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扫描电镜在碎屑岩储层粘土矿物研究中的应用
［０ １ ］杜 海峰 ，广兴 河．鄂尔多斯盆地姬塬地 区延长组 长 ３油组成岩 作用分析［］ Ｊ，岩性油 气藏，２０．９（ ：９ ３ ０７１ ３）３ —４
Ｔｈ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ＥＭ ｏ ｔ ｔ ｄ ｆ ａ Байду номын сангаасｉ ｅ ａ ｓ ｅＡｐ ｌ ｔｏ ｆＳ ｃ ｔ ｈｅＳ ｕ ｙ ｏ ｙ Ｍ ｎ ｒ ｌ Ｃｌ
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影 响 ，但并不很严重 。 ３） 通过 电镜扫描可 以直观地展示储 层中粘 土矿物的形态及产状等特征 ， 为储层研究提供更直观依据 ，
初 步展示 了它在碎屑岩油气储层 粘土矿物分析研 究 中的其应用前 景 ，已成为储层评 价及研 究工作 中重要
的手段之一 。
参 考 文献 ：
［］高瑞祺，孔庆云，幸国强．等．石油地质试 验手册［］ １ Ｓ．哈尔滨： 江科 学技术 出版 社． １９ ，６ ９． 黑龙 ９２ —２０ Ｅ］陈丽华． ２ 姜在 兴．储层试验测 试技术［］ Ｍ．山东 ：石 油大学 出版社。Ｉ９ ，３ １ ． ９４ ～１ ４
填胶结 的程度增 加 ，改变 了储层孔 隙喉道 ，影 响储层渗 透率 。粘土薄膜具 由孔隙边缘 向孔 隙中央生长 的 特征 ，使孔 隙喉 道变得 曲折 ，甚至形成 网格状或桥接 型胶结 ，对流体 的流通 形成阻碍 ，因此 ，在 粘土薄 膜含量相对较高 的井段 ，渗透率相对较低 。
扫描电镜在矿物变化研究中的应用——长石的粘土矿物转化
扫描电镜在矿物变化研究中的应用——长石的粘土矿物转化张汝藩
【期刊名称】《地质科学》
【年(卷),期】1992()1
【摘要】在矿物变化研究工作中,配接有 X 射线能谱仪的扫描电镜,能直接观察矿物变化过程中所发生的微观现象和新形成矿物的特点,并且可以同时确定其化学元素组分及相对含量变化。
本文着重介绍长石在不同环境条件下,变化形成高岭石、多水高岭石、水云母及水云母—蒙脱石过渡型矿物的微观进程,并作了一些分析探讨。
【总页数】6页(P66-70)
【关键词】矿物;变化;长石;粘土矿物;扫描电镜
【作者】张汝藩
【作者单位】中国科学院地质研究所
【正文语种】中文
【中图分类】P575.2
【相关文献】
1.陶瓷材料在造渣环境中的腐蚀性能;走进新千年的铝工业;矿物年评铝工业;矿物年评:碳酸钡;矿物年评:铝矾土;矿物年评:铍矿物;矿物年评:硼;矿物年评:粘土;矿物年评:硅藻土;矿物年评:长石;石墨助剂对其加工工艺和特性的影响 [J], 李虹
2.扫描电镜在碎屑岩储层粘土矿物研究中的应用 [J], 胡圆圆;胡再元
3.中康油田中康3块粘土矿物及非粘土矿物分布规律研究 [J], 赵建红;陈霁云;卢仁军;陈立跃
4.粘土矿物在环境矿物学中的应用研究 [J], 曹蕾
5.粘土矿物在过去环境变化研究中的应用 [J], 隆浩;王晨华;刘勇平;马海州
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粘土矿物在扫描电镜下的识别综述
10自生粘土矿物鉴定根据矿物的形态特征和成分特点进行鉴定．10.1高岭石10.1.1形态特征用扫描电子显微镜观察，沉积岩中自生高岭石呈蠕虫状(图版I-b)、书页状(图版I-c)集合体赋存子粒间．其单晶为六方板状（图版I—a），常与自生石英、方解石等自生矿物共生．10.1.2成分特征用能谱测定高岭石的化学成分．主要元素为硅(Si)、铝(Al)，其Si02/Al2O3的比值为1·1-1.3。
10.2蒙皂石10.2.1形态特征用扫描电子显微镜观察．沉积岩中自生蒙皂石呈蜂窝状（图版I-a、b、c）赋存子粒表，星棉絮状、片状赋存予粒间．10.2.2成分特征用能谱测定其成分．主要成分为硅(Si)、铝(Al)、钙(Ca)、钠(Na)，氧化钾(K2O)含量低，通常小于1.5%．10.3伊利石10.3.1形态特征用扫描电子显微镜观察，自生伊利石呈片状（图版I-a、c）或丝状（图版I-b）集合体，赋存子粒表和粒同．10.3.2成分特征用能谱测定伊利石成分．主要元素为硅(Si)、铝(Al)、钾(K)．其氧化钾(K20)值通常大于7.5%．10.4绿泥石10.4.1形态特征用扫描电子显微镜观察，自生绿泥石墨绒球状(图版Ⅳ-a)赋存子粒间，或以针叶状(图版Ⅳ-b)赋存于粒表，其单晶结构为叶片状(图版Ⅳ-c)．10.4.2成分特征用能谱测定绿泥石成分．主要元素为硅(Si)、铝(Al)、铁(Fe)、镁(Mg)．除硅、铝外，富含铁、镁是其主要特征．10.5伊/蒙混层10.5.1形态特征用扫描电子显微镜观察，伊/蒙混层呈丝状（图版Va、b、c），是蒙皂石向伊利石过渡期的粘土矿物．形态特征是蒙皂石特征逐渐消失，伊利石特征逐渐增强，赋存于粒表和粒间．10.5.2成分特征用能谱测定伊/蒙混层成分，主要元素为硅(Si)、铝(Al)、钾(K)、钙(Ca)、钠(Na)．其成分特征主要反映在氧化钾(K2O）含量为1.5%～7.5%．确定为过渡期的混层粘土矿物．10.6绿/蒙混层10.6.1形态特征用扫描电子显微镜观察，绿/蒙混层粘土矿物呈蜂窝状（图版Ⅵ-a、b）和丝状结构（图版Ⅵ-c）．是蒙皂石向绿泥石过渡期的粘土矿物，具有蒙皂石和绿泥石的形态特征．10.6.2成分特征用能谱测定绿/蒙混层成分，主要元素为硅(Si)、铝(Al)、铁(Fe)、镁(Mg)、钙(Ca)。
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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。
粘土矿物
东营凹陷沙四上亚段Sr Ba比值分析图 东营凹陷沙四上亚段Sr / Ba比值分析图
沙四上亚段含盐水溶液中， Sr／Ba比值是在 0～8, 甚至最高值可达到12。东北 部永安镇、民丰、广利港一带河流-三角洲水的进入，Ba很快沉积，形成Sr／Ba比 值最低值，大约 0～1。随着离岸距离的增大，Sr含量相对富集在辛镇、郝科1、史 口、利津和牛庄等开阔半咸水湖相，比值大约是在 1～5。最后向南坡和西部的含盐 水Sr／Ba高达到6～8 及其以上，如王家岗、纯化镇等含咸分析图 东营凹陷沙四上亚段Fe/Mn比值分析图
湖盆Fe和Mn性质分异较明显，大致0.005以上至0.007的Fe/Mn高比值是 在Fe+3更多富集于河口或滨岸地带, 而Mn+2更多富集于小于0.005以下的滨 656、郝科1、王587等较深水区的低值响应。
交换性阳离子 n H2O
O2 Si 4+ OHAl3+ (Fe2- 、Fe3+ 、 Mg 2+）
伊利石类构造示意图
蒙托石构造示意图
高呤石: 假六方板状， 高呤石: 假六方板状，书页和蠕虫状
高岭石: 高岭石:
假六方板状，书页和蠕虫状 假六方板状，
蒙脱石
弯片状、棉絮状，遇水膨胀，脱落堵塞 弯片状、棉絮状，遇水膨胀，
蒙托石
伊利石
绿泥石
混层 伊/蒙 绿/蒙
山东济阳坳陷砂岩成岩作用序列表
成岩带 一般埋深 m 主要层位 储层主要沉积相 地温 ℃ 镜煤反射率 % 一般孔隙度 % 平均渗透率 10-3μm 有机质成熟度 粘土环边 早期方解石化 石英次生加大 自生高岭石化 黑云母碳酸盐化 深层溶解次生孔隙出现 阶状石榴石形成 斜长石钠长石化 铁方解石胶结交代作用 铁白云石胶结交代作用 蒙托石带 无序混层带 有序混层带 伊利石带 油气形成 常见敏感性伤害 浅层 <1700 Nm～ Nm～Ed 河流冲洪积 <75 0.35 25～ 25～35 500～ 500～600 未成熟 中层 1700～ 1700～2100 Ed～ Ed～Es2 湖砂坝湖砂坝-三角洲 90 0.45 20～ 20～30 500～ 500～2000 半成熟 深层 超深层 2100～ 2100～3200 >3200 Es2～Es4 Es4～Ek 湖三角洲-浊流湖三角洲-浊流-河流冲洪积 130 >130 0.65 >0.65 5～20 1～10 50～ 50～500 >10 成熟 高成熟
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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扫描电镜照片，粘土矿物的镜下特征及描述一、1、高岭石高岭石孔硅铝酸盐矿物，是长石的蚀变产物，呈书页状、蠕虫状、手风琴状，多以在流体的冲刷下容易随流体的形式存在于粒间孔隙。
隙充填其晶间结构比较松，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鳞片大个别呈六边形，铝硅酸盐矿物，伊利石晶体呈不规则的鳞片状，。
在电镜扫描下常见的单体形态呈丝带μ间 0.5 ，一般在 0.15μ～小不等集合体形态呈蜂条片状和羽毛状等贴附于颗粒表面或充填于粒间孔隙内，状、、伊利石往往在孔隙中形成搭桥式生长或构成丝缕状窝状、丝缕状和丝带状。
增加了迂回片状等微晶把孔隙分割成许多小孔隙，。
图，图发丝状网络 ( 1 2) 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：分布于埋藏较浅、成岩作用较弱的地层中，随加埋藏深、成岩(AlMg)2[Si4O10](OH)24H2O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。
粘土矿物在扫描电镜下的识别
10自生粘土矿物鉴定根据矿物的形态特征和成分特点进行鉴定．10.1高岭石10.1.1形态特征用扫描电子显微镜观察，沉积岩中自生高岭石呈蠕虫状(图版I-b)、书页状(图版I-c)集合体赋存子粒间．其单晶为六方板状（图版I—a），常与自生石英、方解石等自生矿物共生．10.1.2成分特征用能谱测定高岭石的化学成分．主要元素为硅(Si)、铝(Al)，其Si02/Al2O3的比值为1·1-1.3。
10.2蒙皂石10.2.1形态特征用扫描电子显微镜观察．沉积岩中自生蒙皂石呈蜂窝状（图版I-a、b、c）赋存子粒表，星棉絮状、片状赋存予粒间．10.2.2成分特征用能谱测定其成分．主要成分为硅(Si)、铝(Al)、钙(Ca)、钠(Na)，氧化钾(K2O)含量低，通常小于1.5%．10.3伊利石10.3.1形态特征用扫描电子显微镜观察，自生伊利石呈片状（图版I-a、c）或丝状（图版I-b）集合体，赋存子粒表和粒同．10.3.2成分特征用能谱测定伊利石成分．主要元素为硅(Si)、铝(Al)、钾(K)．其氧化钾(K20)值通常大于7.5%．10.4绿泥石10.4.1形态特征用扫描电子显微镜观察，自生绿泥石墨绒球状(图版Ⅳ-a)赋存子粒间，或以针叶状(图版Ⅳ-b)赋存于粒表，其单晶结构为叶片状(图版Ⅳ-c)．10.4.2成分特征用能谱测定绿泥石成分．主要元素为硅(Si)、铝(Al)、铁(Fe)、镁(Mg)．除硅、铝外，富含铁、镁是其主要特征．10.5伊/蒙混层10.5.1形态特征用扫描电子显微镜观察，伊/蒙混层呈丝状（图版Va、b、c），是蒙皂石向伊利石过渡期的粘土矿物．形态特征是蒙皂石特征逐渐消失，伊利石特征逐渐增强，赋存于粒表和粒间．10.5.2成分特征用能谱测定伊/蒙混层成分，主要元素为硅(Si)、铝(Al)、钾(K)、钙(Ca)、钠(Na)．其成分特征主要反映在氧化钾(K2O）含量为1.5%～7.5%．确定为过渡期的混层粘土矿物．10.6绿/蒙混层10.6.1形态特征用扫描电子显微镜观察，绿/蒙混层粘土矿物呈蜂窝状（图版Ⅵ-a、b）和丝状结构（图版Ⅵ-c）．是蒙皂石向绿泥石过渡期的粘土矿物，具有蒙皂石和绿泥石的形态特征．10.6.2成分特征用能谱测定绿/蒙混层成分，主要元素为硅(Si)、铝(Al)、铁(Fe)、镁(Mg)、钙(Ca)。
第二章粘土矿物
非收缩型粘土矿物
水镁石对晶层的静电引力
五、海泡石
海泡石族矿物〔俗称抗盐粘土〕包括海泡石、凹凸棒石 等。是铝和镁的水硅酸盐，其晶体结构常为链层状。它由2:1层 型的晶体结构每隔6个硅氧四面体做180º翻转，并沿a轴延伸而 成。发生平行与a轴的通道。
特点：含较多的吸附水，具有较高的热动摇性〔加热到 350℃晶体结构仍无变化〕，在海水和饱和盐水中水化收缩状况 简直完全一样〔良好的抗盐性〕。因此，用它配制的钻井液用 于陆地钻井和钻高压盐水层或盐岩层具有很好的悬浮功用。
第二章粘土矿物
2021年7月24日星期六
粘土的定义
2μm 。在水中具有分散性、带电性和离子交流性。 粘通常土以矿为物粘土就是是由通极细常的构粘成土矿岩物石组和成，土其壤颗细粒小粒于局部〔<2μm〕的
主要成分的矿物。普通状况下粘‘’土矿物是细分散的、含水的 层状结构硅酸岩矿物和层链状结构硅酸岩矿物及含水的非晶 质硅酸岩矿物的总称。
引伸概念
粘土矿物区分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； 粘土矿物的单位结构：基本结构层加下层间域； 层间物：存在于层间域中的物质；假定层间物为水时，那么称 为层间水，假定层间域中有阳离子，那么称为层间阳离子。
粘土矿物
粘土矿物有高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、坡缕石等。
为了平衡电价而结合的阳离子Fra bibliotek可以相互交流的，称为可交流阳离子。
很少晶格取代
很少的可交流阳离子
氢键
非收缩型粘土矿物
粘土矿物
二、蒙脱石〔Montmorillonite〕 基本结构层是由两个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片组成，2:1层型粘土矿物
扫描电镜下的粘土矿物HH
成分特征
用能谱测定绿泥石成分．主要元素为硅(Si)、铝(Al)、 铁(Fe)、镁(Mg)．除硅、铝外，富含铁、镁是其主要 特征．
蒙脱石
形态特征
用扫描电子显微镜观察．沉积岩中自生蒙皂石呈蜂窝状， 赋存于粒表，呈鳞片状、棉絮状赋存于粒间。
成分特征
用能谱测定其成分．主要成分为硅(Si)、铝(Al)、钙(Ca)、钠 (Na)，氧化钾(K2O)含量低，通常小于1.5%
伊/蒙混层
形态特征
用扫描电子显微镜观察，伊/蒙混层呈丝状，是蒙皂石向 伊利石过渡期的粘土矿物．
成分特征
用能谱测定伊/蒙混层成分，主要元素为硅(Si)、铝(Al)、钾 (K)、钙(Ca)、钠(Na)．其成分特征主要反映在氧化钾(K2O） 含量为1.5%～7.5%．确定为过渡期的混层粘土矿物．
绿/蒙混层
形态特征
用扫描电子显微镜观察，绿/蒙混层粘土矿物呈蜂窝状和 丝状结构．是蒙皂石向绿泥石过渡期的粘土矿物，具有蒙 皂石和绿泥石的形态特征． 成分特征 用能谱测定绿/蒙混层成分，主要元素为硅(Si)、铝(Al)、 铁(Fe)、镁(Mg)、钙(Ca)。 其铁、镁含量较高是主要特征．
伊利石
形态特征 用扫描电赋存于粒表和粒间． 成分特征 铝硅酸盐矿物，用能谱测定伊利石成分．主要元素 为硅(Si)、铝(Al)、钾(K)．其氧化钾(K20)值通常大于 7.5%
绿泥石
形态特征
用扫描电子显微镜观察，自生绿泥石绒球状赋存 于粒间，或以针叶状赋存于粒表，其单晶结构为 叶片状
高岭石
形态特征
铝硅酸盐矿物，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。其单晶为六方板状,常与自生石英、方 解石等自生矿物共生
东北4种典型土壤粘粒矿物的初步表征
关键 词 粘粒矿物 ； 傅里 叶变换红外光谱 ； ｘ射线衍射光谱 ； 扫描电镜
中 图 分类 号 ：０ ５ ． ６７３ 文 献 标 识 码 ：Ａ Ｄ Ｉ １ ． ９４ ｊｉ ｎ １ ０—５ ３ ２ １ ）７１ １—４ Ｏ ： ０ ３ ６ ／． ｓ． ０ ００ ９ （０ ０ ０—９ ８０ ｓ
和非 品质物质¨ 。 ８ 蒋梅茵等 的研究表 明，黑龙 江虎林黑 土粘 ］
பைடு நூலகம்
１ 材 料 与 方 法
１ １ 供 试 材 料 ．
供试 土壤 为黑 土、白浆土 、棕壤和 褐土 ，分别采 自于 中 科院海伦生态试验 站（７２ ４ 。５Ｎ，１ ６４ ） ２ 。６Ｅ ，黑龙江八五三农 场（ ６２ ４ 。７Ｎ，１２５ ，沈 阳农 业 大学 长期 试验站 （ １８ ３ 。６Ｅ） ４ 。２
东北 ４种 典型 土壤 粘粒 矿 物 的初 步表 征
隽英 华 ， 武志杰 ，陈利军 ，汪 仁 宫 亮 ， ， 包红静 刘 艳。 ，
１ ．中国科学院沈阳应用生态研究所 ，辽宁 沈阳 ｌ ０ １ １０６ ２ ．辽 宁省农业科学院环境资源与农村能源研究所 ，辽宁 沈 阳 ｌ ０ ６ １１１
摘
要
以黑 土、白浆土 、 棕壤和褐土为研究对象 ， 采用傅 里叶变换红外光谱 （ ＴＩ 、 Ｆ Ｒ） Ｘ射线衍射 （ Ｒ ） Ｘ Ｄ 及
扫描 电镜 （ Ｅ 等方法对东北 ４ Ｓ Ｍ） 种典型土壤的粘粒矿物进行 了表征 ，结果显示 ，它们属 于蒙脱 石型图谱 。４ 种土壤 的主要矿物成分均为石英 ， 但黑土和 自浆土还有 蒙脱石 和高 山石 等成分 ，棕壤和褐 土还有 高山石和
第３卷， ７ ０ 第 期
２０ １０ 年 ７月
光
谱
学
扫描电镜在碎屑岩储层粘土矿物研究中的应用
扫描电镜在碎屑岩储层粘土矿物研究中的应用一、本文概述随着石油勘探和开发的深入，碎屑岩储层作为重要的油气储集层，其内部粘土矿物的分布、类型和性质对储层的物性、含油性以及开发效果具有重要影响。
对碎屑岩储层中的粘土矿物进行深入研究，对油气勘探和开发具有重要意义。
扫描电镜（SEM）作为一种高分辨率、高倍率的观察手段，近年来在碎屑岩储层粘土矿物研究中的应用日益广泛。
本文旨在探讨扫描电镜在碎屑岩储层粘土矿物研究中的应用，分析其工作原理、优缺点以及在实际研究中的应用案例，以期为相关领域的研究提供借鉴和参考。
二、扫描电镜技术概述扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）是一种利用电子束扫描样品表面，通过检测样品发射的次级电子、背散射电子等信号成像的大型仪器。
SEM具有分辨率高、景深大、图像富有立体感、可观察不导电样品等优点，因此在材料科学、地质学、生物学等众多领域得到了广泛应用。
在碎屑岩储层粘土矿物研究中，扫描电镜技术发挥着不可替代的作用。
扫描电镜的基本原理是利用聚焦的高能电子束在样品表面进行逐点扫描，激发出各种物理信息，通过对这些信息的接收、放大和显示成像，获得测试样品表面形貌的观察结果。
同时，结合能谱分析（EDS）和波谱分析（WDS）等附件，还能对样品进行微区成分分析，进一步揭示粘土矿物的种类、分布及其与储层基质的相互关系。
在碎屑岩储层研究中，扫描电镜的应用主要包括以下几个方面：通过观察储层岩石的微观结构，揭示粘土矿物的形态、大小和分布特征，为储层评价和油气勘探提供重要依据；结合能谱分析，确定粘土矿物的化学组成，进一步揭示其成因和演化历史；通过三维重构技术，可以直观地展示粘土矿物在储层中的三维空间分布，为储层建模和油气运移模拟提供基础数据。
扫描电镜技术以其独特的优势在碎屑岩储层粘土矿物研究中发挥着重要作用，为深入认识储层特征、评价储层质量和指导油气勘探开发提供了有力支持。
X射线衍射测定粘土矿物(陈厚文)
X射线衍射测定粘土矿物试验方法
2.样品制备
1) 从上述分离出来的小于2μm 的样品中, 称取1g左右放入0. 5mol/L 氯化镁 溶液中, 用球状玻璃棒充分搅拌;
X射线衍射测定粘土矿物
陈厚文（8143083） 建筑与土木工程（岩土工程）
X射线衍射测定粘土矿物原理
粘土矿物以晶体矿物为主，晶体就是原子、离子在空间有规律的 排列。其内部的原子排列具有固定的规律，原子排列层间的间距就是 矿物晶体结构的特征。
X射线是一种波长很短的光波，穿透力很强，X射线射入粘土矿物 晶格中会产生衍射现象，不同的粘土矿物、晶格构造各异，会产生不 同的衍射图谱。
3)化学分析。对含量较高的元素进行化学分析, 得出元素在矿样中的具体 含量。化学分析结果表明矿样的主要元素为二氧化硅, 次要元素为铁 、氧化铝和氧化镁。三期矿石含硫较低, 其他金属元素含量也不相同 。其中三期含金高含银低。
具体实例分析
4) X衍射分析。挑选矿物和单矿物进行XRD实验分析使用仪器为日本理学 3015升级型X射线衍射仪。XRD分析, 按照矿样的外貌特征和颜色特征 方面进行挑选, 务求将每种单矿物都筛选出来, 之后进行对单矿物的 XRD试验, 得出衍射图谱。对水析细部分矿样进行XRD试验, 得出水析细 部分矿样的衍射图谱。对平均矿样分析, 得出平均矿样的衍射图谱。 对得出的衍射图谱进行分析, 运用电脑分析,确定各种矿物组成。
X射线衍射测定粘土矿物试验方法
1.分离粘土颗粒
1) 首先用蒸馏水清洗, 去除样品中残留的钻探泥浆； 2) 将清洗好的样品放入塑料瓶中, 用蒸馏水浸泡,用振动器使样品完全 崩解。对于非常坚硬的样品则需用超声波进行处理；
粘土矿物扫描电镜描述文字图片升级版
案例分析结果
粘土矿物扫描电镜描述文字图片升级版案例分析的背景和目的 粘土矿物扫描电镜描述文字图片升级版案例分析的方法和过程 粘土矿物扫描电镜描述文字图片升级版案例分析的结果和结论 粘土矿物扫描电镜描述文字图片升级版案例分析的应用和意义
扫描电镜观察
图像处理软件处理
文字描述补充
专家审核修改
粘土矿物扫描电镜描述文字图片升 级版案例分析
案例选择标准
代表性：选择的案例应具有代表性，能够反映粘土矿物扫描电镜描述文字图片升级版的典型特 点和应用范围。
实际应用：案例应具有实际应用价值，能够为相关领域的科研、生产或教学提供有益的参考和 借鉴。
矿物共生关系：不同矿物之间 的共生组合规律
矿物结晶度：粘土矿物的结晶 程度对性质的影响
晶体结构分析
粘土矿物晶体结构的特点
晶体结构与扫描电镜观察指标 的关系
粘土矿物晶体结构的分类与命 名
不同粘土矿物晶体结构的扫描 电镜观察指标
粘土矿物扫描电镜观察技巧
观察角度的选择
不同角度观察粘土矿物形态
观察粘土矿物内部结构
粘土矿物扫描电镜观察技巧适用于研究粘土矿物的形貌、结构和成分 观察技巧的应用有助于深入了解粘土矿物的形成过程和演化机制
通过观察技巧的应用，可以进一步探索粘土矿物在地质、环境和工程等领域的重要作用
掌握观察技巧对于提高粘土矿物研究领域的实验技术和研究水平具有重要意义
粘土矿物扫描电镜观察结果分析
观察结果整理
工作原理：电子束聚焦在样品表面并逐点扫描，收集样品发射的二次电子并转换为图像信 号
常见黏土矿物电镜扫描微孔隙特征与甲烷吸附性
常见黏土矿物电镜扫描微孔隙特征与甲烷吸附性吉利明;邱军利;夏燕青;张同伟【期刊名称】《石油学报》【年(卷),期】2012(33)2【摘要】野外采集的黏土岩的电镜扫描图像分析显示,黏土矿物孔隙分布于颗粒之间和颗粒内部板片自然错断处,前者形态不规则,后者呈楔形或面状缝隙。
具层间结构的蒙脱石层内发育纳米级连通孔隙。
蒙脱石微孔隙最为发育,伊-蒙混层黏土次之,其粒间孔和层面缝隙为20～100nm,层内连通孔隙小于50nm。
高岭石黏土主要发育20～100 nm的粒间孔。
伊利石和绿泥石晶体颗粒较大,以微米级孔隙为主。
吸附实验所反映的各种黏土矿物甲烷吸附能力与电镜扫描反映的微孔发育程度相吻合,指示泥页岩中的纳米级微孔在一定程度上决定着泥页岩的比表面积和气体储存能力。
黏土岩的孔隙发育与岩石成因和成岩演化有关,孔隙大小主要受黏土颗粒大小的控制。
【总页数】8页(P249-256)【关键词】黏土矿物;孔隙结构;甲烷吸附;页岩气;电镜扫描【作者】吉利明;邱军利;夏燕青;张同伟【作者单位】中国科学院地质与地球物理研究所油气资源研究重点实验室;Bureau of Economic Geology,Jackson School of Geosciences,The University of Texas at Austin;兰州大学资源环境学院【正文语种】中文【中图分类】TE112.221【相关文献】1.泥页岩中黏土矿物纳米孔隙结构特征及其对甲烷吸附的影响 [J], 李全中;蔡永乐;胡海洋2.应用扫描电镜与X射线能谱仪研究黔北黑色页岩储层孔隙及矿物特征 [J], 王坤阳;杜谷;杨玉杰;董世涛;喻晓林;郭建威3.禹州煤田煤系泥页岩黏土矿物对孔隙结构和甲烷吸附性能的影响 [J], 彭超;潘结南;万小强;朱绍军;王小玉;董永智4.扫描电镜和 X 射线能谱仪研究遵义黑色页岩孔隙和矿物特征 [J], 陈小红5.应用扫描电镜与X射线能谱仪研究柳江盆地上石盒子组砂岩孔隙与矿物成分特征[J], 张俊杰;吴泓辰;何金先;孙勇;张晓丽因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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粘土矿物扫描电镜描述文字图片升级版
Revised as of 23 November 2020
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μ～μ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。
二、矿物产状特征
1、孔隙衬垫式
这种产状指粘土矿物在碎屑岩颗粒表面呈定向排列，组成连续的贴付于孔隙壁上的薄膜。
在镜下看，粘土矿物在颗粒表面排列具明显的方向性，根据其排列方向与颗粒表面夹角的关系，可分为两种:一种是其排列与颗粒表面近于平行 ;另一种是垂直于颗粒表面向孔隙内生长，即栉壳状。
在南充构造须家河组砂岩储层中，具有此类产状的代表性粘土矿物为叶片状绿泥石。
在电镜扫描下，可以观察到叶片状绿泥石主要覆于颗粒表面，在粒间孔隙边缘形成孔隙衬边;在偏光显微镜下绿泥石常以颗粒的环边形式出现。
在电镜扫描下测量的统计结果表明，环边厚度比较稳定，一般μm～μm ，平均厚度为μm，往往保留了颗粒间一定量的孔隙空间 (图 3、图 4、图 7、图 8)。
图3 叶片状绿泥石在粒间孔隙边缘形成孔隙衬边
图4 绿泥石形成的孔隙衬垫堵塞孔喉
图7 叶片状绿泥石在粒间孔隙边缘形成孔隙衬边, 孔隙中央主要以伊利石充填为主
图8 伊利石充填少的粒间残余孔隙较好
2、孔隙填充式
孔隙充填式是指粘土矿物以分散质点形式充填于孔隙内。
在镜下可以观察到粘土矿物往往以集合体形态充填于孔隙内，按其充填的程度可分为完全充填与不完全充填。
在南充构造须家河组砂岩储层中，具有此类产状的较为常见的粘土矿物为伊利石与绿泥石 (图 1、图 3)。
、
3搭桥式
搭桥式产状指粘土矿物晶体自孔隙壁向孔隙空间内生长，并在孔隙内形成粘土桥。
具有此类产状特征的最常见的粘土矿物是伊利石，在镜下可以看到丝缕状、羽状伊利石在孔隙内形成的网络状分布。
通过电镜扫描可以看到，在南充构造须家河组储层中，伊利石具有明显的由孔隙边缘向孔隙中央生长的特征，有的已形成网格状或桥接型胶结(图 5、图 6)。
图5 片状、丝缕状伊利石分布于粒间孔中, 部分伊利石已形成“桥”接, 粒间孔喉已被全部充填, 仅残余伊利石片间孔隙
图6 片状、丝缕状伊利石充填粒间, 伊利石具由孔隙边缘向孔隙中央生长的特征
或
经扫描电镜观察，砂岩中的粘土矿物，主要见于砂岩的粒间孔和粒间隙中，或粘糊在颗粒的表面，其存在形式有四种:
1、分散状
如图A，粘土矿物在砂岩孔隙中呈星散分布，未把孔隙充填满，还留下不少的孔隙空间。
孔隙及喉道具有良好的储集和渗滤作用。
2、线状
如图B，粘土矿物生长在孔隙的壁上，是以隙之壁向孔隙内生长，未把整个孔隙民满，还剩有孔隙空间及渗滤通道，孔隙及喉道仍具有一定的储集性和渗滤性。
3、桥状
如图 C，粘土矿物把砂岩孔隙充满，基本上未剩下孔隙空间，即是剩下少许孔隙，也是呈孤立状存在，其储集性及渗滤性极差。
4、薄膜状
如图 D，粘土矿物呈一层薄膜，包糊在砂岩颗粒表面，遮蔽了颗粒表面形态。
一般来讲，粘土矿物在砂岩中呈薄膜状，砂岩中仍有一定的粒间孔存在，但渗透性较差。
川滇玄武岩晶洞中绿帘石的晶体形貌与成因初探
绿泥石单晶：针叶状。
聚合体：绒球状、玫瑰花朵状、鳞片状。
分子式：
（Mg5Al)(Si3Al)O10(OH)8(常见)多出现在2500m以下，分布于颗粒表面，并常与石英共生。
次生石英单晶：六方双锥体。
聚合体：分子式：SiO2次生石英有着三级发育阶段，反映了不同的形成温度和成岩期。