沉积岩石学第7章泥岩(孟庆泉)课件.ppt

1、一、基本概念一、基本概念粘土岩粘土岩以粘土矿物为主（含量以粘土矿物为主（含量50%）的沉）的沉积岩。积岩。粘土粘土疏松或未固结成岩的粘土矿物沉积物，疏松或未固结成岩的粘土矿物沉积物，粒径粒径0.005mm（0.0039或或0.01mm）。）。泥质岩泥质岩主要是由粘土矿物及粒径主要是由粘土矿物及粒径50%）组成的沉积岩。）组成的沉积岩。粘土岩具有一些特殊的物理性质，如可塑性、耐火粘土岩具有一些特殊的物理性质，如可塑性、耐火性、烧结性、吸附性，使之在工农业方面有广泛的性、烧结性、吸附性，使之在工农业方面有广泛的用途，如化工上某些粘土作为填料、催化剂等。制用途，如化工上某些粘土作为填料、催化剂等。制

2、橡胶、分子筛、提炼油等。农业上作为肥料、改良橡胶、分子筛、提炼油等。农业上作为肥料、改良土壤、制做饲料等。另一方面，在黑色页岩及碳质土壤、制做饲料等。另一方面，在黑色页岩及碳质页岩中发现了一些含稀有元素矿床。此外，泥岩还页岩中发现了一些含稀有元素矿床。此外，泥岩还可成为生油母岩，也是重要的油气藏的盖层岩石。可成为生油母岩，也是重要的油气藏的盖层岩石。因此，研究泥质岩具有重要的实际意义。因此，研究泥质岩具有重要的实际意义。1.非渗透性：非渗透性：石油及天然气在地下保存的良好盖层石油及天然气在地下保存的良好盖层2.吸附性：吸附性：粘土矿物具有从周围介质中吸附各种气态、粘土矿物具有从周围介质中吸附各

3、种气态、液态的离子、放射性元素及有机色素的能力。蒙脱石的吸液态的离子、放射性元素及有机色素的能力。蒙脱石的吸附性最强。附性最强。3.吸水膨胀性：吸水膨胀性：有些粘土具有极强的吸水能力，蒙脱石有些粘土具有极强的吸水能力，蒙脱石吸水膨胀吸水膨胀810倍、粘土岩的主要物理特性。倍、粘土岩的主要物理特性。4.可塑性：可塑性：水调和后造形，撤外力形不变水调和后造形，撤外力形不变5.耐火性：耐火性：易熔粘土、难熔粘土、耐火粘土易熔粘土、难熔粘土、耐火粘土 Al2O3Fe3+，TiO2，SiO26.烧结性：烧结性：粘土矿物在低于耐火度的低温下局部熔化，粘土矿物在低于耐火度的低温下局部熔化，因而使质点相互粘结

4、成坚硬的瓷质石块。粘土因而使质点相互粘结成坚硬的瓷质石块。粘土熔融范围熔融范围（从局部熔化至全部熔化成流体的温度范围）越大，工（从局部熔化至全部熔化成流体的温度范围）越大，工业价值越高。业价值越高。7.粘结性（结合性能）：粘结性（结合性能）：指粘土能与瘠性材料（掺入指粘土能与瘠性材料（掺入砂质）粘合，塑造出良好的泥坯，干燥后坚实生坯的性砂质）粘合，塑造出良好的泥坯，干燥后坚实生坯的性能。其决定了粘土的性能。能。其决定了粘土的性能。8.干缩性：干缩性：指粘土沉积物风干或加热烧干后，由于质点指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，而产生的体积收缩的现象。干缩表面结合水分的蒸发，而

5、产生的体积收缩的现象。干缩性与矿物成分有关。对于作为工业原料的用途来说，是性与矿物成分有关。对于作为工业原料的用途来说，是一种不利的性质。一种不利的性质。第二节第二节 泥质岩的物质成分泥质岩的物质成分 泥质岩的物质成分比较复杂，主要是泥质岩的物质成分比较复杂，主要是粘土矿物粘土矿物，其，其次是次是陆源碎屑矿物陆源碎屑矿物和和自生的非粘土矿物自生的非粘土矿物以及以及有机质有机质。化学成分以化学成分以SiO2、Al2O3、H2O为主，次为为主，次为Fe、Mg、Ca、Na、K的氧化物及一些微量元素。的氧化物及一些微量元素。一、粘土矿物一、粘土矿物粘土矿物是一种含水的粘土矿物是一种含水的硅酸盐或铝硅酸

6、盐矿物硅酸盐或铝硅酸盐矿物，可，可分为非晶质和结晶质两类。分为非晶质和结晶质两类。泥质岩中分布最广的是伊利石，其次为蒙脱石、绿泥质岩中分布最广的是伊利石，其次为蒙脱石、绿泥石、高岭石和各种混层粘土矿物。泥石、高岭石和各种混层粘土矿物。（一）粘土矿物的晶体结构（一）粘土矿物的晶体结构粘土矿物的结构由两种基本结构层组成，即硅氧四面体层和铝氧八粘土矿物的结构由两种基本结构层组成，即硅氧四面体层和铝氧八面体层或镁氧八面体层。面体层或镁氧八面体层。1、四面体：、四面体：是由一个是由一个“Si”与四个与四个“O”紧密堆积所构成的四面体紧密堆积所构成的四面体（SiO4）。）。硅氧四面体单位硅氧四面体单位硅氧

7、层硅氧层2、四面体层：、四面体层：是每一个硅氧四面均以三个角顶分别与相邻的硅氧是每一个硅氧四面均以三个角顶分别与相邻的硅氧四面体相连接，组成在二维空间内呈六角网连结及无限延展的层四面体相连接，组成在二维空间内呈六角网连结及无限延展的层（Si4O10）。每一个硅氧四面体有三个角顶上的氧都是与相邻的硅）。每一个硅氧四面体有三个角顶上的氧都是与相邻的硅氧四面体共有，它的电荷已达到平衡，（如有氧四面体共有，它的电荷已达到平衡，（如有Al代替代替Si时例外），时例外），只剩下一个未被公用的只剩下一个未被公用的O2-（有时被（有时被OH-所取代）才有自由负电荷存所取代）才有自由负电荷存在，能与其它的阳离子

8、相结合。由于（在，能与其它的阳离子相结合。由于（SiO4）所组成的层状结构有）所组成的层状结构有一定的排列形态，具有自由电荷均位于层的同一侧。一定的排列形态，具有自由电荷均位于层的同一侧。3 3、八面体：、八面体：是由一个是由一个AlAl3+3+（或（或MgMg2+2+）与六个氧（或）与六个氧（或OHOH-）紧密堆积所）紧密堆积所构成的八面体。构成的八面体。4 4、八面体层：、八面体层：是上述八面体分别与相邻的八面体在二维空间内连是上述八面体分别与相邻的八面体在二维空间内连接，无限延展而构成的层。接，无限延展而构成的层。在自然界中，四面体层不能独立存在构成矿物，而八面体层可以独在自然界中，四面

9、体层不能独立存在构成矿物，而八面体层可以独立构成矿物。立构成矿物。铝（镁）八面体单位铝（镁）八面体单位水镁石层水镁石层5 5、结构层、结构层是由四面体层与八面体层按不同的规律连结起来，是由四面体层与八面体层按不同的规律连结起来，所构成的晶体结构单元层。由一个四面体片与一个所构成的晶体结构单元层。由一个四面体片与一个八面体片所组成的单位结构层称为八面体片所组成的单位结构层称为1 11 1结构层或双结构层或双层型结构层型结构；如果由两个四面体片中间夹一个八面体；如果由两个四面体片中间夹一个八面体片称为片称为2 21 1结构层或三层型结构结构层或三层型结构。高岭石型：高岭石型：属双层属双层型 的 结

10、 构 单 位 层型 的 结 构 单 位 层（1:1型），由一个型），由一个八面体层连接一个八面体层连接一个四面体层组成。四四面体层组成。四面体层中不出现面体层中不出现Si4+和和Al3+的交代，八的交代，八面 体 层 中面 体 层 中 A l 未 被未 被Mg2+和和Fe3+交代，交代，结构式为：结构式为：Al2Si2O5(OH)4。蒙脱石型：蒙脱石型：属三层型属三层型的结构单位层（的结构单位层（2:12:1型），由两层四面体型），由两层四面体夹一层八面体组成，夹一层八面体组成，伊利石和绿泥石也属伊利石和绿泥石也属三层型。三层型。水云母型：水云母型：属三层型属三层型的结构单位层（的结构单位层（

11、2:12:1型），由两层四面体型），由两层四面体夹一层八面体组成夹一层八面体组成 绿泥石型（绿泥石型（2 2：1 1：1 1型）：型）：由由2 2：1 1型结型结构单元层再重叠和连构单元层再重叠和连接一个似水镁石八面接一个似水镁石八面体层而构成，所叠置体层而构成，所叠置的八面体层可视为的八面体层可视为2 2：1 1型结构单元的层间型结构单元的层间物，故也可归为物，故也可归为2 2：1 1型或三层型，常见于型或三层型，常见于绿泥石族矿物。绿泥石族矿物。若两种以上粘土矿物结构单位层作有规律的若两种以上粘土矿物结构单位层作有规律的互层叠置，则称互层叠置，则称有序混层有序混层；否则称为；否则称为无序混

12、无序混层层，如伊，如伊-蒙混层、绿蒙混层、绿-蒙混层、伊蒙混层、伊-绿混层等。绿混层等。除了以上四种常见的粘土矿物外，还有不少除了以上四种常见的粘土矿物外，还有不少的的混层粘土混层粘土，它是由两种以上的粘土矿物的，它是由两种以上的粘土矿物的结构单位层在结构单位层在c轴方向交互叠置构成的。轴方向交互叠置构成的。每个硅氧六方环网孔的范围内，最多只能每个硅氧六方环网孔的范围内，最多只能容纳三个配位八面体，因此当三个八面体位置容纳三个配位八面体，因此当三个八面体位置均被二价阳离子占据时，便称为均被二价阳离子占据时，便称为三八面体型结三八面体型结构构（水镁石层（水镁石层Mg-OH）；）；若全由三价阳离子

13、填充时，必有一个位置若全由三价阳离子填充时，必有一个位置是空缺，故称为是空缺，故称为二八面体型结构二八面体型结构（水铝矿层（水铝矿层Al-OH）；）；如二价和三价阳离如二价和三价阳离子共存时，则属于子共存时，则属于上述二者之间的过上述二者之间的过渡类型。渡类型。6 6、结构分类、结构分类层状硅酸盐矿物可根据其层型（层状硅酸盐矿物可根据其层型（1 11 1或或2 21 1），层间物质和其相互），层间物质和其相互间的混合特征分为八个主要族，再根据八面体片（二八面体和三八间的混合特征分为八个主要族，再根据八面体片（二八面体和三八面体）的化学组成和单个层内的几何性质还可进一步划分为亚族和面体）的化学组

14、成和单个层内的几何性质还可进一步划分为亚族和种（表）。种（表）。7 7、过渡结构、过渡结构粘土矿物的基本结构极为相似，在自然界中，随着物理化学环境的粘土矿物的基本结构极为相似，在自然界中，随着物理化学环境的变化，粘土矿物甲可以变为乙，而在这种转化的过程中，存在一个变化，粘土矿物甲可以变为乙，而在这种转化的过程中，存在一个过渡阶段，这个阶段的结构状态，我们称为转化过渡结构。这种过过渡阶段，这个阶段的结构状态，我们称为转化过渡结构。这种过渡结构主要有：渡结构主要有：（1 1）2 21 1向向1 11 1转化过渡结构，如伊利石向高岭石转化过渡结构。转化过渡结构，如伊利石向高岭石转化过渡结构。（2 2

15、）2 21 1与相邻的与相邻的2 21 1之间的转化过渡结构，如蒙脱石向伊利石之间的转化过渡结构，如蒙脱石向伊利石转化过渡结构。转化过渡结构。（3 3）层链状结构向层状结构转化过渡结构，如海泡石向滑石转化）层链状结构向层状结构转化过渡结构，如海泡石向滑石转化过渡结构。过渡结构。这类过渡结构不管通过怎样的调整方式，甲矿物转化为乙矿物的过这类过渡结构不管通过怎样的调整方式，甲矿物转化为乙矿物的过程都是在矿物程都是在矿物“甲甲”中出现中出现“乙乙”畴，随着畴，随着“乙畴乙畴”的扩大和的扩大和“甲甲”畴的缩小，直到全部转变为矿物畴的缩小，直到全部转变为矿物“乙乙”。常见粘土矿物常见粘土矿物蒙脱石、伊利

16、石、绿泥石和高岭石。蒙脱石、伊利石、绿泥石和高岭石。泥质岩的主要矿物为粘土矿物，粘土矿物颗粒细小（泥质岩的主要矿物为粘土矿物，粘土矿物颗粒细小（4m4m）,显微显微镜下可观察光学性质和结晶形态的不同镜下可观察光学性质和结晶形态的不同,但准确鉴定需要但准确鉴定需要X X射线衍射射线衍射仪、差热分析和电子显微镜等设备。仪、差热分析和电子显微镜等设备。（二）主要粘土矿物特征（二）主要粘土矿物特征高岭石族高岭石族高岭石、地开石、珍珠陶土，其化学式为高岭石、地开石、珍珠陶土，其化学式为Al4Si4O10(OH)8或或Al2O32SiO22H2O。由一层。由一层Si-O四面体层和一层四面体层和一层Al-(

17、O-OH)八面体层组成。八面体层组成。高岭石：白色，含高岭石：白色，含杂质时呈黄、灰或杂质时呈黄、灰或玫瑰色；外观呈土玫瑰色；外观呈土状；比重状；比重2.61，硬，硬度小于度小于2.5；晶体；晶体细小，约为细小，约为0.01-0.001mm电子显微电子显微镜下高岭镜下高岭石呈六边石呈六边鳞片状晶鳞片状晶体，结晶体，结晶较差的晶较差的晶体边缘残体边缘残缺不全或缺不全或呈不规则呈不规则状状高岭石薄片高岭石薄片(蠕虫状蠕虫状)晶体常晶体常形成蠕形成蠕虫状或虫状或手风琴手风琴状集晶状集晶自生高岭石充填孔隙自生高岭石充填孔隙自生高岭石集合体充填孔隙自生高岭石集合体充填孔隙高岭石的差热曲线高岭石的差热曲线

18、高岭石的脱高岭石的脱水失重曲线水失重曲线埃洛石（多水高岭石）埃洛石（多水高岭石）Al4Si4O10OH84H2O 变埃洛石变埃洛石Al4Si4O10OH8埃洛石的晶体结构（沿埃洛石的晶体结构（沿a轴投影）轴投影）埃洛石（多水埃洛石（多水高岭石）族高岭石）族埃洛石特征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。某种色调，无光泽，当呈瓷状块体时显蜡状光泽。比重比重2.1-2.6，硬度，硬度1.0-2.6；遇硫酸易溶解。；遇硫酸易溶解。在电子显微镜下，埃洛石呈棒状、针状体，是由于在电子显微镜下，埃洛石呈

19、棒状、针状体，是由于组成埃洛石的结构单位层发生卷曲的结果。组成埃洛石的结构单位层发生卷曲的结果。埃洛石的差热曲线埃洛石的差热曲线在在100-300范围内有范围内有一个明显的吸热谷，一个明显的吸热谷，300以上与高岭石基以上与高岭石基本相似，本相似，510-600度有度有一个显著的吸热谷，一个显著的吸热谷，950-1000度有一个显著度有一个显著的放热峰，到的放热峰，到1200-1300度还有一个微弱度还有一个微弱的放热峰。的放热峰。埃洛石的埃洛石的脱水曲线脱水曲线主要脱失阶段在主要脱失阶段在400-500，但在，但在400以下已有部以下已有部分脱水，而且还分脱水，而且还有部分要到有部分要到80

20、0之上才能脱尽。之上才能脱尽。蒙脱石类矿物的结构单位层内部具有广泛的离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：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、拜来石、绿脱石、皂石等蒙脱石蒙脱石(Al2，Mg3)Si4O10(OH)2nH2O蒙脱石呈白色或灰白色，因含杂质可染成黄、蒙脱石呈白色或灰白色，因含杂质可染成黄、玫瑰红、桃红、灰绿等色。块状者具有蜡状光玫瑰红、桃红、灰绿等色。块状者具有蜡状光泽，土状者光泽暗淡，硬度泽，土状者光泽暗淡，硬度1-2，比重，比重2-3蒙脱石族蒙脱石族蒙脱石在电子显微镜下呈不规则的蒙脱石在

21、电子显微镜下呈不规则的绒状、细鳞片状，轮廓不清楚，绒状、细鳞片状，轮廓不清楚，拜来石呈绒毛状、云雾状，绿脱石呈鳞片状或棒状，皂石呈片状拜来石呈绒毛状、云雾状，绿脱石呈鳞片状或棒状，皂石呈片状90-25090-250、550-750550-750、800-900800-900度度三个吸热谷，出现原因分别为：三个吸热谷，出现原因分别为：层间吸附水脱失、结构水脱失、层间吸附水脱失、结构水脱失、无水蒙脱石分解；无水蒙脱石分解；900-1000900-1000度有一个不太明显的度有一个不太明显的放热峰，其原因为形成尖晶石放热峰，其原因为形成尖晶石蒙脱石族矿物的差热曲线蒙脱石族矿物的差热曲线蒙脱石的蒙脱石

22、的脱水曲线脱水曲线第一阶段：第一阶段：100-350，大量层间水大量层间水脱失；脱失；第二阶段：第二阶段：300-400开开始，始，400-600变化剧变化剧烈，结构水烈，结构水脱失脱失伊利石（水云母）伊利石（水云母）K1-x(H2O)xAl2AlSi3O10(OH)2-x(H2O)x，其结构与，其结构与白云母相似，但含钾较少，含水较多。白云母相似，但含钾较少，含水较多。电子显微镜下呈不规则的鳞片状晶体，个别呈六边电子显微镜下呈不规则的鳞片状晶体，个别呈六边形，大小为形，大小为1-3m1-3m。水云母族水云母族砂岩中粒表和孔隙充填的伊利石，呈叶片砂岩中粒表和孔隙充填的伊利石，呈叶片-丝缕状。丝

23、缕状。伊蒙混层伊蒙混层不规则鳞片状不规则鳞片状因成分复杂，其曲线也不因成分复杂，其曲线也不一致。一致。100-170100-170、500-650500-650、850-850-900900度三个吸热谷，度三个吸热谷，在在925-1020925-1020度有一个放热度有一个放热峰峰水云母的差热曲线水云母的差热曲线主要在主要在400400度以上度以上水云母的水云母的脱水曲线脱水曲线正绿泥石正绿泥石(Mg，Fe)p(Al，Fe)pSi4-pO10(OH)8鳞绿泥石鳞绿泥石绿泥石族绿泥石族绿泥石绿泥石海泡石（海泡石（sepiolite）、坡缕石等）、坡缕石等链层状结构硅酸盐矿物链层状结构硅酸盐矿物成

24、分为成分为Mg4Si6O15(OH)26H2O斜方晶系斜方晶系世界最主要产地为土耳其的埃斯基谢希尔世界最主要产地为土耳其的埃斯基谢希尔中国产地有江西乐平、湖南浏阳等。中国产地有江西乐平、湖南浏阳等。海泡石族海泡石族二、非粘土矿物二、非粘土矿物（Non-Clay minerals），粘土，粘土岩中矿物成分除粘土矿物外的矿物岩中矿物成分除粘土矿物外的矿物1 1、细小陆源碎屑矿物：石英、长石、少量重矿物、细小陆源碎屑矿物：石英、长石、少量重矿物2 2、自生的非粘土矿物：碳酸盐、硫酸盐（硝、石膏）、自生的非粘土矿物：碳酸盐、硫酸盐（硝、石膏）、铁、锰、铝（氧化物和氨化物）铁、锰、铝（氧化物和氨化物）3

25、 3、不定量的有机物：生物遗体、不定量的有机物：生物遗体化石、腐殖质化石、腐殖质粘土岩中常含有数量不等的有机质，而有机质的丰度以岩石中粘土岩中常含有数量不等的有机质，而有机质的丰度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标准。剩余有机碳含量、氨基酸总量高，氨量的比值作为衡量标准。剩余有机碳含量、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生油岩。这类粘土岩常呈深灰、灰黑、黑色，土岩即为良好的生油岩。这类粘土岩常

26、呈深灰、灰黑、黑色，多形成于安静低能还原环境，如澙湖、海湾、深水盆地。这种多形成于安静低能还原环境，如澙湖、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）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。常与富含有机质的暗色粘土岩共生。粘土岩的化学成分主要为粘土岩的化学成分主要为SiO2、Al2O3、H2O，可达，可达80%，其，其次为次为Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O等。如高岭石粘等。如高岭石粘土岩富含土岩富含Al2O3，水云母粘土岩富含，水云母粘土岩富含K2O，海泡石粘土岩富含，海泡石粘土岩富含MgO

27、，陆源混入物含量较多的粉砂质粘土岩，陆源混入物含量较多的粉砂质粘土岩SiO2含量高。含量高。化学成分的变化取决于它的矿物成分、混入物、吸附的离子成化学成分的变化取决于它的矿物成分、混入物、吸附的离子成分及含量等因素。分及含量等因素。粘土矿物常具有吸附各种离子的特性，常吸粘土矿物常具有吸附各种离子的特性，常吸附的阴离子有附的阴离子有PO43-，SO42-，Cl-，NO3-，阳离子有，阳离子有Ca2+，Mg2+，Na+，K+，H+等。它们是使粘土岩化学成分多变的原因之一。等。它们是使粘土岩化学成分多变的原因之一。化学成分与环境变化之间有一定关联：化学成分与环境变化之间有一定关联：淡水环境下高岭石含

28、量淡水环境下高岭石含量高，高，K2O、MgO的含量低；硼和某些放射性元素的含量在海相的含量低；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。和非海相粘土中差异较大。粘土岩的化学成分粘土岩的化学成分第三节第三节 泥质岩的结构、构造和颜色泥质岩的结构、构造和颜色 肉眼鉴定和描述的重要依据肉眼鉴定和描述的重要依据 一、泥质岩的结构一、泥质岩的结构据粘土与碎屑相对含量据粘土与碎屑相对含量据粘土矿物的结晶程度据粘土矿物的结晶程度据粘土矿物集合体的形态据粘土矿物集合体的形态生物泥状结构生物泥状结构残余结构残余结构据粘土与碎屑相对含量：据粘土与碎屑相对含量：、泥状结构、泥状结构 粉砂粉砂5%、含粉砂

29、泥状结构、含粉砂泥状结构 粉砂粉砂=5-25%、粉砂泥状结构、粉砂泥状结构 粉砂粉砂=25-50%、含砂泥状结构、含砂泥状结构 砂砂=5-25%、砂泥状结构、砂泥状结构 砂砂=25-50%75757575 泥状结构泥状结构又称为粘土结构，几乎全由粘土质又称为粘土结构，几乎全由粘土质点组成，砂或粉砂级碎屑小于点组成，砂或粉砂级碎屑小于10，以手触摸有，以手触摸有滑腻感，用小刀切刮时，切面光滑，常呈现鱼鳞滑腻感，用小刀切刮时，切面光滑，常呈现鱼鳞状或贝壳状断口。状或贝壳状断口。含粉砂泥状结构含粉砂泥状结构和和粉砂泥状结构粉砂泥状结构也可分别称也可分别称为含粉砂粘土结构和粉砂粘土结构。这两种结构为含

30、粉砂粘土结构和粉砂粘土结构。这两种结构的岩石用手触摸具有粗糙感，刀切面不平整，断的岩石用手触摸具有粗糙感，刀切面不平整，断口粗糙。口粗糙。含砂泥状结构含砂泥状结构及及砂泥状结构砂泥状结构也可分别称为含也可分别称为含砂粘土结构和砂粘土结构。这两种结构的岩石用砂粘土结构和砂粘土结构。这两种结构的岩石用手触摸具有明显的颗粒感觉，肉眼可见砂粒，断手触摸具有明显的颗粒感觉，肉眼可见砂粒，断口呈参差状。口呈参差状。据粘土矿物的结晶程度：据粘土矿物的结晶程度：、非晶质结构、非晶质结构 、隐晶质结构、隐晶质结构 、显晶质结构、显晶质结构鳞片、粒状、纤维状鳞片、粒状、纤维状 、粗晶结构、粗晶结构蠕虫高岭石蠕虫高

31、岭石1）非晶质结构：非晶质结构：很少见，仅见于水铝英石质的粘土岩中。很少见，仅见于水铝英石质的粘土岩中。2）隐晶质结构：隐晶质结构：最为常见，在偏光显微镜下难以识别粘土矿物最为常见，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、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。针状、束状、球粒状等各种结构。3）显晶质结构：显晶质结构：粘土矿物因重结晶而使晶体变粗，偏光显微镜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。当下按粘土矿物晶形可分为显微鳞片、粒状、纤维状等结构。当

32、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形成长20mm、直径达、直径达23mm的蠕虫状，称为蠕虫状结构。的蠕虫状，称为蠕虫状结构。残余结构：残余结构：在与风化残余、热液蚀变成因有关的在与风化残余、热液蚀变成因有关的泥质岩中出现，它们多为粘土岩经热液蚀变而成。泥质岩中出现，它们多为粘土岩经热液蚀变而成。按原岩结构不同，可分为：按原岩结构不同，可分为：、残余火山碎屑结构、残余火山碎屑结构 、残余斑状结构、残余斑状结构据粘土矿物集合体的形态：据粘土矿物集合体的形态：、鲕粒及豆粒结构：粘土矿物在沉积过程中围、鲕粒及豆粒结构：粘土

33、矿物在沉积过程中围绕核心凝聚呈同心环状颗粒，直径小于绕核心凝聚呈同心环状颗粒，直径小于2mm者称为者称为鲕粒，大于鲕粒，大于2mm者称为豆粒。这两种结构多见于胶者称为豆粒。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。体成因的铝土质和水铝石质粘土岩中。、同生泥屑结构：同生成因的粘土质碎屑经再、同生泥屑结构：同生成因的粘土质碎屑经再沉积并被粘土物质胶结而成。沉积并被粘土物质胶结而成。生物泥状结构：生物泥状结构：、植物屑泥状结构、植物屑泥状结构 、骨屑泥状结构、骨屑泥状结构显微构造显微构造显微毡状构造显微毡状构造显微鳞片构造显微鳞片构造显微定向构造显微定向构造泥质岩的构造泥质岩的构造层理（水

34、平层理、块状层理等）层理（水平层理、块状层理等）水底滑动构造水底滑动构造宏观构造宏观构造各种层面构造（干裂、雨痕、各种层面构造（干裂、雨痕、）宏观构造宏观构造、层理、层理水平层理，块状层理水平层理，块状层理 具有水平层理构造的粘土岩，其水平细层的厚度具有水平层理构造的粘土岩，其水平细层的厚度小于小于1cm者称为者称为页状层理页状层理或或页理页理，它具有粘土岩沿层，它具有粘土岩沿层理方向易剥裂成页片的性质，是由于理方向易剥裂成页片的性质，是由于层状粘土矿物水层状粘土矿物水平定向排列平定向排列而具有易剥裂性的结果；水平细层的厚度而具有易剥裂性的结果；水平细层的厚度小于小于1mm者称为纹理者称为纹理

35、，在粘土岩中也较常见。，在粘土岩中也较常见。、页理、页理页岩页岩具有粘土岩沿层理方向具有粘土岩沿层理方向易剥裂成页片的性质易剥裂成页片的性质、各种层面构造：、各种层面构造：干裂、雨痕、虫孔、干裂、雨痕、虫孔、结核结核泥裂的形成过程泥裂的形成过程 、鳞片构造、鳞片构造由极细小的、由极细小的、排列方向不规则排列方向不规则的粘土矿物组成，常见于的粘土矿物组成，常见于泥岩中。泥岩中。、毡状构造、毡状构造纤维状交织分布纤维状交织分布由极细小的鳞片状、纤维状粘土矿物由极细小的鳞片状、纤维状粘土矿物错综交织杂乱排列错综交织杂乱排列而成，在正交光下，纤体交错消光。而成，在正交光下，纤体交错消光。、定向构造、定

36、向构造片状定向排列片状定向排列由极细小的鳞片状或纤维状粘土矿物由极细小的鳞片状或纤维状粘土矿物沿层面定向排列沿层面定向排列而而成，正交光下同时消光，常形成于无粗粒物质的缓慢沉成，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。积的较安静环境中。微观构造微观构造粘土岩常见的颜色有红、紫、褐黄、灰绿、粘土岩常见的颜色有红、紫、褐黄、灰绿、灰黑、黑色等；灰黑、黑色等；颜色的差异与颜色的差异与粘土矿物的成分粘土矿物的成分、粘土岩含的、粘土岩含的有机碳有机碳、铁离子的氧化状态铁离子的氧化状态等因素有关；等因素有关；粘土岩的颜色能够反映沉积岩的粘土岩的颜色能够反映沉积岩的生成环境生成环境。粘

37、土岩的颜色粘土岩的颜色（Colors of clayrocks）粘土岩的红色、紫红色是因粘土颗粒间或颗粒表面存在粘土岩的红色、紫红色是因粘土颗粒间或颗粒表面存在有有分散状的高价氧化铁分散状的高价氧化铁（赤铁矿、褐铁矿）薄膜，是（赤铁矿、褐铁矿）薄膜，是强氧化强氧化条件条件下形成的。下形成的。颜色的不同与含铁总量无关，而与颜色的不同与含铁总量无关，而与Fe3+与与Fe2+的比值有关。的比值有关。绿或灰绿色是因粘土岩中的绿或灰绿色是因粘土岩中的绿泥石绿泥石存在或因伊利石晶格存在或因伊利石晶格中含有中含有Fe2+所致，或因含所致，或因含海绿石海绿石所引起，是所引起，是弱氧化弱氧化弱还原弱还原环境环境

38、下形成的。下形成的。粘土岩的灰色、灰黑色、黑色大多是岩石中富含有粘土岩的灰色、灰黑色、黑色大多是岩石中富含有机质机质和和分散状低价铁的硫化物分散状低价铁的硫化物（如黄铁矿）所致，为（如黄铁矿）所致，为还原或强还还原或强还原环境原环境中形成的。因为这种环境有机质不易被氧化而得以保中形成的。因为这种环境有机质不易被氧化而得以保存，高价铁也易被还原而形成硫化铁。这种环境常出现于海存，高价铁也易被还原而形成硫化铁。这种环境常出现于海湾、澙湖、滨外陆棚以及内陆湖泊的深湖、半深湖区。在这湾、澙湖、滨外陆棚以及内陆湖泊的深湖、半深湖区。在这种环境中形成的富有机质的暗色粘土岩是良好的生油母岩。种环境中形成的富

39、有机质的暗色粘土岩是良好的生油母岩。因此，因此，灰、灰黑、黑色常是生油粘土岩的标志之一灰、灰黑、黑色常是生油粘土岩的标志之一。目前粘土岩的分类尚无一个完善而又统一的方目前粘土岩的分类尚无一个完善而又统一的方案，原因是粘土岩的案，原因是粘土岩的成分和成因较复杂成分和成因较复杂，组成粘土，组成粘土岩的岩的颗粒又极细小颗粒又极细小，精确鉴定和含量统计都很困难，精确鉴定和含量统计都很困难，成岩作用中又极易变化成岩作用中又极易变化。现有的分类，。现有的分类，一般先按粘一般先按粘土岩在成岩作用中的变化，如按固结程度及沉积构土岩在成岩作用中的变化，如按固结程度及沉积构造划分大类，再进一步按粘土岩的结构、矿物

40、成分造划分大类，再进一步按粘土岩的结构、矿物成分及混入成分细分及混入成分细分。其综合分类见下表。其综合分类见下表。在粘土岩矿物成分分类中，按粘土矿物在粘土岩矿物成分分类中，按粘土矿物的类型和含量亦可分为的类型和含量亦可分为单矿物粘土岩单矿物粘土岩和和复复矿物粘土岩矿物粘土岩。前者以一种粘土矿物为主，。前者以一种粘土矿物为主，其含量大于其含量大于50，如高岭石粘土岩、蒙脱，如高岭石粘土岩、蒙脱石粘土岩等。后者由两种或两种以上粘土石粘土岩等。后者由两种或两种以上粘土矿物组成，可采用复合命名，如高岭石矿物组成，可采用复合命名，如高岭石蒙脱石粘土岩等。蒙脱石粘土岩等。每类粘土岩又可按其固结程每类粘土岩

41、又可按其固结程度分为度分为粘土、泥岩和页岩粘土、泥岩和页岩，如高，如高岭石粘土、高岭石泥岩、高岭石岭石粘土、高岭石泥岩、高岭石页岩等。页岩等。泥板岩类因固结和重结作用泥板岩类因固结和重结作用较强，已是向变质岩过渡的类型，较强，已是向变质岩过渡的类型，一般不再细分。一般不再细分。二、泥岩主要类型二、泥岩主要类型伊利石粘土岩伊利石粘土岩粘土矿物主要为伊利石，其次有蒙脱石、伊粘土矿物主要为伊利石，其次有蒙脱石、伊/蒙混层。蒙混层。具鳞片状、毡状构造。具鳞片状、毡状构造。产于各种大陆、海洋的低能环境。地质时代愈老伊利产于各种大陆、海洋的低能环境。地质时代愈老伊利石含量越高。石含量越高。高岭石粘土岩高岭

42、石粘土岩粘土矿物主要为高岭石。粘土矿物主要为高岭石。形成方式有两种：形成方式有两种：、残积形成、残积形成潮湿、酸性介质中，硅酸盐风化残积。潮湿、酸性介质中，硅酸盐风化残积。、沉积形成、沉积形成沼泽、近海、泻湖中化学沉积形成，沼泽、近海、泻湖中化学沉积形成，与煤系地层有关。与煤系地层有关。蒙脱石粘土岩蒙脱石粘土岩斑脱岩斑脱岩粘土矿物主要为蒙脱石，吸水性强。粘土矿物主要为蒙脱石，吸水性强。形成方式：形成方式：、残积型、残积型火山喷发物质在碱性介质中水解形成火山喷发物质在碱性介质中水解形成 、沉积型、沉积型湖泊、岛弧附近，与火山活动有关。湖泊、岛弧附近，与火山活动有关。泥岩与页岩泥岩与页岩 常见有：

43、常见有：、钙质、铁质、硅质泥岩与页岩、钙质、铁质、硅质泥岩与页岩 、碳质页岩与黑色页岩、碳质页岩与黑色页岩前者为碳质引前者为碳质引 起，后者含有机质与起，后者含有机质与FeSFeS。、油页岩、油页岩干酪根超过干酪根超过10%10%的页岩的页岩斑脱岩薄片斑脱岩薄片高岭土高岭土泥岩泥岩黏土黏土钙质泥岩钙质泥岩黑色泥岩黑色泥岩硅质泥岩硅质泥岩泥质页岩泥质页岩炭质页岩炭质页岩铁质页岩铁质页岩油页岩油页岩黑色页岩黑色页岩 新沉积的粘土矿物（多为片状）沉积物，呈新沉积的粘土矿物（多为片状）沉积物，呈絮絮凝团凝团，孔隙度可达，孔隙度可达7070，孔隙中饱含着自由水。随，孔隙中饱含着自由水。随着埋藏深度的增加

44、，在上伏水体和沉积物的负荷压着埋藏深度的增加，在上伏水体和沉积物的负荷压力下，通过力下，通过质点重新排列质点重新排列（使片状质点趋于平行排（使片状质点趋于平行排列）、列）、变形变形或或破裂破裂，孔隙水不断排出，原始粘土沉，孔隙水不断排出，原始粘土沉积物孔隙度大大降低，体积缩小，最后被压实固结积物孔隙度大大降低，体积缩小，最后被压实固结成为粘土岩，所以它要比砂岩更易压实。成为粘土岩，所以它要比砂岩更易压实。粘土沉积物在被压实的过程中，粘土沉积物在被压实的过程中，孔隙度的减小和埋深的增加并非直孔隙度的减小和埋深的增加并非直线关系线关系。埋深在。埋深在300500m300500m以内，粘土物质中所饱

45、含的孔隙水很容以内，粘土物质中所饱含的孔隙水很容易排出，故在这个深度范围内，孔隙度急剧降低；埋深易排出，故在这个深度范围内，孔隙度急剧降低；埋深大于大于500m500m时，时，孔隙度降低显著变慢。原因是大量孔隙水排出后，孔隙度再继续降孔隙度降低显著变慢。原因是大量孔隙水排出后，孔隙度再继续降低就要靠排出与粘土物质结合紧密的层间水和结构水来实现。低就要靠排出与粘土物质结合紧密的层间水和结构水来实现。随着深度的增加，层间随着深度的增加，层间水和结构水的排出将愈水和结构水的排出将愈来愈困难。因此，当埋来愈困难。因此，当埋深在深在2000m时，孔隙度时，孔隙度为为1015左右；埋左右；埋深达深达400

46、0m，孔隙度仍，孔隙度仍为为510；至；至6000m时，孔隙度为时，孔隙度为33.5。压实作用进行的同时，随着埋深的加大，压力和地温的增高，以及压实作用进行的同时，随着埋深的加大，压力和地温的增高，以及粘土矿物层间水的释放和层间阳离子的移出，粘土矿物之间将发生粘土矿物层间水的释放和层间阳离子的移出，粘土矿物之间将发生转化作用。粘土矿物在粘土岩中的分布随地质时代的新老而异，地转化作用。粘土矿物在粘土岩中的分布随地质时代的新老而异，地质时代的新老在一定程度上反映了埋深和成岩作用的强弱，因而也质时代的新老在一定程度上反映了埋深和成岩作用的强弱，因而也就反映了粘土矿物在埋藏和成岩过程中的变化趋势。在浅

47、埋藏条件就反映了粘土矿物在埋藏和成岩过程中的变化趋势。在浅埋藏条件下，粘土矿物可出现高岭石和蒙脱石；而深埋藏条件下，这些矿物下，粘土矿物可出现高岭石和蒙脱石；而深埋藏条件下，这些矿物消失而转化成伊利石和绿泥石。消失而转化成伊利石和绿泥石。1高岭石的转化高岭石的转化 2蒙脱石的转化蒙脱石的转化 3伊利石和绿泥石的转化伊利石和绿泥石的转化 4混层粘土矿物的转化混层粘土矿物的转化1高岭石的转化高岭石的转化 高岭石类的粘土矿物在埋藏成岩过程中的转化趋势高岭石类的粘土矿物在埋藏成岩过程中的转化趋势是转变为是转变为蒙脱石、伊利石或绿泥石蒙脱石、伊利石或绿泥石。这种转化，主要受。这种转化，主要受埋藏深度埋藏

48、深度（温度、压力）和（温度、压力）和介质的地球化学环境介质的地球化学环境（pH值、离子浓度）的控制，而且还会出现一系列过渡产物。值、离子浓度）的控制，而且还会出现一系列过渡产物。在埋藏成岩过程中，随着埋深的增加、温度升高、压力在埋藏成岩过程中，随着埋深的增加、温度升高、压力增大，高岭石即向结构有序度较高的同族矿物增大，高岭石即向结构有序度较高的同族矿物地开石地开石转化。一般认为高岭石消失的最大温度区间为转化。一般认为高岭石消失的最大温度区间为80140，通常为，通常为90110，地开石形成所需要的温度为，地开石形成所需要的温度为110160。从理论上讲，高岭石随埋深和地温增加可。从理论上讲，高

49、岭石随埋深和地温增加可向同族矿物的珍珠陶土转化。由于高岭石往往受转化温向同族矿物的珍珠陶土转化。由于高岭石往往受转化温度范围和介质条件改变等因素的影响，常在这种转化之度范围和介质条件改变等因素的影响，常在这种转化之前即行消失。前即行消失。深部钻探资料表明，高岭石转化消失的深度区间可从数百米至深部钻探资料表明，高岭石转化消失的深度区间可从数百米至数千米，温度区间也较大。这说明高岭石的稳定性并非严格地受温数千米，温度区间也较大。这说明高岭石的稳定性并非严格地受温度和压力的控制，更重要的是与介质的地球化学环境即度和压力的控制，更重要的是与介质的地球化学环境即pH值及离值及离子浓度有关。在酸性介质中，

50、高岭石保持稳定，若子浓度有关。在酸性介质中，高岭石保持稳定，若pH值增大，高值增大，高岭石的稳定性减小，若有岭石的稳定性减小，若有K离子存在，则转化为伊利石；若有离子存在，则转化为伊利石；若有Ca2+，Mg2+，Na+离子存在，则转化为蒙脱石或绿泥石。离子存在，则转化为蒙脱石或绿泥石。2蒙脱石的转化蒙脱石的转化随埋藏深度的增加，蒙脱石向伊利石转化。实验研究也证明，随埋藏深度的增加，蒙脱石向伊利石转化。实验研究也证明，温度在温度在100130，K+与与H+比率接近正常海水时，蒙脱石失去比率接近正常海水时，蒙脱石失去层间水而向伊利石转化。但蒙脱石不能简单地通过离子交换转层间水而向伊利石转化。但蒙脱