黏土礦物

黏土礦物是影響砂巖儲集性能的重要因素。黏土礦物成因、絕對含量、成分、產(chǎn)狀及晶體形態(tài)等都與砂巖儲集性能有一定的關(guān)系。研究表明，黏土礦物對砂巖儲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)，隨黏土礦物絕對含量的增加，其儲集性能降低，尤其是滲透率降低；但高成熟度砂巖隨高嶺石和充填狀黏土礦物含量增高，物性相對變好。當(dāng)砂巖的結(jié)構(gòu)和成分成熟度比較低時(shí)，黏土礦物對其儲集物性影響較小，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)的伊利石對砂巖的物性影響也不同，片狀伊利石有利于改善儲層物性，而纖維狀和發(fā)絲狀伊利石增多會使砂巖儲集物性降低或變?yōu)榉莾印?/p>

黏土礦物在沉積和埋藏作用過程中可發(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，因此深入研究黏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，可以推測其形成區(qū)和來源區(qū)的風(fēng)化作用類型和氣候演變規(guī)律，有助于揭示全球性的環(huán)境演變規(guī)律。對黏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，由于黏土礦物具有較強(qiáng)的吸附性、離子交換性和膨脹性，對水體中各種類型的污染物有良好的吸附性能，并使土壤有一定的自凈作用，所以在環(huán)境污染的防治中有廣闊的應(yīng)用前景。

黏土礦物是組成粘土巖的最主要礦物成分。最常見的黏土礦物屬層狀構(gòu)造硅酸鹽礦物，主要有高嶺石、多水高嶺石、蒙脫石、水云母、海綠石、綠泥石等。非晶質(zhì)黏土礦物有水鋁英石，鏈狀構(gòu)造者有海泡石等。黏土礦物的化學(xué)成分以SiO₂、Al₂O₃和水為主，而每種礦物的成分又有差別，如高嶺石含Al₂O₃最高，海泡石中MgO高，而水云母中則K₂O最多。不同黏土礦物的晶體結(jié)構(gòu)、形狀、物理性質(zhì)上都有差別，可作為鑒定依據(jù)。黏土礦物有從周圍介質(zhì)中吸附離子的性能，這一方面影響粘土質(zhì)巖石的性質(zhì)，另一方面當(dāng)吸收一定有用元素后會形成有價(jià)值的礦床。

黏土礦物一般顆粒極細(xì)，呈小于0.01mm的細(xì)小鱗片。具有可塑性、耐火性和燒結(jié)性，是陶瓷、耐火材料、水泥、造紙、石油化工，油漆，紡織等工業(yè)的重要天然原料。

《黏土礦物學(xué)》一書從黏土礦物的晶體化學(xué)特征、分類命名、黏土礦物各族的晶體結(jié)構(gòu)特征、物理化學(xué)性質(zhì)、成因與分布、分離提純技術(shù)、研究方法和應(yīng)用現(xiàn)狀等八個(gè)方面對黏土礦物進(jìn)行系統(tǒng)論述，涉及蛇紋石-高嶺石族、滑石-葉臘石族、云母族、蒙皂石-蛭石族、綠泥石族 、坡縷石-海泡石族和間層礦物等黏土礦物各族的晶體結(jié)構(gòu)，以及黏土礦物的四類成因類型，即風(fēng)化型、自生型、成巖型和蝕變型。力圖將近年來黏土礦物發(fā)展以及在各領(lǐng)域的應(yīng)用研究現(xiàn)狀盡可能全面系統(tǒng)地呈現(xiàn)給讀者，為讀者學(xué)習(xí)黏土礦物學(xué)和從事黏土礦物的科學(xué)研究提供方便。

本書可作為地球科學(xué)、材料科學(xué)、土壤科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科的本科生和研究生教材，也可作為相關(guān)領(lǐng)域科研人員的參考書和工具書。

第一章黏土礦物的晶體化學(xué)特征1

第一節(jié)基本結(jié)構(gòu)單元1

第二節(jié)基本結(jié)構(gòu)層3

第三節(jié)層間域、層間物、層電荷和單位結(jié)構(gòu)4

第四節(jié)有序-無序和多型5

參考文獻(xiàn)6

第二章黏土礦物分類與命名7

第一節(jié)分類7

第二節(jié)命名9

參考文獻(xiàn)12

第三章黏土礦物族的晶體結(jié)構(gòu)特征13

第一節(jié)蛇紋石-高嶺石族 13

第二節(jié)滑石-葉臘石族 21

第三節(jié)云母族24

第四節(jié)蒙皂石-蛭石族32

第五節(jié)綠泥石族39

第六節(jié)坡縷石-海泡石族46

第七節(jié)間層礦物48

參考文獻(xiàn)56

第四章黏土礦物的物理化學(xué)性質(zhì)58

第一節(jié)基本概念58

第二節(jié)吸附性65

第三節(jié)膨脹性68

第四節(jié)黏土膠體的流變性質(zhì)71

第五節(jié)黏土-有機(jī)質(zhì)相互作用71

參考文獻(xiàn)73

第五章黏土礦物的成因和分布74

第一節(jié)風(fēng)化黏土礦物74

第二節(jié)自生黏土礦物78

第三節(jié)成巖黏土礦物82

第四節(jié)蝕變黏土礦物84

參考文獻(xiàn)86

第六章黏土礦物的分離提純技術(shù)方法87

第一節(jié)分散87

第二節(jié)分離88

第三節(jié)分離程序簡介92

參考文獻(xiàn)95

第七章黏土礦物的研究方法96

第一節(jié)X射線衍射分析96

第二節(jié)透射電子顯微鏡分析106

第三節(jié)傅里葉變換紅外光譜分析111

第四節(jié)熱分析115

第五節(jié)比表面積和孔隙率121

參考文獻(xiàn)128

第八章黏土礦物的應(yīng)用138

第一節(jié)概述138

第二節(jié)黏土礦物的傳統(tǒng)應(yīng)用140

第三節(jié)納米復(fù)合材料和催化劑149

第四節(jié)黏土與環(huán)境保護(hù)和人類健康157

第五節(jié)沉積黏土礦物在地質(zhì)測年方面的應(yīng)用168

第六節(jié)黏土礦物重建古環(huán)境氣候的應(yīng)用170

第七節(jié)黏土礦物在油氣地質(zhì)方面的應(yīng)用178

第八節(jié)寶玉石中的黏土礦物189

參考文獻(xiàn)200

附錄1常見黏土礦物粉晶X射線衍射數(shù)據(jù)211

附錄2黏土礦物中英文名稱對照表227

附錄3常見黏土礦物的掃描電鏡照片228 2100433B