粘土矿物性质

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

层 位 蒙皂石 S 韭菜园子组 烧房沟组 烧房沟组 范 围 平均值 范 围 平均值 范 围 平均值 63～98 87.8 69～97 92.3 76～86 81.1 伊蒙混层 I/S 20～99 72.76 29～94 66.28 24～73 45.9 粘土矿物含量(%) 伊利石 I 2～16 6.24 1～10 3.99 2～22 8.88 高岭石 K 1～12 5.74 1～58 7.7 3～49 20.4 绿泥石 C 1～55 9.33 1～28 3.6 3～18 10.3 绿蒙混层 C/S 33～53 44.2 29～98 29～99 17 106 29 样 品 数 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

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

层 位 蒙皂石 S 韭菜园子组 烧房沟组 烧房沟组 范 围 平均值 范 围 平均值 范 围 平均值 63～98 87.8 69～97 92.3 76～86 81.1 伊蒙混层 I/S 20～99 72.76 29～94 66.28 24～73 45.9 粘土矿物含量(%) 伊利石 I 2～16 6.24 1～10 3.99 2～22 8.88 高岭石 K 1～12 5.74 1～58 7.7 3～49 20.4 绿泥石 C 1～55 9.33 1～28 3.6 3～18 10.3 绿蒙混层 C/S 33～53 44.2 29～98 29～99 17 106 29 样 品 数 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

浅析粘土矿物在古环境研究中的应用

摘 要：粘土矿物广泛分布于各种类型的沉积物和沉积岩中，主要有高岭石、伊利石、绿泥石和梦皂石四种矿物，其组合特征和含量的变化记录了源区气候环境变化的信息。粘土矿物对环境变化的反应比较敏感，因而可以根据粘土矿物的矿物成分、组合特征、矿物结晶度及矿物含量变化记录的粘土矿物形成过程中的古环境变化来恢复古环境演变。粘土矿物作为一种研究古环境变化的重要指标，在古环境的研究中发挥着重要的作用。 关键词：粘土矿物 古环境 代用指标

粘土矿物通常是指构成土壤和岩石细粒部分（<2μm）的主要成分的矿物。一般情况下，粘土矿物是细粒分散的、含水的层状构造硅酸盐矿物和层链状构造硅酸盐矿物及含水的非晶质硅酸盐矿物的总称，所以说粘土矿物研究主要研究的是层状构造硅酸盐矿物[1]。研究古环境变化以“现在是过去的钥匙”为原则，主要采用 “将今论古”的方法，自然界中记录古环境变化的代用指标很多，如冰芯、黄土、树轮、珊瑚、硅藻等，这些代用指标在古环境重建方面也得到了广泛的应用，但这些代用指标的分布有明显的区域性。由于粘土矿物广泛分布于各种类型的沉积物和沉积岩中，所以粘土矿物在古环境变化研究中具有重要的价值和广阔的前景。 一、粘土矿物与生成环境

粘土矿物在形成过程中受水介质的ph值、eh值和盐度等因素的影

响，产生了晶体结构、形态及类型各异的矿物[1]。不同的矿物在一定程度上反映了其形成时的条件与环境。 （一）粘土矿物的生成环境

高岭石是在温暖湿润的气候条件下，主要由长石在酸性介质作用下经过淋滤作用形成的[2-3]。高岭石族矿物属1:1型层状结构硅酸盐粘土矿物，特征衍射峰：d001=0.715nm，d002=0.356～0.358nm，d003=0.238nm。经550℃高温加热后d001峰将消失（图1、2），高岭石主要来源于陆地环境，因为海洋岩内原生水中k+/h+比率高，故不能形成高岭石[4]。

伊利石:一种前景广阔的新型粘土矿物材料

李晓敏1,寇晓威2

(1.长春科技大学材料学院,吉林长春 130026;2.吉林地勘局第三地质调查所,吉林四平 136000)

摘要:伊利石是一种富钾、高铝的层状含水硅酸盐矿物,是近几年来才逐渐受到重视的新型粘土矿物材料。不同品质的伊利石可分别用作陶瓷制品的原配料,造纸用涂布粒等。经改性后的活性伊利石粉可作为橡塑制品的填充料。以优质伊利石为原料制取钾肥,同时还可获得4A 沸石、净水剂等多种副产品。伊利石的深层次开发具有广阔的市场前景。

关键词:伊利石;粘土矿物;材料

中图分类号:TU521.3 文献标识码:A 文章编号:1004-5589(2000)04-0346-04

收稿日期:2000-03-27

作者简介:李晓敏,女,1967年生,讲师,博士生,从事矿物岩石材料及地球化学研究11 概 述

伊利石(illite)是一种富钾的层状含水硅酸盐类粘土矿物,因最早(1937年)发现于美国伊利岛而得名。目前,对伊利石在矿物学中的归属,学术界意见还不尽一致。一种意见将伊利石认定为水白云母族的水白云母,化学式为K 1-

x (H 2O )x {Al 2[AlSi 3O 10](OH )2-x (H 2O)x },其呈胶体分散状的

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。除水铝英石外均属层状或层链状结构硅酸盐，因此粘土矿物可按层状结构硅酸盐矿物的分类来划分。粘土矿物按成因可分为他生粘土矿物和自生粘土矿物两类，他生粘土矿物主要是来自沉积物源区的陆源矿物，矿物成分与母源区岩石类型关系密切；自生粘土矿物为储层在特定成岩阶段化学反应析出的矿物，如自生绿泥石、自生高岭石等。不同成因粘土矿物通常具有不同的矿物组合、产状、晶形和分布规律等特征。

粘土矿物的粒度细小，其大小和形态需用电子显微镜才能测定。多数粘土矿物如伊利石等呈鳞片状，结晶良好的高岭石则呈完整的假六方片状。少数粘土矿物呈管状（埃洛石）或纤维状（坡缕石和海泡石）。

晶体结构与晶体化学特点决定了它们的如下一些性质。①离子交换性。具有吸着某些阳离子和阴离子并保

有机物化学性质总结

官能团

与Na或K反应放出H2：醇羟基、酚羟基、羧基 与NaOH溶液反应 酚羟基、羧基、酯基、C-X键 与 Na2CO3 溶液反应 酚羟基（不产生CO2）、羧基（产生CO2） 与NaHCO3溶液反应 羧基

与H2发生加成反应（即能被还原） 碳碳双键、碳碳叁键、醛基、酮羰基、苯环 不易与 H2 发生加成反应 羧基、酯基

能与H2O、HX、X2 发生加成反应 碳碳双键、碳碳叁键

能发生银镜反应或能与新制Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀 醛基

使酸性KMnO4溶液褪色或使溴水因反应而褪色 碳碳双键、碳碳叁键、醛基 能被氧化（发生还原反应） 醛基、醇羟基、酚羟基、碳碳双键 碳碳叁键 发生水解反应 酯基、C-X键、酰胺键 发生加聚反应 碳碳双键

与新制Cu(OH)2 悬浊液混合产生降蓝色生成物 多羟基 能使指示剂变色 羧基

使溴水褪色且有白色沉淀 酚羟基 遇FeCI3溶液显紫色 酚羟基

使酸性KMnO4溶液褪色但不能使溴水褪色 苯的同系物 使I2变蓝 淀粉

使浓硝酸变黄 蛋白质 12．有机物溶解性规律

根据相似相溶规则，有机物常见官能团中，醇羟基、羧基、磺酸基、酮羰基等为亲水基团，硝基、酯基、C-X键等为憎水基团。当有机物

1．钒

A．物理性质

钒是一种单晶金属，呈银灰色，具有体心立方晶格，曾发现在1550℃以及－28～－38℃时有多晶转变。钒的力学性质与其纯度及生产方法密切相关。O、H、N、C等杂质会使其性质变脆，少量则可提高其硬度及剪切力，但会降低其延展性。钒的主要物理性质见表2－1钒的力学性质如表2－2所示。

表2－1 金属钒的物理性质 性质 原子序数 原子量 晶格结构 晶格常数a/mm 密度/kg·m3 －数值 23 50.9415 体心立方 0.3024 6110 1890～1929 3350～3409 －性质 热导率(100℃)/J·(cm·s·K)1 －数值 0.31 浅灰 3d34s2 －外观 外电子层 焓(298K)/kJ·(mol·K)1 熵(298K)/J·(mol·K)1 －5.27 29.5 24.35～25.59 47.43～47.51 a.24.134 －b.6.196×103 －c.－7.305×107 d.－1.3892×105 a.25.9 －b.－1.25×104 －c.4.08×106 0.0034 53熔点/℃ 沸点/℃ 熔化热/kJ·mol1 热容cp(298K液态) －/kJ·(mol·K)1 16.0～21.5

氧化钇

产品结构式

钇氧

中文别名 英文别名 分子式

分子量 CAS编号

Yttrium oxide Y2O3 225.81 1314-36-9

【中文名称】氧化钇

【英文名称】yttrium oxide；yttria 【密度】5.01 g/cm3 【熔点（℃）】2410

【性状】白色略带黄色粉末。有吸湿性。在空气中很快吸收氨和从铵盐中 置换氨。溶于稀酸，几乎不溶于水。相对密度 5.03。熔点 2410℃。半数致死量(大鼠，腹腔)500mg/kg。

【溶解情况】不溶于水和碱，溶于酸。

【用途】主要用作制造微波用磁性材料和军工用重要材料（单晶；钇铁柘榴石、钇铝柘榴石等复合氧化物），也用作光学玻璃、陶瓷材料添加剂、大屏幕电视用高亮度荧光粉和其他显像管涂料。还用于制造薄膜电容器和特种耐火材料，以及高压水银灯、激光、储存元件等的磁泡材料。

【制备或来源】分解褐钇铌矿所得的混合稀土溶液经萃取、酸溶、再萃取、直接浓缩、灼烧而得。

【其他】露置空气中易吸收二氧化碳和水。

【接触限值】美国TWA：1mg／m3，ACGIH 英国TWA：1mg／m3 英国STEL：3mg／m3 德国MAK：5mg／m3 测定：滤器收集，酸解吸，原子吸收

1．钒

A．物理性质

钒是一种单晶金属，呈银灰色，具有体心立方晶格，曾发现在1550℃以及－28～－38℃时有多晶转变。钒的力学性质与其纯度及生产方法密切相关。O、H、N、C等杂质会使其性质变脆，少量则可提高其硬度及剪切力，但会降低其延展性。钒的主要物理性质见表2－1钒的力学性质如表2－2所示。

表2－1 金属钒的物理性质 性质 原子序数 原子量 晶格结构 晶格常数a/mm 密度/kg·m3 －数值 23 50.9415 体心立方 0.3024 6110 1890～1929 3350～3409 －性质 热导率(100℃)/J·(cm·s·K)1 －数值 0.31 浅灰 3d34s2 －外观 外电子层 焓(298K)/kJ·(mol·K)1 熵(298K)/J·(mol·K)1 －5.27 29.5 24.35～25.59 47.43～47.51 a.24.134 －b.6.196×103 －c.－7.305×107 d.－1.3892×105 a.25.9 －b.－1.25×104 －c.4.08×106 0.0034 53熔点/℃ 沸点/℃ 熔化热/kJ·mol1 热容cp(298K液态) －/kJ·(mol·K)1 16.0～21.5

1．钒

A．物理性质

钒是一种单晶金属，呈银灰色，具有体心立方晶格，曾发现在1550℃以及－28～－38℃时有多晶转变。钒的力学性质与其纯度及生产方法密切相关。O、H、N、C等杂质会使其性质变脆，少量则可提高其硬度及剪切力，但会降低其延展性。钒的主要物理性质见表2－1钒的力学性质如表2－2所示。

表2－1 金属钒的物理性质 性质 原子序数 原子量 晶格结构 晶格常数a/mm 密度/kg·m3 －数值 23 50.9415 体心立方 0.3024 6110 1890～1929 3350～3409 －性质 热导率(100℃)/J·(cm·s·K)1 －数值 0.31 浅灰 3d34s2 －外观 外电子层 焓(298K)/kJ·(mol·K)1 熵(298K)/J·(mol·K)1 －5.27 29.5 24.35～25.59 47.43～47.51 a.24.134 －b.6.196×103 －c.－7.305×107 d.－1.3892×105 a.25.9 －b.－1.25×104 －c.4.08×106 0.0034 53熔点/℃ 沸点/℃ 熔化热/kJ·mol1 热容cp(298K液态) －/kJ·(mol·K)1 16.0～21.5