泥质岩

泥质质点含量超过50%的沉积岩

泥质岩是指泥质质点（主要指粘土矿物）含量超过50%的沉积岩，且粒径小于0.0039毫米。又称粘土质岩。

岩石介绍

泥质岩主要由粘土矿物（高岭石、埃洛石、蒙脱石、水云母、海泡石等）、碎屑矿物（石英、长石、云母等）和某些自生非粘土矿物（铁、锰的氧化物、氢氧化物和碳酸盐矿物等）组成。常见胶状、豆状、鲕粒结构和鳞片状、毡状、格子状构造。

依混入物可分为粉砂泥质岩、砂质泥质岩等；依粘土矿物，可分为高岭石泥质岩、蒙脱石泥质岩、水云母泥质岩等。

泥质岩是沉积岩中分布最广的一类岩石，约占沉积岩总面积的60%。

在黑色页岩、炭质页岩中，发现了含镍、钼、钒、铅、铂、钯、铈、钇等元素的矿床。

物理性质

质纯的单矿物泥质岩具有可塑性、耐火性、烧结性、干缩性、吸附性、吸水膨胀性等特点，被工业部门广泛应用作为陶瓷材料、耐火材料、漂白剂、净化剂和钻井泥浆原料。但某些性质（如可塑性、吸水性等）对工程建设有极不利的影响应加以注意。

矿物组成

泥质岩的成分非常复杂，主要是高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石和混层粘土等粘土矿物，这些矿物手标本和薄片中常因为粒度细小而难以辨别，在扫描电镜下，可依据各个粘土矿物的特征形态加以区分。它们的晶体结构、化学成分、物理性质均不相同，其成因也各异。高岭石是在雨量充沛、排水良好和酸性水中形成的，为热带和亚热带的典型产物。蒙脱石通常由火山玻璃蚀变而来，常见于碱性土壤中。在埋藏成岩作用中，蒙脱石将转变成伊利石。伊利石是数量最多的粘土矿物，大部分来源于先成页岩，也是深埋页岩的主要组分，其中伊利石常与绿泥石共生。

泥质岩经过深埋成岩作用后还可以出现绢云母。此外，常常含有粉砂级或泥级大小的石英、长石、和云母碎屑以及其他自生成分，如方解石、自生石英、铁铝氧化物及其水化物、黄铁矿、有机质等。

泥质岩的平均矿物成分为：粘土矿物占58%，石英28%，长石6%，碳酸盐矿物5%，氧化铁矿物2%。

化学成分

泥质岩的化学成分主要取决于它的矿物成分和所吸附离子的成分和含量。泥质岩的化学成分以SiO2、Al2O3和H2O为主，其中又以SiO2为最多。页岩的平均化学成分含量（%）为：SiO2 58.10，Al2O3 15.40，Fe2O3 4.02，FeO 2.45，MgO 2.44，CaO 3.11，Na2O 1.30，K2O 3.24，CO2 2.63，C 0.80，H2O 5.00。

泥质岩中SiO2含量主要取决于石英含量，大部分CaO和少量MgO取决于碳酸盐矿物的多少。Al2O3、Fe2O3、FeO、Na2O、K2O主要赋存于粘土矿物中，这些氧化物的含量变化取决于不同的粘土矿物。

沉积环境对泥质岩的化学成分也有一定的影响。如美国宾夕法尼亚系海成粘土比非海成粘土含有更多的钙。

结构和构造

泥质结构

主要由小于4微米的颗粒组成，因而岩石致密均一。当含粉砂和砂时，则形成各种过渡类型结构，如粉砂泥质结构、砂泥质结构等。

鲕粒和豆粒结构

粘土质点围绕核心凝聚而成，直径小于2毫米的称鲕粒，大于2毫米的称豆粒，常见于胶体成因的粘土岩中。

同生砾屑结构

粘土物质沉积后，尚未完全固结，受到流水冲刷形成砾屑，又被粘土物质胶结而成。粘土岩的构造分宏观构造和显微构造。宏观构造中最显著的是由于粘土矿物的定向排列而呈现出的剥裂性，在页岩中最常见。常见的显微构造有：由极细小的鳞片状粘土矿物杂乱分布而成的鳞片构造，多见于泥岩中；由纤维状粘土矿物错综交织而成的毡状构造和由片状粘土矿物定向排列而成的定向构造。常在静水环境中形成，也可以是压实作用的结果。

分类命名

按是否发育页理划分

1、泥岩：无页理。

2、页岩：有页理。

用页理定义页岩是国际性的普遍做法，但国内外也有人将页岩定义为发育水平纹理的泥岩。

按粘土矿物组成划分

1、单成分粘土岩：指在粘土矿中有某种粘土矿物含量超过50%，这种矿物可直接参加定名。如高岭石粘土岩、蒙脱石粘土岩、伊利石粘土岩。如果还有页理，可将“粘土岩”改为“页岩”。

2、复成分粘土岩：指在粘土矿中有任何一种粘土矿物的含量都不超过50%。如有必要，可用含量较高的两种粘土矿物以“少前多后”的顺序命名。如高岭石-伊利石粘土岩、伊利石-蒙脱石粘土岩。自然界中大多数泥质岩都是复合成分的，所以“复成分粘土岩”这一名称用的较少，可就成为泥岩或页岩。

按非粘土的其他成分命名

这种划分除了对粉砂有一定含量规格外，对其他成分（自生成分）则相对不怎么严格。

主要岩石类型

泥质岩的主要岩类有下列几种：

高岭石粘土岩

又称高岭土，因首先发现于中国江西景德镇附近的高岭村而得名。主要由高岭石组成，质纯者其含量可达90%以上，其次是埃洛石和伊利石，混入物有石英、长石、云母、黄铁矿、菱铁矿和有机质等。其化学成分主要是SiO2、Al2O3和H2O。岩石多呈白、灰等色，含杂质时色变深。致密块状或疏松土状，有腻滑感，可塑性低，粘结性小，耐火度高，可达1770～1790℃，具良好的绝缘性和化学稳定性。主要作造纸涂料、填料、橡胶、塑料、油漆填料和陶瓷原料。用高岭土制合成沸石，可用于气体和液体的吸附、干燥、分离净化，以及石油的催化、裂化等。高岭石粘土（岩）可分为风化残积型和沉积型。前者主要发育在酸性及中酸性侵入岩的风化壳中，在温暖潮湿的气候条件下，由铝硅酸盐矿物分解而成。著名产地有江西景德镇、湖南衡阳等地。后者是由SiO2和Al2O3胶体在酸性介质中凝聚而成，也可以是风化残积型高岭土（岩）的侵蚀破坏产物，以机械方式沉积而成。中国晚古生代和部分中生代含煤岩系中沉积型高岭土（岩）的储量远大于风化残积型高岭土（岩）。著名产地有河北唐山、山东淄博等地。中国许多煤田中发现有一种高岭石泥岩，呈煤层夹矸产出，几乎由纯高岭石组成，是一种优质高岭土矿床，厚度不大，但层位稳定，分布范围广泛，可作地层和煤层对比标志。在高岭石泥岩中，发现了高温石英、透长石以及自形锆石、磷灰石和褐色黑云母等特殊重矿物，结合它的地质产状，使人们相信，火山灰降落，后经蚀变是高岭石泥岩的形成机理。

蒙脱石粘土岩

主要由蒙脱石组成，常含少量白云母、绿泥石、碳酸盐矿物、石膏、有机质以及未分解的火山凝灰物质等。岩石常呈白、粉红、淡绿、浅黄等色。吸水性、可塑性和粘结性强，但耐火度弱。按其工艺性能和用途，又分为膨润土（又称斑脱岩）和漂白土。膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的粘土，具有强吸水性，吸水后，体积可膨胀10～30倍，还具有很强的阳离子交换性能。按化学成分可分为钠基膨润土和钙基膨润土。膨润土在石油化工、制糖、油脂工业中用作脱色剂，铸造工业中作粘结剂，钻探中作泥浆材料。漂白土是一种胶质粘土，成分与膨润土相似，但钙多、钠少，吸附性能强，在精炼石油产品及精制矿物油和植物油时，作为脱色剂或漂白剂。中国主要产地有吉林舒兰，浙江余杭、临安，江苏江宁，新疆托克逊等地。蒙脱石粘土（岩）是凝灰岩或玻璃质喷出岩，在碱性介质（pH=7～8.5）中，在海水或地下水的作用下的分解产物，堆积于原地或沉积于湖泊、海湾以及深海中而成。

伊利石粘土岩

是以伊利石为主的分布最广的一类粘土（岩），但经常含有其他粘土矿物，以及石英、长石、云母等碎屑和有机质。岩石常呈灰、黄褐等色，水平层理发育。由于常含较多杂质，一般仅作粗陶瓷制品及制砖瓦原料。伊利石粘土（岩）在大陆及海洋环境中均可生成。地层时代越老，其相对含量也越大，这与成岩作用有关。④泥岩和页岩。泥岩是块状的不具纹理或页理的泥质岩，页岩是具纹理或页理的泥质岩（见彩图）。这两种岩石成分以伊利石为主，此外常含其他粘土矿物和一些碎屑矿物及某些自生矿物。按混入物的化学成分，又可划为：含CaCO3 (<25%）的，称为钙质泥岩和钙质页岩。含铁离子时，岩石呈红、紫红、灰绿等色，称为铁质泥岩和铁质页岩。富含SiO2（含量可达85%以上）的，称为硅质泥岩和硅质页岩。含大量碳化有机质的，称为碳质泥岩和碳质页岩。含较多有机质和细分散的硫化铁而显黑色的，称为黑色泥岩和黑色页岩。黑色页岩中常有各种金属元素，有时达工业品位。黑色页岩中铱和碳的异常含量，以及它在某些地质时期（如前寒武纪、早古生代、石炭纪等）在世界范围内的广泛分布，引起地质学家的极大注意。认为黑色页岩是在不寻常的缺氧事件下形成的。含一定数量干酪根（>10%）的页岩，称为油页岩，可从中提取若干有用气体和焦油。

成岩作用

泥质岩在成岩阶段主要发生压实作用和矿物成分的转变。软泥中富含水，其水分多达总体积的70～90%。在上覆地层的压实作用下，排出大部分的水。因此，在深度1公里左右，泥质沉积物仅含30%的水，此时已形成泥质岩。随着埋深加大，发生不同程度的脱水作用，最后泥质岩中只剩下百分之几的水。矿物成分的转变主要是由于埋深增加而温度逐渐升高。蒙脱石在地温 75-95℃时开始变成混层粘土（如蒙脱石-伊利石），地温增至150℃以上时，逐渐转化为伊利石和绿泥石。高岭石在100℃以上时，当孔隙溶液中（K+）/（H+）比值升高时，转变成伊利石。当过渡到初始变质（温度为200-300℃，压力为1×108-2×108帕）时，可出现叶蜡石和浊沸石。随着初始变质程度的加强和继之而来的低级变质作用，最后，伊利石被绢云母和绿泥石代替。因此，研究粘土矿物在成岩作用中的转变，可以提供重要的地热信息，指示石油的生成、保存和煤级的变化。

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