表的氧化薄膜对光的折射、散射所引起的〕之分。
条痕：是指矿物粉末的颜色，通常使用粗瓷板摩擦时留下的痕迹，它可消除假色，减弱他色，是一种鉴别不透明矿物的主要标志，适用于深色矿物。
光泽：矿物外表反射光线的能力。
根据所有矿物平滑外表反射光的强弱，分为：金属光泽〔方铅矿、不锈钢〕、半金属光泽〔磁铁矿、未磨光的铁器外表〕、非金属光泽〔石英、滑石〕；非金属光泽按矿物外表性质与矿物集合体的结合方式不同又可划分为：金刚光泽〔钻石、金刚石〕、玻璃光泽〔石英晶体外表〕、油脂光泽〔石英断口〕、珍珠光泽〔白云母薄片〕、丝绢光泽〔石棉、绢云母〕、土状光泽〔高岭石、铝土矿〕。
硬度：矿物抵抗外力刻化、研磨的能力。
摩氏硬度解理：矿物晶体在外力作用下沿一定方向发生破裂并裂成光滑平面的性质，光滑的平面称为解理面。
如受外力作用，在任意方向破裂并呈各种凹凸不平的断面，则这样的断面称为断口。
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。
造岩矿物
最主要的造岩矿物造岩矿物是指组成岩石的矿物，大部分为硅酸盐及碳酸盐矿物。
七种最主要的造岩矿物，四种铁镁矿物（橄榄石、辉石、角闪石、云母），三种硅铝矿物（斜长石、钾长石、石英）。
第一节橄榄石类一橄榄石类矿物的分类橄榄石类矿物属斜方晶系，岛状硅酸盐，具有典型的孤立硅氧四面体结构。
三组类质同像系列：镁—铁橄榄石锰—铁橄榄石钙镁—钙铁橄榄石自然界分布最广泛的是Fo—Fa系列（镁—铁橄榄石）。
根据镁—铁含量不同，可分如下六个亚种：镁贵透铁镁铁低镁富铁铁Mg 100—90 90—70 70—50 50—30 30—10 10—0Fe 0—10 10—30 30—50 50—70 70—90 90—100二橄榄石类的光学特征橄榄石类均属于斜方晶系，晶体沿C轴呈短柱状，在集合体中多为粒状，可能有{010}{100}解理，但不完全。
偶见双晶。
颜色为黄绿色至墨绿色，随铁含量的增加而逐渐变深。
薄片中富镁的橄榄石为无色透明，富铁的呈淡黄色；橄榄石类一般呈等轴的自形半自形，为正高突起，边缘较宽，具有明显的糙面；多数情况下见不到解理；干涉色Ⅱ级至Ⅲ级；平行消光；2V大，接近90°；富镁的变种为正光性，大致在镁小于88％之后，即变为负光性；在不同的切面上，有时为正延性，有时为负延性。
橄榄石的变形以位错滑动为主，常形成波状消光，变形纹和扭折带通常显带状消光。
第二节辉石类一辉石矿物的分类按晶系可以分斜方辉石和单斜辉石两大亚类，属单链状结构的硅酸盐。
二斜方辉石亚类斜方辉石亚类是由顽火辉石（En）和斜方铁辉石（Fs）两种独立端员组分组成的连续固溶体，自然界最常见的斜方辉石为顽火辉石（En100—88，Fs0—12）和紫苏辉石（En70—50，Fs30—50）。
斜方辉石为斜方晶系，晶体呈短柱状，横切面可见两组近于正交的解理；正高突起；双折率低，干涉色级序为Ⅰ级；柱状切面为平行消光。
三单斜辉石亚类成分复杂，单斜辉石的共同特点：镜下常为无色透明或带有极浅的色调，多色性一般不显著（钛辉石和碱性辉石除外）；斜消光，Ⅱ级干涉色。
地质学基础---矿物分类与主要类别
6
第四章
地壳的无机组成
第五节 5.宝玉石矿物 宝玉石矿物（另述） 5.宝玉石矿物 三、罕见矿物图片鉴赏
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插图14 插图14 孔雀石
20
插图13 插图13 蓝铜矿
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插图14 插图14 闪锌矿
方铅矿
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插图15 插图15 黑钨矿 辉钼矿
辰 砂
辉锑矿
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插图16 插图16
黄铁矿
重晶石
磷灰石
毒 砂
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插图13 插图13
雌黄 雌黄
雄黄
石 膏 红柱石
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插图14 插图14 萤石
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钼铅矿 插图 15自然硫 15
第四章
地壳的无机组成
第五节 矿物的分类 2）白云母：单斜晶系，板状或片状。 3）正长石：单斜晶系，短柱状或厚板状。 见图 4）斜长石：三斜晶系，板状或短柱状。 2.岩浆岩矿物 2.岩浆岩矿物 岩浆岩矿物是指主要由岩浆作用形成的矿物，部分矿物在 变质岩中也较常见，由于形成环境的温度、压力较高，故在沉 积岩中较为少见，主要有以下几种： 3.沉积岩矿物 3.沉积岩矿物 沉积岩矿物通常在表生条件下较稳定，主要有以下几种： 1.橄榄石， 2.黑云母， 3.普通辉石，4.普通角闪石等。
1.方解石， 2.白云石， 3.粘土矿物等。
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第四章
地壳的无机组成
第五节
矿物的分类
4.变质岩矿物 4.变质岩矿物 主要在变质岩中常见的矿物，常见的有以下几种：
第五章风化作用与剥蚀作用-1
第一节 风化作用 一、 风化作用的类型 （三）生物风化作用
生物风化作用的进行方式
1、生物机械风化作用 根劈作用(root wedging)。
动物机械破坏（穴居、践踏等）
2、生物化学风化作用 新陈代谢（酸溶液，腐蚀）；微生物选矿、净化水 遗体腐烂分解。
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第一节 风化作用 一、 风化作用的类型 （三）生物风化作用
风化作用是一种自然现象，如古墙的层层脱落；石刻的模糊不清、 残缺不全；路基的斑剥，甚至铁器的生锈等等，均与风化作用有关。 它发生以后，原来高温高压下形成的矿物被破坏，形成一些在 常温常压下较稳定的新矿物，构成陆壳表层风化层，风化层之下的 完整的岩石称为基岩，露出地表的基岩称为露头。 风化作用的重要特征是岩石或矿物在原地遭受分解和破坏，风化 的产物仍保留在原地(破坏下来的产物除部分被水溶液带走外，一般 不发生显著的位移) 。这是与其它外动力作用最明显的区别。 必须指出，风化作用与风的地质作用，在概念上是毫不相关的。
氧化作用岩石中矿物在氧的作用下，使其中低价 元素变为高价元素，低价化合物变为高价化合物， 这种作用称氧化作用。
黄铁矿FeS2(++)氧化成褐铁矿Fe2O3.H2O(3+)，由铜黄色变 为褐红色，颜色变深，结构变疏松。在地表称铁帽，地下 连着矿床。
（黄铁矿）
4FeS2＋14H2O＋13O2→2（Fe2O3· 2O）＋8H2SO4 3H
残余矿床：经过彻底的化学风化作用，一切活泼的元素均从矿物中 风化出来并随水流失，只有性质稳定的元素象Fe，Mn，Al，Ni等 才残留原地，如果这些元素富集到具有工业价值时，就成为残余矿 床。
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第一节 风化作用 一、 风化作用的类型 （三）生物风化作用
地质学与地貌学重点
地质学与地貌学一、名词解释1.矿物：是天然形成的单质或化合物，具有一定的化学成分，绝大多数为晶质固态的无机物，稳定于一定的物理化学条件。
2.原生矿物：指在内生条件下的造岩作用和成矿作用过程中，同所形成的岩石或矿石同时期形成的矿物，其具有的化学组成和结晶构造均未改变。
3.次生矿物：在岩石或矿石形成之后，其中的矿物遭受化学变化而改造成的新生矿物，其化学组成和构造都经过改变而不同于原生矿物。
4.类质同象〔同晶置换〕：晶体中某种质点被类似质点所顶替〔置换或取代〕而能保持原有晶体构造类型，之稍微改变其晶格常数的现象。
5.造岩矿物：构成岩石主要成分的矿物。
6.粘土矿物：组成粘土岩和土壤的主要矿物。
7.斜长石：晶体属三斜晶系的架状结构硅酸盐矿物，晶形呈柱状、厚板状，常为粒状或块状；颜色多呈灰白色，有时微带浅棕、浅蓝及浅红色；硬度6～6.5；相对密度2.61～2.76；玻璃光泽；两组解理。
8.钾长石：也称正长石，属单斜晶系，通常呈肉红色、白色或灰色。
密度2.54～2.57g/cm3，比重2.56～2.59g/cm3，硬度6.具有熔点低，熔融间隔时间长，熔融粘度高等特点。
9.基性斜长石/中性斜长石/酸性斜长石：斜长石是由钠长石和钙长石所组成的混合物，二者可按任意比例混合，根据不同比例可分为酸性斜长石、中性斜长石和基性斜长石。
10.碱性长石：是富含碱金属钾、钠的长石的总称。
是钠铝硅酸盐〔NaAlSi3O8〕和钾铝硅酸盐〔KAlSi3O8〕的混合物。
11.岩石：是地壳中由地质作用形成的固态物质，是矿物或岩屑的集合体，有一定的结构、构造和变化规律。
12.岩浆：是形成与地壳深处或上地幔，以硅酸盐为主的高温熔融物质。
13.熔岩：液体喷发物。
14.岩浆作用：是指岩浆的发育运动及其固结成岩的作用。
15.侵入作用：深部岩浆向上运移，侵入周围岩石而为到达地表。
16.火山作用：岩浆喷出地表的作用称为喷出作用。
17.变质作用：地壳中的岩石，当其所处的环境变化时，岩石的成分、结构和构造等常常也会随之变化，而到达新的平衡关系的过程。
《主要造岩矿物》课件
主要造岩矿物种 类及特征
造岩矿物在地壳 中的分布与组合
造岩矿物与地球 化学过程的关系
造岩矿物在地质 学研究中的应用 与意义
深入挖掘造岩矿物的形成机制
探索造岩矿物在地球科学中的 应用
拓展造岩矿物在其他领域的研 究
加强国际合作与交流，推动学 科发展
氧化还原性质
配位性
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酸碱性
添加标题
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吸附性
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长石的分布：长石是地壳中最常见的矿物之一，广泛分布于各种岩石中，如花岗岩、玄武岩、大理岩 等。
单击此处添加标题
长石的成因：长石的形成主要与火成岩和变质岩有关。在火成岩中，长石是岩浆冷却固化过 程中的产物；而在变质岩中，长石则是由原来的岩石在高温高压条件下发生变质作用而形成 的。
单击此处输入你的项正文，阐述观点
定义：长石是地壳中最丰富的矿物之一 分类：长石分为钠长石、钾长石、钙长石等 特征：长石具有玻璃光泽，硬度6-6.5，比重2.6-2.7 分布：长石广泛分布于各种岩石中，如花岗岩、玄武岩等
定义：石英是一种常见的造岩矿物 化学成分：以SiO2为主要成分 晶体结构：具有晶体结构 分布与产状：广泛分布于酸性火成岩、石英砂岩及硅质岩中
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辉石的成因：辉石的形成与岩浆 活动密切相关，通常在岩浆结晶 过程中形成。
辉石的化学成分：辉石主要由硅 酸盐矿物组成，含有钙、镁、铁 等元素。
角闪石的分布：主要分布在变质岩和火成岩中，是地壳中常见的矿物之一。
角闪石的成因：角闪石的形成与温度和压力的变化密切相关，通常在变质过程中形成。 角闪石与地质构造的关系：角闪石的分布和成因与地质构造有着密切的联系，可以作为 研究地质构造的重要标志之一。
《地质地貌学》第五章 风化
岩石的风化程度
• 一、按风化程度可以分为如下层次 • 第一层：风化强烈，多细小的矿物质，腐
殖质含量多。 • 第二层：矿物质分解较差，腐殖质较少。 • 第三层：半风化岩石层，岩石的外貌尚可
辨别，但已开始风化。 • 第四层：未经风化的新鲜岩石。
• 残 积 土---组织结构全部破坏，已风化成土 状，锹镐易挖掘，干钻易钻进，具可塑性。
太阳能的作用
温度的变化 ▲热力风化：日夜和季节温度变化可使岩
石表里产生不均的膨胀与收缩而最终破 碎； ▲融冻风化：岩石裂隙和孔隙中的水分因 冰冻而最终使岩石破碎，又称冰劈作用；
重力能作用
▲层裂：地下深处的岩石，因承受上覆岩 石的巨大静压力，呈坚实致密状。岩石 一旦上升，上覆岩石被剥蚀而出露地表， 静压力释放，体积膨胀而破碎（卸荷裂 隙）。
片理构造的岩石，水分和空气容易侵入 层理和片理裂隙中而加速其风化。
三、地质构造与岩体的结构性
• 地质构造对岩体的结构性有很大的影响 • 岩体的结构性（岩体的断层、节理、裂
隙面的产状、交汇切割情况、间距大小 以及岩体裂隙的张开性、充填情况、渗 透性等） • 岩体的结构面愈发育、裂细愈大、充填 情况愈差、渗透性愈好就愈易风化。 • 岩层 水平构造、倾斜构造、垂直构造 背斜构造、向斜构造。
第三节 主要矿物和岩石的风化
• 二、主要岩石的风化 • 1.花岗岩 • 2.玄武岩 • 3.页岩、泥岩 • 4.砂岩 • 5.石灰岩 • 6.石英岩
第四节 风化壳与风化阶段
• 风化壳 • 被风化的岩石圈表层称为风化壳。由就
地堆积和经过搬运的风化物质所构成的 地壳疏松表层。 • 什么是残积土？*（残积物） 岩石经过风化作用后，残留在原地的堆 积物称为残积物。
05第五章泥质岩
3
用途：粘土岩具有独特的物理性质，如可塑 性、耐火性、烧结性、吸水膨胀性、吸附性等， 有着广泛的用途。在黑色页岩和碳质页岩中还发 烧结性 耐火性 吸附性 吸水膨胀性 可塑性 现含 有 Ni、Mo、V、Pb、Pt、Pd、Ge、Y 等 稀 粘土的烧结性是当粘土被加热到一定温度时 (一 指粘土能够从周围介质中吸附各种离子及杂质 是指粘土在高温下易不熔化的性能。 粘土加水后，体积增加的性质称吸水膨胀性。 有、稀土元素。粘土岩也是重要的生油岩和油气 将粘土岩粉碎后用适量的水调和，捏成泥团， 般超过1000℃)，由于易熔物的熔融而开始出现液相， 的性能。 粘土的吸附性和粘土矿物的晶体结构特征 粘土物质在高温下发生软比并开始熔融时的温 藏的盖层，所以，研究泥质岩（粘土岩）具有重 吸水膨胀性和矿物的晶体结构有关，由于蒙脱石 液相填充在未熔颗粒之间的空隙中，靠其表面张力 在外力作用下，能任意改变其形状而不发生裂纹， 要的经济意义。 及粘土的分散性有关，下面蒙脱石为例加以说明： 的层状结构单元 (结构单元层)是靠分子键联结的，因 度称为耐火度，耐火度在一定程度上指出了粘土的 4+可以被Al3+置换 作用的拉紧力，使粘土的气孔率下降、密度提高、 在蒙脱石的结构单元层中， Si 此是不稳定的，水分子容易乘虚而入，当水分子进入 当外力除去后，原形状不变的性能称可塑性。 最高使用温度，并作为衡量粘土在高温使用时承受 分布：泥质岩是分布最广的一类沉积岩，约 3+可以被Fe3+、Mg2+、Zn2+、Ni3+、 体积收缩变得致密坚实的性能。 ，八面体片中的 Al 结构单元层之间后，会引起沿结晶轴 C轴方向的晶格 占沉积岩总量的 60％。〔布拉特(Blatt ，1970)估 高温程度的标准。由于天然粘土是多组分的混合物， 可塑性是粘土能够制成各种陶瓷制品、耐火材 +、 3+置换，，置换的结果，使得蒙脱石的结构 当气孔率下降到最低值，密度达到最大值时的状 Li计， Cr 69 ％是页岩，克拉克 (clarke，1924) 估计 在 膨胀，导致结构单元层间距增大。 加热时没有一定的熔点，只能随着温度的上升在一 料的首要条件，各种粘土岩以膨润土的可塑性最好。 单元层之间产生负电荷，因而蒙脱石的结构单元层 整个地质时期所产生的沉积物中，页岩占80％。〕 态称为烧结状态，烧结时的对应温度称为烧结温度， 吸水膨胀性最大的是膨润土，膨胀后，体积可增大 度温度范围内逐渐软化熔触，直至全部熔融，这一 之间具有吸附阳离子和交换阳离子的能力。 烧结温度因粘土而异，一股低于熔融温度几十度至 l0 一30倍。 范围称为熔融范围。 几不等。 41112
《粘土矿物》PPT课件
油田应用化学-----第二章
第二章 粘土矿物
问题：高岭石属非膨胀型粘土矿物，为什么？
Si-O
高岭石上下相临的层面，一面为OH面， O
Al-O
另一面为O面，而O与OH很容易形成 OH
氢键，层间引力较强，晶层间连接紧密，
水分子不易进入晶层。
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12
D、CEC低（30-150 mmol/kg) 在三种常见的粘土矿物中，高岭石的ＣEC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， 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CEC小。
2、表面羟基与H+与OH-的反应 表面羟基来源（2种）： （1）矿物表面本身含有羟基
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25
（2）矿物边缘断键产生的羟基
高岭石的颗粒大小与阳离子交换容量的关系
颗粒大小/ μm 0.05~0.1 0.1~0.25 0.5~1 2~4 5~10 10~20
CEC/ mmol·kg-1 95
54
（3）造浆率：一吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为 15mPa.s钻井液的体积数，m3/T。
造浆率
粘土的水化分散能力
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10
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
铝氧八 面体片
硅氧四 面体片
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共用氧原 子连接
11
②高岭石特点
地质与地貌学试卷、习题及答案
地质与地貌学试卷一、名词解释（每小题3分，共15分）1．风化壳2．地下水3．石灰岩4．断层三角面山5．洪积扇二、填空题（共15分）1．百望山的岩性主要为（）和（）；十渡峰丛地貌的岩性为（）；周口店采石场的岩性为（）。
（2分）2．黄土中多层埋藏古土壤的存在常标志着（），说明在黄土沉积的漫长时期内气候有多次（）的变化。
（1.5分）3．下列各符号为地层代号，请写出各代号的中文名称：J2（），J x（）, Q3（）,Q b（）。
（1分）4.地质作用普遍存在于自然界，有长期持续缓慢进行的，如（）、（）、（）等，有短暂而猛烈的，如（）、（）、（）等。
（2分）5．岩层产状160︒∠30︒中，160︒和30︒分别表示岩层的（）和（）。
（1分）6．岩溶发育的基本条件有（）、（）、（）、（）四个。
（2分）7．根据三角洲的形态特征和形成过程把三角洲分为以下几种类型：（）、（）、（）、（）。
（1分）8．冲积平原是指（）。
（1.5分）9．根据河流阶地的构造和形态特征，可分为（）、（）、（）三种类型。
（1.5分）10．全球地震分布具有规律性，主要集中在3个带，分别是（）、（）和（）。
（1.5分）三、选择题（前10题单选，后10题多选，共20分，）1．安山岩的矿物成分相似于（）。
A、花岗岩B、辉长岩C、橄榄岩D、闪长岩2．在下列几种岩石中：玄武岩、安山岩、花岗闪长岩、砂岩、页岩、片麻岩、石灰岩、石英岩，属于沉积岩的是（）；A、花岗闪长岩、玄武岩、页岩、B、石灰岩、页岩、砂岩C、片麻岩、花岗闪长岩D、玄武岩、安山岩、石英岩3．河漫滩形成于河流的（）A、凸岸B、凹岸A、黄土墚B、黄土塬C、黄土峁D、黄土碟5．岩溶（喀斯特）地貌出露在（）。
A、碳酸盐岩地区B、硫酸盐岩地区C、卤化物盐类地区D、以上岩性均可6．（）是表示地震对地面和建筑物的破坏程度A、烈度B、震级7．下面哪个湖属于断陷湖（），哪个属于向斜凹陷湖, 哪个属于火山口湖（）。
南京大学_普通地质学_5普地沉积岩
●大气的流动：全球范围的有大气环流（有一定路线与型式) 局部产生东、南、西、北风及龙卷风。 ●大气的地质作用 Geological action of atmosphere a.氧、二氧化碳等是进行地球化学作用的重要物质 b.大气是生命的保护层（臭氧层能吸收紫外线） c.使地球表面具有适宜的温度；产生各种气候现象，导致 外动力地质作用的发生 d.运动的大气（风）是塑造地面形态的动力 e.环境污染已开始破坏人类生存的保护层 直接的有飞沙走石，如内蒙-北京-东北的春天沙尘暴 间接的为大气温室效应（工业二氧化碳排放使大气升 温）、臭氧层空洞（臭氧层的保护作用受到严重破坏， 紫外线的长驱直入将使人类健康每况愈下)
大气圈-水圈-岩石圈循环关系
2．水圈 Hydrosphere
水圈=海洋+湖泊+河流+冰雪+岩石中的裂隙水
为一连续的层圈
2.1 科里奥利效应 Coriolis efect（1835年提出）
● 由于地球自转，而使地表运动物体改向的力(取决于不 同的纬度和线速度)。
● 顺着物体运动方向看，科氏力作用向右。
● ●
与颗粒性质有关：颗粒粗细、硬度不同就形成了层理。 与气候有关：颜色变化也形成层理。 沉积岩在安静的介质环境中形成。
a.平行层理(parallel bedding)：不同沉积层顶底面平行。 b.交错层理(cross bedding)：不同沉积层顶底面不平行。
沉积岩形成于动荡的介质环境中。
●
根据“顶截底切”原理，可判断地层的顶底。
● 用途：a.划分对比地层（有无结核）b.推测地层形成 环境(CCD，碳酸盐岩沉积补偿线)。
7.冲刷痕、印模Scour mark、底模Solห้องสมุดไป่ตู้ mark
中国矿业大学矿山岩石力学简答题
简答题1、地质体和岩体在概念上有哪些区别?答:(1) 岩体和地质体是同一物体在不同场合的两个名词。
(2) 就具体问题研究而言,岩体即为地质体的一部分。
(3) 岩体是工程地质学和岩体力学的专有名词。
有时将土地作为一种特殊岩体对待。
2、岩体和岩石的各自特征是什么?两者有何区别和联系?答:特征: 岩体: 不连续性、非均匀性、各向异性、有条件转化性; 岩石:是一种地质材料,是组成岩体的固相基质, 是连续、均匀、各向同性或正交各向同性的力学介质;区别联系::(1) 岩体赋存于一定地质环境之中, 地应力、地温、地下水等因素对其物理力学性质有很大影响, 而岩石试件只是为实验而加工的岩块, 已完全脱离了原有的地质环境。
(2) 岩体在自然状态下经历了漫长的地质作用过程, 其中存在着各种地质构造面,如不整合、褶皱、断层、节理,裂隙等而岩石相对完整。
(3) 一定数量的岩石组成岩体,且岩体无特定的自然边界, 只能根据解决问题的需要来圈定范围。
(4) 岩体是地质体的一部分, 并且是由处于一定地质环境中的各种岩性和结构特征岩石所组成的集合体, 也可以看成是由结构面所包围的结构体和结构面共同组的。
3、岩体力学的一般工作程序(步骤) 和主要研究方法?答:工作程序:岩体工程地质信息采集—岩体工程地质力学模型—岩体稳定性评价—岩体工程设计—岩体工程施工—岩体性态监测; 主要研究方法: 工程地质法、测试试验法、理论研究法、综合研究法4、岩体的组成要素是什么?答:物质成分(岩石) 、结构(结构体、结构面) 、赋存环境(应力场、温度场、渗流场、其他物理场)5、从工程地质研究的角度, 简述岩石的主要造岩矿物及其基本性质?答:1 、可溶性矿物, 如岩盐、石膏、芒硝等, 在适宜条件下可溶解于水, 减少岩石的固相成分增加空隙比, 使岩石结构变松、力学性能降低、渗透性提高。
2、易风化矿物, 其稳定性取决于矿物的化学成分迁移活动性、矿物结晶特征、矿物生成条件。
主要造岩矿物
蓝晶石：蓝色具有较高的硬度和耐磨 性常用于制造陶瓷和玻璃
黑云母：黑色具有金属光泽常用于制 造陶瓷和玻璃
红柱石：红色具有较高的透明度和折 射率常用于制造宝石
绿柱石：绿色具有较高的透明度和折射 率常用于制造宝石
堇青石：蓝色具有较高的硬度和耐磨 性常用于制造陶瓷和玻璃
03
造岩矿物的物理性 质
硬度
硬度是造岩矿物最重要的物理性质之一 硬度分为绝对硬度和相对硬度 绝对硬度是指矿物抵抗外力破坏的能力 相对硬度是指矿物之间的硬度比较常用莫氏硬度表示
岩浆作用：火山喷发、岩浆侵入等 造岩矿物：橄榄石、辉石、角闪石等 关系：岩浆作用形成造岩矿物造岩矿物是地质作用的产物 例子：玄武岩、花岗岩等岩石的形成过程
变质作用与造岩矿物
变质作用：岩石在高温、高压、化学流体等作用下发生物理和化学变化 造岩矿物：岩石的主要成分包括石英、长石、云母等 关系：变质作用可以改变造岩矿物的种类、结构和性质 例子：变质作用可以将石英转化为石英岩长石转化为长石岩等
颜色
颜色是造岩矿 物的重要物理
性质之一
颜色由矿物中 的元素和结构
决定
常见的造岩矿 物颜色有白色、 黑色、红色、 绿色、蓝色等
颜色可以帮助 我们识别和区 分不同的造岩
矿物
光泽
光泽是造岩矿物的重要物理性质 之一
光泽的强弱与矿物的晶体结构、 成分、硬度等因素有关
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
光泽分为金属光泽、半金属光泽、 非金属光泽等
造岩矿物的分类： 根据化学成分、 晶体结构、物理 性质等分类
造岩矿物在地球科学中的重要性
造岩矿物是地球岩石的主要成分对地球的构造和演化具有重要影响。 造岩矿物的种类和分布可以揭示地球的物质组成和演化历史。 造岩矿物的物理和化学性质可以提供地球内部结构和过程的信息。 造岩矿物的同位素和微量元素可以揭示地球的起源和演化过程。
岩石学-沉积岩第五章-碎屑岩-1
孔 隙
碎 屑 颗 粒
基 质
胶结物
第二节
1.碎屑本身的结构
（1）粒度
陆源碎屑岩的结构
碎屑颗粒的大小称为粒度。粒度是以颗粒直径来度量的。
粗砾 >64mm 64－4mm 4－2mm 0.5－2mm 0.5－0.25mm 0.25－0.05mm 0.05－0.005mm <0.005mm
砾
中砾 细砾 粗砂
3）常见的砾岩类型
.石英岩砾岩：砾石以石英岩、燧石岩、 脉石英等为主，中-细砾级，分选、磨圆较好， 颗粒支撑。常见胶结物为石英、方解石、赤铁 矿等。
.火山岩砾岩：砾石主要为火山岩或火山 凝灰岩，单成分或复成分，多中砾级，中等分 选磨圆，常含砂基或混基，砂基成分与砾石成 分相近，但有较多石英、长石单晶。胶结物通 常为泥质、钙质或铁质。
嵌在一个光性一致的大晶体内。方解石、石膏、硬
石膏、重晶石、沸石等胶结物易形成这种结构。
1). 胶结类型 碎屑和填隙物之间的关系称胶结类型, 胶结类型划分为以下几种:
基底式胶结 接触式胶结 孔隙式胶结
镶嵌式胶结
基底式胶结(Basal cement-ation)
填隙物含量较多，碎
粒分选、磨圆度好，颗粒支撑；基质极少，胶结物
主要为硅质、海绿石。以孔隙式和镶嵌式胶结类型
为主。硅质胶结物为主时，常形成石英自生加大结
构。
.石英砂岩的古环境意义
纯净的石英砂岩具有高成分成熟度和结
构成熟度，通常代表砂粒经过成河流长时间 搬运之后，又在滨岸浪的作用下，反复冲洗 的结果。石英砂岩多形成于滨—浅海砂质海 岸沉积环境。
A, 微晶结构,
作用阶段。
B, 镶嵌粒状结构, C, 栉壳状结构, D, 加大边结构,
矿物、岩石与土—矿物(工程地质课件)
4.3 矿物的力学性质
1、极完全解理：矿物极易形成光滑的解理面，例：云母。 2、完全解理：矿物易形成光滑的解理面，方解石。
3、中等解理：解理面清楚，但不平整、连续，例：金红石。
4、不完全解理：解理面出现困难。例：磷灰石。 5、极不完全解理：罕见解理面。例：石英。
云
方
母
解
石
4.3矿物的力学性质
4.3.2 矿物的断口：矿物内部若不存在由晶体结构所控制的弱结合面网，则在 外力的打击下，不按一定的结晶学方向（将沿任意方向）发生破裂而形成的各 种不平整的断开面的性质。断口的类型主要分为：
4.3.3 矿物的硬度：
4.3.3 矿物的硬度：指矿物抵抗刻划、压入或研磨能力的大小。 国际摩氏硬度计 1-滑石；2-石膏；3-方解石；4-萤石；5-磷灰石；6-正长石；7-石英； 8-黄玉；9-刚玉；10-金刚石 利用摩氏硬度计测定未知矿物硬度的方法：将欲测矿物与摩氏硬度计 中的标准矿物互相刻划比较来确定，如某一矿物能划动方解石，说明 其硬度大于方解石，但又能被萤石所划动，说明其硬度小于萤石，则 该矿物的硬度为3到4之间，可写成3-4或3.5度；再如黄铁矿能轻微刻 伤正长石，但不能刻伤石英，而本身却能被石英所刻伤，因此，黄铁 矿的摩氏硬度为6—6.5。
4.4 常见的矿物及主要特征
白云石 菱面体，集合体呈块状，灰白色，硬度为3.5～4，遇稀盐酸时
微弱起泡。
与稀冷 盐酸作 用反应 较缓慢 （起泡 不剧烈） 可与方 解石区 别。
4.4 常见的矿物及主要特征
石膏 集合体呈致密块状或纤维状，一般为白色，硬度为2，玻璃光泽， 一组完全解理，广泛用于建筑、医学等方面。
正长石
4.4 常见的矿物及主要特征
云母：白云母KAl2[AlSi3O10](OH)2、黑云母K(Mg，Fe)3[ AlSi3O10] (OH)2 。鉴定特征为形态、颜色、解理、薄片具弹性、硬度。单晶呈 假六方短柱状、板状或片状，集合体呈片状或鳞片状，薄片无色透明 有弹性。白云母呈无色，含杂质者呈浅灰、浅绿色，条痕白色。玻璃 光泽，解理面呈珍珠光泽，透明。黑云母常呈深褐或黑色，条痕灰色 ，玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽。硬度2-3，一组极完全解理，薄片具 弹性，比重2.76-3.l。电的绝缘性良好。当岩石中含云母较多时，易风 化，强度会降低。广泛分布于岩浆岩、结晶片岩和片麻岩中。
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。
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第五节 粘土岩（泥质岩）
Clayrocks（mudstones）
长江大学地球科学学院
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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
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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
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（三） X射线区分碱性长石和斜长石
用三条峰区分碱性长石和斜长石 主要利用三个峰区分，是特征峰，但不是强峰。 钾长石 斜长石 d-201= 4.10-4.20 Ǻ 4.03-4.05 Ǻ d002= 3.21-3.25 Ǻ 3.15-3.20 Ǻ d131= 2.91-3.03Ǻ 2.82-2.87 Ǻ(2.90 Ǻ）
1.
2.
判定碱性长石的单斜和三斜 与含K、Na量有关： 富Na ＞63%，为三斜 富 K 37% ， 为单斜。 K＞37% 对称越低，衍射线越多。 由单斜向三斜转变，有些衍射线会发生分裂，如 111分裂成111和1-11，130分裂成130和-130，132分裂成-132和-1-32，131分裂成131和1-31。
2、碱性长石的有序-无序状态测定
因受温度影响，晶系会发生转变，分为三个系列： （1）高温钠长石—高温透长石系列：单斜晶系，结构态为高温无序状态， 有序度S=0； （2）低温钠长石—正长石系列：单斜晶系，过渡态，S=0.3±； （3）低温钠长石—最大微斜长石系列：三斜晶系，低温有序，S=1。 一般按照K、Na含量的分界定晶系，如： 以Or37 Ab63为界，当K＞37%时， 富K， 属单斜晶系； 当Na＞63%时，富Na，属三斜晶系。 （4）碱性长石的“三斜度”（△）— 由单斜向三斜的偏离度，用△表 示。 计算公式为：△=12.5× (d131-d1-31) ，用CuKα 2θ为29º-31º间查找， d131-d1-31差值在0-0.08。 当 △ =12.5×0.08=1, 三斜晶系，为最大微斜长石； 当 △ =12.5×0=0, 单斜晶系。 注：一般样品中，钾长石中往往含10%±的斜长石，而在斜长石样 品中，也往往含10%±的钾长石。
3. 皂石族（S）
该族矿物包括：蒙脱石、贝得石、绿脱石、皂石等，蒙脱 石分布最广。 该族的特征峰 d001=12-15Ǻ： d001=12Ǻ为含1个H2O分子的钠蒙脱石； d001=15Ǻ为含2个H2O分子的钙蒙脱石。 蒙脱石d001 X射线衍射特征： 处理方法 d001（Ǻ） 未经处理 12-15 乙二醇饱和 17 550℃二小时 9.6-10(层间水出来，结构塌陷) 药物：蒙脱石散
白云石的有序度与成因有关，当有序度＞0.5，为海相沉积；当有 序度＜0.5，为陆相沉积。 例：白云石d104=2.896Ǻ，I2θ（015）/I2θ（110）=8/27=0.3，为陆 相沉积，并利用d104峰查图得Ca, Mg含量，但此法粗略。
图5- 3 方解石中Ca,Mg含量与d(104)的关系
(二） 长石结构态和成分研究
1. 2. 3.
长石的晶体结构和分类 碱性长石的有序-无序状态测定 三峰法测定碱性长石结构态和成分
1、长石的晶体结构和分类
（1）结构：
有不同晶系（单斜、三斜），但晶体结构基本类似，均以（Si,Al） O4四面体沿三维空间连接成架状构造，且Si∶Al变化在3∶1→1∶1 之间，阳离子（K，Na,Ca）占据硅氧骨架间的空隙，周围有6-9个 氧离子。 （2）分类：Ca[Al2Si12O8] → Na[AlSi3O8] → K[AllSi3O8] An Ab Or 斜长石系列，三斜晶系 碱性长石系列，三斜、单斜 P-1 P-1， C2/m 钾钠长石亚族（Ab-Or系列）：称碱性长石，靠近K端员的矿物有 透长石、正长石、微斜长石，靠近Na端员的钠长石。 斜长石亚族（钠长石Ab-钙长石An系列） ：所包含的矿物及成分为 钙长石 — 倍长石 — 拉长石 — 中长石 — 更长石 — 钠长石 An含量 ＞90% 70-90% 50-70% 50% 30% ＜10% 在成分上， Na+Si ————→逐渐置换Ca+Al.
图5-5
粘土矿物的构造单元层
(二）粘土矿物的分选处理和制样
1. 2.
分选处理 制样
1.分选处理
（1）分选目的——提取＜2µm的粘土矿物。 （2）分选处理步骤： 称取原样品量50g（泥岩50-100，砂岩150-200,碳酸盐≥200g）， 用铁锤碎成小块（勿用球蘑机），放于500-1000ml烧杯中加蒸馏 水； 去碳酸盐：在烧杯中加入2%-3%的HCl以去除方解石、白云石； 去有机质：用30%的H2O2去除，几毫升为宜，但掌握不好易破 坏结构； 去铁质：加入连二亚硫酸钠去除。 （3） 粘土矿物的提取 搅拌20min，使颗粒分散，静置8h,制成悬浮液，若悬浮液不稳定， 加入几滴氨水帮助分散； 离心机提取烧杯上部约10cm内的＜2µm的粘粒； 将提取的粘粒约400mg烘干（50℃以下）或自然风干备用。
(2)
碳酸盐类方解石族矿物
MgCO3 —— Ca Mg(CO3) 2 —— Ca CO3 阳离子半径：Ca2+ 0.99Å；Mg2+ 0.66Å；两者离子半径相差大，置 换困难。 采用d104峰区分菱镁矿、白云石、方解石： 菱镁矿d104=2.74-2.75；白云石d104=2.88-2.89；方解石 d104=3.02-3.03。 d104是特征峰，也是敏感峰。 白云石中，在垂直C轴方向，Ca CO3层和MgCO3层应是1∶1关系， 但在转换过程中，并非是1∶1，故用I2θ（015）/I2θ（110）来表 示白云石的有序度。 2θ（015）≈35º±，2θ（110）≈37º±。
（2）压片法
将400mg样品压入样品槽，使样品颗粒随机取向，样品表面平整光滑。可得 到完整的（hkl）衍射峰和正确的强度数据。
（三）粘土矿物的定性分析
高岭石族（K）：1∶1型 为含铝的硅酸盐矿物，包括： （1）高岭石: 俗称巴林石、鸡血石、寿山石，用于刻章 ； （2）珍珠陶土； （3) 地开石：现将地开石也叫田黄，田黄的叫法混乱，无统 一规定； （4）埃洛石。 高岭石N片峰特征： d001=7.1Ǻ ，d002=3.58Ǻ，d003=2.38Ǻ。 峰尖锐而对称，经过各种方法处理后，d值不变。
2.
制样
（1）定向片——适用于粘土定量分析
自然定向片（N片）：40mg样+7ml水于10ml试管→超声波震荡或玻璃棒充分 搅拌→平铺在20×15mm2毛玻璃上，自然风干（沉淀过程中，粘粒以片状底 面贴附于玻璃片上，形成强烈择优取向。 EG片：将N片放入干燥器上部，底部放少量乙二醇或甘油溶液，盖严，在4060℃的恒温箱中放置16-24h.(有机分子进入矿物层间，晶面间距膨胀)可区分 是否膨胀矿物及膨胀程度。 加热片：将EG片放入马弗炉，加热550℃或所需温度，恒温2h,观察矿物脱水 后的变化。 HCl片：40mg粘土样于试管+5ml稀HCl → 在80℃水浴锅上加热15min，冷却 后用蒸馏水将样品洗清不含Cl-,并制成定向片。
1.
2. 云母族（M）：2∶1型
（1）基本概念 包括白云母亚族（二八面体型）和金云母亚族（三八面体 型）。 二八面体型云母：三价阳离子（Al3+）在八面体空隙中只 填充2/3位置。包括白云母、钠云母、锂云母等； 三八面体型云母：二价阳离子（Mg2+、Fe2+）填充全部八 面体空隙。包括金云母和黑云母等。 云母多型：具有相同化学成分和相同构造单元层的晶体， 由于构造单元层迭置方式不同而形成的变体为多型变体。 多型变体属同一种矿物，是一种生长现象，与晶体形成时 的物理化学条件有关。故可根据多型探讨矿物形成条件及 其变化。
3. 三峰法测定碱性长石结构态和成分
1968年Wright提出用长石的（060）、（-204）、（-201） 三峰的CuKα 2θ值来定结构态和成分。 2θ-201=21º±； 2θ060=41.7º±； 2θ-204=50.9º±. (1) 结构态测定 用2θ（060）、2θ（-204）值在图上（见下图）投影，读出 2θ（-201）的理论值： 若2θ-201理论值—2θ-201实测值＜0.1，属于正常晶胞； 若2θ-201理论值—2θ-201实测值＞0.1，属于异常晶胞。
二、粘土矿物粉晶X射线分析
(一） （二） （三） （四） 粘土矿物的概念及结构特点 粘土矿物的分选处理和制样 粘土矿物的定性分析 各族主要粘土矿物的X射线区分
(一） 粘土矿物的概念及结构特点
1. 2.
粘土矿物的概念 晶体结构分类
1. 粘土矿物概念 粘土矿物是自然界分布广泛、特殊的含H2O 的层状铝硅酸盐，粒径＜2µm，结构上为无 序结构，并存在极大的过渡性。即具有无序 过渡结构的＜2µm的含H2O层状铝硅酸盐矿 物。对称低，结晶差，偏光镜下难鉴定，电 镜下可见假六方薄板状、鳞片状。 X射线易于分别和鉴定，是最有效的方法。
（2）云母族矿物的X射线鉴定： 云母族矿物的特征峰： d001=10Ǻ ，d002=5Ǻ，d003=3.33Ǻ.。经乙二醇饱 和处理和550℃加 热后d值不变。 区分二八面体型和三八面体型（不能区分多 型）——据d060和（002）反射的强度区分： 压片法：二八面体型d060 =1.48-1.51 Ǻ，（002） 反射强； 三八面体型d060 =1.525-1.535 Ǻ，（002） 反射弱或不出现。
第七章 造岩矿物和粘土矿物粉晶X射线分析
一、 造岩矿物粉晶X射线分析
(一）粉晶X射线分析在造岩矿物中的应用 （二）长石结构态和成分研究 （三）用X射线区分碱性长石和斜长石
（一） 粉晶X射线分析在造岩矿物中的应用
1. 2. 3. 4.
物相鉴定 矿物形成条件（成因矿物）研究 类质同象系列矿物组分研究 晶体结构的有序-无序研究
4.
(1)
晶体结构的有序-无序研究
基本概念 无序结构— 两种原子（离子）在晶体结构中占据 不同位置，相互间分布无规律。 有序结构—两种原子（离子）在晶体结构中占据 特定位置，相互间分布有规律，也称为超结构。 部分有序— 由无序向有序转变的过程中，对称降 低，温度降低，晶胞参数也略有变化，物性发生 改变。 有序度（S）— 有序的程度。在单斜、三斜中都 有。
三峰法确定碱性长石结构态的关系图
（2）用2θ-201进行Or%成分测定