第二章 第四节 粘土矿物自生与转化
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粘土矿物演化过程咱们来唠唠粘土矿物的演化过程,这就像是一场超级有趣的变身之旅呢。
粘土矿物一开始可不是我们看到的这个样子。
它们起源于岩石,就像孩子出生于家庭一样。
岩石在风吹日晒、水流冲刷这些大自然的魔法之下,开始慢慢分解。
这时候的岩石就像一个被逐渐拆碎的大房子,一块一块的材料被剥落下来。
这些剥落的小碎片就是粘土矿物的前身,不过这个时候它们还很粗糙,就像刚刚从树上摘下来的带着刺儿的野果,还不能直接吃,得经过一番打磨才行。
那这些粗糙的小碎片是怎么变成细腻的粘土矿物的呢?这中间有好多神奇的变化呢。
水就像一个勤劳的搬运工,把那些分解后的小颗粒带到各个地方。
在这个过程中,小颗粒们就像是一群在旅途上的小探险家,不断地和周围的环境发生反应。
它们可能会和水里的各种化学物质交朋友,比如说溶解在水里的二氧化碳,这就像在一场聚会上结识新朋友一样。
小颗粒和二氧化碳一结合,就开始慢慢改变自己的结构,变得越来越细腻,越来越像我们认识的粘土矿物了。
随着时间的推移,粘土矿物的演化还在继续。
就像一个人在成长过程中不断学习新技能一样,粘土矿物也在不断吸收和转化周围的物质。
有些粘土矿物会和土壤里的微生物产生互动,这微生物啊,就像一个个小小的魔法师,它们在粘土矿物的身边施展魔法。
微生物分解有机物释放出的各种营养物质,就像魔法的元素一样,被粘土矿物吸收进来,让粘土矿物变得更加丰富和复杂。
这时候的粘土矿物就像是一个装满了宝藏的小盒子,里面不仅有来自岩石的原始成分,还有从外界吸收来的各种好东西。
而且啊,环境的温度和湿度也对粘土矿物的演化有着很大的影响。
如果把粘土矿物比作一个正在睡觉的小动物,温度和湿度就像是它的被子和枕头。
合适的温度和湿度会让这个小动物睡得很舒服,然后健康地成长。
要是温度太高或者太低,湿度太大或者太小,就像给这个小动物盖了一床不合适的被子,它可能就会生病,粘土矿物的演化也就会受到阻碍。
比如说在干旱的地区,水分很少,粘土矿物可能就没办法很好地进行那些需要水参与的化学反应,就像一个厨师没有足够的水来煮饭一样,做出来的饭肯定不好吃,粘土矿物的发育也就不完全。
作为岩石组分的粘土矿物其含量、种类及其分布、产状等对地层伤害有着非常密切的关系。
由于粘土矿物颗粒细小(<0.01mm),比表面极大,并具有特殊的结构组成,因此它们对外来作业流体如注入水、压裂液、酸化液、压井液等的侵入极为敏感。
当与外来流体接触时,粘土矿物往往会发生膨胀、微粒运移、生成某种沉淀等从而堵塞储层油气流动的孔隙通道,造成储层渗流能力的下降,损害油气层。
因此了解粘土矿物的性质对油田开发十分重要。
通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜技术可以确定岩石中粘土矿物的含量、分布及产状等。
选取了西泉5井的部分岩石样品进行了上述测定,测定结果见表1。
表1 西泉5井区三叠系储层粘土矿物含量统计表根据X衍射和扫描电镜分析,韭菜园子组砂层以蒙皂石(包括蒙脱石和皂石两个亚族)为主,63%~98%,平均87.8%;其次为伊/蒙混层(20%~99%,平均72.76%),绿泥石(1%~55%,平均9.33%),另有高岭石(1%~12%,平均5.74%)和伊利石(2%~16%,平均6.24%)(见表1)。
对韭菜园子组敏感性的简单分析:(供参考)韭菜园子组伊/蒙混层和绿/蒙混层含量较多,伊/蒙混层和绿/蒙混层是遇水易膨胀的矿物,易发生粘土膨胀和分散造成地层伤害。
韭菜园子组绿泥石含量相对较高(平均9.33%),绿泥石是酸敏性矿物,酸化时易造成氢氧化铁胶体沉淀(酸敏)。
另外伊利石和高岭石是速敏性矿物,易造成颗粒运移堵塞地层。
粘土矿物分析在储层潜在敏感性评价中的应用一、粘土矿物类型粘土矿物(clay minerals)是粘土和粘土岩中晶体一般小于2微米,主要是含水的铝、铁和镁的层状结构硅酸盐矿物。
有的在其成分中还有某些碱金属或碱土金属存在。
粘土矿物包括高岭石族矿物、蒙皂石、蛭石、粘土级云母、伊利石、海绿石、绿泥石和膨胀绿泥石以及有关的混层结构矿物,此外还包括具过渡性的层链状结构的坡缕石(凹凸棒石)和海泡石以及非晶质的水铝英石。
平均厚度35km,大洋下平均厚5km。
青藏高原最厚。
分沉积层、花岗质壳层(硅铝层)、玄武质壳层(硅镁层)。
岩石圈:包括地壳及上地幔的刚性盖层。
第一节地壳的组成物质(二)矿物矿物是单个元素或若干元素在一定地质条件下形成的具有特定理化性质的化合物,是构成岩石的基本单元。
矿物的形态气态:天然气液态:石油,汞大部分矿物呈固态矿物形成的方式:液体或熔融体直接结晶、气体升华、胶体凝固、固体再结晶气态变为固态:火山喷出硫蒸汽或H2S气体,前者因温度骤降直接升华成自然硫,H2S气体与大气中的O2发生化学反应形成自然硫。
液态变为固态:是矿物形成的主要方式,可分为两种形式。
1)从溶液中蒸发结晶。
如盐类。
2)从溶液中降温结晶。
岩浆冷凝。
固态变为固态:主要是由非晶质体变成晶质体。
矿物的鉴别:根据形态、光学性质和力学性质晶质矿物:内部质点作规则的排列,在适宜的生长条件下,这种有规律的排列使晶体具有一定的内部结构构造和几何外形。
非晶质矿物:内部质点呈无规律的排列,杂乱无章,故没有一定的几何外形。
造岩矿物绝大多数是晶质矿物。
矿物的形态单体形态:一向延伸型:柱状、针状、纤维状二向延伸型:板状、片状、鳞片状三向延伸型:粒状集合体形态:纤维状、鳞片状、粒状、土状、致密块状、放射状、鲕状、豆状、钟乳状、葡萄状、肾状、结核状等矿物的光学性质矿物对光线的吸收、反射、折射等时呈现的外观特征。
包括矿物的颜色、条痕、透明度和光泽。
矿物的颜色由矿物的化学成分与内部结构决定,分自色、他色、假色。
自色由矿物的固有成分决定,他色是矿物杂质的颜色,假色是光线作用造成的。
条痕是指矿物粉末的颜色。
作用是增强自色、减弱他色、消除假色光泽指矿物的反光能力。
分金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、玻璃光泽等等。
透明度指矿物的透光能力。
矿物的力学性质•包括硬度、解理、断口、弹性等。
•硬度:矿物抵抗外力作用的能力。
•摩氏硬度计:1822年,Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体,这是所谓的摩氏硬度计。
黏土矿物的成因与地球化学特征研究黏土矿物是一种重要的地表及地下矿物,其成因与地球化学特征一直是地质学家们关注的焦点。
本文将以矿物学和地球化学的角度,探讨黏土矿物的形成机制和其在地壳演化中的作用。
一、黏土矿物的形成机制黏土矿物主要来源于母岩的风化和改造作用。
母岩经历了长时间的风化和化学反应,天然的矿物质逐渐转化为黏土矿物。
其中,重要的形成机制包括矿物溶解和再沉淀、离子交换、氧化还原反应等。
首先,当母岩中的矿物质溶解于孔隙水中时,当孔隙水中的溶解度达到饱和点时,矿物质会从溶液中再沉淀下来,形成黏土矿物。
例如,长石的长时间溶解沉淀过程就是黏土矿物形成的主要渠道之一。
其次,离子交换是黏土矿物形成的另一个重要机制。
当母岩中的矿物质发生溶解时,周围的溶液中会存在与矿物中相似的离子,这些离子会和溶液中原有的离子进行交换。
这种交换作用将原有的矿物质转化为黏土矿物,并使母岩中的黏土矿物含量增加。
最后,氧化还原反应也在黏土矿物的形成过程中发挥作用。
例如,铁氧化物(如赤铁矿)在还原性环境下,会被还原成含铁的黏土矿物(如蒙脱石)。
这种还原反应不仅改变了岩石的矿物学特征,还对地球化学循环产生了重要的影响。
二、黏土矿物的地球化学特征黏土矿物具有一些特殊的地球化学性质,这些性质在地壳演化和环境研究中具有重要意义。
首先,黏土矿物是一种很好的记录环境变化的指示剂。
由于其对环境变化非常敏感,黏土矿物可以记录古气候、古土壤和古海洋等方面的信息。
通过研究黏土矿物的成分和结构变化,可以了解地球各个地区过去的环境演化过程。
其次,黏土矿物对环境中的污染物有一定的吸附作用。
由于其特殊的层状结构,黏土矿物可以吸附和存储有机物、重金属等污染物质,减少其对环境的影响。
因此,黏土矿物在环境修复和资源回收领域具有潜在的应用前景。
最后,黏土矿物在油气勘探和开发中起着重要的作用。
由于其具有较强的吸附能力和多孔结构,黏土矿物可以作为重要的储层和封盖层。
通过研究黏土矿物的地球化学特征,可以预测地下储层中的油气分布和运移规律,为油气勘探提供科学依据。