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页岩的基本特征和研究方法 贺振宇 南京大学 地球科学与工程学院 2010年5月28日 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 粘土岩 l 粒径50%)组成， 并含大量粘土矿物的沉积岩。 陆源碎屑物质，机械沉积泥质岩 铝硅酸盐矿物，胶体沉积成因粘土质岩 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2 粘土岩的结构分类 固结和 重结晶程度 粉砂含量 50% 泥板岩 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 3 页岩（Shale） l 是一种沉积岩，由鳞片状的粘土矿物和泥质粉砂质 的石英、云母等其他矿物碎屑组成，成分复杂，显微 镜下呈粉砂泥质结构。发育特征的厚度小于1cm的薄 页状或薄片层状的层理（页理）。泥岩与页岩具有类 似的组成，但不具页岩的易裂性。抵抗风化的能力弱 ，在地形上往往因侵蚀形成低山、谷地。 常山黄泥塘奥陶纪土黄色页岩 页理是鳞片 状的粘土矿 物在压实作 用过程中平 行排列而成 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 4 化学成分 l 不同的页岩，化学成分指标不一样，自然界 存在的页岩，其化学成分含量变化比较大。一 般：SiO2含量45%80%；A12O3量12%-25%， Fe2O3含量2%-10%，CaO含量0.2%-12%，MgO 含量0.1%-5%。 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 5 矿物成分 l 粘土矿物： 高岭石、多水高岭石、蒙脱石、伊利石 构成岩石中10%），黑棕色， 浅黄褐色等，层理发育，燃烧有沥青味 l 硅质页岩：含有较多的玉髓、蛋白石等，SiO2含 量在85%以上 l 铁质页岩：含少量铁的氧化物、氢氧化物等。多 呈红色或灰绿色。在红层和煤系地层中较常见 l 钙质页岩：含CaCO3，但不超过25%，否则过渡泥 灰岩类 （馒头组） l 砂质页岩：混入一定砂质成分 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 7 主要粘土矿物 l 高岭石： 晶体细小，0.010.001mm，重结晶后可达1mm 。集合体呈白色土状；二轴晶，负光性。透射 电镜下呈六边形鳞片状晶体；扫描电镜下，片 状高岭石叠置呈六方柱状。 l 多水高岭石 外貌呈白色致密块状集合体，有时带淡蓝、淡 绿色调。电子显微镜下呈管状。 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 8 l 蒙脱石 偏光显微镜下，呈细鳞片状，二轴晶，负光性 。 透射电镜下呈它形片状，一般聚集成团。扫描 电镜下，呈鳞片状，集合体呈棉絮状、弯曲片 状、羽毛状。 l 伊利石 也叫水云母，偏光镜下呈鳞片状、羽毛状集合 体。无色，有时带浅绿或浅黄褐色，干涉色达 二级顶部。透射电镜下，呈不规则鳞片状晶体 或边界圆滑的等度片状。在扫描电镜下，呈层 片状排列或弯曲片状。 l 混层粘土矿物：两种粘土矿物按不同比例 堆砌而成，最常见是伊利石/蒙脱石混层；蒙 脱石/绿泥石混层 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 9 粘土矿物的实验室研究方法 l X射线衍射分析 依据是单位构造层所形成的底面（001）的面 网间距d001及次级衍射峰d002、d006 样品分为定向样品和非定向样品 更好区分不同种属的粘土矿物，对粘土矿物进 行各种处理： Mg2+-甘油饱和：鉴别蒙脱石 K+饱和：鉴别蒙脱石 HCl加热：去除绿泥石 高温处理：鉴别绿泥石和伊利石（不变化） Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 10 l 红外吸收光谱分析 l 差热分析 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 11 扫描电镜及电子探针 矿物名称 化学分子式单体形态集合体形态 高岭石Al4(Si4O10)(OH)8六方片状书页状、 蠕虫状 蒙脱石(Mg,Al)2(Si4O10) (OH)24H2O 卷曲片状棉朵状、絮 状 伊利石K,Al(AlSi3)O10 (OH)2nH2O 刀片状菊花状、片 堆状 绿泥石含FeMgAlOH 的层状硅酸盐 竹叶状落叶状 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 12 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 13 粘土矿物测试数据的应用 用于沉积环境、物源、成岩作用、埋藏历史 的研究 l 粘土矿物成分的埋藏深度 和地层顺序的分析； l 粘土矿物转化温度分析； l 粘土矿物结晶度分析； Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 14 页岩的使用 页岩陶粒： l 陶粒混凝土：利用页岩陶粒做为轻集骨架料，掺 入陶砂、矿渣或煤灰等工业废渣，采用水泥做为胶凝 材料，产品具有体轻、保温、节能等特点。 l 管道保温、炉体保温隔热、保冷隔热和隔音吸声 等其他建筑材料； l 农业和园林中的无土基床材料及滤水材料。 陶粒混凝土 陶粒 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 15 陶粒应用知识 l 陶粒的外观特征大部分呈圆形或椭圆形球体，但也有一些 仿碎石陶粒不是圆形或椭圆形球体，而呈不规则碎石状.陶粒 形状因工艺不同而各异。它的表面是一层坚硬的外壳，这层 外壳呈陶质或釉质，具有隔水保气作用，并且赋予陶粒较高 的强度。陶粒的粒径一般为525mm。陶粒一般用来取代混凝 土中的碎石和卵石。 l 粘土陶粒：以黏土、亚黏土等为主要原料，经加工制粒， 烧胀而成的，粒径在5mm以上的轻粗集料。 l 页岩陶粒：以黏土质页岩，板岩等经破碎、筛分，或粉磨 后制球，烧胀而成的粒径在5mm以上的的轻粗集料，主要用 途是生产轻集料混凝土小型空心砌块和轻质隔墙板。 l 陶粒按密度分为3类： 一般密度陶粒：密度大于500kg/m3。强度相对较高，用于结 构保温混凝土和高强混凝土； 超轻密度陶粒：300500kg/m3。用于保温隔热混凝土及其制 品； 特轻密度陶粒：小于300kg/m3。保温隔热性能优越，用于特 轻保温混凝土及其制品。 Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile .Created with Aspose.Slides for .NE