实习四 粘土矿物及粘土岩的观察与描述

一、实习的目

（1）掌握粘土岩的观察和描述内容。

（2）认识粘土及粘土岩主要类型。

（3）学习和了解粘土矿物的几种鉴定方法。

二、实习内容

鉴定和描述粘土和粘土岩；学习定名方法；学习用染色法鉴定粘土矿物。

三、粘土和粘土岩的鉴定和描述

粘土和粘土岩的主要成分为粘土矿物，岩石颗粒很细，50%以上颗粒的粒度小于0.005 mm（＜0.004 mm或＞8φ）。根据以上特征，从手标本和显微镜下鉴定粘土岩并不困难，但若准确鉴定粘土矿物成分还需采用一系列特殊的鉴定方法，如电子显微镜法、X射线法、薄膜油浸法、染色法、热分析法。

1.标本鉴定和描述内容

（1）描述岩石的颜色

粘土岩的颜色是粘土矿物和混入成分以及沉积-后生作用阶段的物理化学环境反映，描述时要分别描述原生色和次生色，命名时类似于碎屑岩，可用复合名称。

（2）描述粘土岩的粒度结构

粘土岩的粒度结构是按粘土质点、粉砂和砂的相对含量来划分的。一般可划分五种类型（表2-1）。

表2-1 按粒度划分粘土质点的结构类型

从泥质结构到砂泥质结构，含砂量增加，颗粒变粗，标本鉴定时可根据岩石粗细程度来区别。

（3）鉴定和描述粘土矿物成分和混入成分

粘土矿物由于细小很难肉眼鉴定，但根据物理性质可以初步鉴定单矿物粘土，常见的如具有遇水体积膨胀性质的为蒙脱石（胶岭石）；具有强吸水性而表面粘舌头的为高岭石；具有鳞片状并呈现丝绢光泽者为水云母，绿—橄榄绿色粒状为海绿石等。

混入物成分可根据其颜色和物理性质区别，常见混入物有：硅质者为致密、坚硬；钙质者加稀盐酸起泡；铁质者为红色或褐色；含有机质者为黑色不染手；含炭质者为黑色易染手。

（4）描述粘土矿物集合体形态结构

粘土矿物集合体形态有4种结构：

胶状结构 岩石由凝胶老化形成，可见脱水裂隙和贝壳纹，以及球颗。

豆状结构 岩石中有大于2 mm的豆粒，由粘土矿物组成，一般无同心圆结构。

鲕状结构 由粘土矿物组成的颗粒，小于2 mm，且具同心圆结构，其成分可混有铁质和有机质等。

碎屑结构 未固结的粘土，破碎后又被粘土胶结。

（5）描述粘土岩的构造

粘土岩常见构造为水平层理构造、层面构造和沿水平层理裂开的页理构造。具页理构造的粘土岩称页岩。不具上述构造的为块状构造岩石，称泥岩。

（6）描述所含生物化石的种类和特征

（7）定名

按固结程度和页理发育程度定名为基本名称，其他成分按少前多后的原则补充命名。名称包括：岩石颜色+粒度结构+混入物成分+粘土成分+固结程度名称。对某一岩石不一定各方面均具备，如紫红色砂质泥岩。

2.薄片鉴定和描述

在标本鉴定的基础上详细鉴定成分、显微结构和构造。

（1）鉴定岩石的矿物成分

主要由粘土矿物组成，常见粘土矿物有高岭石、蒙脱石（胶岭石）、水云母、海绿石等，主要根据光学性质进行鉴定。

高岭石 无色透明，有时具淡粉色，细小鳞片状晶体，集合体呈蠕虫状、书页状或放射状，呈正低突起，干涉色为一级灰白，解理呈近平行消光。

蒙脱石（胶岭石）无色透明，有时呈淡粉红色，细小鳞片状，为负低突起，干涉色一级末至二级初，为低突起。

水云母 无色透明，有时为淡绿色或淡褐色，正低突起，双折射率较高，最高干涉色可达二级末，呈细小鳞片状集合体，片状集合体也可呈蠕虫状晶体，近平行消光。与白云母区别在于光轴角较小，与高岭石区别在于双折射率较强，与蒙脱石区别在于为正低突起。

海绿石 绿色、浅绿、黄绿或橄榄绿色，为单晶时可见黄绿—绿的多色性，但多为细小晶粒集合体，多色性不明显，并呈集合偏光现象（即在正交偏光镜下转动物台时，切面始终明亮）。正中—低突起，最高干涉色为二级，多因本身颜色影响，而仍呈绿色。呈圆状、肾状。

除粘土矿物外还应鉴定和描述混入的砂和粉砂的成分和含量，以及其他混入物的成分和含量。

（2）鉴定岩石结构特征

根据结晶程度分为4级：

非晶质结构 不显光性，如水铝英石质岩石。

隐晶质结构 可见微显光性。

显晶质结构 可见细小粒状、鳞片状、纤状结构。

粗晶结构 经重结晶后形成较大晶体，如高岭石重结晶成蠕虫状晶体。

（3）粘土矿物的观察

观察粘土矿物集合体形状的内部构造和物质组成，如鲕状、豆状的同心圆有无和层数多少及组成成分等。

（4）观察和描述显微构造

鳞片构造 细小鳞片状粘土矿物无方向性排列。

毡状构造 由细长纤维状粘土矿物交织而成。正交偏光下，呈交错消光。

定向构造 片状粘土矿物交织排列呈格子状，因此可见格子状消光。

（5）定名

定名时按手标本要求，另外可适当加上特征的结构构造。

四、染色法鉴定粘土矿物

由于粘土矿物具有吸附性（或吸收性），但是各种粘土矿物对不同的有机色剂吸附能力是不同的，而且某些矿物吸附色剂后并可使溶液变色，因此，可应用有机色剂对粘土矿物的染色现象来鉴定粘土矿物，这种方法称染色法。染色法鉴定粘土与其他方法比较起来最简便，而且成本低，对单矿物粘土鉴定比较准确。

染色法操作步骤如下：

1.有机色剂的配制

常用的有机色剂有亚甲基蓝、盐酸联苯铵的饱和溶液。其配制方法如下：

（1）亚甲基蓝溶液（简称MГ）：将10 mg亚甲基蓝溶于1000 mL的蒸馏水中，即成为0.001%浓度的亚甲基蓝的淡蓝色溶液。

（2）盐酸联苯铵的饱和溶液（简称Б）：将0.5 g盐酸联苯铵溶于500 mL蒸馏水中，可加热50℃使之溶解，待冷却后滤出呈无色溶液。

（3）二氨基偶氮苯溶液（简称c），也称桔橙：将100 mg二氨基偶氮苯溶于1000 mL蒸馏水中，即得橙色二氨基偶氮苯溶液。

（4）饱和KCl溶液。

2.制备粘土悬浮液

取样品约0.5 g，在玻璃钵中用水微浸透并调成糊状，研磨数分钟，使颗粒充分分散开，移至大烧杯中，加水稀释，搅动使成悬浮液，静置待用。

3.染色

（1）用吸管吸取粘土悬浮液于4个试管中，每个试管中放入10 mL。

（2）在1和2试管中加入等量的亚甲基蓝溶液，再在2试管中加两滴饱和KCl溶液，在3试管中加入等量盐酸联苯铵溶液，在4试管中加入等量的二氨基偶氮苯溶液，然后摇匀，静置一昼夜（或更长）。

（3）观察和记录染色结果：首先观察和记录沉淀物的着色情况、所呈颜色和鲜明纯净程度，颜色鲜纯净者为单矿物粘土，颜色灰暗混杂者为多杂质粘土。还要注意颜色是否均一。其次观察和记录沉淀物特征，重点观察加亚甲基蓝的两个试管中沉淀物是呈致密状或呈凝胶状。再次观察悬浮液的透明度。

4.粘土矿物染色结果的解释

主要是根据染色结果对照已知矿物染色鉴定表，查证未知矿物的成分（表2-2）。

表2-2 粘土矿物和某些泥级非粘土矿物着色结果

五、实习报告

选1～2块标本进行岩石的鉴定并提交鉴定报告。鉴定报告一定要文字清楚，简明扼要，定名准确。

复习题

（1）在手标本上如何区分粉砂岩和泥质岩类?

（2）常见的粘土矿物有哪几种类型?试述粘土矿物的晶体构造特点。

（3）试述伊利石粘土岩、高岭石粘土岩、蒙脱石粘土岩的一般特征及成因。