黏土岩
| 黏土岩 |
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中文名；黏土岩 缺 点；抗风化能力较低 含 义；沉积岩中分布最广的一类岩石 分 类；主要有泥岩和页岩两大类 |
黏土岩是沉积岩中分布最广的一类岩石。其中，黏土矿物的含量通常大于50%，粒度在0.005～0.0039mm范围以下。主要由高岭石族、多水高岭石族、蒙脱石族、水云母族和绿泥石族矿物组成。 黏土岩致密均一，不透水，性质软弱，强度低，易产生压缩变形，抗风化能力较低，尤其是含蒙脱石等矿物的黏土岩，遇水后具有膨胀、崩解等特性，不适合作为大型水工建筑物的地基。[1]
目录
概念
黏土岩是指一种由粒径小于0.01mm碎屑颗粒组成的岩石。具有泥质结构。以高岭石、蒙脱石、水云母等黏土矿物为主，也有少量石英、长石等矿物碎屑。含腐殖质的黏土岩干燥时有吸水性、可塑性；而含高岭石的黏土岩有滑感、无可塑性，干燥时表面有裂纹，吸水性强，吸水后体积剧烈膨胀；水云母黏土岩则介于上述两者之问。常具有薄层理构造，夹于坚硬岩石问可形成软弱结构面，浸水后易发生软、泥化，对工程建筑危害极大。
内容
黏土岩是指以黏土矿物为主(含量大于50%)的沉积岩。常见黏土矿物包括高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等。常见黏土岩微观构造主要有显微鳞片构造，表现为无定向，杂乱；显微毡状构造，表现为略具定向性，交织、交错消光：显微定向构造，表现为细小鳞片状或纤维状黏土矿物沿层面定向排列，同时消光。 黏土岩的主要成分为黏土矿物，岩石结构很细，50%以上的粒度小于0.005mm。根据以上特征，从手标本和显微镜下确认黏土岩并不困难，但若准确鉴定出是哪一种黏土矿物成分，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、染色法和热分析法。标本鉴定和描述内容如下：
颜色
黏土岩的颜色是黏土矿物和混入成分以及沉积一后生作用阶段的物理化学环境的反映，描述时要分别描述原生色和次生色，命名时同碎屑岩可用复合名称。
粒度结构
黏土岩的粒度结构是按黏土质点、粉砂和砂的相对含量来划分。一般可划分五个类型：泥状结构(黏土>95%，粉砂<5%)；含粉砂泥状结构(黏土>75%，粉砂5%～25%，砂<5%)；粉砂泥状结构(黏土>50%，粉砂25%～50%，砂<5%)；含砂泥状结构(黏土>70%，粉砂<5%，砂5%～25%，)；砂泥状结构(黏土>50%，粉砂<5%，砂25%～50%)。从泥状结构到砂泥状结构，含砂量增加，颗粒变粗，标本鉴定时可根据岩石断口粗细程度来区别。
矿物成分
黏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黏土，常见的如有遇水体体积膨胀性质的为蒙脱石(胶岭石)，具有强吸水性而表现粘舌头的为高岭石，具鳞片状并呈现丝绢光泽者为水云母，绿一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，常见混入物有硅质为致密、坚硬；钙质加稀盐酸起泡；铁质为红色或褐色；含有机质为黑色不染手；含碳质为黑色且染手。
形态结构
黏土矿物集合体形态有四种结构。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2mm的豆粒，是由黏土矿物组成，一般无同心圆结构；鲕状结构：由黏土矿物组成的颗粒，小于2mm，且具同心圆结构，其成分可混有铁质和有机质等；碎屑结构：未固结的黏土，被破碎后又被黏土胶结。
构造
黏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。具页理构造的黏土岩称页岩，不具上述构造的块状构造岩石称泥岩。
命名
黏土岩命名时要按固结程度和页理发育程度定名为基本名称(泥岩或页岩)，再依据颜色和混入物成分命名。名称包括：颜色+混入物成分+泥岩(页岩)，如，紫红色砂质泥岩。
泥化成因研究
黏土岩矿物分散度高，比表面积大，同晶替代作用显著，带有大量的负电荷，且品格具有胀缩性，因此具有很强的亲水性。通过微观结构及其物化特性的研究，发现黏土岩失去水活性的原因，主要是在黏土颗粒大量富集和沉积的过程中，有大量的水分进入颗粒之间，并带人碳酸盐，游离硅、铁、铝的氧化物。在成岩过程中要经历压密排水阶段，因而这些游离氧化物或盐类得以沉淀，有的充填在黏粒或粒团之问的孑L隙中作为充填物，有的分布在黏土颗粒或粒团的表面。在压密成岩作用下发生胶凝、结晶，使松散的黏士颗粒或粒团获得一层包膜。致使黏土颗粒或粒团活性受到约束。若将黏土岩中的粒团用化学的方法，除去表面的碳酸钙、氧化铁等包膜，便由大而厚的粒团分散成细微透明的薄片。黏土岩的泥化过程，可视为成岩作用的逆过程，必须使黏土岩丧失结构连接和破损黏土颗粒或粒团的包膜，恢复黏土矿物本身所具有的活性，才能与水发生积极的作用。 根据葛洲坝的具体地质条件和环境而开展的宏观一微观研究表明，将黏土岩暴露于大气中风干，使其失去结构水，便很快出现网状裂纹。暴露时间愈长。网状裂纹愈密集，裂缝也在不断加宽。岩石发生r物理机械破碎作用，再遇水立即崩解而成为疏松的散粒体，完全失去黏土岩的工程地质性质，发生了质的变化。但风干失水作用，只能在黏土岩裸露的表层部位进行，可采取必要的防护措施，阻止这一过程发生。 地质构造作用是黏土岩类剪切带发生泥化的重要条件。沿剪切带大范围的泥化，必须有进水条件。剪切试验表明：沿主剪切位移面，粒团和颗粒在“卧倒”定向的同时，具有吸附周围溶液的特性，但坝区黏土岩剪切带的天然含水量一般在15%以下，再经反复剪切并达到足够的位移量时，沿主剪切面处的含水量可增加lo%左右，远未达到塑性含水量，说明单纯的剪切破坏尚不能形成塑性泥，更不能形成数毫米至数厘米的塑性泥层。因而黏土岩夹层发生泥化，必须有水进入夹层。黏土岩夹层发生剪切破坏后，剪切带的完整性首先遭到破坏，不仅出现肉眼可以看到的裂隙，同时产生许多微裂隙。构造主剪切面的形成，为水进入剪切带并在大范围内与之作用提供了良好的通道和条件，并使黏土岩的结构破坏，形成了一层构造碎裂岩粉带。微观研究表明，这一碎裂岩粉带的粒团和颗粒发生了强烈的剪损，粒团之间和其内部原来的连接点裸露在相界面上，使其表面电荷增大，说明黏土岩经过强烈的剪切破坏后，黏土矿物的物理化学活性得到恢复。通过上述对坝基岩体中泥化剪切带宏观与微观的试验研究，认识到沉积的原生黏土岩类剪切带发生泥化的必要条件是剪切带经受剪切破坏，充分条件是地下水的活动。不具备这两个条件，剪切带是不会泥化的。在工程年代，可以预见不会发生构造运动，因此，未泥化的剪切带不具备泥化的必要条件。
参考来源