巖礦-粘土礦物

粘土礦物及其鑒定方第一土礦物的第二節(jié)粘土礦物鑒為什么要研究粘土礦物粘土礦物學的應用領什么是粘土礦物粘土礦物是化學風化作用的主要產(chǎn)物，是大多數(shù)沉積巖（沉積物）中的重要組粘土礦物的一般特征是晶粒較小，顆粒直徑通常小Pyrophyllite（葉蠟石粘土礦物粘土礦物根據(jù)結晶學特征分一、層狀硅酸鹽粘土礦二、纖維狀硅酸鹽粘土礦物，三、非硅酸鹽粘土礦物（非晶質粘土礦物）一、層狀硅酸鹽粘土礦層狀硅酸鹽粘土礦物從外部形態(tài) 結構看，是由兩種基本結單位所構成，并都含有結晶水，只是化學成分和水化程度不同而已。（一）構1、基本結構單構成層狀硅酸鹽粘土礦物晶格的基硅氧四面鋁氧八面硅氧四面體（或簡稱四面體四面體基本的結構是由1個硅所構成。其排列方式是以3個氧離部3個氧離子之間的中心低凹處，第四個氧則位于硅離子的頂部，恰鋁氧八面體（簡稱八面體八面體基本的結構是由1個鋁離子（Al3＋）和6個氧（O2－）離子（或氫6個氧離子（或氫氧離子）排列成兩層，每層都由3個氧離子（或氫氧離子）排列三角形，但上層氧的位置與下層氧交錯排列，鋁離子位于兩層氧像這樣的構造單位，如果連接相鄰的3個氧離子的中心，可構成假想的8個三角形的面，鋁離子位于這8個面的中心，所以我們稱這種單位為鋁氧2、單位晶從化學上來看，四面體為（SiO4）4面體（AlO6）9－，它們都不是化四面體片（簡稱硅片在水平方向上四面體通過共硅片頂端的氧仍然帶負電荷，硅片可用n（Si4O10）4－表示八面體片（簡稱鋁片八面體在水平方向上相鄰八面體通過共用兩個氧離子的方式，在平面兩維方向上無限延伸，排列成八面體片（簡稱鋁鋁片兩層氧都有剩余的負荷，鋁片可用3、單位晶由于硅片和鋁片都帶有負電荷，不穩(wěn)定，必須通過化合才能形成穩(wěn)定的化合物。硅片和鋁片以不同的方式在C軸方向上堆疊，形晶層類兩種晶片的配合比例不1：1型晶2：1型晶2：1：1型晶（1）1：1型單位晶硅片頂端的活性氧與鋁片底的活性氧通過共用的方式形成單位晶層。這樣1：1型層狀鋁硅酸鹽的單位晶層有兩個不同的層面，一個是由具有六角形空穴的氧原子層面，（2）2：1型單位晶由兩個硅片夾一個鋁片構兩個硅片頂端的氧都向著鋁片，鋁片上下兩層氧分別與硅片通過共用頂端氧的方式形成單位晶層。這樣2：1型層狀硅酸鹽的單位晶層的（3）2：1：1型單位晶在2：1單位晶層的基礎上多了1個八面體片水鎂片或水鋁片，這樣2：1：1型單位晶層由兩個硅片、1個鋁片和1個鎂4、同晶替（1）什么是同晶替代同晶替代是指組構造保持不變的現(xiàn)（2）子半替代和被替代離子的大小要相近，才能保證替代后如Fe3＋離子的半徑為0.064nm，與八面體的中心離子Al3＋（半徑0.057nm）的半徑相近，可發(fā)生子的電替代和被替代離子的電性必須 如果替代的兩個離子是同價的， 如果替代的離子（3）硅酸鹽粘土礦物中的同晶替在硅酸鹽粘土礦物中，最普遍的同晶替代現(xiàn)象是晶體中的中心離子被低價的離子所替代，如四面體中的Si4＋被Al3＋離子所替代，八面體中Al3＋被Mg2＋替代，所以土壤粘土礦物同晶替代現(xiàn)象在2：1和2：1：1型的粘土礦物中較普遍，而11的粘土礦（4）同晶替代的結同晶替代的結果使土壤產(chǎn)生電荷，能吸附土壤溶液中帶相反電荷的離子，被吸附的離子通過靜電引力被束種類很多，根據(jù)其構造特點和性質，可以歸納為4個類組，主要有：高嶺組、蒙蛭組、水化云母組和綠1、高嶺又叫1：1型礦物，是硅酸鹽粘土礦物中結包嶺石、珍珠陶土、和埃洛石高嶺組的（1）1：1型的晶層結晶層由一層硅片和一層鋁片而成，硅片和鋁片的比例為1：1，故又稱1：1型礦高嶺石是土壤中最常見的一單位晶胞的分子式可表示為非膨脹在相鄰晶層的層面不同，一個是硅片的氧面，一個是鋁片的氫氧面，兩個晶層間產(chǎn)生了鍵能較強的氫鍵，使相鄰晶層間產(chǎn)生了較強的連接力，晶層的距離不變，不易膨脹，膨脹系數(shù)一般小于5。高嶺石層間間距約為晶層硅片和鋁片中沒有或極少同晶替代現(xiàn)象，其負電一是晶體外表面的斷二是晶體邊面OH基在堿性及膠體特性較雖然礦物顆粒大小在膠體范圍，但顆粒較其它的硅酸鹽粘土礦物粗。其外形大部分為顆粒的總表面積相對較小?？伤苄浴⒄辰Y性、粘著性和吸濕性都較2、蒙蛭又叫2：1型膨脹性礦物包括蒙脫石、綠脫石、拜來蒙蛭組具有以下特征（1）2：1型的晶層結晶層由二層硅片夾一層鋁片構成，硅片和鋁片的比例為2：1，故又稱2：1型膨單位晶胞的分子式為：Al4Si8O20（OH）4·nH2O（2）脹縮性該組礦物晶層的頂層和底層兩個基面都有Si－O面所構成，所以當兩個晶層相互時，晶層相互間只能形成很小的分子引力。晶層間的結合力很弱，故晶層的間距因水分的進入而擴張，因失水而收縮，蒙脫石晶層間距變化在0.96～2.14nm之間，具同晶替代現(xiàn)象普遍，蒙脫石主要發(fā)生在鋁片中，一般以＋代Al3＋，而蛭石的同晶替代主要發(fā)生在硅膠體特性突蒙脫石顆粒細微，直徑為0.01～1μm；顆粒的總表面積大。其可塑性、粘結性、粘著蛭石的顆粒比蒙脫石大，其表面積比蒙脫石3、水化云母又叫21型非膨脹性礦物或伊利水化云母組具有以下特征（1）2：1型晶層結晶層結構與蒙脫石相似，同樣是由兩層硅片夾一層鋁片組片和鋁片的比例為2：1，故又稱2：1伊利石是其代表。分子（2）非膨脹在伊利石晶層之間吸附有鉀離子。它受到相鄰兩晶層負電荷的吸而對相鄰兩晶層產(chǎn)生了很強的鍵聯(lián)效果，連接力晶層不（3）電荷數(shù)量較同晶替代較普遍，主要發(fā)生在硅片中，但部分電荷被K＋離子所中離子交換量介于高嶺石與蒙脫（4）膠體特顆粒大小介于高嶺石和蒙脫石之間，其可塑性、粘結性、粘著性和吸濕性都介于高嶺石和蒙脫石之4、綠泥石這類礦物以綠泥石為代表，綠泥石是富含Mg、Fe及少量Cr的硅酸鹽粘具有以下特征（1）2：1：1型晶層結兩層硅片夾一層鋁片組成，再加上與水鎂片或水鋁片，所以綠泥石（2）硅片、鋁片和水鎂片中都存在程度不同的同晶替代現(xiàn)象，除含有Mg、Al、Fe等離子外，有時也含有n、Ni、CuLi離子。因而綠泥石元素組綠泥石的分子式（ 16（3）膠體特顆粒較小，其可塑性、粘結性、粘著性和吸濕性居中。二、纖維狀粘土礦1、纖維狀粘土礦物的種不常見，在不同的沉積環(huán)境中出現(xiàn)，如在海相和湖相沉積物、熱液礦床和干旱地區(qū)的坡縷石和海泡石（也有稱凹凸棒石2、結構和性（1）坡縷石的結坡縷石是一種由Al3＋置換部分Mg2＋和Si4＋的Mg硅酸鹽。式中OH2是結晶水，H2O是沸石水海泡石的結與坡縷石有一些微細的 性維狀粘土礦物坡縷石和海泡石分別由硅氧四面體雙鏈和三②當加溫至850℃的過程中，水分子被逐漸排擠出去，最終導用有機溶液處理時，坡縷三、非硅酸鹽粘土礦粘土礦物組成中，除層狀硅酸鹽外，還含有一類礦物結構比較簡單、水化程度不等的鐵、錳、鋁和硅的氧化物及其水合物（一）氧化土壤中常見的氧針鐵礦（α-一般晶體都很小，比較大的帶黃色，較小的帶棕色，常天然的針鐵礦中有一部Fe3＋被Al3＋所替一般說來，含有Al3＋替代赤鐵礦（α-赤鐵礦常呈