Определение минерального состава пород-коллекторов методом рентгеноструктурного анализа

курсовая работа

2.1 Определение глинистых минералов методом рентгенографии

Определение глинистых минералов методом рентгенографии в случае мономинерального состава не представляет затруднений, диагностика глинистых минералов и определение их содержания в полиминеральной смеси представляет более сложную задачу. В последнем случае используются различные виды химической и термической обработок материала: насыщение образцов этиленгликолем или глицерином для выявления набухающих минералов (монтмориллонит, смешаннослойные образования), обработка кислотами (соляной, уксусной, щавелевой) для удаления отдельных компонентов из смеси (например, хлоритов), обработка нагреванием до 100-800 оC для удаления адсорбированной и конституционной воды, выявления характера сжатия и разрушения структуры, устранение одних и сохранение других компонентов (например, хлорит и каолинит). С целью выяснения основы монтмориллонита и его фрагментов в смешаннослойных образованиях образцы обрабатываются 1 н. раствором КОН, для детальной диагностики каолинита -- 30%-ным раствором NaOH. Для уточнения и диагностики набухающих минералов (хлоритов и вермикулитов) применяется насыщение хлористым магнием. [5]

Рентгенографическая характеристика глинистых минералов.

Каолинит. Диагностическими рефлексами каолинита являются его базальные рефлексы -- 001, 002, 003 (0,712-0,714; 0,355-0,357; 0,237-0,238 нм) (рис. 7).

Для диагностики каолинита в полиминеральной смеси (особенно, если он встречается совместно с хлоритом) используют: диоктаэдрический мотив структуры каолинита (межплоскостное расстояние рефлекса 060 не менее 0,150 нм), устойчивость его к действию кислот (хлорит в HCl растворяется) и неустойчивость при термической обработке -- при 500--600о C каолинит аморфизируется, а хлоритовые отражения становятся четкими (1,4 нм). Дополнительным критерием для выделения каолинита служит обработка его NaOH. При наложении хлоритовых рефлексов (002, 004) на каолинитовые (001, 002) последние обычно усложняются выступами со стороны малых углов или дифференцируются. В случае смеси каолинита со смешаннослойными образованиями типа гидрослюда -- монтмориллонит используется обработка этиленгликолем или нагревание до 200°С: рефлексы фазы с набухающим компонентом смещаются, а каолинитовые остаются на месте.

Данные рентгенографии позволяют судить о степени совершенства структуры каолинита. Согласно данным Г. Брауна, для каолинита с совершенной структурой характерно разрешение всех линий на рентгенограммах, четкое проявление дуплетов в области 0,418 и 0,417 нм, обоих триплетов в области 0,255-0,248 и 0,248-0,233 нм и некоторые другие признаки. Об этом же свидетельствует и хорошее разрешение линий с межплоскостными расстояниями 0,450 и 0,437 нм. У каолинитов с несовершенной структурой эти условия частично или полностью не соблюдаются.

.

Рис. 7. Дифрактограммы каолинита и его производных Котельникова Е.H. 1984 г.

Чаще всего наиболее совершенной структурой (триклинная ячейка, строгий период с), формой (правильные шестигранники) и крупными размерами обладает аутигенный каолинит. Аллотигенный каолинит отличается меньшим совершенством структуры, меньшей четкостью и остротой рефлексов.

Гидрослюда. Диоктаэдричёски гидрослюды надежно выделяются по базальным рефлексам 001, 002, 003 (0,95--1,0; 0,45--0,5; 0,330--0,333 нм). Нечетные рефлексы гидрослюд обычно интенсивнее четных, что указывает, по Г. Бриндли и Г. Брауну, на присутствие трехвалентного железа в октаэдрах. К воздействию кислот гидрослюды устойчивы, при нагревании они сохраняют свою структуру до высоких температур (>800 °С). В случае смеси со смешаннослойными образованиями выявляются путем обработки образцов органическими жидкостями или термической обработкой (в первом случае рефлексы смешаннослойных образований смещаются, а рефлексы гидрослюды остаются на месте, а во втором рефлексы смешаннослойных образований стягиваются к 1,0 нм).

Монтмориллонит. Основным диагностическим рефлексом для монтмориллонитов является 001, остальные базальные рефлексы выражены слабее. Положение рефлекса 001 у монтмориллонита не постоянно, оно существенно зависит от типа обменных катионов, количества и фигурации межслоевой воды. Межплоскостное расстояние первого базального рефлекса (d001) монтмориллонита, содержащего в качестве обменного катиона натрий, с которым связан один молекулярный слой межслоевой воды, составляет 12,4 нм, в случае кальция d001 = 1,54 нм, а магния -- 14,3 нм.

Важнейшим диагностическим способом для определения монтмориллонитов является насыщение образцов этиленгликолем или глицерином, вызывающими смещение рефлекса 001 до 1,69 или до 1,78 нм. Рефлексы хлорита при этом остаются на месте. При прогревании образца до 500--600 oC в течение 1 ч рефлексы хлорита остаются на месте, а набухающих минералов из-за потери межслоевой воды сжимаются по оси с до 1,0 нм.

Смешаннослойные образования ряда гидрослюда -- монтмориллонит характеризуются различной степенью упорядоченности -- чередования гидрослюдистых и монтмориллонитовых слоев. В воздушно-сухом состоянии на рентгенограммах упорядоченные фазы дают базальные отражения первого порядка в области 2,20--2,40 нм, которые смещаются при насыщении этиленгликолем до 2,70--2,80 нм. Смешаннослойные фазы ряда хлорит-монтмориллонит характеризуются первым базальным рефлексом 2,60--2,80 нм, а при насыщении этиленгликолем смещаются в область 3,10--3,20 нм. При наличии толькопримеси смешаннослойных минералов неупорядоченного типа наблюдаются рефлексы в области >1,0--1,2 нм, которые несколько смещаются при насыщении этиленгликолем в область малых углов

Хлориты. Среди хлоритов обычно выделяют две основные подгруппы: ортохлориты, преимущественно магнезиальные разновидности с наибольшим содержанием железа в октаэдpax, и лептохлориты -- железистые разновидности с повышенным содержанием железа, находящегося как в двух-, так и в трехвалентной форме. Хлорит на рентгенограммах легко определяется по базальным рефлексам 001, 002, 003, 004, 005 (1,40-1,43; 0,70-0,71; 0,470-0,472; 0,350-0,351; 0,282-0,285 нм). При обработке хлорита соляной кислотой он сравнительно быстро растворяется. Нагревание хлорита в течение 1ч при 400оC заметно изменяет дифракционную картину: рефлекс 00l становится более интенсивным и его значение уменьшается на 0,001--0,002 нм, интенсивность остальных рефлексов резко понижается. При 550--600оC на дифрактограммах хлорита остается интенсивным только рефлекс 001 с межплоскостным расстоянием 1,38--1,40 нм. В случае смеси их со смешаннослонными образованиями типа гидрослюда -- монтмориллонит или монтмориллонитом используют обработку этиленгликолем и нагревание до 600 °С. Хлоритовые рефлексы при обработке этиленгликолем остаются на месте (если хлориты не имеют разбухающих слоев), а рефлексы разбухающих минералов смещаются в область малых углов; после нагревания рефлексы хлорита становятся особо четкими (1,4 нм), а монтмориллонита смещаются к 1,0 нм.

Делись добром ;)