页岩中自生绿泥石的超显微结构特征研究

There are a lot of spherical authigenic chlorite in the black shale of the Chuanlinggou Formation of Changcheng System in Jixian County. It recorded the rich geological information. The structure of chlorite on the sub-micron and nanometer will mainly be studied by means of high-resolution transmission electron microscopy, selected-area electron diffraction , scanning electron microscopy and X-ray energy dispersive spectrum in this proposal. Using scanning electron microscopy to observe the morphology and measure composition of chlorite, we may analyze the relationship between different morphology and composition of chlorite. From two-dimensional structure images and electron diffraction images of chlorite, we may obtain the structure defects. Then, the ultramicroscopic structure characteristics of authigenic chlorite such as mixed layer structure and polymorphism would be confirmed. It will reveal the chlorite octahedral cations alternative and its causing the change between layers of structure and the morphology. And it would offersome information about the change of temperature and pressure in the process of diagenesis. The study will not only explore new ideas and new knowledge about the ultramicroscopic structure of chlorite but also make rich the clay mineralogy data in the Jixian Country profile.

天津蓟县中元古界长城系串岭沟组上部黑色页岩中，分布有大量球状自生绿泥石，它记录了丰富的地质信息。本项目主要利用高分辨透射电镜、扫描电镜、X射线粉晶衍射仪等对绿泥石的亚微米及纳米结构的进行精细研究。在扫描电镜中开展自生绿泥石的形貌学研究和EDS成分测试基础上，梳理和解析绿泥石不同形态与成分之间的相关关系；进一步通过高分辨透射电镜获取绿泥石的二维结构像和电子衍射像，分析晶畴范围内自生绿泥石的层错和位错等结构缺陷、确定其包含的混层结构、多型转变等超显微结构特征；揭示绿泥石层间八面体阳离子的替代导致的结构与形态变化规律，以及成岩过程中的温压条件。从微观角度开拓绿泥石超显微结构的新观点和新认识，在地质学上丰富蓟县剖面粘土矿物学研究资料。

天津蓟县中元古界长城系串岭沟组上部黑色页岩，主要成分是石英、长石和黏土矿物等，其中黏土主要有伊利石、绿泥石和一些混层矿物等。本项目的主要研究内容是利用环境扫描电镜观察绿泥石集合体和单晶的形貌像，结合 EDS 成分测试分析绿泥石不同结晶形态与成分之间的关系。通过HRTEM像从单胞范围、原子结构层面上，深入研究该区自生绿泥石的各种结构缺陷，确定自生绿泥石的多型类型；并结合温压条件、地质应力作用、化学成分等特征，运用平衡和运动学理论，解释这些结构缺陷形成的原因。本项目主要研究了两种不同形态的绿泥石，通过对绿泥石成分的研究，发现一种呈弯曲叶片状，杂乱堆积，其成份主要有Si，Al，O，Fe，Mn，Mg等，在这种绿泥石的周围有球形的褐铁矿。另一种呈绒球状集合体，绒球的大小约0.8~1um，由薄片状（长约0.25~0.5um）的绿泥石组成，其成份主要有Si，Al，O，Fe，Mg，Na等。绒球状的绿泥石生长在钠长石的表面和孔隙中，钠长石的表面均有明显的凹蚀坑。从形态观察表明，这两种绿泥石形态完整，均为自生成因的绿泥石。当孔隙水的介质富Fe2+，Mg2+时，页岩中的蒙脱石会向绿泥石转化，形成弯曲叶片状的绿泥石。而风化使得长石溶解，在孔隙中形成碱性流体，当孔隙流体中的Fe2+或Mg2+达到一定程度就会有针状的绿泥石析出，这些绿泥石沿（001）面叠在一起而形成小球状。而透射电镜的高分辨像可以清晰的看到绿泥石的堆垛方式，以及绿泥石与蒙脱石混层。绿泥石的多型为1a型和1b型，绿泥石的一维晶格条纹像表明其结构单元层有平直堆垛（1.4nm）, 还存在弯曲堆垛现象，是由于应力造成的。绿泥石/蒙脱石（Chl/S）混层为不规则混层。