粘土礦成因

粘土礦物是影響砂巖儲(chǔ)集性能的重要因素。粘土礦物成因、絕對(duì)含量、成分、產(chǎn)狀及晶體形態(tài)等都與砂巖儲(chǔ)集性能有一定的關(guān)系。研究表明，粘土礦物對(duì)砂巖儲(chǔ)集性能的影響程度與砂巖本身的成熟度有關(guān)。當(dāng)砂巖成熟度高時(shí)，隨粘土礦物絕對(duì)含量的增加，其儲(chǔ)集性能降低，尤其是滲透率降低；但高成熟度砂巖隨高嶺石和充填狀粘土礦物含量增高，物性相對(duì)變好。當(dāng)砂巖的結(jié)構(gòu)和成分成熟度比較低時(shí)，粘土礦物對(duì)其儲(chǔ)集物性影響較小，而主要與巖石本身的成分和結(jié)構(gòu)有關(guān)。研究還表明，不同形態(tài)的伊利石對(duì)砂巖的物性影響也不同，片狀伊利石有利于改善儲(chǔ)層物性，而纖維狀和發(fā)絲狀伊利石增多會(huì)使砂巖儲(chǔ)集物性降低或變?yōu)榉莾?chǔ)層。

晶體結(jié)構(gòu)與晶體化學(xué)特點(diǎn)決定了它們的如下一些性質(zhì)。①離子交換性。具有吸著某些陽(yáng)離子和陰離子并保持于交換狀態(tài)的特性。一般交換性陽(yáng)離子是Ca² 、Mg² 、H 、K 、NH₄ 、Na ，常見(jiàn)的交換性陰離子是SO₄^2-、Cl^-、PO₄^3-、NO₃^-。高嶺石的陽(yáng)離子交換容量最低，5～15毫克當(dāng)量/100克；蒙脫石、蛭石的陽(yáng)離子交換容量最高，100～150毫克當(dāng)量/100克。產(chǎn)生陽(yáng)離子交換性的原因是破鍵和晶格內(nèi)類(lèi)質(zhì)同象置換引起的不飽和電荷需要通過(guò)吸附陽(yáng)離子而取得平衡。陰離子交換則是晶格外露羥基離子的交代作用。②粘土－水系統(tǒng)特點(diǎn)。粘土礦物中的水以吸附水、層間水和結(jié)構(gòu)水的形式存在。結(jié)構(gòu)水只有在高溫下結(jié)構(gòu)破壞時(shí)才失去，但是吸附水、層間水以及海泡石結(jié)構(gòu)孔洞中的沸石水都是低溫水，經(jīng)低溫(100～150℃)加熱后就可脫出，同時(shí)象蒙皂石族礦物失水后還可以復(fù)水，這是一個(gè)重要的特點(diǎn)。粘土礦物與水的作用所產(chǎn)生的膨脹性、分散和凝聚性、粘性、觸變性和可塑性等特點(diǎn)在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。③粘土礦物與有機(jī)質(zhì)的反應(yīng)特點(diǎn)。有些粘土礦物與有機(jī)質(zhì)反應(yīng)形成有機(jī)復(fù)合體，改善了它的性能，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，還可作為分析鑒定礦物的依據(jù)。如蒙脫石中可交換的鈣或鈉被有機(jī)離子取代后形成有機(jī)復(fù)合體，使層間距離增大，從原有親水疏油轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油疏水，利用這種復(fù)合體可以制備潤(rùn)滑脂、油漆防沉劑和石油化工產(chǎn)品的添加劑。其他如蛭石、高嶺石、埃洛石等也能與有機(jī)質(zhì)形成復(fù)合體。此外，粘土礦物晶格內(nèi)離子置換和層間水變化常影響光學(xué)性質(zhì)的變化。蒙皂石族礦物中的鐵、鎂離子置換八面體中的鋁，或者層間水分子的失去，都使折光率與雙折射率增大。

主要用作陶瓷和耐火材料，并用于石油、建筑、紡織、造紙、油漆等工業(yè)。

包括高嶺石族、伊利石族、蒙脫石族、蛭石族以及海泡石族等礦物。

粘土礦（clay minerals） 是組成粘土巖和土壤的主要礦物。它們是一些含鋁、鎂等為主的含水硅酸鹽礦物。除海泡石、坡縷石具鏈層狀結(jié)構(gòu)外，其余均具層狀結(jié)構(gòu)。顆粒極細(xì)，一般小于0.01毫米。加水后具有不同程度的可塑性。

粘土礦物在沉積和埋藏作用過(guò)程中可發(fā)生轉(zhuǎn)變 。它的形成和轉(zhuǎn)化與其所處的環(huán)境有密切關(guān)系，因此深入研究粘土礦物的組合與含量的變化、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與轉(zhuǎn)化規(guī)律以及粒度分布等特征，可以推測(cè)其形成區(qū)和來(lái)源區(qū)的風(fēng)化作用類(lèi)型和氣候演變規(guī)律，有助于揭示全球性的環(huán)境演變規(guī)律。對(duì)粘土礦物的大量研究所揭示的古氣候環(huán)境演變的信息，已被用于重建古氣候和恢復(fù)大陸古環(huán)境。此外，由于粘土礦物具有較強(qiáng)的吸附性、離子交換性和膨脹性，對(duì)水體中各種類(lèi)型的污染物有良好的吸附性能，并使土壤有一定的自?xún)糇饔?，所以在環(huán)境污染的防治中有廣闊的應(yīng)用前景。 2100433B

粘土礦物因吸水(溶液)而體積增大的現(xiàn)象，即稱(chēng)為粘土礦物的膨潤(rùn)性。粘土礦物的膨潤(rùn)性有內(nèi)部膨潤(rùn)和外部膨潤(rùn)兩種。在追加水分的條件下，水被粘土礦物吸入結(jié)構(gòu)單位層之間，在水分子沿層面層層展鋪疊置的同時(shí)，瞬間與粘土礦物形成平行連晶，從而使原層間距(d)擴(kuò)大，此即為內(nèi)部膨潤(rùn)；發(fā)生在粘土礦物晶粒間的膨大，是為外部膨潤(rùn)。