板岩页岩和片岩.docx
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板岩页岩和片岩
板岩、页岩和片岩
名称
特点
板岩
1.岩石较厚,一般在1cm以上;
2.板状构造;
3.浅变质岩,以矿物颗粒或以隐晶质为主,基本没有重结晶;
4.原岩为泥质、粉质或中酸性凝灰岩,镜下可见有泥质和部分绢云母、绿泥石、硅质,有时见少量得白云母、黑云母、石英等。
片岩
1.岩石较薄,厚度一般为10~0.2mm;
2.片状结构,片理构造;
3.变质岩,变质程度较高,几乎所有原岩都已重结晶;
4.颗粒粗大,其颗粒结构主要是石英和长石,石英含量一般比长石多,长石含量常少于25%。
由片状、柱状和粒状矿物组成。
一般为鳞片变晶结构、纤状变晶结构和斑状变晶结构。
页岩
1.岩石很薄,厚度一般小于0.2mm;
2.页片结构,页理构造,具有薄页状或薄片层状的节理;
3.沉积岩,由泥质沉积物经沉积压力和温度成岩作用固结而成;
4.主要为粘土,混杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质。
1.板岩
板岩是具有特征板状构造的浅变质岩石,以矿物颗粒或以隐晶质为主,基本没有重结晶。
是一种变质岩,原岩为泥质、粉质或中酸性凝灰岩,镜下可见有泥质和部分绢云母、绿泥石、硅质,有时见少量得白云母、黑云母、石英等。
具变余泥质结构。
板岩是区域变质作用得低级产物,温度和均向压力都不高,主要受应力作用的影响。
沿板理方向可以剥成薄片。
板岩的颜色随其所含有的杂质不同而变化,含铁的为红色或黄色,含碳质的为黑色或灰色,含钙质的遇盐酸会起泡,因此一般以其颜色命名分类,如灰绿色板岩、黑色板岩、钙质板岩等。
常见类型有碳质板岩、钙质板岩、黑色板岩等;也可根据岩石的其他特点,如矿物成分、结构构造等,分为空晶石板岩、斑点状板岩、粉砂质板岩、硅板岩等。
板岩可以作为建筑材料和装饰材料。
古代常用来作为房屋建筑的瓦片使用,现代也用来作为室内装修地板、外墙装饰、园林路径绿化等。
图1板岩
图2板岩
图3板岩
图4板岩
图5板岩用途
碳质板岩
碳质板岩是一种含大量分散的炭化有机质的板岩,能污手,但含灰分高,故不易燃烧。
常形成于湖泊—沼泽环境,与煤层共生。
图6碳质板岩
硅质板岩
图7硅质板岩
图8黑色板岩
图9红板岩
图10灰板岩
图11绿板岩
图12斑点状板岩
图13紫色板岩(中国地质博物馆藏品)
图13泥板岩
2.片岩
片岩是具有明显片状构造的变质岩,其变质程度比千枚岩高,几乎所有的原岩物质都已经重结晶,所以颗粒粗大,其颗粒结构主要是石英和长石,石英含量一般比长石多,长石含量常少于25%,其变斑晶为变质矿物,主要有十字石、蓝晶石。
片岩特征是有片理构造,是常见的区域变质岩石。
由片状、柱状和粒状矿物组成。
一般为鳞片变晶结构、纤状变晶结构和斑状变晶结构。
图14片岩
图15片岩
图16片岩
常见矿物有片状矿物云母,粒状矿物以石英、长石为主。
常含有红柱石、蓝晶石、石榴石、堇青石、十字石、绿帘石类及蓝闪石等特征变质矿物。
片岩的类型主要取决于原岩类型,也与经历的温度压力条件密切相关。
主要有云母片岩类、钙硅酸盐片岩类、绿片岩类、镁质片岩类、闪石片岩类、蓝闪片岩类等。
云母片岩
其原岩主要为泥质岩和中酸性火山岩、钙质砂页岩等。
矿物成分以云母为主,其次有石英、斜长石、石榴石、蓝晶石、十字石等。
云母片岩分布较广泛,在区域变质岩分布地区经常可见。
岩石具斑状变晶结构,变斑晶为铁铝榴石。
基质为白云母、黑云母、石英及少量斜长石。
变斑晶有时具残缕结构。
图17云母片岩
图18云母片岩
绿片岩
原岩一般为中性至基性的火山岩、火山碎屑岩和钙质白云质泥灰岩等,经低级区域变质作用形成,是绿片岩相中常见的典型岩石。
矿物成分主要有绿泥石、绿帘石、阳起石、钠长石、石英、方解石、白云母,副矿物有磁铁矿、榍石、磷灰石等。
图19绿泥片岩
图20绿泥片岩
图21绿泥片岩
滑石片岩和蛇纹石片岩
由超基性岩和含铁镁的白云质泥灰岩在温度较低的情况下变质而成。
主要由滑石和蛇纹石组成,也含阳起石、绿泥石等。
图22滑石片岩(台湾花莲)
图23滑石片岩(台湾花莲)
角闪石片岩
原岩成分与绿片岩相似,由基性岩和钙质白云质泥灰岩在温度较高的情况下变质形成。
主要矿物为普通角闪石,其次为石英、斜长石。
图24角闪石片岩(台湾花莲县)
图25角闪石片岩(台湾东澳渔港)
蓝闪石片岩
蓝闪石片岩的特点是有含钠的角闪石和含钠的辉石,其它常见矿物有白云母、绿泥石、绿帘石、石榴石、石英、钠长石等。
主要由基性岩和砂岩变质而成。
蓝闪石的出现代表高压的变质条件,往往分布在造山带的核部,如伴随着榴辉岩,则与板块俯冲后下地壳岩石折返有关。
图26蓝闪石片岩
图27蓝闪石片岩
图28砂质片岩
图29砂质片岩
图30白云母石英片岩
图31石墨片岩
图32绢云母石墨片岩
图33石灰质片岩
图34石英片岩
3.页岩
页岩是由泥质沉积物经成岩作用后固结而成的岩石。
具有明显的页理构造。
成分复杂,但都具有薄页状或薄片层状的节理,主要是由黏土沉积经压力和温度形成的岩石,但其中混杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质。
根据其混入物的成分,可分为:
钙质页岩、铁质页岩、硅质页岩、炭质页岩、黑色页岩、油母页岩等其中铁质页岩可能成为铁矿石,油母页岩可以提炼石油,黑色页岩可以作为石油的指示地层。
图35页岩
图36页岩
图37页岩
图38页岩
页岩形成于静水的环境中,泥沙经过长时间的沉积,所以经常存在于湖泊、河流三角洲地带,在海洋大陆架中也有页岩的形成,页岩中也经常包含有古代动植物的化石。
有时也有动物的足迹化石,甚至古代雨滴的痕迹都可能在页岩中保存下来。
由黏土物质硬化形成的微小颗粒易裂碎,很容易分裂成为明显的岩层。
粘土岩的一种。
成分复杂,除粘土矿物(如高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等)外,还含有许多碎屑矿物(如石英、长石、云母等)和自生矿物(如铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等)。
具页状或薄片状层理。
用硬物击打易裂成碎片。
是由粘土物质经压实作用、脱水作用、重结晶作用后形成。
由极细的粘土、泥质,经过紧压固结、脱水、重结晶后形成的,具有薄页状层理构造的粘土岩,称为页岩。
(页理是鳞片状的粘土矿物在压紧过程中,平行排列而成的)页岩致密,硬度低,表面光泽暗淡。
含有机质的呈灰黑、黑色。
含铁的呈褐红、棕红等色,还有黄色、绿色等多种颜色。
页岩抗风化力弱,在地形上常形成低山低谷。
页岩不透水,往往成为不透水层或隔水层。
物理性能
页岩的硬度一般为普氏硬度系数1.5~3,结构比较致密的,其普氏硬度系数可以达到4~5,有的硬质页岩的硬度更高。
页岩的颗粒组成与它的自然颗粒级和成岩原因有关,颗粒组成变化的波动幅度较大,从而影响页岩的其他性能。
根据形成岩石时沉积情况的不同,页岩的塑性指数范围在5~23,有的页岩的塑性指数甚至超出了这一范围。
故有的页岩实际上是不能作为烧结砖的原料的。
页岩原料的干燥敏感性的高低,表现为多种多样的形式。
通常用干燥敏感性系数来衡量,它的范围一般在0.4-1.6之间,对于有些塑性非常高的页岩来说,它的干燥敏感性系数可能更高。
页岩的干燥线收缩率,根据其种类不同也有很大的变化,其变化范围在2.5%-10%。
化学性能
不同的页岩,其化学成分指标也是不一样的,自然界存在的页岩,其化学成分含量变化也是比较大的。
一般隋况下,页岩的Si02,含量在45%~80%之间波动,A12O3量在12%-25%之间波动,Fe2O3含量在2%-10%之间波动,CaO含量在0.2%-12%之间波动,MGO含量在0.1%-5%之间波动。
①黑色页岩。
含较多的有机质与细分散状的硫化铁,有机质含量达3—10%,外观与碳质页岩相似,其别在于黑色页岩不染手。
富含有机质及分散黄铁矿、菱铁矿而显黑色,很少化石,常具极薄层理,外貌似炭质页岩,但不染手。
厚度大时,可成为良好的生油岩系。
一般是在温湿气候下的湖泊、沼泽的还原环境形成。
黑色页岩中发现有铀、铜、钼、钒、镍等金属矿床。
黑色页岩可以作为石油的指示地层。
图39黑色页岩
②炭质页岩。
其因含有大量分散的炭化有机质组分而显黑色,岩石较松软,能染手,含炭分高,不易燃烧。
炭质页岩生成于湖泊-沼泽、泻湖-沼泽环境中,常见于煤系地层的顶底板。
成分复杂,除了粘土矿物(如高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等)外,还含有许多碎屑矿物(如石英、长石、云母等)和自生矿物(如铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等),属于粘土岩,页理构造,泥质结构(粒径<0.005mm)。
图40炭质页岩
图41炭质页岩
图42炭质页岩(武都西隧道)
高碳质页岩又称多金属碳质页岩,为我国特有的一种多金属复杂矿产资源,主要分布在我国贵州遵义、湖南张家界、湖北都昌、云南和浙江富阳等地区。
多金属碳质页岩中含有大量的石墨,镍、钼主要以硫化物的形式存在,并且以超细粒度与黄铁矿共生。
矿石类型为黄铁矿型钼镍多金属矿,矿物组份除黄铁矿外,主要金属矿物有针镍矿、胶硫钼矿,其次有锑硫镍矿、黄铜矿、闪锌矿、铜兰等组成。
高碳质页岩的开发利用主要是将其分离出镍和钼等矿物。
③油页岩。
含一定数量干酪根(>10%),黑棕色,浅黄褐色等,层理发育,燃烧有沥青味。
油页岩与煤炭、石油、天然气一样属于化石燃料,是非可再生资源、一次能源。
图43油页岩
图44油页岩
图45油页岩
油页岩外观多呈褐色泥岩状,其相对密度为1.4~2.7。
油页岩中的矿物质常与有机质均匀细密地混合,难以用一般选煤的方法进行选矿。
含有大量粘土矿物的油页岩,往往形成明显的片理。
主要包括油母、水分和矿物质。
①油母。
含量约10%~50%(干基),是复杂的高分子有机化合物,富含脂肪烃结构,而较少芳烃结构。
油母的元素组成主要为碳、氢,以及少量的氧、氮、硫;其氢碳原子比为1.25~1.75。
油母含量高,氢碳原子比大,则油页岩产油率高。
②水分。
为4%~25%不等,与矿物质颗粒间的微孔结构有关。
茂名油页岩的水分含量较高,热加工过程中消耗较多的热量,且在干燥时易崩碎。
③矿物质。
主要有石英、高岭土、粘土、云母、碳酸盐岩以及硫铁矿等。
含量通常高于有机质。
油页岩主要是由藻类等低等浮游生物经腐化作用和煤化作用而生成。
一些微小动物、高等水生或陆生植物的残体,如孢子、花粉、角质等植物组织碎片,也参与油页岩的生成。
油页岩(又称油母页岩)是一种高灰分的含可燃有机质的沉积岩,它和煤的主要区别是灰分超过40%,与碳质页岩的主要区别是含油率大于3.5%。
油页岩经低温干馏可以得到页岩油,页岩油类似原油,可以制成汽油、柴油或作为燃料油。
除单独成藏外,油页岩还经常与煤形成伴生矿藏,一起被开采出来。
图46油页岩燃烧
图47加拿大油页岩开采
图48辽宁北塔油页岩开采
④硅质页岩。
含有较多的玉髓、蛋白石等,SiO2含量在85%以上(普通页岩平均含二氧化硅60%左右)。
其硅质来源有陆源二氧化硅胶体,有海底火山喷发的硅质或生物成因的。
硅质页岩比普通页岩硬度大,常与铁质岩、锰质岩、磷质岩及燧石等共生。
图49硅质页岩
图50硅质页岩
⑤铁质页岩。
是一种含少量铁的氧化物、氢氧化物、碳酸盐(菱铁矿)及铁的硅酸盐(鲕绿泥石、鳞绿泥石)的页岩,常呈红色或灰绿色,产于红层、煤系地层及海相砂泥质岩系中。
多呈红色或灰绿色。
在红层和煤系地层中较常见。
图51铁质页岩
图52铁质页岩
⑥钙质页岩。
是指含多量CaCO3的页岩,但其含量不超过25%,遇稀盐酸起泡,如超过25%,则称之为泥灰岩。
钙质页岩分布较广,常见于陆相、过渡相的红色岩系中,也见于海相、泻湖相的钙泥质岩系中。
图53钙质页岩
图54钙质页岩
此外,还有混入一定砂质成分者,称为砂质页岩。
页岩抵抗风化的能力弱,在地形上往往因侵蚀形成低山、谷地。
页岩不透水,在地下水分布中往往成为隔水层。
图55砂质页岩
图56砂质页岩
图57土质页岩
图58泥质页岩
图59锰质页岩
图60红色页岩
图61黑色页岩