伊犁盆地南缘侏罗系水西沟群粘土矿物成因简析_魏鸿

第 26 卷 第 4 期 2012 年 8 月 资源环境与工程 Resources Environment ＆ Engineering Vol. 26，No. 4 Aug．，2012 收稿日期:2012 － 05 － 28;改回日期:2012 － 06 － 29 作者简介:魏鸿 (1970 －) ，男，工程师，地质调查专业，从事地球物理勘查技术工作。E － mail:weihong027@ sina. com ? 王成等，库捷尔太铀矿床勘探样品 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 报告，新疆新地地质勘查有限公司，1998。 ? 李细根、王军宁等，乌库尔齐铀矿床普查样品 分析报告 成本分析报告下载顾客满意度调查结果及分析报告员工思想动态分析报告期中考试质量分析报告高一期中考试质量分析报告 ，新疆新地地质勘查有限公司，1988。 伊犁盆地南缘侏罗系水西沟群粘土矿物成因简析 魏 鸿，王成姣 (湖北省地球物理勘察技术研究院，湖北 武汉 430056) 摘 要:粘土矿物是砂岩中最重要的胶结物与填隙物，它们在砂岩中的含量、产状以及矿物组成，对砂岩 的孔隙结构、渗透性能都有十分重要的意义。采用带能谱仪的扫描电镜镜下观察、X 射线衍射等手段，以 伊犁盆地南缘侏罗系水西沟群为目的层，分析研究粘土矿物特征、形成机制。 关键词:粘土矿物;形成机制;矿物组合 中图分类号:P534． 52;P619． 23 + 1 文献标识码:B 文章编号:1671 －1211(2012)04 －0349 －06 0 引言 伊犁盆地是新疆重要的能源基地和全国接替能源 基地，煤炭、油页岩、天然气、铀矿资源丰富，能源矿藏 的产出与沉积地层的收储富集紧密联系，本文从矿物 学角度对伊犁盆地南缘侏罗系水西沟群中粘土矿物进 行了成因简析，力求在认识上给实际生产提供参考。 1 地质概况 伊犁盆地是在塔里木板块和哈萨克斯坦板块的南 北对冲挤压应力作用下形成的大型内陆山间坳陷盆 地，盆地坐落在元古界、古生界基底之上，构造运动的 不均匀性决定了盆地呈北强南弱、东强西弱的箕状构 造特征，剖面上 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现为北陡南缓的不对称构造形态。 盆地南缘中新生代地层总体呈向北缓倾的单斜构造， 地层发育齐全，地下水补、径、排体系完善。水西沟群 其底部为杂色细砾岩，下部由中粒砂岩、细砂岩、粉砂 岩、泥岩等组成正序粒层理;上部为浅灰色粗粒砂岩、 中—细粒砂岩、粉砂岩、泥岩等，具波状层理与水平层 理。自下而上分为八个沉积旋回，其中下部第Ⅰ-Ⅱ旋 回为冲积扇沉积，中部第Ⅴ旋回为辫状河三角洲沉积， 上部第Ⅶ旋回为曲流河沉积。 其中辫状河三角洲沉积体系是砂岩型铀矿成矿最 有利的沉积体系，三角洲前缘河口坝及席状砂亚相、三 角洲平原辫状河流亚相、扇中—扇端亚相及三角洲平 原分流河道亚相是砂岩型铀矿主要的控矿沉积;在区 域上水西沟群共发育十三层煤，具有煤—泥—砂—泥 或煤—砂—泥结构。 2 粘土矿物特征及其成因分析? 盆地南缘侏罗系水西沟群主要含水层为第Ⅰ-Ⅱ、 Ⅴ旋回和Ⅶ旋回砂体，砂体主要由含砾粗粒、中粗粒、 中细粒长石岩屑砂岩和岩屑砂岩组成，矿物组份主要 为石英、酸性火山岩岩屑、钾长石及很少量斜长石等， 泥质胶结，疏松。取自含水层的样品分析表明:粘土矿 物以自生成因为主，主要为高岭石、伊利石，伊 /蒙混层 较少;部分充填于砂岩孔隙中的陆源粘土矿物多已发 生成岩变化转变为自生粘土矿物，原生粘土矿物含量 较少，有高岭石、伊利石、蒙脱石以及少量绿泥石等。 2． 1 高岭石(K)? 大部分地段样品中的高岭石以自生成因为主，少 见原生成因，多以分散质点式充填在砂岩的粒间孔隙 中，少数情况下分布于粒表，单晶体并未具备典型的六 方片状晶形，晶棱残缺或不整齐，但聚合体形态却很典 型，呈蠕虫状、叠片状、扇状、四方板状等(照片 1、2、3) ; 乌库尔其地段样品中的原生高岭石比例较其它地段 高，呈不规则散片状分布于粒间孔隙中(照片 4)。 照片 1 蠕虫状高岭石 Photo. 1 Vermicular Kadinite 照片 2 叠片状高岭石 Photo. 2 Laminating kaolinite 照片 3 扇状高岭石 Photo. 3 Fan-shaped kaolinite 照片 4 不规则散片状高岭石 Photo. 4 Irregularly scatted flakes of kaolinite 自生高岭石主要形成于长石、岩屑颗粒的次生蚀 变，水西沟群最为典型的是钾长石的次生蚀变，应用扫 描电镜可以观察到从钾长石开始改造到形成高岭石较 为完整的微观进程。由于长石晶格相对不稳定，酸性 水介质能与它迅速发生作用，随着长石晶格中 K +的不 断迁出，长石被改造，直至解体，从而发生了长石向高 岭石的转化: 2KAlSi3O8(钾长石)+ H2 O + 2H + → Al2 Si2 O5 (OH)4(高岭石)+ 4SiO2 + 2K + (1)基本未改造的长石解理面平整，无溶蚀痕迹。X 射线能谱分析表明其主要元素为 Si、Al和 K(照片 5)。 照片 5 长石原貌及其能谱谱图 Photo. 5 Original feldspar and its spectrogram (2)长石沿解理溶蚀，开始形成微裂隙(照片 6) ， 随着溶蚀的加剧，大量的次生溶缝和溶孔随之生成，长 石成为针条状和板条状残体(照片 7)。长石残余体的 能谱分析结果与未改造长石一样。长石溶解生成的 SiO2和 Al2O3的胶体迁移，在少 K +的酸性介质环境下 从溶液中晶出并生成自生高岭石。这种成因的高岭石 结晶有序度较高，其能谱分析显示其主要元素为 Si、 Al，无 K，且 Al的含量较高(照片 8)。 (3)在孔隙流体径流不甚通畅或在长石溶体的局 部部位，长石溶蚀生成的 SiO2和 Al2O3胶体没有迁移或 部分迁移，受 K +的干扰，形成晶形发育不完全的雏晶 状高岭石。还可见长石直接改造为高岭石雏晶，生成 较为完整的假六方片状集合体，但其板片尚未完全分 开，还保留原来长石的晶形。这些雏晶格架中还存在 少量的 K +，属于高岭石形成初级阶段的产物，结晶有 序度较差(照片 9)。随着矿物改造进程的发展，雏晶 053 资源环境与工程 2012 年 高岭石结晶有序度可以提高，逐渐成为晶形完好的高岭石。 照片 6 长石开始裂解 Photo. 6 Cracking of feldspar 照片 7 长石针条状残余体 Photo. 7 Residual body of needle feldspar 照片 8 自生高岭石及其能谱谱图 Photo. 8 Authigenic kaolinite and its spectrogram 照片 9 长石向高岭石转化的中间产物高岭石雏晶及其能谱谱图 Photo. 9 Feldspar to kaolinite transformation intermediates of kaolinite young crystal spectroscopy spectra (4)个别样品中非粘土矿物水铝英石向高岭石转 化，高岭石雏晶已经生成，但仍可见浑圆球粒状水铝英 石的形貌(照片 10)。少数分布在酸化前锋亚带—弱 氧化亚带的样品中见伊 /蒙混层的弯曲叶片状边缘旋 卷形成细管状的埃洛石(照片 11) ，层间氧化带的发育 导致砂岩孔隙中的水介质条件经历了由酸性变为碱性 又变为酸性的过程，粘土矿物由高岭石向伊 /蒙混层又 向埃洛石变化。 2． 2 伊利石(I) 主要分布于粒表，单晶体常呈不规则弯曲叶片状 产出，集合体则聚集成不规则弯曲条带状，部分连接成 “之”字形飘带状(照片 12、13)。 自生伊利石的成因分为从孔隙溶液中晶出和转化 形成两种情况: 153第 4 期 魏 鸿等:伊犁盆地南缘侏罗系水西沟群粘土矿物成因简析 照片 10 水铝英石高岭石化 Photo. 10 Kaolinization of allophane 照片 11 伊 /蒙混层状边缘埃洛石化 Photo. 11 Halloysite gasification 照片 12 伊利石单晶 Photo. 12 Illite single crystal 照片 13 伊利石集合体 Photo. 13 Illite aggregate (1)由于砂体的介质环境受多种因素的影响，是 不断变化的，在成岩过程中，砂岩固体组分中钾长石等 富钾组分的溶解，析出的 K +在低渗透的情况下来不及 迁移走，导致孔隙介质为富钾的碱性环境，将有利于自 生伊利石的生成。形成不规则弯曲叶片状的伊利石 (照片 14) ，这种现象在透镜状砂体周围或粒度较细的 砂体中更为多见。 (2)在碱性条件下，水介质中有较多的 K +滞留 时，高岭石易于向伊利石转化，并在原生高岭石上生长 出不规则弯曲叶片状的伊利石雏晶(照片 15)。 Al2Si2O5(OH)4 + KAlSi3 O8 = KAl3 Si3 O10(OH)2 + 2SiO2 + H2O 照片 14 自生伊利石 Photo. 14 Authigenic illite 照片 15 高岭石向伊利石转化 Photo. 15 Conversion of kaodinite to illite 2． 3 绿泥石(C) 根据 X射线衍射分析结果，部分样品中含有少量 的绿泥石，但在扫描电镜下并未发现绿泥石单晶或集 合体，分析认为绿泥石是由物源中角闪石、黑云母、酸 253 资源环境与工程 2012 年 性火山灰岩屑蚀变形成的原生绿泥石，绿泥石抗磨损 能力较差，经过长距离的搬运后，多已破碎成极小的片 状，晶形难以得到保存，而且含量极低，电镜下不易观 察到。 2． 4 蒙脱石(S)及伊 /蒙间层(I /S)? 蒙脱石主要分布于粒表，单晶体呈不规则弯曲叶 片状，集合体则聚集成弯曲条带状、蜂窝状产出(照片 16) ，以原生成因为主。伊 /蒙间层集合体多呈不规则 弯曲叶片状产出(照片 17)。 ? 殷建华等． 扎基斯坦铀矿床勘探样品分析报告，新疆新地地质勘查有限公司，2003。 水西沟群砂岩中的蒙脱石主要来源于沉积和成岩 早期火山物质的分解和蚀源区的搬运粘土。扫描电镜 下未观察到孔隙溶液晶出形成蒙脱石，高 pH值和水介 质中富含 Ca2 +、Mg2 +有利于高岭石向蒙脱石的转化。 照片 16 蒙脱石 Photo. 16 Montmorillonite 照片 17 伊 /蒙间层集合体 Photo. 17 Iraq /Mongolia inter-layer aggregates 伊 /蒙混层是蒙脱石和伊利石相互转化的过渡型 产物，成岩期由于压实作用和温度的增大，蒙脱石向伊 利石转化，混层中的蒙脱石与伊利石的比例逐渐减小。 由于样品采集深度较浅，更多的伊 /蒙混层是受成岩期 后地层不断抬升和类似于地表条件的层间含氧水氧化 渗滤作用下，伊利石向蒙脱石转化过程中形成的。 水西沟群砂体粘土矿物的相对含量(表 1)表明: 第Ⅰ-Ⅱ旋回、第Ⅴ旋回砂体中粘土矿物组合为 K + I + I /S + C，砂体中粘土矿物以高岭石为主。 表 1 伊犁盆地南缘水西沟群砂岩中粘土矿物相对含量(%)一览表 Table 1 Schedule of relative content of clay mineral 样号 岩性 蒙脱石 伊利石 高岭石 绿泥石 伊蒙混层 5 黄色中粗砂岩 3 11 86 中粒砂岩 7 93 含砾粗砂岩 12 88 中粒砂岩 12 85 3 中粒砂岩 13 10 67 10 含炭细砂岩 9 65 16 10 含炭屑砂岩 9 76 10 5 灰色中细砂岩 27 73 浅灰色粉砂岩 19 53 16 12 浅灰色砂岩 19 13 56 12 浅灰白色粗砂岩 1． 3 11． 4 73． 2 14． 6 浅黄白色粗砂岩 1． 9 17． 2 68． 3 13． 6 灰色含砾粗砂岩 0． 3 9． 5 75． 2 15． 0 浅灰色粗砂岩 0． 7 11． 0 63． 5 16 灰色中砂岩 17 66 10 7 黄色中砂岩 22 48 8 22 灰白色粗砂岩 24 57 8 11 黄色砂砾岩 41 49 10 黄色细砂岩 27 52 10 11 灰色粗砂岩 21 57 8 14 灰色中砂岩 24 50 11 15 1-2 黄色砂砾岩 7 14 79 黄色中砂岩 12 7 81 含砾粗砂岩 9 6 85 灰色砂砾岩 12 10 65 13 灰白色砂砾岩 10 7 73 10 含砾粗砂岩 13 11 70 6 7 浅黄含砾粗砂岩 8． 6 76． 0 15． 4 灰色粗砂岩 18． 4 27． 0 20． 5 34． 1 黑色含砾粗砂岩 8． 6 81． 4 8． 6 1． 4 灰色中砂岩 34． 2 26． 9 20． 6 18． 3 灰色粗砂岩 0 39． 3 25． 1 35． 6 灰色钙质中砂岩 8． 4 75． 7 6． 4 9． 5 灰色粗砂岩 26． 3 18． 7 42． 2 12． 8 353第 4 期 魏 鸿等:伊犁盆地南缘侏罗系水西沟群粘土矿物成因简析 其它三种粘土矿物伊利石、蒙脱石和绿泥石含量 较低。第Ⅶ旋回砂体粘土矿物组合为 S + I + K + C，大 部分样品中粘土矿物以伊利石为主，绿泥石和蒙脱石 含量较第Ⅰ-Ⅱ、Ⅴ旋回明显增高，均不含间层粘土 矿物。 3 结论 总结前述，将盆地南缘水西沟群砂岩中粘土矿物 成因特征归结如下:粘土矿物以自生成因为主，原生成 因少见，矿物主要为高岭石、伊利石，绿泥石、伊 /蒙混 层较少，矿质来源主要为长石和岩屑。由此，高岭石成 为该群中主要成岩粘土矿物，在整个沉积地层粘土矿 物演化序列中位于主导地位，是我们后续研究的基本 立足点和出发点。 (责任编辑:李 雯) Brief Analysis of Cause of Clay Minerals in Southern Margin of Jurassic Shuixigou Group WEI Hong，WANG Chengjiao (Hubei Institute of Geophysical Exploration Technology，Wuhan，Hubei 430056) Abstract:The clay minerals are the most important cements and interstitials material in the sandstone，their content in the sandstone，occurrence ＆ mineral composition，pore structure of sandstone and permeability have great significance． Using scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy，X-ray diffraction microscopy means，the authors analyze characteristics and formation mechanisms of clay minerals，taking southern margin of Jurassic Shuixigou group as the target layer． Key words:clay mineral;formation mechanism;mineral assemblage (上接第 348 页) Study on Special Techniques and Construction Method of Deep Foundation Pit Support of Peat Soil in Dianchi Basin TANG Minling1，XU Yangqing2 (1． Yunnan Province Real Estate Development(Group)Company，Kunming，Yunnan 650021; 2． Wuhan Design and Researeh Institute of China Coal Technology ＆ Engineering Group，Wuhan，Hubei 430061) Abstract:Combined with cases of deep peat soil excavation engineering in Dianchi basin，the authors raise support technology within a large circle in deep peat soil excavation engineering． The practice has proved technical support in the large circle can effectively overcome low strength of the peat soil，it is difficult to provide reliable bolt tension problems， and to control the deformation of foundation pit． The authors summarizes the key processes of special construction method including cast-in-place bored pile，deep mixing pile and support structure． Key words:peat soil;deep foundation pit;internal support of circle;construction method 453 资源环境与工程 2012 年