泥巖(Mudstone)是一種由弱固結的黏土經過中等程度的后生作用(如擠壓作用、脫水作用、重結晶作用和膠結作用)而形成的強固結的巖石。泥巖是已固結成巖的,但層理不明顯,或呈塊狀,局部失去可塑性,遇水不立即膨脹的沉積型巖石。礦物的成分較為復雜,主要由黏土礦物組成,如水云母、高嶺石、蒙脫石等;其次為碎屑礦物,如石英、長石和云母等;后生礦物,如綠簾石和綠泥石等;以及鐵錳質和有機質。
泥巖一般沉積在河流泛濫平原、湖泊、低能海岸線、三角洲、外陸架和深海盆地。泥巖具有耐火性、吸水性及黏結性等特性,使泥巖常常具有很高的工業價值,多應用于制造磚瓦、制陶等工業。
命名與釋意
在泥巖的命名中,歐美以布拉特為代表習慣用泥質巖(mudrock)作為黏土巖和粉砂巖的總稱,在中國則是將泥質巖(泥狀巖)(mudrock,argillaceous rocks)定義為黏土巖,不包括粉砂巖,泥質巖系指含大量黏土礦物的疏松狀或固結的巖石。
泥巖是指弱固結的黏土經過中等程度的后生作用(如擠壓作用、脫水作用、重結晶作用和膠結作用)形成強固結的巖石。它是細粒沉積物固結形成的巖石,即粉砂級顆粒和黏十級顆粒含量大致相當的塊狀細粒沉積巖。從沉積形成機理來看,泥巖應歸屬于陸源的細屑沉積巖類。
自然成因
泥巖可在多種沉積環境中形成,主要由混濁的泥質沉積物于海洋和湖泊中沉積產成的,在水動力微弱條件下,緩慢沉積而成。
巖石結構
泥巖呈泥質結構,可見水平層理和泥裂層面構造。細小顆粒狀,無法用肉眼辨認。固結成巖,層理不明顯,或呈塊狀,局部失去可塑性。泥巖常見的宏觀構造為各種層理構造(水平層理、塊狀層理)、層面構造(泥裂、蟲跡、晶痕、結核)和沿水平層理裂開的頁理或紋理構造。
主要成分
泥巖主要是由小于0.0039mm的顆粒組成并含有大量粘土礦物(含量大于50%)的松散或固結的巖石。泥巖是分布最廣的沉積巖,占沉積巖總量的60%。構成泥巖主要組分的粘土礦物和粉砂大多是母巖風化的產物,都是以碎屑狀態被搬運至沉積場所并以機械方式沉積而成的。
粘土礦物
粘土礦物大部分是晶質的,但也有無一定晶體結構、成分不穩定的非晶質粘土,如水鋁石英。結晶質粘土可分為層狀和鏈狀結構,層狀結構最為常見。近年來,隨著測試技術的發展,越來越多的混合型粘土礦物被發現,如高嶺石-伊利石、蒙脫石-伊利石、綠泥石-伊利石等。
碎屑礦物
泥巖中常含有一些陸源碎屑礦物,主要為石英、長石、云母和少量的重礦物。這些礦物多集中在較粗的粉砂和砂級部分中,它們對于判別母巖成分、侵蝕區位置、泥巖成因以及劃分對比地層等工作都有參考價值。
有機物質
泥巖中常有數量不等的有機物質,剩余有機碳、氨基酸總量高,氨基酸總量/剩余有機碳比值低,則有機質豐度高,此類泥巖即為良好的生油巖。這類泥巖常呈深黑、灰黑、黑色,多形成于受限制的安靜、低能還原環境,如瀉湖、海灣、海湖深水盆地。這種環境對硫化鐵的生成較為有利,因此硫化鐵礦物(如黃鐵礦)常與富有機質的暗色泥巖共生。
自生的非粘土礦物
自生礦物是在沉積巖形成過程中生成的,主要是鐵、錳、鋁的氧化物和氫氧化物(如赤鐵礦、褐鐵礦、水針鐵礦、軟錳礦、水鋁石等)、碳酸鹽(如方解石、白云石、菱鐵礦等)、氧化硅(如蛋白石、自生石英等),有時也有一些石膏、黃鐵礦、磷灰石和石鹽等。
特征
以上資料來源:
分類
按礦物質成分可分為高嶺石泥巖、蒙脫石泥巖、伊利石泥巖、海泡石泥巖、高嶺石-蒙脫石泥巖、高嶺石-伊利石泥巖、蒙脫石-伊利石泥巖;根據含有的混入物不同,可分為鈣質泥巖、硅質泥巖、鐵質泥巖、炭質泥巖、錳質泥巖;按顏色可分為黃色泥巖、灰色泥巖、紅色泥巖、黑色泥巖、褐色泥巖等。
主要類型
泥巖的主要類型最常見的是單礦物粘土,有高嶺石粘土、膨潤土和水云母(伊利石)粘土。
高嶺石粘土
高嶺石粘土主要由高嶺石組成,含量在90%以上,其次是埃洛石和水云母。非粘土礦物有石英、長石、重礦物、黃鐵礦、菱鐵礦等,還包括少量有機質。巖石一般色淺,為白色、淡黃色,外貌致密塊狀或土狀,性脆,具貝殼狀斷口。特征的結構構造為膠狀結構、定向構造,粘舌性強,可塑性大,遇水膨脹性不明顯,耐溫性好。
蒙脫石粘土
膨潤土又稱為膨潤土,主要由蒙脫石組成,其次為伊利石、綠泥石、混合型伊利石-蒙脫石等。常見的非粘土礦物有長石、石英、石膏、方解石及未分解完的火山凝灰物質。巖石一般為白色或帶粉紅、淡黃、淡青綠等色調,致密狀或土狀,有滑感,吸附性特強(主要吸附陽離子和有機質),浸入水中劇烈膨脹,體積可增大2~3倍,可塑性和粘結性較強。
水云母(伊利石)粘土
水云母(伊利石)粘土主要由水云母(伊利石)組成,其次有高嶺石、蒙脫石、綠泥石、混合型伊利石-蒙脫石礦物等。非粘土礦物有石英、長石、重礦物及有機質等。成分較為復雜,與其他類型相比,碎屑物質含量較多,質純的水云母粘土少見。化學成分與巖漿巖化學成分相近,K,O含量高,可達3%~7%。顏色為黃、灰、綠、紅褐等色,這是由于水云母粘土中常含有機質及不同價鐵的化合物。
分布情況
泥巖可以沉積在多種環境中,尤其是河流泛濫平原、湖泊、低能海岸線、三角洲、外陸架和深海盆地。
特性及主要用途
泥巖具有耐火性、吸水性及黏結性。遇水不立即膨脹。泥巖通常應用于制造磚瓦、制陶等工業。
構成泥巖的主要組分一粘土常具有一些獨特的物理性質,使得泥巖常常具有很高的工業價值。近年來,在泥巖(如黑色頁巖、炭質頁巖等)中發現了一些鉬、鈾、釩、鉛等元素的礦床,這些礦床的形成常與粘土礦物吸附陽離子的性能有關。泥巖也是重要的烴源巖,由于其滲透性差,又構成了很好的油氣蓋層。泥巖還常出現在含煤巖系中,構成煤層的頂底板。
參考資料 >