第八章 粘土岩类

第八章粘土岩类第一页，共二十四页，编辑于2023年，星期四粘土岩（泥质岩）：粒度＜0.005mm，主要由粘土矿物组成的岩石。系机械作用形成的最细的产物。特点：1、粘土岩主要组分来自风化产物，并以悬浮方式搬运，机械方式沉积，多属陆源碎屑沉积岩。由汇水盆地中SiO2和Al2O3胶体凝聚作用形成自生粘土矿物的化学方式，以及火山碎屑物质蚀变形成的粘土矿物，在粘土岩中所占比例较少。2、分布最广，占沉积岩总量的55～60%。3、粘土岩具一些特殊的物理性质，如可塑性、耐火性、烧结性、吸水膨胀性、吸附性等，在工业上用途很大。4、有机质含量很高，可以作为生油母岩，也是重要的油气藏盖层岩石，泥岩裂缝油气藏。5、富集稀有元素和稀土元素，形成工业矿床，如黑色页岩和碳质页岩中镍、钼、钒、铅、铂、铈、钇等。6、吸附的微量元素可判断古环境和古气候。一、概述2第二页，共二十四页，编辑于2023年，星期四黑色页岩3第三页，共二十四页，编辑于2023年，星期四香港地质公园东平洲的页岩4第四页，共二十四页，编辑于2023年，星期四1.可塑性：粘土质岩粉碎后加适当的水份，受压后可塑制成一定的形体，在压力取消后，形态不变。2.耐火性：是指在高温下不熔融的性能。3.烧结性：指粘土矿物在低于耐火度的低温下局部熔化，因而质点相互粘结成坚硬的陶质石块。4.结合性：粘土与砂质粘合，塑造出良好的泥坯，干燥后形成坚硬生坯的性能。5.干缩性：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，而产生体积收缩的现象。6.吸附性：粘土质点能从周围介质中吸附各种气体、液态及有机质色素的能力。7.吸水性：有些粘土具有极强的吸水能力，同时产生体积膨胀。以蒙脱石吸水性最强。*粘土岩的主要物性5第五页，共二十四页，编辑于2023年，星期四脱水收缩的炭质泥岩6第六页，共二十四页，编辑于2023年，星期四二、粘土岩的成分1、粘土矿物（主要）：高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石，见下表2、陆源碎屑物质：石英、长石、云母3、化学沉淀的非粘土物质（自生矿物）：铁、锰、铝的氧化物和氢氧化物（赤铁矿、褐铁矿、水针铁矿、水铝石），碳酸盐（方解石、白云石、菱铁矿），氧化硅（蛋白石、自生石英），硫化物（黄铁矿、白铁矿），硫酸盐（石膏、硬石膏），磷酸盐、硅酸盐及盐类矿物。4、有机质：如煤、腐殖质、沥青质及生物遗体等。非粘土矿物粘土岩的化学成分主要为SiO2、Al2O3和H2O，加上吸附离子的成分，但变化较大。7第七页，共二十四页，编辑于2023年，星期四产于页岩中的化石8第八页，共二十四页，编辑于2023年，星期四三、粘土岩的结构、构造和颜色

1、粘土岩的结构（1）根据粉砂、砂等陆源碎屑颗粒的相对含量划分9第九页，共二十四页，编辑于2023年，星期四（2）依粘土矿物集合体的形状划分1）胶状结构：由凝胶老化形成，可见脱水形成的裂隙、贝壳状纹等。2)鲕粒及豆粒结构：粘土矿物在沉积过程中围绕核凝聚呈同心环状颗粒（具核心和同心层结构），直径小于2mm者称为鲕粒，大于2mm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。3)砾状及角砾状结构：泥质沉积物由于同生期冲刷形成的碎屑（泥砾）经再沉积后又被粘土胶结而成，也叫同生碎屑或内碎屑结构。10第十页，共二十四页，编辑于2023年，星期四2、粘土岩的构造

（1）层理构造①水平层理：细层厚多为0.05-1mm。页理：水平细层的厚度小于1mm者称之，是泥岩的特征构造，是岩石平行层理呈薄片状劈开的性质，是由于粘土矿物的定向排列造成的。页理发育的粘土岩称页岩，页理不发育的粘土岩泥岩。②块状层理：多数被认为是生物扰动成因的。（2）各种层面构造（如干裂、雨痕、虫迹、结核、晶体印痕）；（3）水底滑动构造、搅混构造等。11第十一页，共二十四页，编辑于2023年，星期四页理12第十二页，共二十四页，编辑于2023年，星期四页理13第十三页，共二十四页，编辑于2023年，星期四3、粘土岩的颜色主要是指原生色，能反映生成环境。影响粘土岩颜色的主要因素：粘土矿物成分、有机质、黄铁矿含量、铁离子状态等。1）红色、紫红色：粘土矿物颗粒间或表面存在分散状的高价氧化铁（Fe3+）薄膜，强氧化环境；2）绿、灰绿色：伊利石晶格中含Fe2+，或粘土岩中存在绿泥石、海绿石，为弱氧化——弱还原环境；3）灰色、灰黑、黑色：富含有机碳和分散状低价铁硫化物，（半）深湖/海、海湾、泻湖、滨外陆棚等还原或强还原环境中形成，常是生油粘土岩的标志之一。富有机质的暗色粘土岩是良好的生油母岩。14第十四页，共二十四页，编辑于2023年，星期四四、粘土岩的分类及主要岩石类型15第十五页，共二十四页，编辑于2023年，星期四

常见岩石

钙质泥岩和页岩——泥（页）岩中含碳酸钙（<50%），滴稀盐酸起泡沫。

铁质泥岩和页岩——含三价铁的时泥岩呈红色、褐红色。含二价铁的硅酸盐或硫酸盐矿物时呈灰绿色。红色泥页岩一般生成于陆相干旱和半干旱气候的河湖相中。

硅质泥岩和页岩——普通页岩的Si2O平均含量60%，而硅质泥页岩Si2O平均含量可达85%以上。一般认为硅质泥页岩与生物有关，与海底热水作用有关。

炭质页岩——含大量炭化有机质，灰分＞30％，能染手，常含大量植物化石，常与煤系地层共生，成于湖、沼环境。

黑色页岩——因富含有机质或细分散状硫铁矿而呈黑色，有机碳含量高，不染手。是良好的生油岩。一般成于缺氧、富含H2S的较闭塞海湾和湖泊的较深水地区。16第十六页，共二十四页，编辑于2023年，星期四硅质页岩17第十七页，共二十四页，编辑于2023年，星期四产植物化石的炭质页岩18第十八页，共二十四页，编辑于2023年，星期四产植物化石的黑色页岩黑色页岩露头19第十九页，共二十四页，编辑于2023年，星期四油页岩

是含有一定数量干酪根(＞10％)的页岩。颜色有浅黄、黄褐、暗棕、棕黑、黑色等，一般含有机质愈多，颜色愈深。其特点是比一般的页岩轻，且有弹性，用小刀刮之，往往可成刨花状的薄片。易燃，并发出沥青味及流出油珠。属页岩的范畴，但具有腐泥煤的特征，也叫“高灰分的腐泥煤”。主要是在闭塞海湾或湖沼环境中由低等植物如藻类及浮游生物的遗体，在隔绝空气的还原条件下形成的，常与生油岩系或含煤岩系共生。燃烧着的油页岩20第二十页，共二十四页，编辑于2023年，星期四五、粘土岩的研究方法及其意义（一）研究方法1、野外收集资料（肉眼鉴定、结构构造、产状、岩层的接触关系等）2、室内工作①物理性质测试（可塑、耐火、烧结、吸水、膨胀、吸附等性质）②偏光显微镜鉴定、电子显微镜鉴定③差热分析④粒度分析、油侵测定等（二）研究意义1、粘土岩是重要的生油岩，是良好的盖层，甚至还可作为油气的储集层，具有石油地质意义。2、有助于沉积岩成因、沉积环境分析。3、粘土岩独特的物理性质（如非渗透性、吸附性、吸水膨胀性、可塑性、耐火性、烧结性、粘结性、干缩性等）具有独特作用，产生经济价值。4、有些黑色页岩和碳质页岩还含有一些稀土元素，这就使粘土岩具有更广泛的工业使用价值。5、粘土岩是重要的地下水隔水层。21第二十一页，共二十四页，编辑于2023年，星期四22第二十二页，共二十四页，编辑于2023年，星期四六、碎屑岩与粘土岩的肉眼观察与描述（一）碎屑岩类1、颜色2、碎屑岩的构造（层状）3、碎屑岩的结构①分出碎屑物，测量其颗粒大小；②估计每种粒级的百分含量；③按结构命名原则定出结构名称。4、碎屑岩的组成①分出碎屑物和填隙物（杂基、胶结物）②指出碎屑物以何种状态出现，以什么成分为主，分别估计其含量③观察碎屑物的磨圆度和分选性④观察填隙物组分（杂基或胶结物）并指出以哪种成分为主，估计其含量⑤其他特征23第二十三页，共二十四页，编辑于2023年，星期四5、确定岩石名称（二）粘土岩类1、颜色（黄、红、灰、黑等）2、构造（层状、页理状、块状）3、结构（泥质结构或据砂和粉砂含量按结构命名要求定出结构名称）4、粘土岩的组分①因颗粒细小，不易确定粘土矿物中的哪一种矿物，可统称粘土矿物即可；②根据粘土岩的细腻感或粗糙感，大致确定其粘土矿物或砂或粉砂的含量。5、确定岩石名称（三）课堂练习1、某岩石碎