页岩

页岩 是层状或裂变碎屑 沉积岩 主要由淤泥和粘土组成 矿物质 ，特别是 石英 和 方解石。 页岩的特征是沿着薄层或平行分层或层理破裂，称为裂变。 是最丰富的 沉积岩。 页岩的成分（淤泥和粘土）属于以下类别 沉积岩 作为。。而被知道 泥岩。 页岩与泥岩之间的区别，它是可裂变的和层状的。 页岩很容易沿着层理分裂成薄片。

起始地：碎屑/碎屑

颜色： 黑色，灰色

团队: 碎屑沉积岩

质地：     弹性； 非常细粒（< 0.004 毫米）粉质页岩。 粘土页岩。 砂质页岩

矿物成分: 长石页岩、石英页岩、云母页岩

矿物质： 黏土矿物, 石英

胶凝材料。 钙质页岩。 含铁页岩。 硅质页岩

沉积环境 冲积平原、湖泊（远离海岸）、中部大陆架、三角洲、潮滩、泻湖或深海

页岩分类

页岩是裂变碎屑沉积岩 岩石 由淤泥和粘土碎屑物质的搬运、沉积和压实而形成。 粘土的裂变性是其区别于其他沉积岩的主要特征。 裂变性被定义为岩石沿着紧密间隔的薄层（大约< 10mm）平行层容易分裂的特性。 该裂变因素在显示根据碎片尺寸对沉积物和沉积岩进行分类时得到强调。

根据纹理分类

页岩的特点是含有细粒淤泥和粘土颗粒 (< 0.063mm)。 因此，根据岩石成分中粉砂或粘土是否占主导地位，它们被分类为粉砂质页岩或粘土页岩。 粉质页岩和粘土页岩可统称为泥质页岩。 有时，页岩也可能含有大量的沙子，在这种情况下，它们可以被称为砂质页岩或砂质页岩。

 根据矿物成分分类

根据矿物石英的优势，页岩可分为石英页岩、长石页岩或云母页岩， 长石 or 小，分别在适当的 XRD 分析后在岩石中（Pettijohn，1957）。

 基于胶结/胶结材料类型的分类。

页岩像其他沉积岩一样，经过沉积和压实后被某些矿物或元素胶结。 胶结材料的主要类型可用于页岩的分类，因为这可能影响页岩用作工程材料时的性质或性能。 常用的胶凝材料有硅石、 铁 氧化物和方解石或石灰。 因此，页岩可分别分为硅质、铁质或钙质（有时也称为石灰质）。

按沉积环境分类

 任何沉积岩（包括页岩）的沉积环境都是沉积物堆积并随后转变为岩石的自然地理实体（Reineck和Singh，1980）。 公认的三种沉积沉积环境，即大陆沉积环境、过渡沉积环境或边缘沉积环境和海洋沉积环境。 每个沉积环境都有不同的细分。 页岩通常沉积在湖泊（大陆）、三角洲（过渡）和海洋沉积环境中，并可相应地分类； 即湖泊、三角洲和海相页岩（Compton，1977；Boggs，1995）。 湖相 存款 其特点是粘土、淤泥和沙子的混合物； 无机碳酸盐沉淀； 以及各种淡水无脊椎动物生物，包括双壳类、介形类、腹足类、硅藻和各种植物沉积物。 大多数湖泊沉积物厚度小于10m。 三角洲沉积物通常是陆陆沉积（由海侵和海退交替形成的有序页岩和砂岩序列组成）。 它们的特点还在于浅层深度和高岭石/伊利石/蒙脱石粘土矿物的浓度。 海洋环境沉积物的特点是均质岩石序列（非熔岩）、深度大、缺氧、伊利石/蒙脱石浓度高 黏土矿物。 海洋沉积环境的页岩一般颜色较深，海洋浮游生物较丰富 化石 高于湖泊和三角洲环境中沉积的页岩。

根据有机质含量分类

页岩可根据其有机质含量分为碳质页岩或沥青质页岩（Krumbein 和 Sloss，1963）。 碳质页岩和沥青页岩的有机质含量一般在10%以上。 有机质使页岩呈现黑色或灰色。 一些页岩的黑色也可能是由于硫化铁的存在造成的。 当主要有机质含量来自植物碎片（如花粉粒、茎和叶）时，页岩被归类为碳质，沉积环境通常是大陆性（湖泊）或过渡性（三角洲或泻湖）。 当页岩中的主要有机质含量来自化石等动物碎片时，页岩被归类为沥青质，其沉积环境通常为三角洲或海洋。 碳质页岩和沥青页岩都是重要的烃源岩。 石油 石油和天然气取决于其干酪根含量的数量/类型。 干酪根是层压后的泥页岩

页岩成分

页岩由淤泥、粘土矿物和石英颗粒组成。 通常典型的灰色。 在某些情况下，岩石的颜色是不同的。 少量成分会改变岩石的颜色。 黑色页岩含有超过百分之一的碳质材料，表明存在还原性环境。红色、棕色和绿色表示氧化铁（赤铁矿 – 红色），氢氧化铁（针铁矿 – 棕色和 褐铁矿 – 黄色），或云母矿物（绿泥石, 黑云母 和 伊利石 – 果岭）。

粘土矿物是页岩和其他类似岩石的主要成分。 所代表的粘土矿物主要是 高岭石、蒙脱石和伊利石。 晚第三纪泥岩的粘土矿物是可膨胀的蒙皂石，而在较古老的岩石中，特别是在中、早古生代页岩中，伊利石占主导地位。 的转变 蒙皂石 伊利石产生二氧化硅、钠、钙、镁、铁和水。 这些释放的元素形成自生石英， 燧石, 方解石, 白云石、铁白云石、赤铁矿和钠长石，均源自页岩和其他泥岩中发现的次要矿物（石英除外）

有机物

页岩中非常重要的碳质物质成分。 这是通常以干酪根（高分子量有机化合物的混合物）形式存在于岩石中的有机物质。 尽管干酪根形成量不超过所有页岩的 1%，但绝大多数干酪根存在于泥岩中。 富含有机质（>5%）的页岩被称为黑色页岩。 这些岩石是由有机物赋予黑色的。 有机物在正常条件下应该被细菌分解，但高生产力、快速沉积和掩埋或缺氧可能会将其保存下来。 黄铁矿 是黑色页岩中常见的硫化物矿物。 有机物和 黄铁矿 它们同时出现在同一块岩石中，因为它们的形成都需要无氧条件。

一些页岩富含有机质。 这种岩石的名称是 油页岩。 油页岩可用作化石燃料，尽管它是相对“肮脏”的燃料，因为它通常含有大量不需要的（不燃烧的）矿物质。

页岩和泥岩含有所有沉积岩中大约 95% 的有机质。 然而，这相当于平均页岩质量的不到百分之一。 在缺氧条件下形成的黑色页岩含有减少的游离碳以及二价铁 (Fe2+) 和 硫 (S2−)。 黄铁矿和无定形硫化铁与碳一起产生黑色。

页岩地层

页岩层是细小的颗粒，在较大的沙粒沉积后，它们可以长时间悬浮在水中。 页岩通常沉积在流速非常缓慢的水中，通常存在于湖泊和泻湖沉积物、河流三角洲、洪泛区和海滩沙子的近海中。 它们也可以沉积在沉积盆地和大陆架上相对较深、安静的水域中。

“黑色页岩”呈黑色，因为它富含未氧化的碳。 黑色页岩常见于一些古生代和中生代地层，沉积在缺氧、还原环境中，例如死水柱中。 一些黑色页岩含有丰富的重金属，如钼、 铀, 钒及 锌.

页岩层理表面有时会保存化石、动物足迹/洞穴，甚至雨滴撞击坑。 页岩还可能含有由黄铁矿组成的结核， 磷灰石，或各种碳酸盐矿物。

受到变质作用的热量和压力的页岩转变为坚硬的、可裂变的、 变质岩 被称为 石板。 随着变质程度的不断增加，顺序是 千枚岩， 然后 片岩 最后 片麻岩.

成岩作用和碳氢化合物

伊利石化（蒙脱石转化为伊利石）过程是泥岩在成岩过程中发生的重大变化。 伊利石化消耗钾（通常由碎屑钾长石提供）并释放出铁、镁和钙，这些铁、镁和钙可以被绿泥石和方解石等其他形成矿物所利用。 伊利石化的温度范围约为50-100℃3。 高岭石含量也随着埋藏深度的增加而减少。 高岭石在炎热潮湿的气候中形成。 干燥的温带气候往往有利于蒙皂石。 原因是大量的降水将可溶性离子从岩石中冲走，而干燥的气候并不能有效地完成这项任务。 高岭石在潮湿的气候中受到青睐，因为它只含有 铝 除了二氧化硅和水。 铝的残留量很高，而蒙脱石的成分（除了铝和铁之外，还有镁和钙）更容易被带走。

成岩作用期间发生的另一个主要且经济上非常重要的过程（有时此阶段称为还原作用）是干酪根成熟为碳氢化合物。 干酪根是一种困在岩石中的蜡状物质，但它会成熟为较轻的碳氢化合物，能够从页岩中移出并向上迁移。 此过程可在约 50-150°C4（油窗）的温度下进行。 这通常相当于 2-4 公里的埋藏深度。 在这个过程（称为催化和热裂解）过程中释放的较轻的碳氢化合物现在可以自由地向上迁移。 如果被某种结构圈闭（可能是背斜或背斜）阻挡，它们可以形成可开采的石油和天然气储层。 故障 边界。 在许多情况下，阻止向上运动的岩层是另一层页岩，因为压实的页岩是液体和气体的坚固屏障。 出于同样的原因，页岩也可以在含水层之间形成隔水层——它不允许水轻易流过岩石（渗透性低）。

这也是一些形成的碳氢化合物无法从烃源岩中运移出来的原因。 如果我们钻孔并向岩石中注入加压水，导致岩石破裂，那么这种资源至少仍然可以部分地供我们使用。 这种方法称为水力压裂（水力压裂）。 注入水的沙粒将保持形成的裂缝打开，并且捕获在岩石中的碳氢化合物将变得可回收。 破裂实际上是地壳中的常见过程。 矿脉和岩脉是地壳中的裂缝，由高压流体或岩浆打开和封闭。

页岩对石油工业的重要性

根据Okeke（2003）的说法，石油工业包括石油和天然气的勘探、生产、运输、加工和销售。 石油的生成和聚集经历了烃源岩中的生成、地质构造中的运移和岩石储集层中的储存三个阶段。 石油源岩是能够产生石油的地质构造 煤、泥岩和页岩因其有机碳含量而成为公认的烃源岩。 这些有机物根据其性质、沉积环境、温度、压力和埋藏深度能够生成石油。 一般来说，石油气是在高温/高压、腐殖质和植物占主导地位的有机沉积物（如煤）中产生的，而石油是从腐殖质含量较低、化石占主导地位和中等温度/压力的海相页岩中产生的。 烃源岩的孔隙度和渗透率非常低，因此石油一旦形成就被困在岩石中，但可能会由于流体动压条件而移出到附近的多孔岩石中，并从那里继续移动或运移，直到被困或储存在岩石中。形成适宜的地质储层。 然后可以通过在储层中钻井来开采储层中捕获的石油或天然气。 此类储层包括砂岩、石灰岩以及裂隙页岩。 页岩作为不渗透岩石，也是地层和构造圈闭中的重要密封层。 因此，页岩作为烃源岩、储层和密封岩非常重要。 根据 Roegiers (1993) 的说法，石油工业钻探的所有地层中约 90% 是页岩和石灰岩。 众所周知，页岩在石油工业中可能存在问题。 Roegiers (1993) 认为，大约 75% 的钻井/完井问题与页岩地层有关。 现在回顾页岩对石油工业的积极和消极方面的细节。

页岩特征和性质

这里有不同级别的定义。

• 由固结的泥浆或粘土形成的柔软、细层的沉积岩，可以很容易地分裂成脆弱的板。
• 由粘土、泥浆或淤泥固结而成的裂变岩石，具有精细的分层或层状结构，并且由自沉积以来基本未改变的矿物组成。
• 由粘土或泥质材料固结而成的易裂变或层状结构的岩石。

这些都与所谓的“页岩”石油和天然气生产无关。 如上所述，真正的页岩主要是粘土矿物，也被定义为尺寸等级（粘土尺寸），通常称为灰色页岩。 产烃储层的粘土矿物含量低于 50%（有时少得多），确实符合粒度定义并且有机质丰富。 伍德福德地层是美国最多产的“页岩”之一。 它含有非常高水平的有机物，通常含有约 30% 的粘土矿物。 大部分地区剩下的都是沙子/碎屑。 其他“页岩”的碳酸盐含量比粘土更强。

页岩用途

• 页岩有许多商业用途。 它是陶瓷工业中制造砖、瓦和陶器的原材料。 用于制造陶器和建筑材料的页岩除了破碎和与水混合外几乎不需要加工。
• 页岩被压碎并加热 石灰石 为建筑业制造水泥。 加热除去水并将石灰石分解成氧化钙和二氧化碳。 二氧化碳以气体形式消失，留下氧化钙和粘土，与水混合并干燥时会硬化。
• 石油工业利用水力压裂从油页岩中提取石油和天然气。 水力压裂涉及将高压液体注入岩石中以挤出有机分子。 通常需要高温和特殊溶剂来提取碳氢化合物，从而产生废物，引起人们对环境影响的担忧。

关键点

• 页岩是最常见的沉积岩，约占地壳的 70%。
• 页岩是由压缩泥浆和粘土制成的细粒岩石。
• 页岩的显着特征是其脆弱性。 换句话说，页岩很容易被分成薄层。
• 黑色和灰色页岩很常见，但岩石可以呈现任何颜色。
• 页岩具有重要的商业价值。 它用于砖、陶瓷、瓷砖和波特兰水泥的建造。 可以从油页岩中除去天然魔鬼和石油。
• 岩石可能出现在普拉亚、河流、盆地和海洋中。
• 常见的是发现石灰石和 砂岩 位于页岩附近。
• 页岩通常出现在叶子上。
• 大约 55% 的沉积岩是页岩。
• 由于含有化石，一些页岩的钙含量可能很高。
• 氧化铝含量高的页岩用于水泥生产。
• 天然气含量高的页岩最近被用作能源。
• 石英和其他矿物通常存在于页岩中。
• 虽然页岩通常是灰色的，但如果含有过多的碳材料，它可能会是黑色的。
• 沉积岩中大约 95% 的有机质存在于页岩或泥浆中。
• 页岩是通过压缩过程形成的。
• 暴露在极端高温和高压下的页岩的板岩形状可能会有所不同。
• 页岩一旦形成，通常会被释放到水流缓慢的湖泊和河流中。
• 粘土是页岩的重要组成部分。

用于描述泥岩或源自泥岩的岩石的岩石名称的简要概述：

泥岩	产品描述
页岩	层压和压实的岩石。粘土应该比淤泥占主导地位。
粘土石	类似于页岩，但缺乏精细的层状或裂变性。粘土应该比淤泥占主导地位。
粘土岩	粘土岩的同义词。
闪石	一种定义相当弱的岩石类型。它是一种比大多数泥岩埋藏更深的致密硬质岩石，可以认为是弱变质泥岩。泥质岩缺乏板条状解理，并且不像典型的页岩那样层状。
泥岩	一种硬化泥，缺乏页岩的精细层理特征。泥岩中粘土和淤泥的比例大致相等。 “泥岩”可以被视为一个总称，包括主要由压实泥组成的所有岩石种类。
粉砂岩	一种泥岩，其中淤泥比粘土占主导地位。
泥岩	泥岩的同义词。
黄铁矿	泥岩的同义词，但很少单独使用。通常与一些改性剂结合使用（方解石是一种非常细粒的石灰石）。
珍珠岩	泥岩的另一个同义词。可用于描述松散的细粒沉积物。也用于描述细粒碳酸盐，就像黄铁矿一样。
泥灰岩	石灰质泥。它是粘土、粉砂和碳酸盐颗粒按不同比例混合而成的混合物。可能会被合并，但在这种情况下，它通常被命名为泥灰岩。
萨尔	类似于泥灰岩，但含有硅质生物颗粒而不是碳酸盐泥。
斯马尔	sarl 和 smarl 的混合物。
黑色页岩	黑色碳质页岩，其颜色归因于有机质 (>5%)。它富含硫化物矿物质，并含有高浓度的多种金属（V、U、Ni、Cu）。
油页岩	各种页岩富含有机质。蒸馏时会产生碳氢化合物。
明矾页岩	与黑色页岩类似，但黄铁矿部分分解形成硫酸，硫酸与岩石的组成矿物反应形成明矾（水合硫酸钾铝）。它与黑色页岩一样富含多种金属，并已被开采作为铀的来源。
奥利斯特罗姆	重力驱动的泥石流在水下形成了混乱的泥浆和较大的碎屑。缺少床上用品。
浊积岩	由浊流沉积的沉积物或岩石。这些沉积物在水下形成，是粘土、淤泥和水的混合物沿着大陆坡滑下（在大多数情况下）。浊积岩通常由交替的粉质层和粘土层组成。
弗里施	如今这个旧术语已基本被浊积岩所取代。
混积岩	纯粹的描述性术语，用于描述细粒基质中含有较大碎屑的任何沉积岩。混积岩可能以多种方式形成，但在大多数情况下，它似乎是石化的冰碛物。
倾斜石	由冰川沉积的石化的、分选不良的沉积物（泥质基质中较大的碎屑）。梯岩是一种石化的梯岩。
石板	一种细粒变质岩，可分裂成薄片（具有板岩解理）。绝大多数情况下，板岩是变质页岩/泥岩。
亚泥石	任何变质泥岩。板岩、千枚岩和各种片岩是常见的变泥岩。
玄武岩	品位高于板岩、低于片岩的变质岩。它在片状云母和/或赋予它的解理表面上具有特征光泽 石墨 晶体。

参考资料

• 博内维茨，R.（2012）。 岩石和矿物。 第二版。 伦敦：DK 出版社。
• 奥科克 (OC) 和奥科布 (Okogbue) (2011)。 页岩：对其分类、特性及其对石油工业重要性的回顾。 全球地质科学杂志，9(1), 75-83。
• 赫尔曼斯汀，安妮·玛丽，博士（2018 年 22 月 XNUMX 日）。 页岩：地质、成分、用途。 从...获得 https://www.thoughtco.com/shale-rock-4165848
• 维基百科贡献者。 （2019 年 26 月 02 日）。 页岩。 在维基百科，免费百科全书。 01 年 9 月 2019 日 894256126:XNUMX 检索自 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Shale&oldid=XNUMX