黏土矿物的X射线衍射分析

利用X射线衍射(XRD)分析黏土矿物在地质研究中应用广泛,XRD可以确定黏土矿物的组成和含量。本研究介绍了黏土矿物的XRD实验方法;讨论了实验中要注意的主要问题;对山东半岛钻孔Z17样品的分析可知:黏土矿物的组成以伊利石为主,其次为绿泥石、高岭石以及蒙脱石,伊利石、绿泥石、高岭石和蒙脱石含量平均值分别为59.2%、17.4%、13.6%和9.7%;从钻孔顶部到底部伊利石有增大的趋势,伊利石与蒙脱石呈此消彼长的对应关系;绿泥石和高岭石呈明显的正相关关系,而与伊利石呈负相关关系,与我国黄河黏土矿物具有一定的相似性。黏土矿物的含量和组合类型很好的反映出研究区域的寒冷、干旱、少雨的气候特征。     

西南喀斯特地区不同石漠化阶段土壤物理参数的变异研究

为了探索中国西南喀斯特地区石漠化过程中土壤物理性质的变异规律,采用野外采样与实验室分析相结合的方法,对贵州省荔波县及普定县不同石漠化阶段典型土壤的物理参数进行了研究。结果表明:土壤有机质质量分数随石漠化程度的加深逐渐减小;非石漠化土壤重度仅为6.15N/m³,随着石漠化的发展,土壤重度逐渐增大,总孔隙度随之减小;石漠化的发展导致土壤黏粒含量升高;土壤水稳性团聚体质量分数及微团聚体的结构系数均随石漠化程度加深而减小;土壤有机质质量分数与重度、砂粒含量、大于5mm团聚体含量及结构系数的相关系数分别为-0.9212、0.8277、0.9072、0.8993,均达到极显著水平。通过封山育林等措施增加喀斯特地区有机质积累可改善土壤物理性质,对防治石漠化具有重要意义。     

泥页岩成岩过程中黏土矿物脱水转化及热动力机制

在总结前人相关研究基础之上,建立了黏土矿物脱水转化与成岩阶段划分、孔隙裂缝形成的关系,总结了温度、时间、压力、孔隙流体性质以及有机质热演化对黏土矿物转化的影响。通过对比各种黏土矿物转化时的古地温和流体性质变化,将泥页岩成岩演化划分为3个阶段,每个阶段发生的主要成岩反应不同,致使矿物组合发生差异。实验结果显示,甲烷吸附能力大小与泥页岩成岩过程中黏土矿物转化密切联系,其相对大小顺序为:蒙脱石伊蒙混层高岭石绿泥石伊利石。蒙皂石伊利石化和蒙皂石绿泥石化是较为重要的成岩反应,探讨他们的成因机制,并建立相应模型,对研究泥页岩储层有一定的参考意义。     

西峰油田长8储层黏土矿物对储层物性的影响

西峰油田的主力生产层长8储层为低孔、低渗非均质性砂岩储层,储层填隙物中黏土含量较高,对储层物性具有较大影响。西峰油田D区8口井的岩样分析结果显示,黏土矿物主要为伊利石、绿泥石、高岭石及伊蒙混层矿物。伊利石主要以孔隙桥接式产出;绿泥石主要以孔隙衬里状产出;高岭石充填于砂岩的粒间孔隙中,主要以分散质点式存在;伊蒙混层矿物多发育在绿泥石晶体表面,以孔隙充填和交代碎屑颗粒形式存在。伊利石及伊蒙混层的含量与孔隙度和渗透率呈负相关;绿泥石含量与孔隙度和渗透率呈正相关,尤其对岩石孔隙性具有积极影响;高岭石与孔隙度和渗透率呈负相关,但其相关性较弱。     

MB斜坡区T_1b组自生黏土矿物分布特征及油气勘探意义

为明确MB斜坡区T1b组储层黏土矿物类型与含油性的关系,指导MB斜坡区优质储层预测,根据岩心观察、铸体薄片、扫描电镜、试油结果及区域成藏条件等进行综合分析.结果表明:MB斜坡区T1b组储层主要发育高岭石、伊蒙混层、伊利石自生黏土矿物;高岭石与储层物性呈正相关,伊蒙混层、伊利石与储层物性呈负相关,油层中相对贫伊利石、富高岭石,水层中相对贫高岭石、富伊利石;近岸水下分流河道/河口坝砂体组合自生高岭石含量较高,物性和含油性较优;远岸孤立河口坝砂体伊蒙混层、伊利石含量较高,物性和含油性较差;AH1、M18、M6一线南北及M003、M006一线以南,共约为500km2的扇三角洲前缘的近岸水下分流河道/河口坝组合相带,井控程度低,为勘探潜力区带.     

路基土抗剪强度与化学及矿物成分的关系

为了从矿化组成层面上揭示路基土宏观力学特性的变化规律,对不同塑性指数路基土进行了化学主次成分量测定、全岩矿物组成和黏土矿物相对含量测定,基于灰色关联理论,分析了各矿物含量与路基土抗剪强度及其参数(黏聚力和内摩擦角)的关联性。研究结果表明:在土样的化学成分中,FeO、K_2O和SiO_2与土样的抗剪强度关联最大,且关联度均大于0. 9;P_2O_5与黏聚力关联最大,关联度大于0. 85;Na_2O、SiO_2、K_2O和FeO与土样的内摩擦角有较大关联,其中Na_2O、SiO_2与土样的关联度大于0. 9,K_2O、FeO的关联度大于0. 8。在全岩矿物组成方面,碱性长石(f_s)和石英(Q)与土样的抗剪强度、内摩擦角和黏聚力均有密切关联,关联度大于0. 9;而斜长石(Pl)与土样的宏观力学特性关联度很低,可以忽略其含量对抗剪强度及其参数的影响。在黏土矿物相对含量方面,伊利石和蒙脱石混层(I/S)与土样的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角均有密切关联;伊利石(I)在一定程度上与土样的黏聚力关联度较大;高岭石(K)与土样的抗剪强度及其参数的关联度不大,在分析土的宏观力学特性时可以不予考虑。     

赣东北古生界3套富有机质页岩的岩矿特征及意义

查明下扬子古生界富有机质页岩的矿物组成特征,对页岩储层矿物组成影响页岩气储集、渗流运移和开采效果进行了研究.应用XRD、扫描电镜、低温液氮和储层敏感性实验系统分析了赣东北上震旦统皮园村组(Z_2p)、下寒武统荷塘组(∈_1h)和上二叠统乐平组(P_3l)3套海相页岩的矿物组成特征.认为3套页岩样品黏土矿物中伊利石含量均占绝对优势,高岭石含量少,表明已经历晚成岩阶段;沉积环境为碱性水介质起控制作用的深水陆棚沉积环境,这种相对还原的沉积环境为页岩气藏的形成与演化提供了良好的沉积条件;3套页岩矿物脆性指数高,整体上具有良好的储层可改造性,有利于实施页岩气的压裂改造,与北美和国内上扬子地区相比,研究区为理想的页岩气重点勘探开发层位.研究结果表明:3套页岩矿物成分均以石英占主要优势(质量分数为46.73%~64.81%),其次为黏土矿物,同时还普遍含有方解石、白云石、菱铁矿和黄铁矿等矿物;3套富有机质页岩的黏土矿物组成都以伊利石的质量分数为最高(74.58%~87.00%),其次为伊/蒙间层矿物(6.44%~20.58%).皮园村组、荷塘组、乐平组脆性指数平均值分别为67.35,77.90和48.95,易于压裂.矿物成分中石英主要影响宏孔的发育,有利于页岩气的渗流和运移,但黏土矿物控制微孔的发育并与孔隙度和渗透率呈负相关关系,有利于页岩气的保存但不利于渗流;皮园村组和荷塘组页岩储层敏感性不明显,乐平组具有中等偏弱速敏、中等偏强水敏和中等偏弱酸敏效应.理想的页岩气重点勘探开发层位次序可定为荷塘组皮园村组乐平组,页岩气开发工艺应根据其矿物组成的变化在不同区域分别对待.     

西南喀斯特地区不同石漠化阶段土壤有效磷变异研究

为了探索西南喀斯特地区土壤有效磷的变异规律,采用野外采样与实验室分析相结合的方法,对贵州省荔波县及普定县不同石漠化阶段典型土壤的有效磷含量进行了研究。结果表明:①非石漠化土壤与轻度石漠化土壤有效磷质量分数呈显著差异,非石漠化的黑色石灰土有效磷质量分数高达9.29×10^-6,随着石漠化程度的加深,土壤有效磷含量逐渐减少;②土壤剖面中有效磷质量分数均表现为表土层高于心土层,且随着石漠化的发展,有效磷质量分数在剖面中减少得越慢;③土壤有效磷质量分数随时间有显著变化,有效磷从5月开始积累,7月后出现下降趋势,9月或11月又逐渐升高,到翌年1月达到峰值;④土壤有效磷与有机质和黏粒质量分数均呈极显著线性相关,相关系数分别为0.9017和-0.7772。这说明增加有机质的积累可提高土壤有效磷质量分数,对防治石漠化具有重要意义。     

黄泛区湖淤积高液限黏土的改性研究

在黄泛区高液限黏土中添加不同剂量的石灰、粉煤灰和石灰粉煤灰,通过液塑限试验探究材料液限、塑性指数随时间变化的规律,确定最优的改性剂量与效果。试验表明:黄泛区高液限黏土主要矿物含量为伊利石、蒙脱石及高岭石,亲水性好,液限在50%左右;具有膨胀性、易泡散、水稳定性差等缺点,浸水4 d的承载比(CBR)低于3%;二灰土中石灰外掺4%、石灰与粉煤灰配合比3:9均可降低材料的亲水性、膨胀性,提高水稳定性,在88%压实度下改性土4 d浸水CBR能达8%,满足路床区填料要求。     

偃师县-龙门镇地区本溪组铝土矿矿物学特征

以华北陆块南部豫西偃师县-龙门镇地区大量的全取心铝土矿钻孔为研究对象,通过岩心观察和在垂向上连续取样,运用岩石薄片、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析、差热分析等手段对铝土矿的矿物学特征及其垂向变化规律进行分析。研究表明,偃师县-龙门镇地区本溪组铝土矿含矿岩系的矿物主要以隐晶质或微晶存在,部分矿物在后期发生重结晶作用。矿物成分和组合在垂向上具有明显的变化规律:下部和上部泥岩以黏土矿物为主,含有少量呈隐晶质的硬水铝石,下部和上部泥岩黏土矿物的矿物成分具有很大差别,下部泥岩以伊利石为主,含有少量的珍珠陶土,上部泥岩以高岭石为主,含有少量的镁绿泥石和鲕绿泥石。中部铝矿物和钛矿物含量较高,黏土矿物含量较少。垂向上的变化规律可能与铝土矿含矿岩系形成过程中不同的物理化学环境有关。     

不同粘土矿物对干酪根生烃的催化作用

分析了典型的粘土矿物蒙脱石、高岭石、伊利石对干酪根生烃过程的影响,认为三种粘土矿物都对干酪根生烃有一定的催化作用,其中以蒙脱石最为显著;阐述了粘土矿物的催化剂机理,并从矿物的结构特征方面分析了不同粘土矿物对干酪根生烃的催化能力,为有机质生烃过程的催化作用提供了理论基础.     

Characteristics and genesis of clay minerals in the northern margin of the Qaidam Basin

In order to develop appropriate reservoir protection measures in the northern margin of the Qaidam Basin and improve its oil and gas recovery efficiency, characteristics of clay minerals from eleven clay rock samples from the northern margin of the Qaidam Basin were investigated using X-ray diffraction analysis, the Scanning Electron Microscope (SEM) and energy spectrum analysis. Clay mineral composition and distribution characteristics of the main hydrocarbon reservoirs, I.e., from the Jurassic and Paleogene-Neogene, were explored. We analyzed the main factors which affected these attributes. The results show that the major clay minerals in the northern margin are chlorite, kaolinite, illite, smectite and illite/smectite inter-stratified minerals, Illite is the most widely spread clay mineral in this area.Chlorite is mainly found in the entire Neogene and in shallow horizons of the Paleogene. Smectite is enriched in the shallow Paleogene-Neogene. There are large amounts of kaolinite and illite/smectite inter-stratified minerals in the Jurassic. The major factors affecting the different development of clay minerals in the region are properties of parent rocks, paleoclimate and paleowater media conditions,diagenesis transformation, tectonic and terrain conditions.     

Diagenesis and reservoir quality of the fourth member sandstones of Shahejie formation in Huimin depression, eastern China

Petrographic analysis combined with various techniques, such as scanning electron microscopy and X-ray diffraction, was used to assess the timing of growth and original mineral cements, the controls on reservoir and reservoir quality of the fourth member sandstones of Shahejie formation (Es4). The Es4 sandstones are mostly arkose and lithic arkose, rarely feldspathic litharenite, with an average mass fraction of quartz 51.6%, feldspar 33.8% and rock fragments 14.6% (Q_51.6F_33.8R_14.6). They have an average framework composition (mass fraction) of quartz 57.10%, K-feldspar 5.76%, sodium-calcium feldspar 13.00%, calcite 5.77%, dolomite 5.63%, siderite 0.95%, pyrite 0.30%, anhydrite 0.04%, and clay mineral 11.46%. The diagenentic minerals typically include kaolinite, illite-smectite (I/S), illite, chlorite, authigenetic quartz and feldspar, and carbonate and pyrite. Es4 sandstone has undergone stages A and B of eodiagenesis, and now, it is experiencing stage A of mesodiagenesis. Reservoir quality is predominantly controlled by the mechanical compaction, for example, 45.65% of the original porosity loss is related to compaction. The original porosity loss related with cementation is only 26.00%. The reservoir quality is improved as a result of dissolution of feldspar, rock fragment and so forth. The porosity evolved from dissolution varies from 3% to 4%.     

新沟咀组下段粘土矿物分布特征与储层敏感性

江陵凹陷新沟咀组下段粘土矿物组合与分布受沉积环境影响明显,高岭石仅分布于三角洲平原相带中,粘土矿物以伊利石、高岭石和有序-无序伊蒙混层及少数绿泥石为特征;三角洲前缘相中粘土矿物组合则为伊利石、绿泥石和有序伊蒙混层;前三角洲及湖盆泥岩相中则以伊利石和绿泥石两种粘土矿物为主.储层的敏感性实验结果表明,本区储层具有中等强度速敏、强-特强水敏、强盐敏和强酸敏性.     

吴起长8储层粘土矿物及敏感性实验研究

运用实验方法评价鄂尔多斯盆地中部吴起地区长8超低渗透砂岩储层的粘土矿物组成及对应的潜在储层伤害机理。采用铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射等岩心分析技术,掌握了粘土的成分、含量等特征;通过25块岩心的流动评价实验,评价5口油井的储层敏感性特征;运用相关性评价方法,分析粘土矿物对储层物性和敏感性的影响。研究结果表明,吴起长8储层存在的4种主要粘土矿物中,伊/蒙混层含量最高,平均为47%;高岭石、伊利石和绿泥石其次,平均含量分别为24.6%、14.6%和13.8%;粘土矿物的类型、含量和产状对储层物性有重要影响,储层物性与绿泥石含量呈正相关,与伊利石、伊/蒙混层含量呈负相关;由于每种粘土的形态、性质、含量的差异,造成吴起长8储层的弱-中等偏弱速敏、中等偏强-强水敏、强-极强盐敏、弱-中等偏弱酸敏、弱-中等偏弱碱敏的趋势。     

岩石矿物成分与可钻性关系研究

钻井地层岩石的物理力学性质和矿物成分性质是实现科学快速钻井的基础数据．但是矿物成分对可钻性的影响一直没有得到重视。取一研究油区以录井资料的地层岩屑为研究对象．对塑性泥岩、细砂岩和砾岩三种岩屑进行了较全面的矿物成分鉴定分析：研究结果表明，研究油田区块岩石的矿物成分主要以石英、粘土、斜长石、方解石和正长石五种矿物成分为主。矿物成分中含量较高的粘土和斜长石含量随井深增加而降低；石英含量随井深增加而增大。泥岩的可钻性级值随粘土的增加有增加趋势，随石英含量的增加而增大．砂岩的可钻性级值随粘土含量的增加有降低趋势．而随石英含量的增加而增大。砾岩的可钻性级值随粘土和石英含量的增加而下降。     

金沙江上游白格滑坡黏土化蚀变岩的灾变力学行为研究

金沙江构造结合带是典型的板块碰撞作用形成的构造混杂岩带,不仅地质结构复杂,而且发育了工程特性极差的特殊岩土体。在金沙江上游白格滑坡成因机理调查与分析过程中,新发现了巨型滑坡体后缘滑壁发育厚度较大、分布较连续的黏土化蚀变岩,是构成滑动带的重要组分。基于相关样品的原位测试和室内系统的物质组成、耐崩解、环形剪切、动三轴等物理力学试验研究,揭示了黏土化蚀变岩的灾变力学特性及其在白格滑坡形成演化中的作用。主要结论如下：（1）白格滑坡黏土化蚀变岩是金沙江构造结合带中蛇绿岩蚀变的产物,蚀变程度高,蚀变系数介于0.64～0.86之间,黏土矿物成分以伊利石为主、伊/蒙混层矿物次之,遇水极易崩解,崩解指数达50%以上;（2）黏土化蚀变岩中工程性质最差的是蚀变黏土,水和振动荷载作用下强度弱化显著,含水率由10%增至20%后剪切强度降幅达34%,动强度远小于其静强度,并随着振动次数的增加不断降低,是促进斜坡岩体结构面贯通、破坏的重要因素;（3）白格滑坡滑动面的形成受节理结构面与黏土化蚀变岩联合控制,整体上可分为2种模式：黏土化蚀变岩厚层软弱夹层型和充填节理裂隙贯通型;（4）金沙江上游发育的不少巨型高位滑坡与黏土化蚀变岩不良工程特性具有密切的关系,岩体结构与特殊岩性的组合是值得关注的区域性易滑地质结构。相关认识对于青藏高原东缘大江大河岸坡稳定性分析和防灾减灾具有较好的启示意义。     

华北石炭二叠纪聚煤区西部含铵伊利石-粘土岩夹矸的研究

含铵伊利石粘土岩夹矸较广泛分布于华北石炭二叠纪聚煤区西部太原组、山西组煤层中,可划分为6种岩石类型.X-射线衍射分析结果表明铵伊利石均为1M多型.铵伊利石多由高岭石、少量由沉积伊利石转化形成,也可见沿节理裂隙呈细脉状产出的自生铵伊利石.NH4+离子主要来源于成煤植物及有机质中蛋白质的降解作用,也可能来源于与岩浆活动有关的热水溶液.研究表明,在煤层封闭的粘土岩夹矸中,高岭石、沉积伊利石向铵伊利石转化是成岩转化的基本模式.     

黄骅坳陷上古生界储层粘土矿物研究

通过对黄骅坳陷上古生界储层78个样品的X衍射分析、扫描电镜和铸体薄片观察指明其储层中粘土矿物以伊利石、伊/蒙间层为主,含少量自生高岭石及绿泥石,产状以薄膜式、搭桥式为主。随深度增加伊利石含量上升、伊/蒙间层比增大,致使储层孔、渗减小。与压汞测试结果进行对比后确定粘土矿物与压汞曲线间存在三种典型对照关系。同时,粘土矿物组合暗示本区为干旱盐湖的古环境。全区成岩环境均为碱性,仅在油藏附近表现为碱-酸-碱的变化过程。