粘土矿物物相分析
粘土矿物的现代测试方法分析
粘土矿物的现代测试方法分析作者：邓轶辰来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第02期摘要：现如今对于粘土它在铸造生产里是获得了一个极为广泛的应用。
本文将会对两种主要的粘土的矿物结构特点进行一个分析，并且将提出粘土矿物在现代测试的集中方法。
关键词：粘土矿物；测试方法；铸造粘土的形成它是岩石受到了长期的风化以及沉积所产生的一种特殊物体，在自然界粘土的分布也是极为广阔的，储量丰富，成本低廉。
粘土的优势在于它有可塑性以及耐火性，冶金铸造生产过程中，粘土砂就基本能够满足于生产的需求。
对于粘土来说它耐火性能高，复用性和适应性都非常的强，因此在对不同种类的合金以及铸型大小都有着极高的作用。
1 在铸造生产中出现的两种常用的粘土矿物对于粘土的分类主要依据的是种类的不同，分为普通粘土以及膨润土这两种类。
普通粘土通常为高岭石矿物而组成，膨润土就是蒙脱石矿物而组成的。
1.1 高岭石高岭石是由四面体跟八面体是氧原子联系到一起的，从而构成了一个单位晶胞，在这个晶胞之间还连接着靠一晶胞的氢氧层和另一晶胞的氧层以氢键相互连接。
就氢键而言它的引力很强，所以晶胞就连接的很紧密，高岭石上面的阳离子置换很少，继而才是比较稳定的一种矿物。
高岭石作为一个酸性耐火材料的主要成分，那么相应的它的耐火度主要就跟高岭石矿物的纯度和结晶程度以及K+与Na+等等诸多含量有着关系。
简单的说就是高岭石类矿物越是纯净，其洁净度当然也就约好，而K+和Na+的含量越低，那么相应它的耐火度自然也就越高。
至于高岭石的耐火度可使用标准的测温锥来进行测定。
1.2 蒙脱石蒙脱石的形成是由单位晶层和两层硅氧四面体，中间夹着一层铝氧八面体来的。
对于四面体跟八面体也是靠着氧原子进行连接的，在晶胞之间依靠氧层相互连接，不过相对层的联系就比较弱，晶格可分开且吸水能力也强。
因为粘土颗粒表面的那个四面体之中的氧原子还有未饱和的负离子因而带有负电子，因此就让蒙脱石晶胞直接变成了带电荷的一个大负离子。
粘土矿物实验报告
一、实验目的1. 熟悉粘土矿物的基本特征和分类；2. 掌握粘土矿物鉴定的实验方法；3. 培养实验操作技能和观察能力。
二、实验原理粘土矿物是一类具有层状结构的硅酸盐矿物，主要由硅氧四面体和铝氧八面体组成。
粘土矿物具有可塑性、吸水性、膨胀性等特点，广泛应用于陶瓷、建筑材料、农业等领域。
本实验通过观察粘土矿物的光学性质、物理性质和化学性质，对其进行鉴定。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：显微镜、滤纸、镊子、酒精灯、烧杯、试管、滴管等；2. 试剂：盐酸、硝酸、氢氧化钠、硫酸铜、碘化钾等。
四、实验步骤1. 样品制备：取一定量的粘土样品，用研钵研磨至粉末状，过筛后备用。
2. 光学性质鉴定：（1）观察样品的颜色、透明度、光泽等特征；（2）利用显微镜观察样品的晶体形态、解理、颜色、条痕等特征；（3）对样品进行X射线衍射分析，确定其矿物成分。
3. 物理性质鉴定：（1）测定样品的密度、孔隙率、吸水率等；（2）观察样品的软硬程度、可塑性等。
4. 化学性质鉴定：（1）观察样品与盐酸、硝酸、氢氧化钠等试剂的反应；（2）对样品进行化学分析，确定其化学成分。
五、实验结果与分析1. 光学性质鉴定：（1）样品呈淡黄色，不透明，具有油脂光泽；（2）显微镜下观察，样品晶体呈片状，具有明显的解理；（3）X射线衍射分析结果显示，样品为高岭石。
2. 物理性质鉴定：（1）样品密度为2.6g/cm³，孔隙率为0.5；（2）样品吸水率为30%，具有良好的可塑性。
3. 化学性质鉴定：（1）样品与盐酸反应产生气泡，与硝酸反应无明显现象；（2）化学分析结果显示，样品主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3等。
六、实验结论通过本次实验，我们成功鉴定了粘土矿物样品的成分，确认其为高岭石。
实验过程中，我们掌握了粘土矿物鉴定的基本方法，提高了实验操作技能和观察能力。
七、实验心得1. 粘土矿物鉴定实验对于了解粘土矿物的性质和应用具有重要意义；2. 实验过程中，应注重细节，确保实验结果的准确性；3. 提高实验操作技能和观察能力，有助于我们更好地从事相关工作。
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。
粘土矿物物相分析
高温实验必须在整个过程设若干个恒温点 ,每个点一般恒温 2 h 以上 ,恒温时间短不 能代表该物相在该温度时的状态,时间长 则影 响整个实验过 程。如用日本理学公 司的15 0 0 型高温装置 ,升温率为 10°/m i n,激发功率为 55kV /14 5m A ( 铜靶)。
实验条件的确定
1.2高岭石结晶度的测定
目前广泛使用欣克利方法 ,即测量 （11-0） 和 （111-）面的结晶度指数,如图 所示。 图中 A和 B分别为该面衍射峰的高度 ,At 为（11-0） 面衍射峰的顶点至背景线的 距离 ，结晶指数S=（A+B）/At,当S值大 时表示结晶度好, 则反之结晶度不好
,
二、物相定性分析
X 射线从 窗口 射 出来进入高温炉,又 经 过试样表面再衍射出来 ,然后进入探测器( 计数管)。X射线先后经过 四层屏蔽,其强 度衰减高达 7 0 % 左右,因此应在大功率 激发状态下进 行实验。目前 ,D/ M A X一 R A 型(1 2 k w）衍射仪是高温分析的理 想设备 。
试样表面的调整
1.1蒙脱石结晶度的测定
样 品经 处理 制成 定 向片后测 量 （100） 面 ,计算其衍射峰的高度（P）与低角区 一侧的高度 V的比值 。
从图 可见 V3/P>V2/P>V1/P,结 晶 良好 的蒙脱 石其 V/P≈1，比值越小 ,,一般认 为结晶度越差 。 海泡石和凹凸棒石结晶度的测定与蒙脱石基本相同,但所用的峰为（100）的面 。
三、粘土矿物的高温衍射分析
所谓高温衍射就是将试样(矿物)放置于高 温炉 内,按指定的升温率 、恒温时间加温 ,在指定温度点或温度范围进行 X 射线衍 射 ,收集样品在某温度时的衍射花样及 其 衍射数据 d 值和 I 值 ,通过衍射花样了解 试样中的物相变化,如非晶化及其温度 、 新相形成及 其温度等。
粘土矿的类型及评价
第一节 粘土矿概述
（3）耐火粘土 指耐火度大于1580º的粘土，根据工业用途分软质
粘土、半软质粘土、硬质粘土及高铝粘土四类。其中软 质粘土和半软质粘土工业用途做结合剂，硬质粘土和高 铝粘土分别做粘土质耐火材料和高铝质耐火材料。
（4）凹凸棒粘土 是一种较为少见的镁质粘土矿物。用途广泛，主要
用于海上石油和陆地高温含盐地层钻探泥浆，此外在铸 造、精炼油脂、净化污水、脱色除毒、军工和原子能、 油漆、橡胶、农药、医药、造纸等领域内用作粘合剂、 吸附剂、净化漂白剂、悬浮剂、催化剂、复写纸的涂料 等。
分为以下3种： a) 软质粘土 b) 半塑性粘土 c) 硬质粘土
第一节 粘土矿概述
（2）、粘结性
——搅拌粘土的悬浮液，有一种粘稠感即所谓粘性，因此，粘土矿物具有和其他
物质无相粘合的能力。
（3）、膨胀性
——粘土在水中因吸收水分而体积显著膨胀的性能。蒙脱石和贝得石具最大得膨
胀性能，而高岭石粘土是不膨胀得。
北2、卡矿罗区来构纳造州较西复部杂产，有本伟晶类花岗矿岩风床华形是成的岩高岭浆土；与火山热液作用于围岩而形成的高岭 土矿床。成矿围岩一般为高岭石粘土岩、碱性——酸、碱 矿石质量较好，胶质价在90%以上，膨胀倍数大于10，吸蓝量高。
——矿石中可见云母岩的残留构造，并杂有其中的稳定矿物。 *燕山期花岗岩的侵入使二叠系、侏罗系的地层受到接触变质或热液蚀变，并形成各种蚀变带
（4）、烧结性和耐火性
——粘土经焙烧具有变为致密的性质为其烧结性，能使被实验的粘土样品获得最
大密度，亦即获得最小气孔率的温度叫烧结温度，粘土的烧结温度范围是决定 粘土制造陶瓷品的基本标志之一。
第一节 粘土矿概述
3、粘土的种类、用途和工业评价
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。
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
粘土矿物的理化性质与其在地质领域中的应用
粘土矿物的理化性质与其在地质领域中的应用粘土矿物是一类重要的地质材料，在地质领域中具有广泛的应用。
它们不仅具有丰富的资源，还具有独特的理化性质，能够在地质研究、环境保护、能源开发等方面发挥重要作用。
首先，我们来了解一下粘土矿物的基本性质。
粘土矿物是一种特殊的土壤颗粒，由硅酸盐矿物组成。
它们的颗粒很细小，常常呈片状或纤维状，具有较大的比表面积和孔隙度。
这些特点使得粘土具有一定的可变形性和吸附性。
另外，粘土矿物还具有较强的吸湿性和可塑性，能够吸附和释放水分，并对溶解的物质起到吸附作用。
在地质领域中，粘土矿物的独特性质为我们研究地质过程和环境变化提供了基础。
首先，粘土矿物作为一种重要的沉积物，可以帮助我们了解地球历史和环境演变。
通过分析粘土矿物的成分和结构，我们可以推断出古代气候、地质事件和生物演变等信息。
例如，粘土中的氧、氢同位素比值可以用来揭示古代气候变化的特征，从而为气候变化研究提供重要的参考。
其次，粘土矿物的吸附性质可以帮助我们处理环境问题。
粘土材料在环境污染治理中起着重要的作用。
由于粘土矿物具有较强的吸附能力和化学稳定性，可以吸附和固定有害物质。
例如，粘土矿物可以吸附有机污染物、重金属离子等，从而净化土壤和水体。
此外，粘土矿物还可以帮助我们理解地下水运移规律和防治地下水污染。
地下水中的粘土矿物可以吸附和储存水分，从而影响水的运移和污染物的扩散。
除了环境保护，粘土矿物在能源开发中也具有重要的应用价值。
粘土材料可以作为油气储层的封盖层，以防止油气的泄漏和流失。
另外，粘土矿物中的有机质也可以作为碳捕捉技术的载体。
通过吸附和固定二氧化碳，粘土矿物可以减少温室气体的排放，减缓气候变化的影响。
总之，粘土矿物具有独特的理化性质，在地质领域中具有广泛的应用。
它们不仅可以帮助我们理解地质过程和环境变化，还可以为环境保护和能源开发提供有效的解决方案。
随着科学技术的不断进步，我们相信粘土矿物在地质领域中的应用还将不断拓展，为我们认识地球和保护环境提供更多的帮助。
粘土矿物
主要粘粒矿物的形成环境影响粘粒矿物形成的环境因素主要有：酸度、盐基物质、有关离子的浓度、湿度等。
例如高岭石的形成条件是高温多湿与少盐基、强酸性等，则必然以分布在华南的红壤地带为主，但它在北方的古红土母质中也会出现，那是古气候影响的残迹；又如蒙脱石的形成条件是碱性与高镁等，则必然以出现在北方土壤中为主，但它在热带的燥红土中也有，则表明燥红土有特殊的干燥气候与酸度偏碱的成土环境；再如赤铁矿与三水铝石等氧化物矿物都属于风化阶段的最后产物，一般来说，他们应分布在以红壤与砖红壤地带为主，如果不是，则表明另有特殊的局部成土环境。
——陆景岗《土壤地质学》（1997）粘土矿物自然色无色——高岭石矿物、蒙脱石、绢云母绿色——绿泥石、蛇纹石、铁蒙脱石、滑石、黑高岭土褐色——铁蒙脱石、黑铁高岭土、黑硬绿泥石黄色——囊脱石蓝绿色——海绿石、绿鳞石PS:采集时为绿色，在空气中放置后变成褐色粘土矿物为多铁的蒙脱石或多铁的蛇纹石，可能是由于亚铁被氧化。
——须腾俊男《粘土矿物》（1959）粘土矿物在石油地质中地应用（A）粘土矿物判断古环境：1、代表干旱气候的矿物组合类型粘土矿物对周围环境很敏感，干旱的古气候通过具有较高盐度和某些离子的水介质而影响粘土矿物组合类型。
根据粘土矿物组合类型研究古气候效果较好。
(1)以伊利石含量占优势的伊利石+绿泥石矿物组合和伊利石+伊／蒙有序间层+绿泥石矿物组合，一般代表干旱古气候和富含K+离子的盐湖水介质。
(2)伊利石+绿／蒙间层(包括柯绿泥石)+绿泥石矿物组合，则往往代表干旱-半干旱古气候和富Fe2+、Mg2+离子中等盐度且偏碱性的水介质。
(3)伊利石+蒙皂石(或伊／蒙无序问层)+坡缕石+绿泥石矿物组合，则代表干旱-半干旱古气候和碱性(pH值为8～9)且富Mg2+离子的水介质。
(4)伊利石+伊／蒙无序间层+绿泥石矿物组合，往往处于(1)与(3)之间的古气候和古水介质。
以上几种组合的共同特点是不含高岭石。
粘土矿物的基本类型
粘土矿物的基本类型粘土矿物是一类重要的地球物质，广泛存在于地壳中。
它们具有极细的颗粒结构和良好的可塑性，因此在许多领域都有广泛的应用。
在本文中，我们将介绍粘土矿物的基本类型，包括膨润土、伊利石、高岭石和蒙脱石。
膨润土是一种常见的粘土矿物，它的特点是具有很强的吸湿性和膨胀性。
膨润土的颗粒结构呈片状，具有很大的比表面积。
它可以吸附和储存大量的水分，因此被广泛用于土壤改良、陶瓷制造和油田开发等领域。
伊利石是一种由硅酸盐矿物组成的粘土矿物，常见于火山岩、火山灰和沉积岩中。
伊利石的颗粒结构呈片状，具有很好的吸附性和吸湿性。
它被广泛应用于陶瓷、造纸、塑料和涂料等工业中。
高岭石是一种由硅酸盐矿物组成的粘土矿物，常见于火山岩、火山灰和沉积岩中。
高岭石的颗粒结构呈片状，具有很好的吸附性和吸湿性。
它被广泛应用于陶瓷、造纸、塑料和涂料等工业中。
蒙脱石是一种由硅酸盐矿物组成的粘土矿物，常见于火山岩、火山灰和沉积岩中。
蒙脱石的颗粒结构呈片状，具有很好的吸附性和吸湿性。
它被广泛应用于陶瓷、造纸、塑料和涂料等工业中。
除了以上几种基本类型的粘土矿物，还存在着一些其他类型的粘土矿物，如绿泥石、菱铁矿和白云石等。
这些粘土矿物在地质学、材料科学和环境科学等领域都有重要的研究价值和应用前景。
总结起来，粘土矿物是一类重要的地球物质，具有极细的颗粒结构和良好的可塑性。
膨润土、伊利石、高岭石和蒙脱石是粘土矿物的基本类型，它们在土壤改良、陶瓷制造、油田开发和工业生产等领域都有广泛的应用。
除了这些基本类型，还存在着其他类型的粘土矿物，它们在科学研究和应用开发中也具有重要的价值。
通过深入研究粘土矿物的性质和应用，我们可以更好地理解地球的演化过程，并为人类的发展提供更多的资源和技术支持。
粘土矿物X衍射分析—张秉顺
早成岩 A
S%＞70
Ro<0 . 35
未成熟
早成岩 B
S%=70-50
0 . 35～0 . 5
半成熟
中成岩 A
S%=50-15
0 . 5～1 . 3
低成熟| -成熟 原油为主
中成岩 B
S%＜15
>1 . 3
页岩气
当S%＜15时I、I/S的衍射峰严重重叠， 15.0 当S%＞20时行之有效的分峰技术， 此时也难以解决 。 此前这种情况有两种处理方法： 10.0 一是不计算，合并单元格，将I/S、I 合并做一项给出数据，并文字说明为： 这一部分为混层比为10 %的 I/S与I的 5.0 混合体。 二是凭经验计算，见表，数据差别非 x10^3 常大，无法接受。 5 *目前多数单位都在采用经验算法。 每天都有这样混乱的数据在产生！ 为迎接即将到来或已经到来的大量的 泥页岩X衍射分析样品，建立一个统 一的、合理的且人为误差最小的S% 样品号 方式 ＜15时I、I/S定量分析方法已刻不容 缓。
2500
0 4 6 8 10 12 14
2-Theta(°
样品 号
说明
粘土矿物相对含量（%） S I/S 49 50 I 1 K
混层比 （%S）
LQ1102
I含量 高
10
希望与会的各单位领导、同行将这个《S%＜15时I、 I/S定量分析方案》带回到各自单位的 X衍射分析岗 位，供同行参考。
发言结束 谢谢大家！
总得来说，已形成行业标 准的《粘土矿物相对含量X 衍射分析方法》已经基本 解决了粘土矿物相对含量 的定量分析问题（绿）， 但仍然存在几个难题未能 完善，当S%＜15时I、I/S 的定量问题即是之一 （红），而自生自储的页 岩气恰恰生成于这一层段。 在常规油气田的勘探开发 中，因S%＜15的样品很少， 此问题尚不显突出，亦因 未有好的解决方案，行业 标准中也一直在回避这个 问题。而当非常规油气田 比如页岩气的勘探开发进 行时，会有大量的S%＜15 的样品需做粘土矿物相对 含量分析，原因很简单， S%＞15时是生油阶段， S%＜15时地层进入生气阶 段：
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。
1粘土矿物
（五）粘土的水化膨胀作用及分散 1、表面水化膨胀——晶格膨胀 是由于粘土颗粒吸附水份子，从而形成水化膜。粘土的 内外表面水化时，水在晶层间凝结，引起晶格膨胀。
2、渗透水化膨胀
由于晶层间的阳离子浓度大于液体内部，因而水发生 浓差扩散，进入层间，因此增加晶层间距，引起渗透膨胀。
渗透膨胀引起的体积增加比晶格膨胀大得多。
2、可变（负）电荷 粘土所带电荷的数量随介质的pH值改变而改变。
原因：
（1）铝氧八面体中＞Al-OH是两性的，在碱性介质中电出 H+，使粘土带负电荷； 在酸性介质中则电离出OH-，使粘土带正电荷。 一般情况下钻井液呈碱性，所以粘土带负电荷。 （2）粘土晶层在外力作用下发生断裂，则在断裂的边缘处 可能带负电，可能带正电荷。
边缘
AI-O八面体 SI-O四面体
（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。
•如果交换离子是Ca2+，则晶层间的静电吸引力大于晶层间 斥力，只能发生晶格膨胀，只能形成粗分散体系。
•如果是Na+则晶层间的静电吸引力小于晶层间斥力，形成水 化分散好的细分散体系。
蒙脱石水化膨胀过程
（六）粘土-水分散体系的稳定性
1、粘土颗粒表面的双电层结构 扩散双电层特点是粘土表面紧 密吸附着部分阳离子及其部分 水分子，构成了吸附溶剂化层。
它反映了粘土晶体的晶格取代度。
黏土矿物的名词解释
黏土矿物的名词解释引言黏土矿物是地球上一类重要的自然资源，广泛存在于陆地、海洋和深海沉积物中。
本文将对黏土矿物进行深入的名词解释，包括其成分、结构、性质及应用等方面。
一、黏土矿物的定义黏土矿物是一类由具有微观层状结构的颗粒组成的矿物质。
其主要成分为硅酸盐矿物，包括硅酸盐矽土、硅酸盐铝土和硅酸盐镁土。
这些矿物质的微观结构由硅氧化物和氢氧化物层状堆积组成，形成了颗粒间的黏着力，使得黏土矿物具有黏性。
二、黏土矿物的成分1. 硅酸盐矽土：矽土是主要由硅氧化物组成的黏土矿物，其含有硅氧化矽的颗粒主要以正交层状叠置的形式存在。
矽土是黏土矿物中最重要的成分之一，具有高黏性和吸水性能。
2. 硅酸盐铝土：铝土是由铝氧化物和硅氧化物层状结构组成的黏土矿物，其颗粒间的黏着力主要来源于氢键。
铝土具有良好的吸附能力和储层性能，广泛应用于环境保护、垃圾处理和土壤修复等领域。
3. 硅酸盐镁土：镁土是由镁氧化物和硅氧化物构成的黏土矿物，其颗粒间的结构更稳定，流动性较低。
镁土具有良好的硬度和负电性，被广泛应用于陶瓷、建筑材料和纺织品等领域。
三、黏土矿物的结构黏土矿物的微观结构主要由层状结构组成，每个层状结构包括两个或多个硅氧化物和氢氧化物堆积层。
这些层状结构之间通过弱的静电力、氢键或范德华力相互吸引，形成黏土矿物颗粒之间的黏着力。
此外，黏土矿物的结构对水分子具有良好的吸附性能，可以有效地吸附和储存水分。
四、黏土矿物的性质1. 黏着性：黏土矿物由于其结构特点，具有较强的黏着力，能够形成胶状物质。
这种黏着性使得黏土矿物在制陶、润滑和粘合等方面具有广泛的应用。
2. 吸附性：黏土矿物具有较大的比表面积和孔隙结构，因此可以有效地吸附气体、水分和有机物质。
黏土矿物的吸附性能使其成为环境修复、水处理和储层勘探等领域的重要材料。
3. 热稳定性：黏土矿物在高温下具有一定的热稳定性，能够保持其结构和性质的稳定性。
这种特点使得黏土矿物常被用于高温矿物填料和耐火材料制备。
粘土矿物鉴定与XRD判读
实验二 粘土矿物制片与x射线衍射图谱的判读一、实验目的土壤粘土矿物是土壤中带电荷粒子之间进行相互作用的主体。
其类型、数量及相互作用和化学表现影响矿质土壤的物理、化学性质。
本实验目的是学习掌握层状粘土矿物定向薄片的制片和x射线衍射分析测试技术及图谱的判读。
二、实验原理x射线衍射鉴定是基于一定波长的x射线在晶质矿物中的衍射，服从布拉格(Brag)定律，即2d = nλsin2θ，式中d 为矿物的层间距，n为整数，λ为波长，θ为入射角。
可根据不同结构矿物的不同衍射特点及其经化学处理后的变化，判读晶质矿物的类型。
三、试剂、仪器和器皿1．试剂：(1)1mol·L-1KCl溶液；(2)0.5mol·L-1MgC12溶液；(3)5％甘油溶液(体积比)；(4)2mol·L-1HCl溶液；(5)0.3mol·L-1柠檬酸钠溶液；(6)柠檬酸钠一重碳酸钠混合液：0．3mol·L-1柠檬酸钠与1mol·L-1重碳酸钠按20：2.5混合配制；2．仪器和器皿：(1)x射线衍射仪；(2)马福炉，水浴锅，离心机；(3)干燥器，5ml指形管，小玻片(3X4cm2)，一端带玻球的小玻棒。
四、实验步骤(一)粘粒定向薄片的制备方法1．镁饱和甘油定向片。
称50mg原胶于5ml指形管中，加柠檬酸钠一重碳酸钠混合液3ml和0.1g固体连二亚硫酸钠，在80℃水浴锅中加热15min(经常搅动)。
冷却，离心，弃去清液，以脱去样品中的游离铁(在其它处理方法中均需先进行此步骤)。
然后加0.5mol·L-1MgCl2溶液3ml，搅拌，洗净玻棒后离心，重复饱和二次，再加5％甘油溶液饱和一次。
离心，弃去清液后加lml蒸馏水搅匀，最后顺玻棒将悬液均匀地倾倒在放平的小玻片上，室温下风干后放入装有饱和Ca(N03)2溶液的干燥器，平衡一天，供衍射分析用。
2．钾饱和定向片。
按上法称样，脱铁后加lmol·L-1KCl溶液饱和处理三次。
- 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)。
粘土矿物物相鉴定用的样品制 备方法有3 种： 压 入 法 （常规法）、NBS法和 定 向法 ,三者兼用。片状习性明显、择优取 向强的物相 ,用压入法获得的衍射 图有时 会给物相解释带来困难,必须用 NBS制样 法弥补。定向样品一般只 产生一系 列的 （HOO）型 衍射峰 ,实践证明：相 对量 小于3%的物相 ,经定向处理后能获得 明 显的衍射峰（特征峰 ）。
必须指出 由于 凹 凸棒石粘土中常有低量 水云母 ,在检查试样是否有凹 凸棒石时, 最好的办法是将试样焙烧至 600℃高温处 理后再测量 ,如果d=1.0左右的峰仍存在, 则凹 凸棒石应予否定。因 为凹 凸棒石 非晶化温度在 500C左右；在鉴定高岭石 族时 ,应考虑30°至 40°内是 否存在 “山字形”和 “双 指形”峰的问题。 总 之粘土矿物鉴定是项复杂过程,应结合产 状和其它分析资料综合考虑。
1.1蒙脱石结晶度的测定
样 品经 处理 制成 定 向片后测 量 （100） 面 ,计算其衍射峰的高度（P）与低角区 一侧的高度 V的比值 。
从图 可见 V3/P>V2/P>V1/P,结 晶 良好 的蒙脱 石其 V/P≈1，比值越小 ,,一般认 为结晶度越差 。 海泡石和凹凸棒石结晶度的测定与蒙脱石基本相同,但所用的峰为（100）的面 。
高温实验必须在整个过程设若干个恒温点 ,每个点一般恒温 2 h 以上 ,恒温时间短不 能代表该物相在该温度时的状态,时间长 则影 响整个实验过 程。如用日本理学公 司的15 0 0 型高温装置 ,升温率为 10°/m i n,激发功率为 55kV /14 5m A ( 铜靶)。
实验条件的确定
与一般矿物鉴定相比粘土矿物的物相鉴定 难度较大 ,当试样中的物相数目多和元素 信息不详时困难更大。在衍射 图中 d值 (mn)为0.45、0.25、0.15的衍射峰 ,其它 层状硅酸盐矿物都有,重迭峰多。因此靠 “三峰法” 、 “五峰法”或“八强线” 法作物相鉴定难于实现,常常只靠一 二条 或二三条主要特征峰来作鉴定。
样 品需经过 2 0 0 目 装入样品槽时要压 实 、表面平整。尽管如此 ,在升温过程 中,样品表面可能有轻微的凸起或 凹陷现 象 ,从而使衍射峰 的 d 值偏 小或偏大 并 将影响物相鉴定 。因此 ,在每个温度点测 量之前,应对样品表 面与测 角仪的基准轴 (光学系统 )进行微调 ,使两者重合,其做法 就是用装置上的“前后调节机构” 完成。 此外,还可以用“内标”方法修正 d 值 ,或 者两者 同时使用。一个试样的高温实验 往往要反复两三次才能成功。
1.2高岭石结晶度的测定
目前广泛使用欣克利方法 ,即测量 （11-0） 和 （111-）面的结晶度指数,如图 所示。 图中 A和 B分别为该面衍射峰的高度 ,At 为（11-0） 面衍射峰的顶点至背景线的 距离 ，结晶指数S=（A+B）/At,当S值大 时表示结晶度好, 则反之结晶度不好
,
二、物相定性分析
粘土矿物物相分析
粘土矿物在 自然界分布极广 ,尤其在风化 壳和沉积岩层中。我国粘土矿物储藏量居 世 界之首 ,从开发 利用情况看 ,主要有蒙 脱石、海泡石 、凹 凸棒石和高岭石等 。 射线衍射分析主要从结构上对粘土矿物研 究,可以解决粘土矿物的 3 个基本问题 ； 结晶度 、物相组成、和物相粘土矿物结晶度分析 二、物相定性分析 三、粘土矿物高温衍射分析
一、粘土矿物结晶度分析
结晶的粘土矿物都具有层状结晶习性 ,属 层状或层链状硅酸盐矿物,其结构单元为 硅氧四面体和铝氧八面体 。按其不同叠 置方式便产生一些变体,如两层结构（1:1） ,三层结构（2:1）,四层结构（2:1:1）。 不同条件形成 的晶体其结晶程度各不相 同,它们的衍射强度也各异 。因此,根据衍 射峰的形状可以了解 矿物晶体结晶程度 的好坏 、推断矿物形成的环境、划分成 岩期以及岩石变质的程度,进而为研究矿 床、矿物成因提供科学依据 。
X 射线从 窗口 射 出来进入高温炉,又 经 过试样表面再衍射出来 ,然后进入探测器( 计数管)。X射线先后经过 四层屏蔽,其强 度衰减高达 7 0 % 左右,因此应在大功率 激发状态下进 行实验。目前 ,D/ M A X一 R A 型(1 2 k w）衍射仪是高温分析的理 想设备 。
试样表面的调整
三、粘土矿物的高温衍射分析
所谓高温衍射就是将试样(矿物)放置于高 温炉 内,按指定的升温率 、恒温时间加温 ,在指定温度点或温度范围进行 X 射线衍 射 ,收集样品在某温度时的衍射花样及 其 衍射数据 d 值和 I 值 ,通过衍射花样了解 试样中的物相变化,如非晶化及其温度 、 新相形成及 其温度等。
谢谢观看