岩矿-粘土矿物

粘土矿物及其鉴定方第一土矿物的第二节粘土矿物鉴为什么要研究粘土矿物粘土矿物学的应用领什么是粘土矿物粘土矿物是化学风化作用的主要产物，是大多数沉积岩（沉积物）中的重要组粘土矿物的一般特征是晶粒较小，颗粒直径通常小Pyrophyllite（叶蜡石粘土矿物粘土矿物根据结晶学特征分一、层状硅酸盐粘土矿二、纤维状硅酸盐粘土矿物，三、非硅酸盐粘土矿物（非晶质粘土矿物）一、层状硅酸盐粘土矿层状硅酸盐粘土矿物从外部形态 结构看，是由两种基本结单位所构成，并都含有结晶水，只是化学成分和水化程度不同而已。（一）构1、基本结构单构成层状硅酸盐粘土矿物晶格的基硅氧四面铝氧八面硅氧四面体（或简称四面体四面体基本的结构是由1个硅所构成。其排列方式是以3个氧离部3个氧离子之间的中心低凹处，第四个氧则位于硅离子的顶部，恰铝氧八面体（简称八面体八面体基本的结构是由1个铝离子（Al3＋）和6个氧（O2－）离子（或氢6个氧离子（或氢氧离子）排列成两层，每层都由3个氧离子（或氢氧离子）排列三角形，但上层氧的位置与下层氧交错排列，铝离子位于两层氧像这样的构造单位，如果连接相邻的3个氧离子的中心，可构成假想的8个三角形的面，铝离子位于这8个面的中心，所以我们称这种单位为铝氧2、单位晶从化学上来看，四面体为（SiO4）4面体（AlO6）9－，它们都不是化四面体片（简称硅片在水平方向上四面体通过共硅片顶端的氧仍然带负电荷，硅片可用n（Si4O10）4－表示八面体片（简称铝片八面体在水平方向上相邻八面体通过共用两个氧离子的方式，在平面两维方向上无限延伸，排列成八面体片（简称铝铝片两层氧都有剩余的负荷，铝片可用3、单位晶由于硅片和铝片都带有负电荷，不稳定，必须通过化合才能形成稳定的化合物。硅片和铝片以不同的方式在C轴方向上堆叠，形晶层类两种晶片的配合比例不1：1型晶2：1型晶2：1：1型晶（1）1：1型单位晶硅片顶端的活性氧与铝片底的活性氧通过共用的方式形成单位晶层。这样1：1型层状铝硅酸盐的单位晶层有两个不同的层面，一个是由具有六角形空穴的氧原子层面，（2）2：1型单位晶由两个硅片夹一个铝片构两个硅片顶端的氧都向着铝片，铝片上下两层氧分别与硅片通过共用顶端氧的方式形成单位晶层。这样2：1型层状硅酸盐的单位晶层的（3）2：1：1型单位晶在2：1单位晶层的基础上多了1个八面体片水镁片或水铝片，这样2：1：1型单位晶层由两个硅片、1个铝片和1个镁4、同晶替（1）什么是同晶替代同晶替代是指组构造保持不变的现（2）子半替代和被替代离子的大小要相近，才能保证替代后如Fe3＋离子的半径为0.064nm，与八面体的中心离子Al3＋（半径0.057nm）的半径相近，可发生子的电替代和被替代离子的电性必须 如果替代的两个离子是同价的， 如果替代的离子（3）硅酸盐粘土矿物中的同晶替在硅酸盐粘土矿物中，最普遍的同晶替代现象是晶体中的中心离子被低价的离子所替代，如四面体中的Si4＋被Al3＋离子所替代，八面体中Al3＋被Mg2＋替代，所以土壤粘土矿物同晶替代现象在2：1和2：1：1型的粘土矿物中较普遍，而11的粘土矿（4）同晶替代的结同晶替代的结果使土壤产生电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子，被吸附的离子通过静电引力被束种类很多，根据其构造特点和性质，可以归纳为4个类组，主要有：高岭组、蒙蛭组、水化云母组和绿1、高岭又叫1：1型矿物，是硅酸盐粘土矿物中结包岭石、珍珠陶土、和埃洛石高岭组的（1）1：1型的晶层结晶层由一层硅片和一层铝片而成，硅片和铝片的比例为1：1，故又称1：1型矿高岭石是土壤中最常见的一单位晶胞的分子式可表示为非膨胀在相邻晶层的层面不同，一个是硅片的氧面，一个是铝片的氢氧面，两个晶层间产生了键能较强的氢键，使相邻晶层间产生了较强的连接力，晶层的距离不变，不易膨胀，膨胀系数一般小于5。高岭石层间间距约为晶层硅片和铝片中没有或极少同晶替代现象，其负电一是晶体外表面的断二是晶体边面OH基在碱性及胶体特性较虽然矿物颗粒大小在胶体范围，但颗粒较其它的硅酸盐粘土矿物粗。其外形大部分为颗粒的总表面积相对较小。可塑性、粘结性、粘着性和吸湿性都较2、蒙蛭又叫2：1型膨胀性矿物包括蒙脱石、绿脱石、拜来蒙蛭组具有以下特征（1）2：1型的晶层结晶层由二层硅片夹一层铝片构成，硅片和铝片的比例为2：1，故又称2：1型膨单位晶胞的分子式为：Al4Si8O20（OH）4·nH2O（2）胀缩性该组矿物晶层的顶层和底层两个基面都有Si－O面所构成，所以当两个晶层相互时，晶层相互间只能形成很小的分子引力。晶层间的结合力很弱，故晶层的间距因水分的进入而扩张，因失水而收缩，蒙脱石晶层间距变化在0.96～2.14nm之间，具同晶替代现象普遍，蒙脱石主要发生在铝片中，一般以＋代Al3＋，而蛭石的同晶替代主要发生在硅胶体特性突蒙脱石颗粒细微，直径为0.01～1μm；颗粒的总表面积大。其可塑性、粘结性、粘着蛭石的颗粒比蒙脱石大，其表面积比蒙脱石3、水化云母又叫21型非膨胀性矿物或伊利水化云母组具有以下特征（1）2：1型晶层结晶层结构与蒙脱石相似，同样是由两层硅片夹一层铝片组片和铝片的比例为2：1，故又称2：1伊利石是其代表。分子（2）非膨胀在伊利石晶层之间吸附有钾离子。它受到相邻两晶层负电荷的吸而对相邻两晶层产生了很强的键联效果，连接力晶层不（3）电荷数量较同晶替代较普遍，主要发生在硅片中，但部分电荷被K＋离子所中离子交换量介于高岭石与蒙脱（4）胶体特颗粒大小介于高岭石和蒙脱石之间，其可塑性、粘结性、粘着性和吸湿性都介于高岭石和蒙脱石之4、绿泥石这类矿物以绿泥石为代表，绿泥石是富含Mg、Fe及少量Cr的硅酸盐粘具有以下特征（1）2：1：1型晶层结两层硅片夹一层铝片组成，再加上与水镁片或水铝片，所以绿泥石（2）硅片、铝片和水镁片中都存在程度不同的同晶替代现象，除含有Mg、Al、Fe等离子外，有时也含有n、Ni、CuLi离子。因而绿泥石元素组绿泥石的分子式（ 16（3）胶体特颗粒较小，其可塑性、粘结性、粘着性和吸湿性居中。二、纤维状粘土矿1、纤维状粘土矿物的种不常见，在不同的沉积环境中出现，如在海相和湖相沉积物、热液矿床和干旱地区的坡缕石和海泡石（也有称凹凸棒石2、结构和性（1）坡缕石的结坡缕石是一种由Al3＋置换部分Mg2＋和Si4＋的Mg硅酸盐。式中OH2是结晶水，H2O是沸石水海泡石的结与坡缕石有一些微细的 性维状粘土矿物坡缕石和海泡石分别由硅氧四面体双链和三②当加温至850℃的过程中，水分子被逐渐排挤出去，最终导用有机溶液处理时，坡缕三、非硅酸盐粘土矿粘土矿物组成中，除层状硅酸盐外，还含有一类矿物结构比较简单、水化程度不等的铁、锰、铝和硅的氧化物及其水合物（一）氧化土壤中常见的氧针铁矿（α-一般晶体都很小，比较大的带黄色，较小的带棕色，常天然的针铁矿中有一部Fe3＋被Al3＋所替一般说来，含有Al3＋替代赤铁矿（α-赤铁矿常呈