南华北地区石炭-二叠系砂岩和泥岩中粘土矿物的形成与转化

常用的岩土和岩石物理力学参数

(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下： ) 21(3ν-= E K ) 1(2ν+= E G （7.2） 当ν值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5，因为计算的K 值将会非常的高，偏离实际值很多。最好是确定好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计)，然后再用K 和ν来计算G 值。 表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。 岩石的弹性（实验室值）（Goodman,1980） 表7.1 土的弹性特性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2 各向异性弹性特性——作为各向异性弹性体的特殊情况，横切各向同性弹性模型需要5 中弹性常量：E 1, E 3, ν12,ν13和G 13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G 13和G 23。这些常量的定义见理论篇。 均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。 横切各向同性弹性岩石的弹性常数（实验室） 表7.3

流体弹性特性——用于地下水分析的模型涉及到不可压缩的土粒时用到水的体积模量K f ，如果土粒是可压缩的，则要用到比奥模量M 。纯净水在室温情况下的K f 值是2 Gpa 。其取值依赖于分析的目的。分析稳态流动或是求初始孔隙压力的分布状态（见理论篇第三章流体-固体相互作用分析），则尽量要用比较低的K f ，不用折减。这是由于对于大的K f 流动时间步长很小，并且，力学收敛性也较差。在FLAC 3D 中用到的流动时间步长,? tf 与孔隙度n ，渗透系数k 以及K f 有如下关系： ' f f k K n t ∝ ? （7.3） 对于可变形流体（多数课本中都是将流体设定为不可压缩的）我们可以通过获得的固结系数νC 来决定改变K f 的结果。 f 'K n m k C + = νν （7.4） 其中 3 /4G K 1 m += ν f 'k k γ= 其中，' k ——FLAC 3D 使用的渗透系数 k ——渗透系数，单位和速度单位一样（如米/秒） f γ——水的单位重量 考虑到固结时间常量与νC 成比例，我么可以将K f 的值从其实际值（Pa 9 102?）减少，利用上面得表达式看看其产生的误差。 流动体积模量还会影响无流动但是有空隙压力产生的模型的收敛速率（见1.7节流动与力学的相互作用）。如果K f 是一个通过比较机械模型得到的值，则由于机械变形将会产生孔隙压力。如果K f 远比k 大，则压缩过程就慢，但是一般有可能K f 对其影响很小。例如在土体中，孔隙水中还会包含一些尚未溶解的空气，从而明显的使体积模量减小。 在无流动情况下，饱和体积模量为： n K K K f u + = （7.5） 不排水的泊松比为：

环境保护中粘土矿物的应用

环境保护中粘土矿物的应用 [文档副标题] [日期]

环境保护中粘土矿物的应用 摘要：无机非金属环境矿物材料基于其不同的性能广泛用于空气污染处理、 废水处理和固体废弃物处理的环境治理，并在节能保温材料方面、在降噪隔 声方面、在无形磁波污染控制方面、在自然灾害防治方面、在太阳能材料应 用方面、在传动系统减震方面、在新型抗菌材料方面、在人体健康材料方面 等都将起到重要作用。 1.粘土矿物材料的研究现状 人类社会的发展史就是人们利用矿物材料的文明史。随着科学技术的发展和工业化程度的不断提高，许多金属材料的性能已不能适应高强、高速、高温、轻质、绝缘、耐腐蚀等方面的要求，因而非金属矿物材料的发展十分迅速，如美国汽车工业中轿车钢铁构件已由占81%降为61%，采用由非金属材料制成的构件大大减轻了车重，节约了钢材；发达国家一些原来从事钢铁、造船等行业的研究已转向新型材料及新型陶瓷的研究。同时，伴随着矿物材料的深加工技术的发展，矿物材料的利用价值和应用领域不断提高，如散装膨润土30美元/吨，而有机膨润土2400-3600美元/吨；重晶石散装未碎者40美元/吨，而药物级达2560美元/吨；石墨原矿500美元/吨，石墨密封材料7000美元/吨，而石墨乳10000美元/吨。近年来无机非金属矿物材料在环境保护中的应用不断加强，使矿物材料成为治理、修复环境污染的环境材料。 新型材料是发展高新技术产业的重要支柱之一,随着材料结构向多元化、功能化、智能化发展,矿物材料已成为现代材料科学的重要组成部份。传统的或一般的矿物材料的应用是直接利用矿物(包括部分岩石)本身所具有的物理化学性质和工艺特性,而且只作为单一性能或低性能的一般材料来应用。如陶瓷矿物材料、建筑矿物材料、化工矿物材料和冶金辅助矿物材料等,这种传统的矿物材料都是低值材料或产品,并由于其本身性能的局限性或未得以强化增强,因而在诸

粘土矿物对磷的吸附性能及其在水体净化中的应用

农业环境科学学报2007,26(增刊):447-453 Journal of A gro-Environm ent Science 粘土矿物对磷的吸附性能及其在水体 净化中的应用 干方群1,3,周健民1,王火焰1,董元华1,2,刘云1,2 (1.中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室,江苏南京210008;2.中国科学院南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室,江苏南京210008;3.中国科学院研究生院,北京100049) 摘要:磷是引起水体富营养化的主要元素,由于粘土矿物具有良好的吸附性能,尤其是改性后的粘土矿物吸附效果更为显著,利用粘土矿物对磷污染水体进行治理,愈来愈受到人们的关注,为此就粘土矿物对水体中磷的吸附性能研究进展以及粘土矿物在含磷水体处理中的应用前景进行了归纳、分析和介绍。 关键词:粘土矿物;改性;吸附;磷;水体净化 中图分类号:X52 文献标识码:A 文章编号:1672-2043(2007)增刊-0447-07 Adsorpti on of Phosphorus on C l ay M i n era ls and Its Appli ca ti on i n W a ter D econ t am i n a ti on G AN Fang-qun1,3,Z HOU J ian-m in1,WANG Huo-yan1,DONG Yuan-hua1,2,L IU Yun1,2 (1.State Key Laborat ory of S oil and Sustainable Agriculture,I nstitute of Soil Science,Chinese Acade my of Sciences,Nanjing 210008,China;2.Joint Open Laborat ory of Soil and the Envir on ment,I nstitute of Soil Science,Chinese Acade my of Sciences and Hongkong Bap tist University,Nanjing210008,China;3.Graduate University of Chinese Acade my of Sciences,Beijing 100049,China) Abstract:Phos phorus is recognized as an essential element in water eutr ophicati on.I n recent years,clay m inerals,es pecially those modified clays,have been used in deconta m inating phos phorus-contam inated water,because of their excellent ads or p tive caracters.I n the p resent paper,a su mmary concerning ads or p ti on of phos phorus on clay m inerals and their app licati on in water deconta m inating is outlined. Keywords:clay m inerals;modified clays;ads or p ti on;phos phorus;water deconta m inati on 随着人类活动程度的不断加大以及活动范围的逐渐扩大,水体富营养化问题变得越来越严重。水体富营养化不仅严重破坏了水体的自然功能,也直接影响着人类对水资源的开发与利用[1],因而是目前一个突出的环境污染问题。据不完全统计,1999年中国主要湖泊中处于氮磷富营养化的占56%之多[2]。而到2004年,周怀东等[3]调查分析了全国水体总磷和总氮的分布态势,结果发现水库与湖泊的营养盐水平处于升高趋势,这意味着水体富营养化程度在不断加 收稿日期:2007-04-14 基金项目:江苏省科技厅科技攻关和自然科学基金项目(BE2006371, BK2004168) 作者简介:干方群(1984—),女,安徽巢湖人,博士研究生,主要从事水体环境污染与控制研究。E-mail:fqgan@https://www.wendangku.net/doc/4118107337.html, 通讯作者:周健民E-mail:j m zhou@https://www.wendangku.net/doc/4118107337.html, 重之中。研究表明,氮磷等营养成分的富集是导致水体富营养化的根本原因,其中磷是制约许多藻类生长的根本性因素[4]。因此,如何有效控制并设法去除水体中的磷日益显得重要。目前国内外常用的污水除磷方法主要有吸附法、沉淀法、生物法、混凝法及离子交换法等,其中沉淀法与生物法等均存在产生沉淀物或生物污泥等二次污染问题,而吸附法不仅可以克服这类问题,且具有处理效果好、占地面积小、工艺简单、操作方便等优点,在含磷废水处理中备受关注[5～7]。在吸附法处理污水的应用研究中,寻找新的高效吸附剂是开发除磷新工艺的关键[8、9]。 粘土矿物是一类重要的非金属矿藏资源,也是各类土壤和沉积物的主要成分,在自然界中分布广泛、种类繁多、储量丰富,在很多生产实践领域已有着广

页岩膨胀

中国石油大学 渗流物理 实验报告 实验日期: 成绩: 班级: 学号: 姓名: 教师: 同组者: 泥页岩膨胀性测定 一．实验目的 1．了解高温高压泥页岩膨胀仪的结构、工作原理及使用方法； 2．掌握粘土矿物吸水膨胀的机理及膨胀率的计算方法。 二．实验原理 粘土矿物在高温高压下与水接触开始膨胀，随着时间的增加，膨胀量增大。不同时刻的膨胀量除以粘土样品的初始高度可得该岩样在不同时刻的膨胀率。当膨胀量达到稳定时，可求最大膨胀率。 （1）膨胀率计算公式： ％100*0 h h h E t -= 式中， E —膨胀率，%；mm ； t h —粘土样品在t 时刻的高度，mm ； 0h —粘土样品的初始高度，mm 。 （2）防膨率计算公式 21E E B -= 式中， B--防膨率，%； 1E --未经处理过的粘土的最大膨胀率，%； 2E --处理过的粘土的最大膨胀率，%。 三．实验仪器及流程

图1 高温高压泥页岩膨胀仪原理示意图 图2 主测杯结构示意图 主要实验仪器： 氮气瓶作为气源，提供环压和将测试液体压入主测杯； 高温高压泥页岩膨胀仪作为主要实验场所，提供实验理化条件； 容栅传感器测量岩样的膨胀量； 数据控制及显示系统显示经过处理转换得到的膨胀量。

四．实验步骤 1、样品制备 1）样品烘干 将土样或泥页岩样粉（过100目筛）在105℃条件下烘干4小时以上，冷却至室温，放置于干燥器内备用。 2）样品压制 （1）将带孔托垫放入模内，上面放一张滤纸，用游标卡尺测量深度1h ； （2）用天平称取5～10g 样品装入压模内，用手拍打压模，使其中样品端面平整， 并在表面再放一张滤纸； （3）将压棒置于模内，轻轻左右旋转下推，与样品接触；将组好的岩样模置于油 压机平台上，加压至6MPa ，5分钟后泄压；取出压棒，倒置压模，倒出岩样表层的土样，用游标卡尺测量深度2h ，岩样长度210h h h -=。 2、膨胀率测试 1．将制备好的粘土试样(同岩样模一起)从主测杯底部装入主测杯内，同时注意主测杯底部放置密封圈，紧固主测杯下6个固定螺钉。 2．在主测杯上部放一个密封圈，将带有测盘、测杆的平衡支架系统放入主测杯内，调整好位置，拧紧固定螺钉；将滑块往下推移，确保滑块接触到试样。 3．将注液杯与主测杯之间的注液阀顺时针关闭，然后把试液(15～20mL)倒入注液杯中，拧紧杯盖。关闭注液杯的连通阀。 4．将连接好的主测杯和注液杯放入加热套中，并将两根输气管分别与主测杯的输入三通阀和注液杯的连通阀杆连接好，插上销钉。 5．将容栅传感器放入支架内，调节表杆位置，使其底部与滑块接触，并拧紧固定螺钉。然后将温度传感器插入主测杯的孔内。 6．拧紧注液杯上部的放气手柄，拧紧主测杯的放气螺钉，然后打开注液杯的连通阀；打开总气源阀，调节减压阀，将连接注液杯的气体压力调至0.5Mpa ，将主测杯的气体压力调实验压力2Mpa 。 7．打开计算机中的测试软件，设置好采样时间。 8．打开电源开关，设置加热温度。 9．主测杯放入加热套一定时间后，当温度达到实验温度时，点击测试软件上的“清零”和“开始”键；打开注液阀，将液体注入主测杯中，迅速关闭注液阀；打开主测杯的放气螺钉，调节主测杯中的压力到实验压力(为减少实验误差，上述三个操作最好在15s 内完成)；则指定温度、压力条件下的膨胀实验正式开始。 10．记录不同时间粘土试样的膨胀量，当膨胀量达到稳定时，停止实验。 11．关闭总气源阀，旋紧主测杯上的放气螺钉，关闭注液杯的连通阀，关闭主机电

岩石样本

地质各个岩石及岩性 泥岩:一种由泥巴及黏土固化而成的沉积岩，其成分与构造和页岩相似但较不易碎。一种层理或页理不明显的粘土岩。 粉砂岩:主要由粉砂碎屑组成的沉积岩是粉砂岩。由粒径为0.0625～0.0039毫米（mm）的粉砂的含量占50％以粉砂岩标本的一种碎屑沉积岩。粉砂岩的碎屑组分一般比较简单，以石英为主，长石和岩屑少见，有时含较多的白云母。除粉砂以外其它由砂、粘土或化学沉淀物组成。按粒度划分为粗粉砂岩（0.0625～0.0312mm）和细粉砂岩（0.0312～0.0039mm）。粉砂岩中常具有薄的水平层理，沉积物含水时易受液化产生变形层理及其它滑动构造。粉砂岩按粒度分为：粗粉砂岩（0.0625～0.0312mm）和细粉砂岩（0.0312～0.0039mm）；按混入物成分分为：泥质粉砂岩、铁质粉砂岩、钙质粉砂岩等。

砂岩: 砂岩是一种沉积岩，主要由砂粒胶结而成的，其中砂粒含量大于50%。绝大部分砂岩是由石英或长石组成的，石英和长石是组成地壳最常见的成分。砂岩的颜色和成分有关，可以是任何颜色，最常见的是棕色、黄色、红色、灰色和白色。有的砂岩可以抵御风化，但又容易切割，所以经常被用于做建筑材料和铺路材料。例如石英砂岩中的颗粒比较均匀坚硬，所以砂岩也被经常用来做磨削工具。砂岩由于透水性较好，表面含水层可以过滤掉污染物， 比其他石材如石灰石更能抵御污染。 白砂岩：它是指粒度为2～0.0625mm的砂占全部碎屑颗粒50%以上的陆源碎屑岩。 按砂粒的直径划分为：巨粒白砂岩（2～1mm）、粗粒白砂岩（1～0.5mm）、中粒白砂岩（0.5～0.25mm）、细粒白砂岩（0.25～0.125mm）、微粒白砂岩（0.125～0.0625mm），以上各种白砂岩中，相应粒级含量应在50%以上。 按岩石（矿物）类型分类：石英白砂岩（石英和各种硅质岩屑的含量占砂级岩屑总量的95%以上）和石英杂白砂岩、长石白砂岩（碎屑成分主要是石英和长石，其中石英含量低于75%、长石超过18.75%）和长石杂白砂岩、岩屑白砂岩（碎屑中石英含量低于75%，岩屑含量一般大于18.755,岩屑/长石比值大于3）和岩屑杂白砂岩。 按种：类分为：白砂岩文化石,白砂岩蘑菇石,白砂岩切面,白砂岩板岩。

粘土矿物在环境中的应用

https://www.wendangku.net/doc/4118107337.html, 粘土矿物在环境中的应用 刘龙涛1，崔丹2 1中国矿业大学（北京）资源学院（100083） 2陕西师范大学旅环院（710062） E-mail：wfhtllt@https://www.wendangku.net/doc/4118107337.html, 摘要：随着科学技术的不断发展，人们在享受科技成果的同时，也造成了对自身生存环境的污染。许多化学污染物以多种途径进入环境，工业和生活废弃物的排放日益增多，造成土壤、水体和大气污染，严重影响着生态系统的安全，对人类与生态环境产生了直接或潜在的危害。随着工农业生产的飞速发展和人口急剧膨胀，人类活动与自然资源和环境之间的矛盾日益加剧，合理利用矿产资源和有效控制环境污染已是实现社会可持续发展的战略问题。目前，对于环境污染，人们已经研究出多种物理、化学和生物的方法来转移这些污染物。由于粘土矿物价格便宜且具有机械稳定性，多孔隙率、多种表面和结构、分散悬浮性、离子交换性、吸附性等，故用颗粒细小的粘土矿物及改性粘土矿物来转移污染物已经成为人们研究的热点。 关键词：粘土矿物 环境保护 构造特征 1． 引言 近几年，粘土矿物在环保方面的应用越来越广泛，在污水处理、大气吸附、过滤脱色等方面的应用水平不断提高;在生态建材(如具有保温、隔热、吸音、调光等功能的建材)、杀菌、消毒剂等方面都有新的应用技术和产品[22-23]。加强环境保护、改善生态平衡已成为当务之急。 2. 粘土矿物的结构特征概述 粘土矿物是颗粒细小(＜0.1mm)的含水层状结构硅酸盐矿物，其结构单元层是由Si-O四面体片与Al-O八面体片按不同的规律连结起来而构成，按其连接方式的不同把粘土矿物划分为1:1和2:1两种结构类型，前者如高岭石，后者如蒙脱石、伊利石、凹凸棒石等.粘土矿物结构单元层内部因发生离子的类质同象置换，比如四面体中Si4+被Al3+置换，八面体中Al3+被Fe2+、Mg2+置换，从而使其单元层表面具有电性.此外，粘土矿物颗粒细小，比表面积大，因而，粘土矿物会表现吸附性、离子变换性、胶体性、分散性和催化性，这些特性在环境污染处理中具有十分重要意义. 在粘土矿物中，硅、铝、氧是其中最主要的元素。在这些粘土矿物中，硅和氧结合生成硅氧四面体，铝和氧结合生成了铝氧八面体，其中硅氧四面体分布在同一个平面内，彼此以3个角顶相连，从而形成二维延展的网层即四面体片。同样，铝氧八面体共用边角形成了八面体.这些硅氧四面体片和铝氧八面体片又共用氧原子，将不同的片结合在一起.形成层状结 -1-

泥岩砂岩物理参数

泥岩砂岩物理参数 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

三峡库区地灾防治顾问部文件 中铁二院三峡顾问咨发〔2007〕31号 关于重庆市三峡库区三期地质灾害防治项目 万州区徐家坝危岩带（治理总表序号：217）初步设计阶段 勘查报告的咨询评估报告 重庆市国土资源和房屋管理局： 根据重庆市三峡地防办委托，中铁二院工程集团有限责任公司三峡库区地灾防治顾问部组织专家于2007年6月15日，在鸿都大酒店十七楼三会议室，对重庆市地勘局南江水文地质工程地质队提交的《万州区徐家坝危岩带（治理总表序号217）初步设计阶段勘查报告》（简称《勘查报告》）进行了审查，参加会议的单位有万州区地质灾害整治中心、重庆时乐浦地质灾害防治咨询设计事务所、重庆市地勘局南江水文地质工程地质队。审查期间，听取了《勘查报告》编制单位的情况汇报，同与会人员交换意见。经认真研究，现将《勘查报告》的咨询评估意见报告如下： 一、 基本情况 （一）危岩基本情况 徐家坝危岩位于重庆市万州鱼泉产业集团有限公司厂区南及西南侧，地处长江左岸一级支流龙宝河左岸台阶状（或方山）丘陵陡崖一带，行政区划属于万州主城龙宝区。地理坐标介于X=3412990～36536255m 、Y=3412533～36537288m 范围。 危岩为侏罗系中统沙溪庙组巨厚层状砂岩陡崖，呈东西向分布，长900m ，高5.5～25m ，由14个危岩体组成，总体积21660m 3，为大型危岩带。危岩带临空面近 中 铁 二 院 工程集团有限责任公

于直立，所处势能较高，其高度以大于15m为主，多数属中位危岩。危岩带斜坡脚高程在187～195.52m，危岩底高程在207～220m，危岩顶面高程在223.31～ 239.50m。 （二）可研阶段批复意见 2005年8月中国国际工程咨询公司对可研勘查与设计报告进行评估，同年10月出具了评估报告，评估意见认为： 1、意见 （1）、危岩带各危岩体均已形成卸荷裂隙，顶部影响范围内的建筑物及地面普遍出现了变形裂缝，W1危岩体2003年已发生崩塌灾害，危岩失稳危及移民迁建企业和居民安全，进行防治是必要的。 （2）、危岩带总体防治方案经技术经济比较，采用方案基本合适，分项工程设计基本合理可行。 2、建议 （1）、危岩带中可能发生崩塌的危岩体均独立存在或连成一小段，初设阶段应划分为单体或小段，在《勘查报告》提出的危岩影响范内分别统计危及人数和可能造成的经济损失，并据此分别确定其防治等级，优化工程设计。 （2）、编制工程初步设计方案时，应针对W1～W12每个危岩体提出具体工程措施。 （三）本阶段完成主要工作量 详见表一。 勘查实际完成工作量表 表一

粘土矿物分析

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。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持于交换状态的特性。一般交换性阳离子是Ca2+、Mg2+、H+、K+、(NH4)+、Na+，常见的交换性阴离子是(SO4)2-、CI-、(PO4)3-、(NO3)-。产生阳离子交换性的原因是破键和晶格内类质同象置换引起的不饱和电荷需要通过吸附阳离子而取得平衡。阴离子交换则是晶格外露羟基离子的交代作用。②粘土-水系统特点。粘土矿物中的水以吸附水、层间水和结构水的形式存在。结构水只有在高温下结构破坏时才失去，但是吸附水、层间水以及海泡石结构孔洞中的沸石水都是低温水，经低温（100～150℃）加热后就可脱出，同时象蒙皂石族矿物失水后还可以复水，这是一个重要的特点。粘土矿物与水的作用所产生的膨胀性、分散和凝聚性、粘性、触变性和可塑性等特点在工业上得到广泛应用。③粘土矿物与有机质的反应特点。有些粘土矿物与有机质反应形成有机复合体，改善了它的性能，扩大了应用范围，还可作为分析鉴定矿物的依据。此外，粘土矿物晶格内离子置换和层间水变化常影响光学性质的变化。蒙皂石族矿物中的铁、镁离子置换八面体中的铝，或者层间水分子的失去，都使折光率与双折射率增大。 粘土矿物的形成方式有三种：①与风化作用有关。风化原岩的种类和介质条件如水、气候、地貌、植被和时间等因素决定了矿物种和保存与否。②热液和温泉水作用于围岩，可以形成粘土矿物的蚀变富集带。③由沉积作用、成岩作用生成粘土矿物。 高岭土主要用作陶瓷原料、造纸的填料和涂层；主要由蒙脱石构成的膨润土用于作

粘土水化测定方法

粘土水化测定方法 摘要：由于粘土矿物具有水合活化中心而吸附结合水，结合水是控制形成粘性土稠度、塑性、分散膨胀、收缩等物理化学性质及强度、变形等力学性质的重要因素之一，强烈地牵制着涉及粘土矿物行业的发展。定量测定粘土表面结合水和弄清粘土水合机制，是合理有效地预测粘土矿物与水结合后所出现的物理一化学过程、控制和利用水合粘土特殊物理化学性质、力学性质的基础理论研究。它涉及粘土矿物学、水化学、表面化学、土质学、土力学、土壤学等诸多方面，属于多学科交叉的基础理论研究。在测定粘土吸水时，大多都不是从物理机理上进行分析和解决，而是采用标定法来解决，且大量的田间标定又很困难，标定结果出现误差。通过对吸附水的测定确定粘土的水化程度以及区分粘土水化的类型。 关键词：粘土；结合水；水化；活化；测定方法 1.前言 水在粘土中的存在形式主要包括强结合水、弱结合水、毛细管水及重力水四种。 (1)强结合水：又称吸湿水。吸湿水利用分子的吸附力吸附在岩土颗粒的周围并且形成一层极薄的水膜, 这层水膜是紧附于颗粒表面结合最牢固的一层水, 在强压下,其密度接近普通水的两倍,具有极大粘滞性和弹性,可完全不受重力作用,抗剪切, 抗传递静水压力, 最高吸附力可达10MPa。 (2)弱结合水：弱结合水的吸附力则相对较小,它处于吸着水之外,厚度则大于吸着水,又称弱薄膜水。弱薄膜水在外界的压力下可变形,但同样不受重力的影响,在颗粒水膜之间可作较为缓慢的移动,具有一定的张力及弹性, 同样也不能传递净水压力。 （3）毛细管水：是指在通过毛细管作用保持在岩土毛细管空隙中地下水, 这种地下水的存在方式在岩土中很常见, 对岩土的水理性质影响也是非常大的, 毛细管水存在的不同形式具体又细分为：孤立毛细管水、悬挂毛细管水、真正毛细管水。同样, 不同毛细管水存在形式的不同对岩土的水理性质的影响程度也不同。

南海粘土矿物组合特征及其环境意义_邱中炎

文章编号:1001-909X (2008)01-0058-07 收稿日期: 2006-05-15 基金项目:国家自然科学基金资助项目(40476050) 作者简介:邱中炎(1981-),男,广西柳州市人,硕士研究生,主要从事海洋环境记录方面的研究。 南海粘土矿物组合特征及其环境意义 邱中炎 1,2 ,沈忠悦3,韩喜球 1,2 ,陈建芳 1 (1.国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州　310012; 2.国家海洋局海底科学重点实验室,浙江杭州　310012; 3.浙江大学地球科学系,浙江杭州　310027) 摘　要:利用X 射线衍射法(X RD )对南海12个海底表层沉积物和20个悬浮物样品中粘土矿物组成和分布特征进行了综合分析。结果表明:(1)研究区的表层沉积物粘土矿物以伊利石为主,其次为绿泥石、高岭石、伊/蒙间层矿物以及蒙皂石;悬浮物粘土矿物是以绿泥石为主,其次为高岭石、蒙皂石、伊利石以及伊/蒙间层矿物。(2)粘土矿物的组成和分布特征主要受气候条件、物质来源、水动力条件及相互间稀释作用的制约。伊利石的含量随离岸距离和水深的增加呈增大趋势;高岭石则在近岸区特别是河口区富集;绿泥石在西部沿岸海区的含量较低,在东部岛弧和北部台湾岛附近海区的含量较高;蒙皂石与火山作用密切相关,在东部火山岛弧附近海区含量较高。(3)粘土沉积物的来源以河流输入为主,海洋自生和风尘搬运对该区的沉积影响不大。(4)深海悬浮物粘土矿物的组成变化能够很好地指示短尺度气候环境的变迁,伊利石的结晶程度对气候和环境变化反映灵敏,其随所处环境的压力增大而变差。 关键词:南海;粘土矿物;结晶度;环境意义中图分类号: P736.21 文献标识码:A 0　引言 南海背靠亚洲大陆、外绕岛弧,是一个典型的 半封闭性边缘海,其独特的地理位置和晚新生代以来的高沉积速率,引起了中外众多海洋地质学家的极大关注。海洋粘土矿物的分布非常广泛,它的组成和分布特征可以反映源区气候以及许多非气候条件,如物质来源、沉积环境和水动力条件等。对粘土矿物的组合、含量、粒度分布特征以及结构特点的深入研究,可为了解粘土矿物的形成、推测来源区气候环境的特征及沉积环境提供有益的信息,对解决相关的地质科学问题、改善生态环境具有重要意义。前人对南海表层沉积物中的粘土矿物特征曾进行了大量的研究[1-6] ,本文在对其组合特征进行研究的同时,还对不同季节、不同水深采集到的悬浮物样品中粘土矿物组合特征进行了研究,为未来南海粘土矿物来源及在时间和空间上变化的进一步研究提供科学依据。 1　样品及实验方法 本文共采集了32个样品,其中12个样品来自于南海海底表层沉积物,20个样品来自于南海N E 2站位(17.2534°N 、119.5013°E )的海洋悬浮物(图1)。 表层沉积物样品是利用箱式采集器采集的,悬浮物样品是1998年7月8日～1999年4月30日利用悬浮物采集器采集的。采集悬浮物时,将各采集器悬挂于浅、中、深3种不同水深处,当悬浮物缓慢沉淀到采集器中后,将悬浮物取出,经低温冷冻烘干后密封保存,供实验室分析和测量使用,采集的周期为半个月至一个月不等。 实验室分析和测量步骤如下:(1)原样品经醋酸处理去除碳酸盐矿物后,用离心法分离,获得粒级小于2μm 的粘土矿物;(2)采用自然沉降法制取定向样品,并进行X 射线衍射(X RD)分析;(3)自然定向样品在60℃的乙二醇饱和蒸汽中恒温16h, 第26卷　第1期2008年3月 海 洋 学 研 究 JOURNAL OF MARINE S CIENC ES V ol.26　N o.1M a r.,　2008

泥岩砂岩物理参数

三峡库区地灾防治顾问部文件 中铁二院三峡顾问咨发〔2007〕31号 关于重庆市三峡库区三期地质灾害防治项目 万州区徐家坝危岩带（治理总表序号：217）初步设计阶段 勘查报告的咨询评估报告 重庆市国土资源和房屋管理局： 根据重庆市三峡地防办委托，中铁二院工程集团有限责任公司三峡库区地灾防治顾问部组织专家于2007年6月15日，在鸿都大酒店十七楼三会议室，对重庆市地勘局南江水文地质工程地质队提交的《万州区徐家坝危岩带（治理总表序号217）初步设计阶段勘查报告》（简称《勘查报告》）进行了审查，参加会议的单位有万州区地质灾害整治中心、重庆时乐浦地质灾害防治咨询设计事务所、重庆市地勘局南江水文地质工程地质队。审查期间，听取了《勘查报告》编制单位的情况汇报，同与会人员交换意见。经认真研究，现将《勘查报告》的咨询评估意见报告如下： 一、 基本情况 （一）危岩基本情况 徐家坝危岩位于重庆市万州鱼泉产业集团有限公司厂区南及西南侧，地处长江左岸一级支流龙宝河左岸台阶状（或方山）丘陵陡崖一带，行政区划属于万州主城龙宝区。地理坐标介于X=3412990～36536255m 、Y=3412533～36537288m 范围。 中 铁 二 院 工程集团有限责任公司

危岩为侏罗系中统沙溪庙组巨厚层状砂岩陡崖，呈东西向分布，长900m，高5.5～25m，由14个危岩体组成，总体积21660m3，为大型危岩带。危岩带临空面近于直立，所处势能较高，其高度以大于15m为主，多数属中位危岩。危岩带斜坡脚高程在187～195.52m，危岩底高程在207～220m，危岩顶面高程在223.31～239.50m。 （二）可研阶段批复意见 2005年8月中国国际工程咨询公司对可研勘查与设计报告进行评估，同年10月出具了评估报告，评估意见认为： 1、意见 （1）、危岩带各危岩体均已形成卸荷裂隙，顶部影响范围内的建筑物及地面普遍出现了变形裂缝，W1危岩体2003年已发生崩塌灾害，危岩失稳危及移民迁建企业和居民安全，进行防治是必要的。 （2）、危岩带总体防治方案经技术经济比较，采用方案基本合适，分项工程设计基本合理可行。 2、建议 （1）、危岩带中可能发生崩塌的危岩体均独立存在或连成一小段，初设阶段应划分为单体或小段，在《勘查报告》提出的危岩影响范内分别统计危及人数和可能造成的经济损失，并据此分别确定其防治等级，优化工程设计。 （2）、编制工程初步设计方案时，应针对W1～W12每个危岩体提出具体工程措施。 （三）本阶段完成主要工作量 详见表一。

粘土矿物在地质、环境、材料科学领域中的应用

粘土矿物在地质、环境、材料科学领域中的应用 随着人类对粘土矿物研究的日益深入以及粘土矿物在各领域中的应用日益加深，粘土矿物的独特性质正越来越受到人们的关注。粘土矿物分布的广泛性、特有的物理、化学、晶体结构的性质及其形成机理的独特性，决定了它在地质、环境、材料科学领域应用中的重要意义。 1.粘土矿物的结构特征概述 粘土矿物是颗粒细小（<0.1mm）的含水层状结构硅酸盐矿物，其结构单元层是由si-o四面体片与Al-o八面体片按不同的规律连结起来而构成，按其连结方式的不同把粘土矿物分为1:1和2:1两种结构类型，前者如高岭石，后者如蒙脱石、伊利石、凹凸棒石等。粘土矿物结构单元层内部因发生离子的类质同象置换，比如四面体中Si离子被Ai离子置换，八面体中Ai离子被Fe、Mg离子置换，从而使其单元层表面具有电性。此外，粘土矿物颗粒细小，比表面积大，因而，粘土矿物会表现吸附性、离子交换性、胶体性、分散性和催化性，这些特征在地质、环境、材料科学领域中具有十分重要的意义。 在粘土矿物中，硅、铝、氧是其中最主要的元素。在这些粘土矿物中，硅和氧结合生成硅氧四面体，铝和氧结合生成铝氧八面体，其中硅氧四面体分布在同一个平面内，彼此以三个角顶相连，从而形成二维延展的网层即四面体片。同样，铝氧八面体共用边角形成了八面体片。这些铝氧四面体片和硅氧八面体片又共用氧原子，将不同的片结合在一起，形成层状结构。 粘土矿物除少数为非晶质外，大多是是由按四面体配位阳离子(Si4+、Al3+、Fe3+)和按八面体配位阳离子（Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+）组成层状或链状的硅酸盐化合物。层状硅酸盐的基本结构单元是硅氧四面体层或水镁石层或三水铝石八面体层。粘土矿物可分为高岭石类、蒙脱石类和云母类等。高岭石为1:1型结构，基本式为Si4Ai4O10（OH）8，个单元层间距小，小分子或阳离子很少有机会进入层际空隙中，故层际通常不发生离子交换，而是在粘土的表面和边、角发生。蒙脱石类和云母类粘土均为2:1型结构其基本式为Si3Ai4O20（OH）4·nH2O，由于同晶置换，这两种类型的粘土矿的离子交换除在层面的边、脚上发生，更多是由层际间的阳离子交换而形成。 2.粘土矿物在石油地质中的应用

怎么分辨泥质粉砂岩与粉砂质泥岩的区别精选文档

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怎么分辨泥质粉砂岩与粉砂质泥岩的区别 鉴于大家对泥质与粉砂质泥岩的分辨不知怎么入手，我们特地从大量资源中整合出下面的文章，以帮助大家更好的分辨泥质粉砂岩与粉砂质泥岩的区别，让我们先来区分一下砂岩和泥岩的概念。 砂岩——沙粒在经过长期的水搬运后留在河床上，经过数千年的堆积，并在地质物理作用下胶结而成的岩石。结构呈颗粒状，有良好的透水性，颗粒直径非常细小，大约在1/16-2mm。而粉砂岩的颗粒大约在1/16-1/250mm，几乎是砂岩中颗粒最小的一种。 泥岩（页岩）——泥岩是属于粘土岩的一种，由粘土物质经压实、脱水、重结晶后形成。颗粒十分微小，一般小于1/256mm，比砂岩中颗粒最小的粉砂岩还要小很多。结构通常为页状或薄片状，用硬物击打易裂成碎片，透水性很差。泥岩与页岩也是有区别的，通常情况下，页岩的层理较泥岩清晰的多，相邻两层组成颗粒大小有明显差异，单层厚度小于25cm总厚度可达到数十米；泥岩层理不明显，单层厚度大于1米，且质地较均匀。 野外分辨粉砂岩与泥岩的最好方法是用牙咬一下，泥岩不碜牙，而粉砂岩，咬起来会有明显的碜牙的感觉。另外，也可以在粉砂岩与泥岩的断口用手搓一下，粉砂岩有明显的砂感，相比之下，泥岩要细腻的多。

在物质的命名中，一般遵循这样的规则。当某一成份含量在50%以上则构成基本名称；另一成份含量在50—25%之间，以“质”表示之。比如，泥质粉砂岩——其意思是粘土含量为50——25%，粉砂含量为50%或以上；又比如，粉砂质泥岩——其意思是粉砂含量为25—50%，粘土含量为50%或以上。 希望这篇文章能够更好的帮助大家分辨泥质粉砂岩与粉砂质泥岩的区别！ 推荐阅读： 本文由粉砂岩整理提供

旋挖钻机在钻进泥岩或砂岩时经常出现打滑现象

旋挖钻机在钻进泥岩或砂岩时经常出现打滑现象分析 旋挖钻机在钻进泥岩或砂岩时，经常出现打滑现象，即无阻力也加不压，无法钻进或钻进困难，从而影响施工进度及生产效率。本人经过长时间的施工及经验积累，也曾在众多泥岩地质基础施工，如：湖北天兴州，嘉陵江，汨罗等工程，对钻进泥岩有一定认识及见解，通过对地质.钻具及操作的整合.最终破解泥岩钻进难题。 （一）、泥岩概述 泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩及页岩等沉积岩类的岩石，因含有丰富的氧化物呈红色、深红色或褐色，这类岩石统称为红砂岩。红砂岩主要呈粒状碎屑结构和泥状胶结结构两种典型结构形式。多数红砂岩受大气环境的作用可崩解破碎，甚至泥化，故其岩块的大小及颗粒级配将随干湿循环的时间过程而变化。泥岩是一种由泥巴及黏土固化而成的沉积岩，其成分与构造和页岩相似但较不易碎。一种层理或页理不明显的粘土岩。泥岩具有吸水、粘结特性。 （二）、打滑原因 施工过程中，如果干孔钻进泥岩，选用螺旋钻斗钻进效率较高，如果选用双底捞砂斗也可钻进，但负载较大；孔内一旦遇水马上出现打滑现象，因此打滑与水或泥浆有直接关系，所以泥

岩打滑主要原因由以下几点组成1泥岩的硬度，2水或泥浆润滑作用，3泥岩吸水软化等。 （三）、不同钻具钻进分析 1螺旋钻斗钻进水孔泥岩时，由于泥岩遇水软化，会把螺旋钻斗前端的锥头挤满泥岩渣土，形成一个整体，钻具便失去钻进作用，不能持续钻进后，水或泥浆便进入钻斗与泥岩之间而润滑，便形成打滑。 2用双底截齿钻斗钻进泥岩水孔时，由于截齿钻进方式是利用前端的合金头钻入，合金头很容易破入泥岩，但由于前端的合金头很短，固定合金头的截齿体必须跟进切入，但截齿体太钝，便形成阻力，由于截齿破入泥岩太浅，泥岩具有胶结性，从而达不到破碎效果，因此不能持续钻进，水或泥浆进入截齿与泥岩之间而润滑，便形成打滑。 3通过上述分析，泥岩胶结性好不易破碎，需较锋利的刀具，钻进切入较深，切入阻力小才能达到切削破碎的效果。 （四）、破解泥岩钻进 因此选用双底捞砂斗，切削式钻进符合上述分析。但实际捞砂斗也会出现打滑现象，不过其中包含众多因素

恐龙化石层为什么都是页岩层、泥岩层、砂岩层

恐龙化石层为什么都是页岩层、泥岩层、砂岩层 恐龙化石层都是页岩层、泥岩层、砂岩层的证据： 1、据地质考察，侏罗纪时期，自贡这一带是开阔的滨湖地带，是恐龙理想的生活场所，而大山铺又是风平浪静的砂质浅滩，在此死亡的以及被河水从远处搬运来的恐龙尸骸，都被浅滩上的泥沙掩埋起来。尸骸地堆积与泥沙的掩埋交替进行了很长时期，以后再经过一两亿年漫长岁月的积压，终于形成了今天所见的含化石的砂岩层。 2、自贡恐龙博物馆发现又一恐龙化石点2009年2月6日，我馆接到自贡市大安区牛佛镇关帝村村民丁永超的报告，说该村一村民在修房过程中发现了恐龙化石。主要是几小块比较破碎的恐龙肢骨化石和肋骨化石。化石埋藏于晚侏罗系的紫红色泥岩中，保存非常零散和破碎，估计是恐龙死亡后经过了长距离的搬运而异地埋藏于此。 3、禄丰，位处云南省省会昆明市西北方约一百零二公里，是一个小型的内陆盆地。在禄丰盆地中沈积了厚达1000公尺的陆相沈积岩石，被正式区分为下部与上部禄丰组地层，而恐龙化石都挖掘自下部禄丰组岩层中。黄式云南龙的标准化石材料是一具不完整骨架，但具有近乎完全的脑袋。这件标本是从禄丰盆地中下部禄丰组的紫红色砂岩中清理出来的恐龙化石。 4、恐龙沟距离新疆奇台县150公里，面积10余平方公里，它由洪水冲击沟和低缓的赭石山岗组成，呈南北走向。虽然它的面积不大，但由于埋藏着极为珍贵的恐龙化石而闻名。 5、科学家发现，二连盐湖上白垩纪二连组为富含恐龙化石的层位。其典型地层岩性为三部分：下部为浅灰、淡灰绿色泥质砂岩、含砾砂岩和砂砾岩；中部为红褐、砖红色泥岩和砂质泥岩；上部为绿黄、灰黄色泥岩。总厚度大于60米。有科学家认为，这是由巨大洪水作用形成的沉积物？ 6、近年来在内蒙古巴音满都呼白垩纪末期的地层里出土的数百个原角龙和甲龙化石中，大量完整的恐龙骨架成群堆积在一起。同时发现当地含化石的岩层是一种砖红色的粉沙岩层， 7、中美内蒙古恐龙考察队通过近两年的野外地质考察与发掘，先后在阿拉善盟、鄂尔多斯市、赤峰市宁城县等地采集了大量的古脊椎动物化石。这批恐龙

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危岩为侏罗系中统沙溪庙组巨厚层状砂岩陡崖，呈东西向分布，长900m，高5.5～25m，由14个危岩体组成，总体积21660m3，为大型危岩带。危岩带临空面近于直立，所处势能较高，其高度以大于15m为主，多数属中位危岩。危岩带斜坡脚高程在187～195.52m，危岩底高程在207～220m，危岩顶面高程在223.31～239.50m。 （二）可研阶段批复意见 2005年8月中国国际工程咨询公司对可研勘查与设计报告进行评估，同年10月出具了评估报告，评估意见认为： 1、意见 （1）、危岩带各危岩体均已形成卸荷裂隙，顶部影响范围内的建筑物及地面普遍出现了变形裂缝，W1危岩体2003年已发生崩塌灾害，危岩失稳危及移民迁建企业和居民安全，进行防治是必要的。 （2）、危岩带总体防治方案经技术经济比较，采用方案基本合适，分项工程设计基本合理可行。 2、建议 （1）、危岩带中可能发生崩塌的危岩体均独立存在或连成一小段，初设阶段应划分为单体或小段，在《勘查报告》提出的危岩影响范内分别统计危及人数和可能造成的经济损失，并据此分别确定其防治等级，优化工程设计。 （2）、编制工程初步设计方案时，应针对W1～W12每个危岩体提出具体工程措施。 （三）本阶段完成主要工作量 详见表一。