XRD全岩分析粘土矿物和沥青分布

对白垩纪麦克默里地层的矿物学进行详细检查，用于评估天然伽马射线光谱 (NGS) 和脉冲中子发生器 (PNG) 工具在描绘粘土矿物和沥青含量变化方面的使用情况^[1]。

地层中混合层（层间）粘土相的表征可以更好地了解沥青加工和尾矿沉降行为中的粘土相互作用，这对于矿山规划和尾矿修复方案非常重要^[2,3]。

地层中的矿物多样性是通过全岩 X 射线衍射 (XRD)、阳离子交换容量 (CEC) 测量、元素分析 (XRF)、粘土尺寸分数 (<2 µm) XRD 分析、反射光对相归因样品进行测定显微镜和低温扫描电子显微镜（cryo-SEM）。

高岭石在整个麦克默里组中普遍存在，中下麦克默里组沉积物还含有混合层状伊利石-蒙脱石（I-S），膨胀率低约20-30%。相比之下，上麦克默里组沉积物具有更高的膨胀性（约 60-70%）。在麦克默里组下部的洪泛区沉积物中，另一种粘土矿物被量化为高岭石-可膨胀混合层（粘土）矿物。该矿物的相关 CEC 值是 McMurray 地层基线的 10 倍。

岩心的 NGS 光谱显示，钾 (K)、铀 (U) 和钍 (Th) 的产量具有明显的相关联，与粘土矿物特征相关。由此产生的指标能够突出显示油砂矿体内的区域，根据工业经验，这些区域通过提取厂加工效果不佳。来自 PNG 测井工具的碳产量的沥青指标可评估沥青含量。

NGS 和 PNG 可以对粘土矿物（细粉）和沥青剖面进行全面评估，未来这些技术可用于近实时评估矿石和尾矿行为。

在整个地层中，石英是主要矿物，但离散粘土矿物（绿泥石、白云母和高岭石）以及混合层状伊利石-蒙脱石 (I-S) 均在体积和粘土尺寸 XRD 分析中进行了定量。下、中 McMurray 组沉积物以 I-S 为主，膨胀性较低，估计为 20-30%。上麦克默里组沉积物具有较高的可膨胀性（60-70%）的 I-S。

在麦克默里组下部的洪泛区沉积物中，已鉴定出一种额外的混合层矿物，并将其量化为具有一些类似蛭石特征的高岭石可膨胀混合层矿物。这种高岭石膨胀混合层矿物的相关 CEC 值高于 McMurray 地层的基线。更详细的粘土矿物学表明，这种高岭石可膨胀混合层在某些情况下是高岭石-蛭石（K-V），其对加热和阳离子交换测试的响应表明其蛭石特性。这些具有升高的表面电荷特征的复杂相可能记录了局限于下麦克默里地层的白垩纪土壤形成过程，从而形成了古土壤。

[1] Adams, J., Larter, S., Bennett, B., Huang, H., Westrich, J. & van Kruisdijk, C. (2013) The Dynamic Interplay of Oil Mixing, Charge Timing, and Biodegradation in Forming the Alberta Oil Sands: Insights from Geologic Modeling and Biogeochemistry. Pp. 23-102. In F.J. Hein, D. Leckie, S. Larter, and J.R. Suter, Eds. Heavy-oil and oil-sand petroleum systems in Alberta and beyond,AAPG Studies in Geology 64.

[2] Adriaens R, Vandenberghe N, Elsen J. Natural clay-sized glauconite in the neogene deposits of the campine basin (Belgium). Clays Clay Miner 2014;62:35–52.

[3] Barton MD. The Architecture and variability of valley-fill deposits within the Cretaceous McMurray Formation, Shell Albian Sands Lease, northeast Alberta. Bull Can Pet Geol 2016;64:166–98.

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