陸源碎屑巖各論-粘土巖

第八章粘土巖陸源碎屑巖各論之三粘土巖一、概述1.定義廣義：主要由粒徑<0.01mm的細(xì)碎屑物質(zhì)（>50%）組成的沉積巖。狹義：主要由粘土礦物（含量大于50%）組成的沉積巖。粘土礦物成因：機(jī)械方式：母巖風(fēng)化而成化學(xué)方式：自生粘土礦物粘土巖2.研究意義分布最廣，約占沉積巖總體積的55～60%。沉積巖成因、沉積環(huán)境分析吸附的微量元素可判斷古環(huán)境和古氣候。重要的石油地質(zhì)意義重要的生油母質(zhì)；良好蓋層；泥巖裂縫油氣藏工業(yè)用途可塑性、耐火性、燒結(jié)性、吸水膨脹性、吸附性等經(jīng)濟(jì)意義富集稀有元素和稀土元素，形成工業(yè)礦床黑色頁巖和碳質(zhì)頁巖中鎳、鉬、釩、鉛、鉑、鈰、釔等粘土巖二、粘土巖的物質(zhì)成分

1.粘土礦物含水的硅酸鹽或鋁硅酸鹽礦物，非晶質(zhì)和結(jié)晶質(zhì)兩類。結(jié)晶質(zhì)粘土礦物具有層狀和鏈層狀兩種結(jié)構(gòu)類型以層狀結(jié)構(gòu)粘土礦物最常見硅氧四面體由位于四面體中心的一個(gè)硅和位于四面體角頂?shù)乃膫€(gè)氧組成。鋁/鎂氧八面體由位于一個(gè)八面體中心的鋁和六個(gè)位于八面體角頂?shù)难踅M成。在鋁氧八面體中，Mg2+、Fe3+等可置換Al3+。

四面體片八面體片（1）高嶺石族高嶺石★★★、地開石★、珍珠陶土★1：1型雙層結(jié)構(gòu)單元層由一層Si-O四面體和一層Al-(O-OH)八面體組成高嶺石單個(gè)晶體：六邊鱗片狀、書頁狀。集合體：蠕蟲狀、手風(fēng)琴狀；成因長石類礦物在酸性介質(zhì)中分解的產(chǎn)物富含Al3+的硅酸鹽轉(zhuǎn)變晶體0.01～0.001mm，重結(jié)晶>1mm相對密度2.61，硬度<2質(zhì)純白色，含雜質(zhì)——淺紅色、淺黃色鄭418井，1358.64m長石溶蝕孔內(nèi)自生蠕蟲狀、六方板狀高嶺石書頁狀蠕蟲狀六方板狀手風(fēng)琴狀頂部四面體片中間八面體片底部四面體片層間水另一晶層層間交換性陽離子（2）蒙脫石族蒙脫石★★拜來石★★、綠脫石★、皂石★，

2：1型三層結(jié)構(gòu)單元兩層四面體夾一層八面體層粘土巖粘土巖蒙脫石/膠嶺石/微晶高嶺石偏光鏡下細(xì)鱗片狀，干涉色比高嶺石、伊利石高。掃描電鏡下細(xì)鱗片狀、鵝毛狀、棉絮狀，輪廓不清楚。加水膨脹或呈漿糊狀質(zhì)純白色/灰白色，含雜質(zhì)呈黃色、桃紅色、灰綠色等。致密塊狀呈蠟狀光澤，疏松土狀光澤暗淡。硬度1～2,相對密度2～3。常與未變化的火山玻璃一同產(chǎn)出頂部四面體片中間八面體片底部四面體片另一晶層層間陽離子粘土巖（3）伊利石族/水云母族伊利石★★、海綠石★

2：1型結(jié)構(gòu)單元層

伊利石偏光顯微鏡下彎曲葉片狀，低—中正突起，干涉色可達(dá)二級(jí)掃描電鏡下圓滑鱗片狀或帶尖角和直邊的片狀層間域的八面體片頂部四面體片中間八面體片底部四面體片另一晶層粘土巖（4）綠泥石族2：1：1型結(jié)構(gòu)單元層2：1結(jié)構(gòu)單元層再疊置和連接一個(gè)八面體層。粘土巖葉綠泥石★★★、鮞綠泥石★、鐵綠泥石綠色單體針葉狀、玫瑰花狀集合體絨球狀葉綠泥石最常見--輝石、角閃石、石榴石、長石等的蝕變產(chǎn)物鮞綠泥石--沉積鐵礦的重要組成部分，與菱鐵礦、黃鐵礦、菱錳礦等共生——<200m米的溫暖淺海，水溫20℃。粘土巖（5）混層粘土礦物兩種或兩種以上不同類型的粘土礦物結(jié)構(gòu)單元疊置而成有序（規(guī)則）混層伊—蒙有序混層、綠—蒙有序混層無序（不規(guī)則）混層伊—蒙無序混層、綠—蒙無序混層、伊—蒙—綠無序混層（4）掃描電鏡下伊/蒙無序間層形態(tài)特征粒表絲狀、不規(guī)則網(wǎng)狀（鄭366井，1217.00m，Es1）不規(guī)則網(wǎng)狀（鄭370井，1408.30m，Es1

）鄭370井，1408.30m，Es1鄭366井，1221.47m，Es1粒表蜂窩狀－網(wǎng)狀S/I鄭418井，1363.21m，Es3不規(guī)則網(wǎng)狀絲狀鄭418井，1331.64m,Es3不規(guī)則網(wǎng)狀粘土巖2.非粘土礦物陸源碎屑礦物石英、長石、云母、少量的重礦物單晶圓度差邊緣模糊，不純粘土巖化學(xué)沉淀的自生礦物一般含量不到5%Fe、Mn、Al的氧化物和氫氧化物、碳酸鹽、氧化硅、硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物、硫化物等。有機(jī)物——生油母質(zhì)煤、腐殖質(zhì)、瀝青質(zhì)等粘土巖三、粘土巖的結(jié)構(gòu)（一）根據(jù)顆粒的相對含量劃分1.粘土結(jié)構(gòu)/泥質(zhì)結(jié)構(gòu)粘土>90%。巖石滑膩，手捻或牙齒咀嚼感覺不出顆粒存在。常呈魚鱗狀或貝殼狀斷口。2.含粉砂粘土結(jié)構(gòu)粘土>75%，粉砂10～25%；3.粉砂質(zhì)粘土結(jié)構(gòu)粘土=75～50%，粉砂25～50%；4.含砂的粘土結(jié)構(gòu)粘土>75%，砂10～25%；5.砂質(zhì)粘土結(jié)構(gòu)粘土=75～50%，砂25～50%；粘土巖（二）按粘土礦物的結(jié)晶程度和晶體形態(tài)劃分1.非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，很少見，僅見于水鋁英石質(zhì)巖石中。2.隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)★★★偏光鏡下難以識(shí)別粘土礦物晶形3.顯微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)粘土礦物因重結(jié)晶而變大，偏光鏡下可識(shí)別晶形4.粗晶結(jié)構(gòu)粘土礦物因強(qiáng)烈重結(jié)晶而呈粗大晶體粘土巖四、粘土巖的構(gòu)造（一）宏觀構(gòu)造無波痕暴露成因構(gòu)造水平層理水平細(xì)紋層厚度小于1cm者稱為頁狀層理或頁理，頁理發(fā)育——頁巖，頁理不發(fā)育——泥巖。水平細(xì)紋層的厚度小于1mm者稱為紋理，也是較常見的粘土巖構(gòu)造。生物擾動(dòng)構(gòu)造、生物遺跡同生變形構(gòu)造泥火山、水下滑動(dòng)等

（二）微觀構(gòu)造

顯微構(gòu)造是在顯微鏡下才能見到的微觀構(gòu)造。粘土巖常見的顯微構(gòu)造有以下幾種：（1）顯微鱗片構(gòu)造：由極細(xì)小的、排列方向不規(guī)則的粘土礦物組成，常見于泥巖中。（2）顯微氈狀構(gòu)造：由極細(xì)小的鱗片狀、纖維狀粘土礦物錯(cuò)綜交織雜亂排列而成。在正交光下，纖體交錯(cuò)消光。（3）顯微定向構(gòu)造：為極細(xì)小的鱗片狀或纖維狀粘土礦物沿層面定向排列而成，正交光下同時(shí)消光。常形成于無粗粒物質(zhì)的緩慢沉積的較安靜環(huán)境中。粘土巖粘土巖五、粘土巖的顏色——主要是原生色，能反映生成環(huán)境。影響粘土巖顏色的主要因素粘土礦物成分、有機(jī)質(zhì)和黃鐵礦的含量、鐵離子狀態(tài)暗色（主要是灰色、黑色）強(qiáng)還原環(huán)境——（半）深湖/海、海灣、瀉湖紅色、紫紅色強(qiáng)氧化環(huán)境粘土礦物顆粒間或顆粒表面存在分散狀的鐵的氧化物（赤鐵礦、褐鐵礦）薄膜淺綠色或灰綠色弱氧化——弱還原環(huán)境伊利石的晶格中含有Fe2+，以及綠泥石、海綠石的存在粘土巖五．粘土巖的分類和主要類型（一）分類目前粘土巖的分類尚無一個(gè)完善而又統(tǒng)一的方案。原因是粘土巖的成分和成因較復(fù)雜，組成粘土巖的顆粒又極細(xì)小，精確鑒定和含量統(tǒng)計(jì)都很困難，成巖作用中又極易變化。現(xiàn)有的分類，一般先按粘土巖在成巖作用中的變化，如按固結(jié)程度及沉積構(gòu)造劃分大類，進(jìn)一步按粘土巖的結(jié)構(gòu)、礦物成分及混入成分再細(xì)分（表4－4）。在粘土巖礦物成分分類中，按粘土礦物的類型和含量還可分為單礦物粘土巖和復(fù)礦物粘土巖。前者以一種粘土礦物為主，其含量>50%，如高嶺石粘土巖、蒙脫石粘土巖等。后者由兩種或兩種以上粘土礦物組成，可采用復(fù)合命名，如高嶺石－蒙脫石粘土巖等。每類粘土巖又可按其固結(jié)程度分為粘土、頁巖和泥巖，如高嶺石粘土、高嶺石泥巖、高嶺石頁巖等。

粘土巖（二）粘土巖的主要類型