基于XRD法对不同地质时期紫色泥岩中层状硅酸盐矿物的组合特性研究

摘要

紫色母岩中层状硅酸盐矿物的种类及相对含量的高低在很大程度上决定了由其所形成的土壤中层状硅酸盐矿物的种类及相对含量，而土壤中层状硅酸盐矿物的种类及相对含量直接影响着土壤的胶体性能、机械组成、肥力特性等。因此，研究重庆地区不同地质时期紫色母岩中层状硅酸盐矿物的组合特性及相对含量对重庆地区紫色土壤的研究有极其重要的意义。
　　 本研究是在前期《基于XRD法对紫色母岩及土壤中层状硅酸盐矿物的鉴定研究》（程永毅，2012）的基础上，通过对重庆地区各紫色母岩的系统采样，采用热处理方法，以标准矿物为对照材料，对母岩样品进行XRD鉴定、分析比较后，得出以下结果:
　　 (1)标准层状硅酸盐矿物热处理前后XRD图谱变化特征:经过320℃处理，蛭石（14.6(A)）和蒙脱石(15.5(A))层间距变小，衍射峰右移;经过550℃处理，高岭石(7.14(A))衍射峰消失;经过800℃处理，绿泥石（14.2(A)～14.3(A)）衍射峰消失;云母（10.0(A)、5.00(A)）和伊利石(4.48(A)～4.50(A))稳定性强，经过800℃处理后衍射峰几乎没有发生变化，从衍射图谱中可以根据层间距直接对其进行鉴定。
　　 (2)应用标准层状硅酸盐的热处理鉴定条件，对供试的不同沉积环境条件下形成的紫色母岩进行热处理，能够很好地鉴定出样品中的绿泥石、蛭石、云母、高岭石和伊利石。研究结果表明:①从矿物成分鉴定结果得出，侏罗系蓬莱镇组泥岩中层状硅酸盐矿物组成主要为蛭石、绿泥石、云母、高岭石和伊利石;侏罗系遂宁组泥岩中层状硅酸盐矿物组成主要为蛭石、绿泥石、云母、高岭石和伊利石;侏罗系沙溪庙组泥岩中层状硅酸盐矿物组成主要为蛭石、云母、高岭石和伊利石,未鉴定出绿泥石;侏罗系自流井组泥岩中层状硅酸盐矿物组成主要为蛭石、绿泥石、云母、高岭石和伊利石;而二叠系飞仙关组两个泥岩样品中层状硅酸盐矿物组成不同，采自北碚的样品为蛭石、绿泥石、云母、高岭石、伊利石，采自南川的样品为蛭石、云母、高岭石、伊利石;②从矿物组合规律可以得出，在侏罗系时期不同地质时期条件下，即使分布在不同的地理区县下，它们中的层状硅酸盐矿物的组成规律相同，差异不显著，表明相同地质时期紫色母岩的形成地质环境相似;而三叠系飞仙关组表现出了一定的差异性;从总体上来看，供试紫色母岩中均含有蛭石、云母、高岭石和伊利石，均未鉴定出蒙脱石,而绿泥石的出现与消失没有明显规律可寻，可能与矿物的形成环境条件和风化条件有关系，有待进一步研究。
　　 (3)对供试紫色母岩中主要层状硅酸盐矿物含量变化规律研究表明，蛭石或蛭石/绿泥石混合物变化范围为4.5％～9.0％，云母含量变化范围为7.8％～31.5％，高岭石含量变化范围为6.3％～16.1％，伊利石含量变化范围为8.8％～14.9％。在已鉴定的层状硅酸盐矿物中，侏罗系地层中均以云母含量最高，以蛭石或蛭石/绿泥石混合物含量最低，而二叠系飞仙关组地层中云母含量明显少于侏罗系地层，在一定程度上反映了古环境特征。
　　 (4)随着地质时期的推移，各地质时期紫色母岩中长石平均含量呈递减趋势，由29.5％（三叠系飞仙关组）降低到11.1％（侏罗系蓬莱镇组），变异系数达到41.6％;而同为原生矿物的石英，其含量差异性不明显，各地质时期紫色母岩中其平均含量变化范围为28.1％～31.3％，变异系数为4.25％。由于层状硅酸盐矿物不断累积与继承，各地质时期其平均总含量呈递增趋势，从38.6％（三叠系飞仙关组）增加到58.4％（侏罗系蓬莱镇组）。但不同层状硅酸盐矿物的各地质时期平均含量变化趋势不尽相同，从三叠系下统飞仙关组到侏罗系中统沙溪庙组，再到侏罗系上统蓬莱镇组，云母平均含量的变化为8.7％～29.1％～23.8％，呈现出先增后减的变化趋势，而高岭石和伊利石平均含量的变化分别为10.2％～8.6％～15.0％和11.2％～9.7％～13.0％，呈现先减后增的变化趋势。
　　 (5)对供试紫色母岩中层状硅酸盐矿物的结晶度研究结果表明，对于同一矿物在不同的地质时期其结晶度大小表现为，14(A)过渡矿物和云母的结晶度由火到小顺序为侏罗系沙溪庙组、侏罗系遂宁组、侏罗系蓬莱镇组、侏罗系自流井组、三叠系飞仙关组;高岭石的结晶度由大到小顺序为侏罗系遂宁组、三叠系飞仙关组、侏罗系蓬莱镇组、侏罗系自流井组、侏罗系沙溪庙组;伊利石的结晶度由大到小顺序为侏罗系遂宁组、侏罗系沙溪庙组、侏罗系自流井组、侏罗系蓬莱镇组、三叠系飞仙关组。对于同一类型紫色母岩，侏罗系蓬莱镇组、侏罗系遂宁组和侏罗系自流井组紫色母岩中主要层状硅酸盐矿物结晶度由高到低为云母、高岭石、14(A)过渡矿物、伊利石，侏罗系沙溪庙组紫色母岩中主要层状硅酸盐矿物结晶度由高到低为云母、14(A)过渡矿物、伊利石、高岭石，二叠系飞仙关组紫色母岩中主要层状硅酸盐矿物结晶度由高到低为高岭石、14(A)渡矿物、伊利石、云母。

目录

声明

摘要

第1章 文献综述

1．1 层状硅酸盐矿物概述

1．2 层状硅酸盐矿物的形成与演变

1．2．1 几种主要层状硅酸盐矿物的形成机理

1．2．2 母岩及土壤中层状硅酸盐矿物形成的主要影响因素

1．2．3 风化作用与层状硅酸盐矿物的演变序列

1．3 层状硅酸盐矿物的农业和环境价值

1．3．1 层状硅酸盐矿物对土壤肥力的影响

1．3．2 层状硅酸盐矿物对生态环境的意义

1．4 土壤矿物学与X射线衍射法

1．4．1 X射线衍射法物相鉴定基本原理

1．4．2 X射线衍射法物相定量基本原理

1．4．3 X射线衍射法在土壤矿物学中的应用现状

1．4．4 X射线衍射法在物相鉴定分析中的难点

1．5 结语

第2章 引言

2．1 研究目的和意义

2．2 研究内容

2．3 研究方法

2．4 技术路线

第3章 材料与方法

3．1 试验材料

3．1．1 紫色母岩的采集

3．1．2 标准层状硅酸盐矿物的选取

3．2 实验方法

3．2．1 样品的制备

3．2．2 样品的前处理

3．2．3 XRD法测定条件

3．2．4 K值法计算供试紫色母岩中矿物相对含量

第4章 结果与讨论

4．1 标准层状硅酸盐矿物鉴定条件研究

4．1．1 几种主要层状硅酸盐矿物标矿热处理鉴定

4．1．2 小结

4．2 供试紫色母岩层状硅酸盐矿物热处理鉴定研究

4．2．1 蓬莱镇组紫色泥岩层状硅酸盐矿物热处理鉴定研究

4．2．2 遂宁组紫色泥岩层状硅酸盐矿物热处理鉴定研究

4．2．3 沙溪庙组紫色泥岩层状硅酸盐矿物热处理鉴定研究

4．2．4 自流井组紫色泥岩层状硅酸盐矿物热处理鉴定研究

4．2．5 飞仙关组紫色泥岩层状硅酸盐矿物热处理鉴定研究

4．2．6 小结

4．3 供试紫色母岩主要层状硅酸盐矿物含量及变化特征研究

4．3．1 供试紫色母岩样品中主要矿物相对含量

4．3．2 供试紫色母岩中主要层状硅酸盐矿物结晶度研究

4．3．3 小结

第5章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

在校期间发表论文及参加课题情况