南黄海表层沉积物中粘土矿物分布及物源分析

以南黄海表层沉积物中粘土矿物的测试数据为基础,分析了研究区内4种粘土矿物(伊利石、高岭石、蒙皂石、绿泥石)的分布特征.研究表明:本区伊利石含量最高,蒙皂石或高岭石次之,绿泥石含量最低;粘土矿物的组合类型以伊利石-蒙皂石-高岭石-绿泥石型为主,伊利石-高岭石-蒙皂石-绿泥石型次之;南黄海粘土矿物主要是陆源成因,物质主要来源于黄河和长江的供给.     

纯黏土矿物甲烷吸附研究及吸附模型评价

黏土矿物在页岩储层无机矿物中占有重要的比例,其是页岩气吸附的重要场所。由于不同页岩储层成藏条件不同,黏土矿物相对含量存在较大差异,因此也影响页岩气的吸附能力。以X射线衍射(XRD)、低压氮气吸附实验及甲烷等温吸附实验为主要研究手段,XRD结果表明:4种样品(伊利石,蒙脱石,绿泥石,高岭石)纯度较高,均大于94%。低压氮气吸附结果表明:蒙脱石以微孔与中孔为主,孔隙形态主要为四边都开口的平行板状、狭缝状等,含有墨水瓶状的孔;伊利石主要发育有中孔与大孔,绿泥石主要发育有微孔和大孔,高岭石主要发育有中孔和大孔,其的孔隙形态同样都平行板状、狭缝状等为主;比表面积与孔隙体积的依次为高岭石伊利石蒙脱石绿泥石,且两者呈正相关。在61℃,压力为0～25 MPa条件下进行5组甲烷等温吸附试验,包括4组纯黏土矿物及1组由4种纯矿物等质量混合的矿物。纯黏土矿物甲烷吸附量依次为高岭石伊利石蒙脱石绿泥石,黏土矿物的比表面积越大,其甲烷吸附量也越大。对等温吸附实验数据进行拟合发现:Langmuir、Toth及Langmuir-Freundlich吸附模型对于不同矿物总体拟合效果都极好,对黏土矿物吸附模型精确选择具有一定意义。     

二连盆地巴彦乌拉铀矿床目的层黏土矿物特征及其意义

二连盆地巴彦乌拉铀矿床是我国典型的古河谷砂岩型铀矿床,铀主要经潜水-层间氧化作用富集成矿。为了研究其黏土矿物组成、含量、形态特征及其产状,对区内目的层黏土矿物进行了X射线衍射、扫描电镜及能谱分析。分析结果表明,二连盆地巴彦乌拉铀矿床目的层黏土矿物成分基本一致,主要为蒙脱石、高岭石、伊利石,个别样品中见少量绿泥石。蒙脱石集合体呈花朵状、片状,高岭石集合体呈书页状、扇状,伊利石集合体呈片状,绿泥石集合体呈玫瑰花朵状。黏土矿物以分散质点式不完全充填于孔隙中和薄膜式贴附于颗粒表面。根据分析结果,总结了该矿床氧化带分带黏土矿物特征;并探讨了黏土矿物对砂岩的孔隙度和渗透率的影响及其与铀成矿的关系。     

兴安矿深部软岩的扫描电镜-X射线能谱分析

为了探讨鹤岗兴安矿深部软岩水理特性和塑性变形原因,分别在埋深500和740 m的不同岩性特征处,选取5个试样,采用扫描电镜-X射线能谱仪,对该矿深部软岩矿物成分与微观结构进行实验分析。结果表明:兴安矿深部软岩中主要矿物成分为石英、长石、方解石及黏土矿物,各别试样中含有菱铁矿和金红石。黏土矿物的主要成分为伊/蒙(I/S)混层、伊利石、高岭石、绿泥石等。I/S混层中蒙脱石的类型有钠蒙脱石和钙蒙脱石。碎屑矿物中有石英加大、方解石溶蚀、长石淋滤、菱铁矿解理发育等现象。黏土矿物I/S混层主要呈片架结构、蜂窝结构和絮状结构,高岭石呈书本状结构,伊利石与绿泥石呈片架结构。     

兰州西津黄土-古土壤序列中黏土矿物特征

采用扫描电镜和X射线衍射实验方法,分析兰州西津黄土层和古土壤层中的黏土矿物质量分数,计算其化学风化指数和结晶度,结合粒度和磁化率指标探讨黏土矿物质量分数比值的古环境意义.研究表明:黄土-古土壤序列的黏土矿物组合类型比较单一,黄土层中主要有伊利石、绿泥石和高岭石;古土壤层中主要为伊利石、绿泥石、高岭石、蒙脱石和伊/蒙混层矿物.西津钻孔中的黏土矿物对化学和物理风化较为敏感,古土壤发育时的水解程度强于黄土.与西津黄土的磁化率和粒度指标一样,黏土矿物质量分数比值在黄土和古土壤层中的差异能进行古环境重建.     

基于势理论对比泥页岩中主要黏土矿物吸附特征

利用吸附势理论对泥页岩中4种主要黏土矿物:蒙脱石、高岭石、绿泥石及伊利石吸附特征进行了描述,同时加入石英岩作为对比样。在吸附势分析中重点探讨了吸附量a、微分吸附功A、特征能量E及特征系数n间的关系。结果表明,随吸附量的增加,微分吸附功降低,微分吸附功可以用来大体表征吸附各阶段变化特征。对于5种无机矿物,n的最佳值在1.5附近;特征能量随温度升高发生略降。对各矿物吸附过程中吸附热及吸附熵进行了计算并讨论,结果表明,随着吸附的进行,不同矿物吸附热及吸附熵发生不同变化,表明吸附过程的复杂性。对于黏土矿物,吸附热及吸附熵绝对值满足:蒙脱石高岭石绿泥石伊利石,与最大吸附量结果一致;同时不同种类黏土矿物的孔隙体积与吸附热及吸附熵绝对值之间具有较好的正相关性,因此吸附热及吸附熵可用来表征不同种类黏土矿物的吸附能力。     

城市红树林湿地沉积物的矿物组成特征及影响因素

以深圳城市红树林湿地沉积物为研究对象, 分析其矿物组分和理化性质, 探究其矿物组成特征及影响因素。结果表明: 1) 深圳市红树林湿地表层沉积物的矿物组成以黏土矿物(16.5%~73.5%)和石英(22.0%~81.2%)为主, 随着深度增加, 不同样地的沉积物中钾长石、黄铁矿和石盐等矿物含量存在差异; 2) 表层沉积物中, 黏土矿物主要为伊蒙混层矿物(44%~76%)、高岭石(0%~40%)、绿泥石(0%~24%)和伊利石(2%~21%), 以伊蒙混层矿物为主; 3) 不同深度的沉积物中黏土矿物组成与表层沉积物基本上一致, 与沿海区域没有植被的珠江口和大亚湾等地的沉积物存在显著差异。相关性分析结果表明, 深圳市红树林湿地沉积物的矿物组成主要受盐度、总硫(TS)和总有机碳(TOC)影响, 其黏土矿物组成则主要受pH值、盐度、TOC和沉积物粒径影响。     

泥石流体屈服应力与黏土矿物关系的试验研究

泥石流体的屈服应力是泥石流体抗剪强度的一个重要指标,但到目前为止对泥石流体屈服应力和黏土矿物的关系研究还不完善。通过简易泥石流排导槽装置,选取蒙脱石、伊利石、绿泥石、高岭土4种常见的黏粒矿物为研究变量,以泥石流体屈服应力为研究目标,依次改变泥石流体中泥沙颗粒体积浓度、黏粒矿物成分及百分含量得出:(1)同等条件下,不同黏土成分对屈服应力的影响不同,蒙脱石影响最强,伊利石次之,绿泥石、高岭土最弱;(2)单一黏土矿物条件下,屈服应力与黏土矿物关系呈正向指数关系;(3)混合黏土矿物条件下,屈服应力与黏粒矿物的关系与单一黏土矿物条件下关系一致,但变化速率比单一黏土矿物小;(4)通过国内外学者资料验证本文泥石流屈服应力与黏土矿物的关系,具有一定的准确性和可用性。     

松辽盆地南部红岗阶地和华字井阶地含片钠铝石砂岩中的黏土矿物特征

松辽盆地南部中央坳陷红岗阶地和华字井阶地含片钠铝石砂岩中黏土矿物主要由伊/蒙混层、伊利石和高岭石组成.采用比较岩石学和数值模拟方法,比较红岗阶地青山口组和华字井阶地泉头组含片钠铝石砂岩与对照组砂岩的岩石学特征.研究结果表明:含片钠铝石砂岩中绿泥石缺失,高岭石和伊利石质量分数显著增加；绿泥石溶解和高岭石沉淀作用发生在深大断裂附近,深大断裂是幔源CO2运移的主要通道；CO2充注引起注入点附近砂岩储层中绿泥石溶解和自生高岭石沉淀以及长石的高岭石化；长石等可溶性矿物的溶解,为伊/蒙混层向伊利石转化提供必需的K+,促进伊/蒙混层向伊利石的转化.     

纯粘土矿物甲烷吸附研究及吸附模型评价

粘土矿物在页岩储层无机矿物中占有重要的比例,其是页岩气吸附的重要场所。由于不同页岩储层成藏条件差异,粘土矿物相对含量有较大差异,因此也影响页岩气的吸附能力。以XRD,低压氮气吸附实验以及甲烷等温吸附实验为主要研究手段。XRD结果表明四种样品(伊利石,蒙脱石,绿泥石,高岭石)纯度较高,均大于94%。低压氮气吸附结果表明：蒙脱石以微孔与中孔为主,孔隙形态主要为四边都开口的平行板状、狭缝状等,含有墨水瓶状的孔;伊利石主要发育有中孔与大孔,绿泥石主要发育有微孔和大孔,高岭石主要发育有中孔和大孔,它们的孔隙形态同样都平行板状、狭缝状等为主;比表面积与孔隙体积的大小顺序为：高岭石>伊利石>蒙脱石>绿泥石,两者呈正相关。在61 ℃,压力为0~25 MPa条件下进行五组甲烷等温吸附试验,包括四组纯粘土矿物及一组由四种纯矿物等质量混合的矿物。纯粘土矿物甲烷吸附量大小顺序为：高岭石>伊利石>蒙脱石>绿泥石,粘土矿物的比表面积越大,其甲烷吸附量也越大。对等温吸附实验数据进行拟合发现：Langmuir, Toth以及Langmuir-Freundlich吸附模型对于不同矿物总体拟合效果都极好,对粘土矿物吸附模型精确选择具有一定意义。     

含水黏土矿物对CH_4吸附规律的分子模拟研究

黏土矿物是页岩主要矿物组成部分,为了揭示含水页岩的吸附规律,通过Material Studio分子模拟软件构建不同含水饱和度下伊利石、蒙脱石和高岭石的分子模型,采用巨正则(GCMC)方法计算含水黏土矿物的吸附量。研究表明,同一含水饱和度下,3种黏土矿物对CH_4分子的吸附量由大到小的顺序是伊利石蒙脱石高岭石;随着压力的增大,3种黏土矿物对CH_4分子吸附量均增大。3种黏土矿物不同含水饱和度下的吸附曲线可以用L-F方程进行高精度拟合,L-F方程拟合系数A与含水饱和度成线性关系,拟合系数B和C与含水饱和度成二次方关系,从而建立了含水饱和度与L-F方程拟合系数的关系式,可以计算任意含水饱和度下的L-F方程拟合系数,从而获得任意含水饱和度下的黏土矿物吸附曲线。     

兰州市夏秋季大气降尘矿物组成特征及环境意义解析

通过对兰州市区5-10月7个采样点以及兰州大学榆中校区1个采样点大气降尘收集,利用全样X-衍射测定降尘中矿物组成,解析兰州市大气降尘的来源及对大气环境的影响.结果显示,兰州市大气降尘中矿物组成主要由w (石英) 40.2%、w (长石) 13.9%、w (方解石) 11.6%、w (白云石)6.8%、w (伊利石) 6.4%、w (绿泥石) 3.6%、w (高岭石) 5.2%、w (伊利石/蒙脱石混层) 5.5%、w (石膏)3.9%、w (黄铁矿) 2.9%和少量角闪石等矿物组成.分析结果与中国黄土-古土壤中矿物组成类型相似,说明黄土高原和西部沙漠是兰州市大气降尘的主要源区.大气降尘中不均匀分布的高w(方解石)、w(白云石)、w(石膏)和w(黄铁矿)等指示了降水、温度对源区的矿物有明显的风化改造作用,尤其是人类活动对矿物源及改造有重大关系.说明兰州市降尘的来源不仅有大量的外源,而且有经过改造以及人类活动加入的混合源作为二次降尘源,且二次或多次扬尘是市区大气颗粒物的主要来源.石膏和黄铁矿可以作为监测城市酸雨的一个指标.     

太湖现代沉积物的物质组成和形成条件分析

对太湖现代沉积物进行了X射线衍射分析、粒度分析和常量元素分析，由此推断它们的矿物成分、化学风化程度差异，并分析了不同的水动力条件和物源。太湖沉积物的主要矿物组成是石英、云母、正长石和钠长石，粘土矿物为伊利石、绿泥石、高岭石和蒙脱石。化学组成显示，太湖沉积物的烧失量较高，与上部陆壳平均化学成分相比，Na、Na、K、Mg亏损，Mn、Ti富集，上部陆壳成分标准化图表明其风化程度明显强于下蜀土。化学风化程度指标CIA、Na/K值和Fe/Mg值的变化也表明太湖沉积物的化学风化作用比下蜀土强，，并存在地域的差别。太湖沉积物的CaCO3含量明显较低，反映了太湖流域本身的特点。所有这些特征表明，太湖沉积物的形成不仅与物源、地域位置有关，而且明显受人类活动的影响。     

黏土矿物水化膨胀及无机盐溶液对其抑制作用

为揭示富有机质页岩水化膨胀机理,借助于X射线衍射仪对富有机质页岩中主要黏土矿物水化膨胀规律及无机盐溶液对其抑制效果进行了物理实验研究。结果表明：随着去离子水浸泡时间的增加,蒙脱石、伊利石和绿泥石都可以发生一定的膨胀,表明三种黏土矿物都可以发生水化反应,但蒙脱石晶层间距的膨胀程度远高于伊利石和绿泥石。无机盐溶液可以抑制蒙脱石和伊利石的水化膨胀,且对伊利石水化膨胀抑制性更好。不同类型无机盐的抑制效果受到无机盐溶液浓度的影响,在无机盐溶液浓度小于1.2 mol/L时,随着浓度的增加,同种类型无机盐溶液的抑制作用逐渐增强。加入无机盐溶液后随着时间的推移,黏土矿物水化作用始终在进行,晶层间距仍在增大,即无机盐溶液不能完全杜绝黏土矿物水化反应的发生。该研究成果可为页岩气水平井井壁稳定、水力压裂设计及现场工程应用提供技术参考。     

水玻璃固化黏土矿物的试验研究

采用扫描电镜(SEM)、X线衍射(XRD)和X线光电子能谱(XPS),对常温下不同密度水玻璃固化的蒙脱石、伊利石和高岭石试样进行测试与分析.结果表明:黏土矿物由固化前的粒状、片状结构转变为固化后的团块状的网状结构.黏土矿物固化样中出现明显的非晶态弥散峰群,未出现新的晶体;固化样衍射强度变小、晶层间距变小、颗粒变得更细小,结晶构造有序性变差,但晶体主体依然是黏土矿物的晶体.固化样中,仅1.15 g/cm3水玻璃固化的蒙脱石样的Ca-2p电子结合能减少了0.624 6 eV,其余元素的相应值未变化.水玻璃固化黏土矿物的机理是:硅酸盐离子和硅酸胶粒在黏土矿物表面如蒙脱石的晶层平面与端面存在复杂的吸附作用,形成了团粒,具有很大表面能的团粒进一步失水缩聚,形成非晶质硅酸盐凝胶和晶质黏土矿物共存的网状结构产物,限制了黏土矿物的活性,固化了黏土矿物.     

三峡库区重庆段土壤重金属污染富集的矿物学分析

分析了三峡库区重庆段51个土壤样品的矿物含量和重金属元素含量的变化,并对矿物含量和重金属元素含量进行相关性分析.结果表明,伊利石、高岭石、白云石、闪石、方解石和石英是土壤中主要矿物,且石英与其它几种矿物含量和土壤pH值成负相关性;Cu和Pb的含量显著高于Cd和Hg,而Cd的含量又高于Hg,但以Pb含量的差异性变化最大.同时,采用聚类分析方法分析土壤矿物组成及重金属含量,结果表明土壤矿物组成与各重金属含量之间存在明显的差异性,但相同来源的样品总体上亲缘性较近.采用R型因子分析方法分析土壤重金属元素含量变化的影响因素,Pb、Cu和Cd的含量都与高岭石和伊利石的吸附作用有关,而与蒙脱石、绿泥石的吸附性关系相对较弱;伊利石对Hg具有强吸附性.生活垃圾区的土壤明显存在重金属污染现象,特别是Hg和Cd污染程度相对较高,重金属主要被粘土矿物吸附,碳酸盐结合态和Fe氧化物结合态也较为普遍;母质土壤中,重金属被石英和粘土矿物吸附;长江水系沉积物中,重金属主要为粘土矿物吸附态,部分呈碳酸盐结合态,由于库底处于缺氧还原状态,Fe氧化物结合态的重金属被还原.然而,由于缺乏对土壤有机质等方面的分析资料,更深入的认识有待于下一步研究.     

普光气田须家河组黏土矿物及胶结物对致密砂岩储层的影响

普光气田须家河组属于典型的特低孔、特低渗致密砂岩储层,在储层常规薄片、X线衍射、阴极发光和扫描电镜分析的基础上,研究黏土矿物和胶结物的主要类型、赋存方式及其对储集性能的影响。研究结果表明:须家河组黏土矿物主要为高岭石、伊利石与绿泥石,其中高岭石与伊利石随埋深的增加逐渐减少,而绿泥石则相反;受砂岩成熟度影响,黏土矿物绝对含量对储层物性影响不大,仅起填隙的作用,绿泥石对储层的发育具有积极性影响,且搭桥式的赋存方式对储层渗透率影响显著。须家河组储层中的胶结物主要包括泥质、碳酸盐与硅质胶结物,其中,碳酸盐胶结物纵向均有发育,硅质胶结物自上而下分布逐渐减少,碳酸盐胶结物与硅质胶结物均不利于储层的发育。     

胜北构造粘土矿物纵向分布及演变规律

为探求吐哈油田胜北构造粘土矿物纵向分布规律与井眼稳定性的关系,以台参２井为例系统分析了本构造泥页岩地层中高岭石、绿泥石、伊利石、蒙脱石和伊蒙混层矿物的分布及演变特征,测定了粘矿物中各种阳离子的可交换容量。     

粘土矿物分析及其指示的气候意义 ——以毛乌素沙漠滴哨沟湾为例

以毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域滴哨沟湾剖面DGS1层段为代表,对其粘土矿物组成进行分析.结果显示,DGS1层段粘土矿物以石英、钾长石、钠长石、伊利石、蒙脱石、方解石和绿泥石为主,各层位均不含高岭石.各种沉积相矿物组成基本一致,说明该地区的矿物来源基本一致.不同沉积相粘土矿物含量不尽相同,沙丘砂、次生黄土中的石英、长石、伊利石、绿泥石等代表干、寒气候的粘土矿物含量高,湖沼相中的蒙脱石、方解石等代表暖湿气候的粘土矿物含量高,个别湖沼相层位出现了白云石.粘土矿物组分表现出萨拉乌苏河流域全新世气候特征:本地区全新世总体偏冷干,各沉积相缺失高岭石而均存在绿泥石可为证明;本地区全新世气候分为两个主要气候阶段,早期到中期堆积湖沼相为主的时期气候相对温暖湿润;中期以后到现在堆积次生黄土和沙丘砂的阶段气候相对寒冷干燥.     

宣城网纹红土成分与微结构的定量研究

网纹红土红色基质和白色网纹的成分和结构差异性影响并控制着工程特性。文章通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)实验和数字图像处理技术定量研究原状网纹红土的微孔隙特征,进而基于能量色散谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)和X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)分析了红色基质和白色网纹的化学成分和黏土矿物构成,以探讨网纹红土微结构和成分与其力学特征的内在联系。研究得出,网纹红土孔隙主要为小于0.5μm2面积的微孔隙,而面积超过50μm2的大孔隙则较少,但红色基质颗粒表面粗糙、棱角分明,主要由绿泥石/蒙脱石混层和伊利石以及少量的绿泥石和高岭石构成,而白色网纹颗粒则较为圆滑,由伊利石/蒙脱石混层和伊利石构成,且红色基质中Fe元素质量分数高于白色网纹,而两者中的Ti元素质量分数稳定。研究结果可为深入分析网纹红土工程特征提供依据。