埃洛石（Halloysite）

又名多水高岭石、叙永石。

【化学组成】Al4［Si4O10］（OH）8·4（H2O）。SiO2含量为40.9%，Al2O3含量为34.66%，H2O含量为24.44%。w（Al2O3）：w（SiO2）=1.00：1.65～1.00：2.20。混入物有 Fe2+，Fe3+，Mg2+，Ca2+，Cr3+，Cu2+，Na+，K+等，H2O的含量有变化，但不超过4H2O。变种有铁埃洛石、铜埃洛石、铬埃洛石及镍埃洛石（含NiO2约2.5%）。

【晶体结构】单斜晶系；TO型-二八面体型层状结构，相当于高岭石结构单元层间为一个水分子层（图19-62）；空间群 C3scm。a0=0.515nm，b0=0.89nm，c0=1.01～1.025nm；β=100°12′；Z=1。由于埃洛石结构中的硅氧四面体片里的 O层大小（a0=5.14，b0=0.893nm）与Al—O（OH）八面体片中OH层的大小（a0=5.06，b0=0.862nm）有差异，同时结构单元层之间被水分子层形成的弱键所联系，使得结构层结合时卷曲呈管状。在高岭石结构中，结构层的叠置是有规则的，而且其间有强的氢键联系，所以高岭石不发生卷曲。

图19-62 埃洛石的晶体结构

（据潘兆橹等，1993）

【形态】对称型m。单体呈管状平行a或b延伸（空管外径40～190nm，内径20～100nm）。部分水析出后小管展开成伸长的薄板状或针状（称变水高岭石）。为致密块状、土状、粉末状集合体。

【物理性质】带各种色调的白色，有时呈淡天蓝色；土状光泽至蜡状光泽；透明，脱水后半透明或不透明。硬度1～2.5；致密块状者土状或贝壳状断口。粘舌。具滑感。相对密度为2.0～2.6。离子交换能力不如蒙脱石（只发生在颗粒边缘），但比变水高岭石稍强。无膨胀性。失水后不再吸水。

【成因产状】主要以透镜体状、结核状产于氧化带，与高岭石、钠明矾石、三水铝石、一水硬铝石、水铝英石等伴生。推测生成于较酸性介质条件下。

【主要用途】是陶瓷工业原料。含铬、镍等的变种可作为铜、铬、镍矿床开采。

高岭石和埃洛石是碳酸盐岩红色风化壳中的主要粘土矿物，几乎所有样品中都有高岭石或埃洛石的分布，但两者沿红色风化壳剖面分布的规律性不同。从两剖面样品的X射线衍射谱图（图3-1、图3-2）可以看出，埃洛石主要分布于红色风化壳剖面下部（图3-1，样品PS-10）或风化强度较弱的遵义石灰岩红色风化壳剖面（图3-2），具有衍射峰 0.718nm（001）多呈不对称并向低角度拖尾的特征。由两剖面部分样品的红外光谱图（图3-3）也可反映出高岭石和埃洛石的分布及演化。在红外光谱图上，高岭石和埃洛石的差异主要表现在高频区，如遵义石灰岩红色风化壳剖面中的埃洛石（图3-3，样品ZC-1、3、5）在高频区3600～3700cm-1区域，仅出现两个强度比较接近的吸收峰；而安顺白云岩红色风化壳剖面中的高岭石具有两个强度相差较大的吸收峰，同时在两吸收峰之间常呈吸收肩形式的弱吸收峰（图3-3，样品PS-2、7、10）。由两剖面样品的上述X射线衍射图和红外光谱图可以看出，红色风化壳剖面中高岭石和埃洛石结构、成分之间有一个逐渐转变的特征，说明在红色风化壳中存在着埃洛石-高岭石演化序列，且高岭石的有序度较低。相应样品的差热曲线（图3-4）特征表明，由于样品（PS-01、PS-02、PS-07、PS-10）中高岭石的有序度较低，使其中温脱羟谷的温度普遍下降至529℃左右和产生明显的低温吸热谷。

图3-1 安顺白云岩红色风化壳土样粘土矿物X射线衍射图

热分析结果所获得资料是脱水曲线和差热曲线。根据脱水曲线及所反映出来的矿物在加热过程中所发生的脱水次数，脱水时的温度以及脱水量来鉴定矿物。每一次脱水在曲线上表现为一个阶。而差热分析曲线上所反映出来的是矿物在加热过程中吸热和放热的次数以及吸热和放热时的温度，也就根据这些特点来鉴定矿物。下面，简要介绍一下高岭石、埃洛石、蒙脱石和伊利石的脱水曲线和差热曲线。

1.高岭石

高岭石的脱水失重曲线见图7-3。其结构水主要在400～525℃之间脱失，低温时失水很少。高岭石的差热曲线在510～600℃有一个显著的吸热谷（图7-4），在此以前基本上无变化；在950～1000℃，有一个显著的放热峰，在此放热峰之前，有时还可见到一个十分微弱吸热的谷，1200～1300℃还有一个微弱的放热峰。吸热的原因是由于矿物结构水的脱失和结晶格架的分解，这时，产生非晶质SiO2和γ-Al2O3。第一个放热反应系由于γ-Al2O3及非晶质SiO2变为富铝红柱石，第二个放热反应为富铝红柱石形成过程中多余出来的SiO2结晶为方英石。

2.埃洛石

埃洛石的脱水曲线见图7-3。其主要脱水阶段也在400～500℃，但在400℃以下已有部分脱水，同时尚有部分水一直到800℃才脱尽。因此，埃洛石的加热曲线不如高岭石的平直。埃洛石的脱水温度比高岭石高几十度，曲线形态也比高岭石平缓。

埃洛石的差热曲线见图7-4。埃洛石含有层间水，在100～300℃范围有一个显著的吸热谷，300℃以上与高岭石基本相似。变埃洛石的差热曲线与埃洛石的差别是在低温时只有一个微弱的吸热谷。

图7-3 高岭石和埃洛石的脱水失重曲线

图7-4 高岭石和埃洛石的差热曲线

3.蒙脱石

蒙脱石族矿物的脱水曲线主要有二个阶梯（图7-5）。第一个强的阶梯发生在100～350℃之间，是大量层间水脱失的结果。第二个阶梯从300～400℃开始，400～500℃变化较剧烈是脱失结构水引起的，以后曲线变化平缓。

图7-5 蒙脱石族矿物脱水曲线

蒙脱石族矿物的差热曲线有三个主要吸热谷（图7-6），分别为90～250℃（层间吸附水的脱失引起）、500～750℃（结构水的脱失引起）、800～900℃（无水蒙脱石分解的结果）。在900～1000℃之间还有一个不太明显的放热峰（形成尖晶石的结果）。

4.伊利石

伊利石即水云母，其脱水曲线的主要脱水温度在400℃以后（图7-7）。伊利石因成分变化较大，故其差热曲线也不太一致，一般有三个吸热谷：100～170℃、500～650℃、850～900℃之间。有时在925～1020℃之间有一个放热峰（图7-8）。

除了上述一系列的分析方法之外，沉积岩还有一系列的现代分析方法，常见的分析方法有光谱分析、阴极发光分析、图像分析、同位素分析、扫描电镜分析、电子探针分析、X射线衍射分析、气相色谱分析、测年分析及古地磁分析等。

在沉积岩化验分析中，新技术和新方法是推进沉积岩岩石学研究的重要因素。裂变径迹、包体测温、真实砂岩微观模型等方法的应用对油气田的勘探开发具有重要意义。

图7-6 蒙脱石族矿物的差热曲线

图7-7 伊利石的脱水曲线

图7-8 伊利石矿物的差热曲线

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