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粘土是一种土体结晶，微粒十分细小。它们是无机嵌段聚合物，平常总是由两三层晶层组合在一起。
图表示的是两晶层高岭石的结构。高岭土是油田或气田中最常见到的一种粘土。图所示，高岭石由两层组成，下层是硅、上层是铅。高岭石不膨胀，但是能运移。扫描电镜的照片表明高岭石就像两层纸粘在一起的卡片。这种水合的铝硅酸盐构造单元内电荷平衡，离子交换容量小，晶间氢键引力强，水分子不易进入，因而是不膨胀的粘土。这类粘土在地层沉积中松散地附着在砂粒表面，随着流体的流动冲刷，剥落下来迁移到孔道窄口，停留堵积，引起地层损害。
图是三晶层粘土。这种叶腊石结构的矿物是不膨胀的，如滑石类。这样的纯度是少见的，常见的是镁离子代替铝离子或铝离子代替硅离子。当分子单元的电荷是0.25-0.6时，就是蒙脱石，它是最常见的膨胀性粘土。蒙脱石晶层间以分子引力相结合，引力弱，晶格不稳定，水敏程度取决于钠的含量。蒙脱钠石膨胀时在粘土晶格间能聚成14-32层水，体积可增大600-1000倍，因而堵死孔道，使地层丧失渗透率。蒙脱石吸水的示意图。
伊利石是水不能膨胀的粘土，由于能形成大体积的微孔，这些微孔可以束缚水。有时在孔隙中还可以发育成毛状晶体，增加了孔隙的弯曲性，降低地层的渗透率。在采油过程中破碎后随着流体流动而迁移，引起孔道堵塞。
绿泥石常含大量Fe和Mg，对酸和含氧水敏感。当被酸溶解后，释放出来的铁会重新变成氢氧化铁沉淀堵塞地层。
大多数粘土矿物的原子构造是由硅四面体和铝八面体组成的，见图。硅四面体a中的一个硅原子与四个氧原子或氢氧原子是等距离的。四面体底部角上的氧原子联结成六角形纲状体b。八面体是由一个铝、铁或镁等距离的与六个氧或氢氧组成c。邻近的八面体上的氧原子相联组成网络单元，无限重复连成整片d。
稳定性范围取决于阳离子和阴离子半径的比例。每一个离子只有与其相反符号的离子接触时晶体构造才是稳定的，阳离子半径能使周围阴离子相互接触（b和e），这样的阳离子半径才符合于稳定性的下限。具有稍微被分开的阴离子的构造是比较稳定的（a和d）。如果阳离子半径小于下限，那么该种配合的构造渐渐变为不稳定了；直径小的阳离子（c，f）可在阴离子空间不受拘束地移动，当阳离子靠近两个下面的阴离子时，并使构造中的离子重新布置（h）。这个图式是由索鲍列夫（1949）和鲍基（1960）提出的。
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发表于 2015-12-22 10:26:22
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