頁岩

頁岩(Shale),頁岩是一種沉積岩,成分復雜,但都具有薄頁狀或薄片層狀的節理,主要是由黏土沉積經壓力和溫度形成的岩石,但其中混雜有石英、長石的碎屑以及其他化學物質。

頁岩(Shale)由黏土物質硬化形成的微小顆粒易裂碎,很容易分裂成為明顯的岩層。粘土岩的一種。成分復雜,除粘土礦物外,還含有許多碎屑礦物和自生礦物。具頁狀或薄片狀層理。用硬物擊打易裂成碎片。是由粘土物質經壓實作用、脫水作用、重結晶作用後形成。頁岩抵抗風化的能力弱,在地形上往往因侵蝕形成低山、谷地。頁岩不透水,在地下水分布中往往成為隔水層。

  • 中文名稱
    頁岩
  • 外文名稱
    Shale
  • 類 別
    沉積岩
  • 形 成
    由黏土沉積經壓力和溫度形成岩石

頁岩分類

頁岩,成分復雜,但都具有薄頁狀或薄片層狀的節理,但其中混雜有石英、長石的碎屑以及其他化學物質,根據其混入物的成分,可分為:

頁岩頁岩

鈣質頁岩鐵質頁岩矽質頁岩炭質頁岩、黑色頁岩、油母頁岩等其中鐵質頁岩可能成為鐵礦石,油母頁岩可以提煉石油,黑色頁岩可以作為石油的指示地層。

頁岩形成于靜水的環境中,泥沙經過長時間的沉積,所以經常存在于湖泊、河流三角洲地帶,在海洋大陸架中也有頁岩的形成,頁岩中也經常包含有古代動植物的化石。有時也有動物的足跡化石,甚至古代雨滴的痕跡都可能在頁岩中儲存下來。

特點特征

黏土物質硬化形成的微小顆粒易裂碎,很容易分裂成為明顯的岩層。粘土岩的一種。成分復雜,除粘土礦物(如高嶺石、蒙脫石、水雲母、拜來石等)外,還含有許多碎屑礦物(如石英、長石、雲母等)和自生礦物(如鐵、鋁、錳的氧化物與氫氧化物等)。具頁狀或薄片狀層理。用硬物擊打易裂成碎片。是由粘土物質經壓實作用、脫水作用重結晶作用後形成。由極細的粘土、泥質,經過緊壓固結、脫水、重結晶後形成的,具有薄頁狀層理構造的粘土岩,稱為頁岩。(頁理是鱗片狀的粘土礦物在壓緊過程中,平行排列而成的)頁岩致密,硬度低,表面光澤暗淡。含有機質的呈灰黑、黑色。含鐵的呈褐紅、棕紅等色,還有黃色、綠色等多種顏色。頁岩抗風化力弱,在地形上常形成低山低谷。頁岩不透水,往往成為不透水層或隔水層。

頁岩頁岩

物理性能

頁岩的硬度一般為普氏硬度系數1.5~3,結構比較致密的,其普氏硬度系數可以達到4~5,有的硬質頁岩的硬度更高。頁岩的顆粒組成與它的自然顆粒級和成岩原因有關,顆粒組成變化的波動幅度較大,從而影響頁岩的其他性能。根據形成岩石時沉積情況的不同,頁岩的塑性指數範圍在5~23,有的頁岩的塑性指數甚至超出了這一範圍。故有的頁岩實際上是不能作為燒結磚的原料的。頁岩原料的幹燥敏感性的高低,表現為多種多樣的形式。通常用幹燥敏感性系數來衡量,它的範圍一般在0.4-1.6之間,對于有些塑性非常高的頁岩來說,它的幹燥敏感性系數可能更高。頁岩的幹燥線收縮率,根據其種類不同也有很大的變化,其變化範圍在2.5%-10%。

化學性能

不同的頁岩,其化學成分指標也是不一樣的,自然界存在的頁岩,其化學成分含量變化也是比較大的。一般情況下,頁岩的Si02,含量在45%~80%之間波動,Al2O3量在12%-25%之間波動,Fe2O3含量在2%-10%之間波動,CaO含量在0.2%-12%之間波動,MgO含量在0.1%-5%之間波動。

常見類型

黑色頁岩。含較多的有機質與細分散狀的硫化鐵,有機質含量達3-10%,面板與碳質頁岩相似,區別在于黑色頁岩不染手。

②碳質頁岩。含有大量已碳化的有機質,常見于煤系地層的頂底板。③油頁岩。含一定數量幹酪根(>10%),黑棕色,淺黃褐色等,層理發育,燃燒有瀝青味。

碳質頁岩碳質頁岩

④矽質頁岩。含有較多的玉髓、蛋白石等,SiO2含量在85%以上。

⑤鐵質頁岩。含少量鐵的氧化物、氫氧化物等。多呈紅色或灰綠色。在紅層和煤系地層中較常見。

⑥鈣質頁岩。含CaCO3,但不超過25%,否則過渡泥灰岩類。

此外,還有混入一定砂質成分者,稱為砂質頁岩。

頁岩抵抗風化的能力弱,在地形上往往因侵蝕形成低山、谷地。

頁岩不透水,在地下水分布中往往成為隔水層。

由頁岩組成的河岸

鐵質頁岩

發展現狀

生產企業

中國綏棱開發頁岩陶粒企業有2個,一個是中國綏棱縣鑫秀公司投資建設;另一個是哈市龍電花園賓館投資建設,這兩個項目全部建成投產後,陶粒頁岩開發能力達到30萬立方米,年生產混凝土陶粒砌塊30萬立方米,項目總投資達到4350萬元。

頁岩頁岩

1、中國綏棱縣鑫秀公司年產20萬立方米陶粒頁岩開發項目。項目投資2700萬元建設,上陶粒生產設備4套,砼砌塊生產設備2套,採礦設備1套,項目全部建成後,年生產陶粒20萬立方米,陶粒混凝土製品20萬立方米。年實現銷售收入6000萬元,利潤720萬元,稅金360萬元。

2、中國哈市龍電花園賓館10萬立方米頁岩開發項目。項目投資總額為1650萬元,其中固定資產投資1150萬元,流動資金為500萬元,企業佔地32000平方米,土建2820平方米,上陶粒煅燒生產線兩條。

產品

特徵及其製作工藝

綏棱頁岩項目主要用以生產建築用陶粒,所獲產品為300-500級(即:容重為:300公斤/立方米-500公斤/立方米)的超輕保溫陶粒。其中:300-400級佔80%以上。按粒徑分為:大粒(20mm以上);中粒(10mm-20mm);小粒(5mm-10mm)和陶砂(0.5mm-5mm)。產品質量達到國家標準,是生產輕體保溫建築材料的優質輕集骨架材料。

頁岩儲藏豐富頁岩儲藏豐富

泥質頁岩

利用頁岩陶粒做為輕集骨架料,摻入陶砂、礦渣或煤灰等工業廢渣,採用水泥做為膠凝材料,所生產的產品具有體輕、保溫、節能等特點。採用該產品做為建築物牆體材料,可實現建築節能。據測試,陶粒砌塊牆體厚度40cm傳熱系數相當于1.48m厚度粘土實心磚牆體,節能、保溫效果非常顯著。

陶粒產品

1、非承重多孔保溫砌塊(輕集料混泥土小型空心砌塊)。按設計要求生產,可做為架構結構設計的充填牆體材料使用,適用于高層建築。

2、次輕混凝土承重多孔保溫砌塊。按建築企業設計要求生產,可做為非架構結構設計的牆體材料使用,產品特點除了具有保溫、節能的性能外,還具有強度高、可承重的特點,適用于多層建築(8層以下)。

3、多孔內牆板。該產品規格為:寬度30cm、60cm;厚度6cm-12cm;長度為任意長。做為建築內牆板,具有施工速度快、隔音、保溫、造價低等特點,適用于各種結構的房屋建築。

4、空心保溫梁槽板。按設計要求生產,解決了多層或高層建築中混凝土圈梁傳熱系數大、保溫性能差的難題,適用于各種結構的房屋建築。

中國

2016年3月2日,中國財政部已明確採納該提案相關建議,將頁岩氣財政補貼政策期限延至2020年。其中:2016年—2018年補貼標準為0.3元每立方米,2019年—2020年補貼標準為0.2元每立方米。

發展趨勢

世界上第一個研究和生產頁岩的國家是美國,至今已有80多年歷史。世界著名的美國摩天大樓就是全部採用陶粒原料建造而成的。隨後荷蘭、丹麥、比利時、俄羅斯等國家都在廣泛生產和套用陶粒。中國于1956年開始研究陶粒,主要研究燒結型粉煤灰陶粒,60年代形成生產能力。頁岩陶粒生產在京津地區、黑龍江、內蒙、吉林、雲南、新疆等地發展速度較快,其中黑龍江發展建設更快。但是仍然無法滿足市場需求,慶安、鶴崗等地的陶粒廠甚至出現客戶先交款後排隊等料的現象。由此可見,陶粒市場需求十分旺盛,市場前景廣闊。

符合政策,適應建築業發展要求

隨著社會經濟的發展,建築行業得到迅猛發展,粘土實心磚由于其體積小、重量大、保溫性能欠佳,難以適應建築發展的需要,而新型建築材料頁岩產品的發展空間卻在不斷擴大。原國家建材局、農業部、國家土地局、城鄉建設環境保護部相繼頒發了《嚴格限製毀田燒磚積極推進牆體材料改革的意見》,2005年國務院辦公廳頒發了國辦發[2005]33號檔案《關于進一步推進牆體材料革新和推廣節能建築的通知》,積極號召新型建材、製品的開發和推廣利用。在中國國民經濟和社會發展"九五"計畫及2010年遠景目標綱要中也明確提出振興支柱產業、對建材工業和建築業的發展要以建設城鄉住房和公共設施為重點,開發和推廣新型建材及製品。同時國家和地方為了大力推進新型牆體材料產業的發展,在稅收等各方面給予了優惠政策,對新型牆體材料開發實施立項、貸款、用地"三優先"政策。國家建材局確定了以北京、天津、哈爾濱等20個城市為發展新型建材及其製品的試點城市,對于嚴寒及寒冷地區城市新增住宅要全部達到節能設計標準。省建設廳頒發了《關于對套用于我省建築工程中的節能產品進行核準的通知》和《關于加強建築砌塊生產與套用管理工作的意見》,對牆體材料實行市場準入製度。

性能優越

粘土實心磚的生產不僅毀壞大量有效耕地,而且生產過程中大量消耗能源,污染環境,給農業生產造成巨大損失。陶粒及其混凝土製品具有用途廣泛、性能優良、節能效果顯著、施工適應性強和技術經濟效果好這五大優勢。陶粒保溫牆板和陶粒保溫梁槽配合現有的紅磚牆體使用,彌補了紅磚牆體導熱系數高,熱損失大的弊端。且綏棱頁岩生產地處黑龍江省中部,每年冬季取暖,都要產生大量的煤灰,可為混凝土砌塊的生產提供充足的混合材料;此種牆體材料的生產和利用所具有的保護耕地、節約能源、廢渣利用、改善建築功能的優越性能,對于保護生態環境的意義十分重大。陶粒混凝土砌塊作為一種新型牆體材料,其體積是粘土磚的1.7倍,保溫性能是粘土磚的1.2倍,無疑是粘土實心磚的最佳替代產品,經省寒地建築科學研究院測試,要達到這一標準,粘土實心磚牆體厚度要達到148cm才能滿足要求,而頁岩陶粒砌塊牆體隻需40cm即可滿足要求,牆體厚度減少3.7倍,房屋使用面積擴大20%,房屋的冬季取暖和夏季降溫能耗降低50%以上。據權威部門測算,用簡單的建築材料價格對比方法計算:每立方米需要紅磚512塊,按每塊紅磚0.32元計算,資金為163.84元。每立方米陶粒出廠價格為150-180元,每立方米承重陶粒砌塊270-280元,非承重陶粒砌塊320-330元。按多層建築(3-6層)為例:在結構不改變情況下,使用紅磚和承重陶粒砌塊單體每平方米砌築造價為(不取費):全部使用紅磚為100.35元/㎡;使用25%承重砌塊113.45元/㎡;使用50%承重砌塊126.54元/㎡;使用100%承重砌塊139.73元/㎡。雖然陶粒砌塊在價格上略高于粘土實心磚,但是兩者在建築方式上比較:砌塊採用按設計要求方式生產,在施工效率上遠遠高于原始建築方法;在建築成本和使用壽命上比較:粘土實心磚需要外掛保溫板進行保溫處理,成本有所增加,牆體使用年限縮短,而砌塊具有的保溫性能省去了二次保溫環節,延長了牆體的使用壽命。

利用頁岩作畫利用頁岩作畫

市場潛力巨大

陶粒砌塊重量輕,保溫性好,導熱系數低,熱損失小,同時抗滲性好,耐火性好,這些優勢使得陶粒砌塊倍受建築行業的青睞。黑龍江省年生產輕集料混凝土砌塊約100萬立方米,其中陶粒砼砌塊約40萬立方米。這些輕體砌塊僅可滿足160萬平方米建築工程的需求。據不完全統計,全省平均每年建築面積1500萬平方米以上,甚至更高,僅哈爾濱市年竣工面積就達400萬平方米,年需輕體砌塊100萬立方米左右。從整個中國黑龍江省來看,每年約需輕體砌塊300-400萬立方米左右,輕體砌塊市場尚有200-300萬立方米的巨大缺口,如果頁岩陶粒砌塊的使用率佔50%,尚缺少100-150萬立方米,尤其是在基建峰期供求矛盾更為突出。除此之外,隨著村鎮建設步伐的加快和農村磚瓦化率的提高,農村對節能保溫建築材料的需求日益增加,特別是在不能聯片集中供熱的東北農村需求更為急迫。還可滿足輸油通路的保溫及熱電廠輸水通路保溫,比使用的通路保溫材料造價低,而且保溫效果好,陶粒製輕體材料,陶砂可出口日本、韓國等,另外隨著嚴格限製粘土實心磚的生產和使用,輕體砌塊的需求將日益增加,頁岩陶粒砌塊的市場前景將更加廣闊。

其他信息

鈣質頁岩 鐵質頁岩 矽質頁岩 炭質頁岩 黑色頁岩 油母頁岩 等其中鐵質頁岩可能成為鐵礦石,油母頁岩可以提煉石油,黑色頁岩可以作為石油的指示地層。

藏品信息

中國地質博物館頁岩藏品圖片中國地質博物館頁岩藏品圖片

圖片描述:此圖為中國小南坑村南的雜色頁岩(Varied shale)的標本照片。雜色,泥質結構,薄片狀構造。主要礦物組成為粘土礦物 。

儲存單位:中國地質博物館

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