三种主要黏土矿物(高岭石、水云母、蒙脱石)的性质。
第二章 粘土矿物和粘土胶体化学基础
第二章 粘土矿物和粘土胶体化学基础
本章要求重点掌握内容：
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石油工程学院
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(5)海泡石族（层链状结构）
海泡石族矿物俗称抗盐粘土，属链状构造的含水 铝镁硅酸盐。包括：海泡石、凹凸棒石、坡缕缟石(又 名山软木)。海泡石族矿物是含水的铝镁硅酸盐，晶体 构造常为纤维状，海泡石族矿物特点是硅氧四面体所
组成的六角环都依上下相反的方向对列，并且相互间
Al O-…... H+
粘土晶体的端面上吸附了OH-、SiO3
机阴离子聚电解质等。
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2-等无机阴离子或吸附有
OHSiO3 2-
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3. 正电荷 —— 表面电荷 来源：粘土端面上带正电荷的原因多数人认为是由于裸露在边 缘上的铝氧八面体在酸性条件下从介质中解离出OH-，如下式所 示：当PH<8时, 特点: 受环境PH值影响 。 粘土的负电荷一般多于正电荷，粘土一般带负电。 Al —O — H → Al+ + OH-
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特点 晶格取代 主要在八面体中：Mg2+ Al3+ 晶层上下面为氧原子，分子间力连接，连接力弱， 水分子易进入引起晶格膨胀；晶格取代、带有较多负 电荷，能吸附等电量阳离子。水化阳离子进入晶层， 层间距增加。蒙脱石是膨胀型粘土矿物，增加了胶体 活性 补偿阳离子：Na+、Ca2+ 阳离子交换容量高：70-130 mmol/100克土 水化能力强。
高岭石、伊利石和蒙脱石三种黏土矿物在烧结黏土制品生产中相关性
黏 土矿 物 颗 粒 的单 位 表 面 积 也 非 常 大 。半 径 为 ９．１５ ＩＴＩ的 足 球 场 的表 面 积 是 ６６ ＩＴＩ ，如 此 大 表 面 积 可 融人 到 １ ｇ的黏 土 中 ，即边 长 为 ８ ｍｌｌｌ的一 个 黏 土立 方 体 。
１ 导 言 现在 ，纳 米 技 术 与 纳 米 粉 体 非 常 流 行 。然 而 ，有
一 种原 料 已应 用 了数 千 年 ，它 的性 能源 于 它纳 米 级 的 颗粒 ，它就 是 黏 土 。黏 土这 个词 在 德语 中称 为 “Ｔｏｎ”， 源 于古德语 词 “ｔｈａｈｏｎ”。
黏 土 的显 著特 点 是 可塑 性 好 ，当它遇 水 后很 容 易 成 型 ，焙烧 后 又 形成 坚 固的物体 。 由于其 可 被 大范 围 的获 取 ，使 其 成 为各 地 容 器 和 建 筑材 料 的重 要 原 料 。 但 是 ，由于黏 土 非凡 的 细度 ，在 很 长 时段 内 ，黏 土矿 物 的分析非 常 困难 。
周 围 。但 是 ，硅 原子 彼此 之 间没有 亲和力 ，而对 氧原 子 之间有 ３．５倍 大的亲和力 。
由于氧铝离子半径 系数为 ０．４，铝离子呈现 出４和 ６配 位 的 几何 体 。在无 限平层 中排 列 着 的 ＳｉＯ 四面 体 和 Ａｌ（０，ＯＨ） 八面体 ，形成 了层型 晶格硅 的结构单元 （见 图 １）。在 层 状 结 构 形 成 的基 础 上 ，黏 土 矿 物 颗 粒 形 成薄 层 片晶 （悬浮体 粒 子 ）就 可 以理解 了。
第三章 粘土知识与配浆!!!
第三章粘土知识与配浆第一节粘土矿物的分类及主要性质一、粘土矿物的分类及主要特点粘土矿物按结构不同，可分为高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、海泡石族和混合晶层粘土矿物。
1、高岭石表面呈电中性，层间结构紧密，性能较稳定，不易分散。
为非膨胀型粘土矿物。
水化能力差，造浆性能不好，一般不作配浆土使用。
2、蒙脱石层间结构，表面带负电，为膨胀型粘土矿物。
根据交换性阳离子的不同，可分为钠蒙脱石、钙蒙脱石、镁蒙脱石和铵蒙脱石（简称为钠土、钙土、镁土和铵土）等。
3、伊利石也称水云母，是最丰富的粘土矿物，存在于所有的沉积年代中，在古生代沉积物中占优势。
表面带负电，非膨胀型粘土矿物。
水化作用仅限于粘土矿物表面。
4、绿泥石通常绿泥石无层间水，而某些降解的绿泥石中有某种层间水和晶格膨胀，在古生代沉积物中含量丰富。
5、海泡石族俗称抗盐粘土，包括海泡石、凹凸棒石、坡缕缟石（又名山软木）。
纤维状结构，具有较大的内表面，水分子可以进入内部孔道，在淡水和盐水中均易水化膨胀，热稳定性好。
6、混合晶层粘土矿物混合晶层粘土矿物比单一粘土矿物更易分散、易膨胀，特别是其中有一种成分有膨胀性时，更是如此。
二、粘土矿物的主要性质1、粘土的吸附作用吸附作用是粘土的主要性质之一。
什么是吸附作用呢？吸附作用是指一种物质吸附于另一种物质的过程。
被吸附的物质为吸附质，可以吸附其它物质的物质称为吸附剂。
如粘土吸附了聚丙烯酰胺分子，则聚丙烯酰胺分子为吸附质，粘土为吸附剂。
吸附现象在钻井液中是无时无刻不存在的。
（1）物理吸附其吸附作用是由于分子间范德华引力产生的，吸附以后吸附剂不生变化，这种作用称为物理吸附。
物理吸附与物质的分散度有关，分散度超高，吸附现象就越明显、越激烈。
（2）化学吸附――离子交换吸附粘土颗粒表面吸附的离子与周围介质中的离子之间所发生的当量交换作用，使粘土的性质发生了改变，这种吸附作用就叫化学吸附，也称为离子交换吸附。
这种交换吸附反应是是可逆的。
土中粘土矿物质
土中粘土矿物质一、土中粘土矿物质的基本概念土中的粘土矿物质可是超级有趣的呢！粘土矿物质是组成粘土岩和土壤的主要矿物成分。
它们的颗粒那是相当细小的，通常是一些片状或者纤维状的晶体。
这些小颗粒就像一个个小小的精灵，在土里面起着各种各样重要的作用。
比如说，它们对土壤的肥力有着很大的影响，就像土壤的小管家一样，管理着土壤里的养分，让植物能更好地吸收呢。
二、土中粘土矿物质的种类1. 高岭石族高岭石可是粘土矿物质里的明星成员呢。
它的晶体结构很特别，是由硅氧四面体和铝氧八面体组成的。
这种结构让高岭石有着自己独特的性质，比如它的吸水性就不是特别强，看起来就比较干爽。
而且高岭石在陶瓷制作里可是大明星哦，很多精美的陶瓷制品都离不开高岭石的贡献呢。
2. 蒙脱石族蒙脱石就像个吸水小能手。
它的晶体结构中间有很多层间水，这就使得它的吸水性超强。
在一些土壤里，如果蒙脱石含量比较高，那这个土壤在下雨的时候就很容易变得泥泞，因为它能吸收大量的水分，就像个小海绵一样。
而且蒙脱石在医药领域也有应用，比如用来做止泻药的成分，是不是很神奇呀？3. 伊利石族伊利石也是土中常见的粘土矿物质。
它的性质介于高岭石和蒙脱石之间。
伊利石在土壤里的存在，对土壤的质地和保水保肥能力也有着独特的影响。
它就像是个低调的小助手，默默地在土壤里发挥着自己的作用，虽然没有高岭石和蒙脱石那么出名，但也是不可或缺的呢。
三、土中粘土矿物质的重要性土中的粘土矿物质对土壤的物理性质有着很大的影响。
它们能够影响土壤的颗粒大小分布，让土壤有不同的质地，像砂土、壤土和粘土的质地区别就和粘土矿物质的种类和含量有很大关系。
而且它们还影响土壤的孔隙度，孔隙度合适的土壤，空气和水分才能更好地在里面流动，就像我们的房子要有合适的门窗一样，这样植物的根系才能在土壤里畅快地呼吸和吸收水分、养分。
粘土矿物质对土壤的化学性质也非常重要。
它们带有电荷，能够吸附和交换土壤里的离子，就像一个个小小的离子交换站。
矿物岩石学
粘土矿物特征及其鉴定一、层状粘土矿物的分类、特征以及代表性矿物有哪些？（至少列举三种）层状硅酸盐粘土矿物的种类很多，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，水化云母组和绿泥石组矿物。
1.高岭组又叫1：1型矿物，是硅酸盐粘土矿物中结构最简单的一类。
包括高岭石，珍珠陶土，迪恺石和埃洛石等。
高岭组的特点（1）1：1型的晶层结构晶层由一层硅片和一层铝片重叠而成，硅片和铝片的比例为1：1.（2）非膨胀性相邻的晶层的层面不同，分别是硅面和铝面两个层面之间产生了较强的连接力，晶层的距离不变，不易膨胀。
（3）电荷数量少晶层内部硅片和铝片中没有或极少同晶替代现象（4）胶体特性较弱颗粒总表面积相对较小。
可塑性、粘结性、黏着性和吸湿性都较弱。
2.蒙蛭组又叫2：1型膨胀性矿物，包括蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等。
蒙蛭组的特点（1）2：1型的晶层结构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型膨胀性矿物。
（2）胀缩性大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重叠时，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，具有很大的膨胀性。
（3）电荷数量大同晶替代现象普遍，蒙脱石主要发生在铝片中，一般以Mg2＋代Al3＋，而蛭石的同晶替代主要发生在硅片中。
（4）胶体特性突出蒙脱石颗粒细微，颗粒的总表面积大。
其可塑性、粘结性、黏着性和吸湿性都特别显著蛭石的颗粒比蒙脱石大，其表面积比蒙脱石小。
3.水化云母组又叫2：1型非膨胀性矿物或伊利组矿物。
伊利石是其代表。
水化云母组的特点（1）2：1型晶层结构晶层结构与蒙脱石相似，同样是由两层硅片夹一层铝片组成，硅片和铝片的比例为2：1，故又称2：1型非膨胀性矿物。
（2）非膨胀性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附，因而对相邻两晶层产生了很强的键联效果，连接力很强，使晶层不易膨胀。
矿物岩石学
矿物岩石学粘土矿物特征及其鉴定一、层状粘土矿物的分类、特征以及代表性矿物有哪些？（至少列举三种）层状硅酸盐粘土矿物的种类很多，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，水化云母组和绿泥石组矿物。
1.高岭组又叫1：1型矿物，是硅酸盐粘土矿物中结构最简单的一类。
包括高岭石，珍珠陶土，迪恺石和埃洛石等。
高岭组的特点（1）1：1型的晶层结构晶层由一层硅片和一层铝片重叠而成，硅片和铝片的比例为1：1.（2）非膨胀性相邻的晶层的层面不同，分别是硅面和铝面两个层面之间产生了较强的连接力，晶层的距离不变，不易膨胀。
（3）电荷数量少晶层内部硅片和铝片中没有或极少同晶替代现象（4）胶体特性较弱颗粒总表面积相对较小。
可塑性、粘结性、黏着性和吸湿性都较弱。
2.蒙蛭组又叫2：1型膨胀性矿物，包括蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等。
蒙蛭组的特点（1）2：1型的晶层结构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型膨胀性矿物。
（2）胀缩性大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重叠时，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，具有很大的膨胀性。
（3）电荷数量大同晶替代现象普遍，蒙脱石主要发生在铝片中，一般以Mg2＋代Al3＋，而蛭石的同晶替代主要发生在硅片中。
（4）胶体特性突出蒙脱石颗粒细微，颗粒的总表面积大。
其可塑性、粘结性、黏着性和吸湿性都特别显著蛭石的颗粒比蒙脱石大，其表面积比蒙脱石小。
3.水化云母组又叫2：1型非膨胀性矿物或伊利组矿物。
伊利石是其代表。
水化云母组的特点（1）2：1型晶层结构晶层结构与蒙脱石相似，同样是由两层硅片夹一层铝片组成，硅片和铝片的比例为2：1，故又称2：1型非膨胀性矿物。
（2）非膨胀性在伊利石晶层之间吸附有钾离子。
第七章 土壤胶体和土壤交换性.
全文电子教材土壤与土壤资源学（上篇：土壤学）林学专业第七章土壤胶体和土壤交换性第一节土壤胶体一、概念土壤胶体是指颗粒直径小于0.001mm或0.002mm的土壤微粒。
目前土壤胶体粒径的大小范围，并不是绝对的。
这是因为胶体性质的出现，是随着粒径的减小逐渐加强的。
没有截然划分的界限。
土壤胶体的成分比较复杂，按化学成分和来源，可分无机胶体、有机胶体和有机无机复合胶体三类。
土壤胶体的一系列性质的表现都是由于具有巨大的比表面和带有电荷的原因。
二、几种主要的胶体类型（一）土壤无机胶体土壤无机胶体存在于极微细的土壤粘粒部分。
包括成分较简单的次生含水氧化铁、含水氧化铝、含水氧化硅等，以及成分较复杂的结晶层状次生铝硅酸盐类（即粘土矿物）。
1、含水氧化硅胶体其分子式为SiO2•H2O或H2SiO3。
在一般情况下，含水氧化硅的外层分子发生解离，解离出H+，而把HSiO3-或SiO32-留在胶核表面，组成决定电位离子层，使胶粒带负电。
土壤反应越偏碱性，硅酸的解离度也越大，所带的负电荷也越多。
2 、含水氧化铁、铝胶体此类胶体包括褐铁矿（2Fe2O3•3H2O）、水赤铁矿（3Fe2O3•H2O）、针铁矿（Fe2O3•H20）、水铝矿（Al2O3•H2O）、三水铝矿（Al2O3•3H2O）等晶质矿物和氢氧化铁[Fe(OH)3]、氢氧化铝[Al(OH)3]等非晶质矿物。
这些矿物都是铝硅酸盐深度风化的产物，均为两性胶体，其电荷随土壤溶液酸碱反应的变化而变化。
当环境反应在它的等电点的酸性方面时，它带正电；反应在等电点的碱性方面时，它带负电。
纯净的氢氧化铁的等电点为pH7.1，氢氧化铝等电点为pH8.1。
所以它们在大多数酸性或中性土壤中都带正电荷。
但土壤中氢氧化铁、氢氧化铝胶体都覆被有机胶体。
因此，测定这些胶体的等电点时，其pH值都大大低于纯净氢氧化铁、铝的等电点。
未经去除腐殖质的砖红壤胶体的等电点大约在pH4~5之间。
铁铝氧化物常以胶膜状态包被土壤颗粒，使其成为稳定性很强的土壤结构。
粘土矿物的基本类型
粘土矿物的基本类型粘土矿物是一类重要的地球物质，广泛存在于地壳中。
它们具有极细的颗粒结构和良好的可塑性，因此在许多领域都有广泛的应用。
在本文中，我们将介绍粘土矿物的基本类型，包括膨润土、伊利石、高岭石和蒙脱石。
膨润土是一种常见的粘土矿物，它的特点是具有很强的吸湿性和膨胀性。
膨润土的颗粒结构呈片状，具有很大的比表面积。
它可以吸附和储存大量的水分，因此被广泛用于土壤改良、陶瓷制造和油田开发等领域。
伊利石是一种由硅酸盐矿物组成的粘土矿物，常见于火山岩、火山灰和沉积岩中。
伊利石的颗粒结构呈片状，具有很好的吸附性和吸湿性。
它被广泛应用于陶瓷、造纸、塑料和涂料等工业中。
高岭石是一种由硅酸盐矿物组成的粘土矿物，常见于火山岩、火山灰和沉积岩中。
高岭石的颗粒结构呈片状，具有很好的吸附性和吸湿性。
它被广泛应用于陶瓷、造纸、塑料和涂料等工业中。
蒙脱石是一种由硅酸盐矿物组成的粘土矿物，常见于火山岩、火山灰和沉积岩中。
蒙脱石的颗粒结构呈片状，具有很好的吸附性和吸湿性。
它被广泛应用于陶瓷、造纸、塑料和涂料等工业中。
除了以上几种基本类型的粘土矿物，还存在着一些其他类型的粘土矿物，如绿泥石、菱铁矿和白云石等。
这些粘土矿物在地质学、材料科学和环境科学等领域都有重要的研究价值和应用前景。
总结起来，粘土矿物是一类重要的地球物质，具有极细的颗粒结构和良好的可塑性。
膨润土、伊利石、高岭石和蒙脱石是粘土矿物的基本类型，它们在土壤改良、陶瓷制造、油田开发和工业生产等领域都有广泛的应用。
除了这些基本类型，还存在着其他类型的粘土矿物，它们在科学研究和应用开发中也具有重要的价值。
通过深入研究粘土矿物的性质和应用，我们可以更好地理解地球的演化过程，并为人类的发展提供更多的资源和技术支持。
粘土主要矿物的结构与性质
粘土主要矿物的结构与性质摘要主要论述了粘土中主要矿物的结构特点，并对各种矿物的主要性能(如可塑性、干燥收缩和膨润性等)进行了综述。
关键词：粘土,高岭石,蒙脱石,伊利石,晶体结构，可塑性，膨润性ABSTRACTMainly discusses the main structure characteristics of clay minerals, and a variety of mineral properties ( such as plasticity, drying shrinkage and swelling etc.) are reviewed.KEY WORDS: Clay, kaolinite, montmorillonite, illite, crystal structure, plasticity, swelling粘土类原料是日用陶瓷、耐火材料等的主要原料之一，它主要是由粘土矿物和其它矿物组成的并具有一定特性的（其中主要是具有可塑性）土状岩石。
粘土矿物主要是一些含水铝硅酸盐矿物，其晶体结构是由[SiO4]四面体组成的（Si2O5）n层和一层由铝氧八面体组成的AlO （OH）2层相互以顶角联接起来的层状结构，这种结构在很大程度上决定了粘土矿物的各种性能。
粘土很少由单一矿物组成，而是多种微细矿物的混合体，其主要矿物是被统称为“粘土矿物”的一些含水铝硅酸盐矿物。
根据矿物的结构和组成的不同，可把粘土中的主要矿物分为高岭石类、蒙脱石类和伊利石类等三种。
在粘土的使用过程中，由于对各种主要矿物的结构认识不足，常常在生产中造成资源的浪费，并且产品达不到理想的性能。
材料的结构决定性能，只有掌握了矿物的的结构与性能的关系，才能对矿物进行合理、充分的利用。
为此，我主要分析一下三种主要粘土矿物的结构与性能。
1 高岭石类高岭石是一般粘土中常见的粘土矿物，主要由高岭石组成的较纯净的粘土称为高岭土。
高岭石首先在我国江西景德镇东部的高岭村山头发现，现在国际上都把这种有利于成瓷粘土称为高岭土，它的主要矿物成分是高岭石和多水高岭石。
粘土矿物——精选推荐
1、高岭石定义“高岭土(Kaolin)”一词源自中国，由江西景德镇(古浮梁县)东北的高岭村出产的一种可以制瓷的白色粘土而得名。
清康熙年间的约1712—1722年，法国神甫殷弘绪(Le Pere d’Entrecolles)从饶州向本国写信介绍景德镇的制瓷和高岭土使用情况，1769年德人李希霍芬(Riehthofen)访问景德镇，并著文将高岭土音译成“Kauling”，后以“Kaolin”流传于欧美。
古代的“玉岭土”、。
明砂土。
、“东埠土。
等均指产于高岭村一带的高岭土。
高岭土还有下列许多地区性的、商业的和工业的名称。
(1)瓷土和瓷石(china ciay and!chin／stone)是陶瓷业使用的术语，也是一种商业名称。
早先系指由石英斑岩等细粒脉岩风化而成的高岭土，风化带上部呈土状产出者称瓷土，半风化带呈较为坚硬的块状者称瓷石。
瓷土和瓷石二者没有截然界线。
现在，也有将供制瓷用的绢(水)云母一石英质矿石称瓷石者。
1982年制定的“江西省轻工业厅企业标准。
中，把高岭土和瓷石原矿加工后用于制陶瓷的不子、泥料和粉料统统定义为瓷土。
(2)耐火粘土(refractory ciay) 是冶金业使用的术语，也是一种商业名称，指耐火度大于1580℃的粘土。
它主要包括高岭土，但也包括部分非高岭土质的铝钒土等。
它们按成型时掺砂量的多少被划分为软质(掺砂量>50％)、半软质(掺砂量20—50％)、硬质(不成型)耐火粘土三种。
(3)陶土是陶瓷业使用的术语，指一些富含铁质而带黄褐、红紫等色调，具良好可塑性，可用以烧制陶瓷的粘土。
矿物成分较杂，以高岭石为最主要。
(4)球土(ball clay) 此术语源于英国，指一种沉积成因的，含有机质的细粒高可塑性粘土，主要由高岭石组成。
相传，最早开采时为便于运输把粘土滚成球形，因而得名。
属软质粘土类。
(5)燧石粘土(flint clay) 该术语于1886年由库克(Cook)命名，流行于西方。
岩石与土壤相关解答题
第一次作业：1、简述土壤在农林生产和生态系统中的作用一、土壤是农林业生产的基础1、营养库的作用2、养分转化和循环（无机养分的有机化、有机质的矿质化、营养元素的释放和散失、元素的结合、固定和归还）3、雨水涵养作用4、生物支撑作用（植物根系的机械支撑、壤动物和微生物生存的场所）5、稳定和缓冲环境变化的作用（环境条件变化的缓冲功能，污染物的“过滤器”和“净化器）二、土壤是陆地生态系统重要组成部分三、土壤是最珍贵的自然资源（1、土壤资源的再生性与质量的可变性 2、土壤资源数量的有限性 3、土壤资源空间分布上的固定性）2、简述主要矿物的特征1、石英（石英是自然界中较难风化的矿物。
一般不进行化学风，风化后形成碎屑，因而含石英多的岩石形成的土壤砂性大，易水土流失。
）①晶体石英：六方柱状晶体，常呈晶簇，晶面为玻璃光泽，硬度为7，常透明。
并由于混入各种杂质而常呈紫、黑、玫瑰等色。
无色透明的称水晶。
②块状石英：是在有限空间中形成的，一般在岩石中都是块体石英。
一般是乳白色，硬度与晶体石英一样，脂肪光泽。
③非晶体石英（玛瑙）：二氧化硅胶体沉淀而成。
④非晶体石英（蛋白石）：是天然的硬化的二氧化硅胶凝体，含5-10%的水分。
内部具球粒结构，集合体多呈葡萄状、钟乳状。
底色呈黑色、乳白色、浅黄色、桔红色等。
半透明至微透明2、正长石和斜长石（长石类矿物可占地壳的重量的50%。
主要是钾、钠或者钙等的铝硅酸盐类矿物。
）①正长石：因为二组解理成90度而得名，晶体短柱状，肉红色、浅黄色、浅黄红色等，完全解理，硬度6.0。
正长石在岩石中呈晶粒，长方形的小板状，板面具有玻璃光泽。
伴生矿物为石英、云母等。
正长石易风化，风化后形成粘土矿物高岭石等，可为土壤提供大量K养分。
②斜长石：因为二组解理成86度而得名，常呈板状和柱状晶体。
白色或灰白色。
玻璃光泽，完全解理，硬度6.0～6.5。
在岩石中多呈晶粒，长方形板状，白色或灰白色，玻璃光泽。
斜长石比正长石容易风化，风化产物主要是粘土矿物，能为土壤提供K、Na、Ca等矿物养分。
粘土矿物分析
作为岩石组分的粘土矿物其含量、种类及其分布、产状等对地层伤害有着非常密切的关系。
由于粘土矿物颗粒细小（<0.01mm），比表面极大，并具有特殊的结构组成，因此它们对外来作业流体如注入水、压裂液、酸化液、压井液等的侵入极为敏感。
当与外来流体接触时，粘土矿物往往会发生膨胀、微粒运移、生成某种沉淀等从而堵塞储层油气流动的孔隙通道，造成储层渗流能力的下降，损害油气层。
因此了解粘土矿物的性质对油田开发十分重要。
通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜技术可以确定岩石中粘土矿物的含量、分布及产状等。
选取了西泉5井的部分岩石样品进行了上述测定，测定结果见表1。
表1 西泉5井区三叠系储层粘土矿物含量统计表根据X衍射和扫描电镜分析，韭菜园子组砂层以蒙皂石（包括蒙脱石和皂石两个亚族）为主，63％～98％，平均87.8％；其次为伊/蒙混层（20％～99％，平均72.76％），绿泥石（1％～55％，平均9.33％），另有高岭石（1％～12％，平均5.74％）和伊利石（2％～16％，平均6.24％）（见表1）。
对韭菜园子组敏感性的简单分析：（供参考）韭菜园子组伊/蒙混层和绿/蒙混层含量较多，伊/蒙混层和绿/蒙混层是遇水易膨胀的矿物，易发生粘土膨胀和分散造成地层伤害。
韭菜园子组绿泥石含量相对较高（平均9.33％），绿泥石是酸敏性矿物，酸化时易造成氢氧化铁胶体沉淀（酸敏）。
另外伊利石和高岭石是速敏性矿物，易造成颗粒运移堵塞地层。
粘土矿物分析在储层潜在敏感性评价中的应用一、粘土矿物类型粘土矿物(clay minerals)是粘土和粘土岩中晶体一般小于2微米，主要是含水的铝、铁和镁的层状结构硅酸盐矿物。
有的在其成分中还有某些碱金属或碱土金属存在。
粘土矿物包括高岭石族矿物、蒙皂石、蛭石、粘土级云母、伊利石、海绿石、绿泥石和膨胀绿泥石以及有关的混层结构矿物，此外还包括具过渡性的层链状结构的坡缕石（凹凸棒石）和海泡石以及非晶质的水铝英石。
高岭石、蒙脱石和伊利石特性(精)
颜色光泽硬度相对密度其它高岭石Al4[Si4O10]·(OH8晶体属三斜晶系的层状结构硅酸盐矿物。
多呈隐晶质、分散粉末状、疏松块状集合体。
白或浅灰、浅绿、浅黄、浅红等颜色土状光泽2-2.5 2.60~2.63①折射率:α 1.553 -1.565, β 1.559 - 1.569,γ 1.569 - 1.570。
②透明性:透明至半透明。
③吸水性强,和水具有可塑性,粘舌,干土块具粗糙感。
纳米高岭石可以做成涂料。
另外,还可以制成不同用途的特种纳米涂料,如抗紫外线涂料、隐身涂料等。
纳米高岭石还可用于造纸、环保、纺织、高档化妆品、高温耐火材料的制造。
蒙脱石Ex(H2O4{(Al2-x,Mgx2[(Si,Al4O10](OH2}E为层间可交换阳离子,主要为Na+、Ca2+,其次有K+、Li+等单斜晶系;C32h-C2/m;a0=0.523nm,b0=0.906nm,c0=0.96~2.05nm之间变化。
白色,有时为浅灰、粉红、浅绿色土状光泽或蜡块光泽2~2.52~2.7①甚柔软,有滑感。
②加水膨胀,体积能增加几倍,并变成糊状物。
③具有很强的吸附力及阳离子交换性能。
利用其阳离子交换性能制成蒙脱石有机复合体,广泛用于高温润脂、橡胶、塑料、油漆;利用其吸附性能,用于食油精制脱色除毒、净化石油、核废料处理、污水处理;利用其粘结性可作铸造型砂粘结剂等;利用其分散悬浮性用于钻井泥浆。
蒙脱石在医药、畜类(猪,兔养殖中应用广泛。
伊利石K0.75(Al1.75R[Si3.5Al0.5O10](OH2晶体主要属单斜晶系的含水层状结构硅酸盐矿物。
属于2﹕1型结构单元层的二八面体型纯者洁白,因含杂质而呈浅绿、浅黄或褐色块状者油脂光泽1~2 2.5~2.8伊利石是介于云母和高岭石及蒙脱石间的中间矿物可用于制作钾肥、高级涂料及填料、陶瓷配件、高级化妆品、土壤调整剂、家禽饲料添加剂、高层建筑的骨架配料和水泥配料、核工业的污染净化和环境保护。
农综一土壤学复习资料提纲
南农专硕农综一考研土壤学复习资料部分第一章土壤矿物质1、层状硅酸盐粘土矿物种类及一般特性1）高岭组：1：1型的晶层结构、非膨胀性、电荷数量少、胶体特性较弱2）蒙蛭组：2：1型的晶层结构、张缩性大、电荷数量大、胶体特性突出3）水化云母组：2：1型的晶层结构、非膨胀性、电荷数量较大、胶体特性一般4）绿泥石组：2：1：1型的晶层结构、同晶替代较普遍、颗粒较小2、非硅酸盐粘土矿物种类1）氧化铁：针铁矿、赤铁矿2）氧化铝：三水铝石3）氧化硅4）水铝英石3、我国土壤粘土矿物的分布规律1）水云母区：包括新疆、内蒙古高原西部、柴达木盆地、青藏高原大部2）水云母—蒙脱石区：包括内蒙古高原东部、大小兴安岭、长白山地、东北平原大部3）水云母—蛭石区：包括青藏高原东南边缘山地、黄土高原、华北平原4）水云母—蛭石—高岭区：包括秦岭山地和长江中下游平原，为一狭长的过渡地带5）蛭石—高岭区：包括四川平原、云贵高原、喜马拉雅山东南端6）高岭—水云母区：包括浙、闽、湘、赣大部和粤、桂北部7）高岭区：包括贵州南部，闽、粤东南沿海，南海诸岛及台湾第二章土壤有机质1、土壤有机质的来源1）高等植物的根系、残茬、根系分泌物2）动植物残体3）土壤中的微生物4）工业和生活废水，废渣，微生物制品，施用的有机肥农药等有机物2、有机质的三种形态1）新鲜有机质（未分解有机质）2）半分解有机质3）腐殖质3、有机质对植物生长的作用1）提供植物需要的养分，是土壤养分的主要来源2）促进土壤团粒结构的形成，改善土壤物理性质3）提高土壤的保水保肥能力，增强对酸碱度变化的缓冲性能4）腐殖质具有生理活性，能促进作物生长发育5）腐殖质具有络合作用，有助于消除土壤污染4、有机质的积累和调控1）种植绿肥，增施有机肥料2）秸秆还田，轮作倒茬3）调节土壤水热状况5、腐殖质分解和转化过程1）腐殖质经过物理化学作用和生物降解，使其方向结构核心与其复合的简单有机物分离，或是整个复合体解体。
粘土主要矿物的结构与性质
粘土主要矿物的结构与性质粘土是一种由细小颗粒组成的土壤，其主要成分是含有大量层状结构的矿物质粘土矿物。
这些矿物包括膨润土、伊利石和滑石等。
下面将就这些主要粘土矿物的结构与性质进行详细介绍。
1.膨润土：膨润土是指具有吸水膨胀性质的粘土矿物，其主要成分为辉石族矿物。
常见的膨润土有蒙脱土、膨润土和滑石膨润土。
膨润土的结构属于二维层状结构，由正、反交替排列的层组成。
在层状结构中，硅酸盐层由硅酸根离子和水合镁离子交替组成，呈现正负正负交替的结构。
膨润土的矿物结构中存在大量的离子交换能力，因此其具有较强的吸附和离子交换性质。
膨润土能够吸附水分，当吸附到一定数量的水分时，膨润土的层间距会增加，从而使其体积膨胀，形成胶体状态。
这种吸水膨胀性质使膨润土在建筑、矿产资源、污染处理等领域有着广泛的应用。
2.伊利石：伊利石是一种铝硅酸盐矿物，其结构与膨润土类似，也是由正、反交替的层组成。
不同的是，伊利石的层中包含的是二价镁离子，而不是膨润土中的水合镁离子。
这使得伊利石的层间距相对较小，因此伊利石的吸水膨胀性质不如膨润土明显。
伊利石的离子交换能力较强，也具有一定的吸附性能。
它在塑料、橡胶、纸浆、油墨等工业领域被广泛应用，主要是因为其能够增加材料的黏性和附着性。
3.滑石：滑石是一种矽酸盐矿物，它的结构是由硅酸盐层和石墨层交替排列而成。
硅酸盐层含有层状的正四面体SiO4，而石墨层则是碳层。
滑石的层间距较大，不像膨润土和伊利石那样有明显的吸水膨胀性质。
滑石具有优良的物理和化学性质，具有高温稳定性、耐酸碱性、低导热性、耐磨性和耐火性等特点。
因此，滑石被广泛应用于建筑材料、塑料、涂料、化妆品和橡胶等领域。
总的来说，粘土主要矿物的结构与性质可总结为：层状结构、吸附性、离子交换能力和膨胀性等。
这些特点使得粘土具有广泛的应用价值，被广泛用于工业生产、农业、环境治理等领域，对经济和社会的发展起到了积极的作用。
粘土矿物的晶体构造与性质
二、几种常见粘土矿物的晶体构造
1、基本概念
（1）晶格取代作用：在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另 外阳离子所置换，而晶体结构不变，产生过剩电荷的现象。
Si-O四面体：Al3+取代Si4+ 粘土带 负 电荷 Al-O八面体： Mg2+、Fe2+取代Al3+
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例1：蒙脱石在不发生晶格取代时，其理想结构式为：
dcec大介于高岭石与蒙脱石之间伊利石由于晶格取代作用产生的负电荷由k来平衡由于伊利石取代位置主要在sio四面体中产生的负电荷离晶层表面近故与k产生很强的静电力很强的静电力的大小刚好嵌入相邻晶层间的氧原子网格形成的空穴中起到连接作用周围有12个氧与它配伍因此一般情况下随着地层深度的增加伊利石含量增加蒙脱石含量减少因此下部地层缩径现象少以剥落掉块坍塌为主
分类
吸附负电性离子（OH-、SiO32-）：使粘土负电性增加 吸附正电性离子（NW-1）：使粘土负电性减少
定义：分散介质pH=7时，100g粘土所能交换下来的阳离
子的毫摩尔数（以一价阳离子毫摩尔数表示）。
C.E.C可用来表示粘土在水中带电性的多少，它与粘
土的水化分散、吸附等性质密切相关。
（3）造浆率：一吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为 15mPa· s钻井液的体积数，m3/T。
造浆率
粘土的水化分散能力
粘土矿物的晶体构造与性质
+
钻井泥浆是由粘土、水（或油）和少量处理剂混合 形成，具有可调控的粘性、比重和降失水等性能，在 大多情况下能够满足悬排钻屑、稳定井壁、防止漏失、 冷却润滑钻具的基本钻进需要，并且来源广泛，成本 较低，配制使用方便。
本次课主要讲授内容
简述高岭石粘土矿物的特点
简述高岭石粘土矿物的特点高岭石粘土矿物，是一种结构与高岭石相似的粘土矿物。
它的一些性质，如颜色、条痕等，都和高岭石相似，因而习惯上统称为高岭石粘土矿物。
但其化学成分又有明显不同，除了水铝英石外，还含有少量蒙脱石、伊利石、绿泥石、绿帘石和少量三水铝石，以及氧化铁、氧化锰、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾、氧化铝、氧化钡、二氧化钛等杂质，属于非水铝硅酸盐粘土矿物。
【名称】高岭石粘土矿物【来源】高岭石主要来自变质型矿床，少量来自原生和残积矿床。
分布很广，在我国各地均有产出，特别是浙江、江西、湖南等省。
【形态】（ 1）自然产出状态下的高岭石，一般为无色或白色，少数为褐黄色、浅灰色、黑色、暗灰色，也有呈片状、鳞片状集合体者。
它们的薄片在偏光镜下，常见干涉色异常，但无双折射现象。
（ 2）工业品中的高岭石多为白色、浅灰色、暗灰色、黑色。
它们的细度一般较粗，且多为半风化状态，即由硬塑到软塑之间。
它们具有贝壳状断口，破碎面平滑，亮度和光泽较强。
粉红色、无臭、味淡。
无毒、无臭、无味，化学稳定性良好，能溶于酸、碱、盐溶液，微溶于丙酮、水。
其化学式为Al2O3·nO4·h2o，式量87.54。
其中Al2O3为六方晶系，它是层状结构的硅酸盐矿物，每单位晶胞含2个Al2O3分子。
晶胞参数： a=5.034(7)a，c=13.87(6)c。
结晶化学式为(Al2O3·4H2O)mH2O， m代表阳离子，离子的总数视所含水分子的个数而定。
其晶体属等轴晶系，常呈板状或短柱状，偶有他形柱状。
目前，作为高岭石粘土矿物最早的记载是1783年发现于德国萨克森州的巴克， 1828年高岭石在美国也得到了应用。
高岭石应用广泛，除了在陶瓷、造纸、橡胶等方面外，还广泛用于颜料、涂料、日用化妆品、电绝缘材料等。
高岭石的结构非常简单，一般可看成板状的阳离子位于片状的阴离子之间，形成一个八面体空隙网络。
这种结构使得高岭石有许多独特的性质：高岭石不溶于酸，也不溶于碱。
三种主要黏土矿物(高岭石、水云母、蒙脱石)的性质。
1、试比较三种主要黏土矿物（高岭石、水云母、蒙脱石）的性质。
(１) 高岭石（１：１型铝硅酸盐矿物）由一个硅氧片和一个水铝片，通过共用硅氧顶端的氧原子连接起来的片状晶格构造。
每个晶层的一面是OH离子组（水铝片上的），另一面是O离子（硅氧片上的），因而叠加时晶层间可形成氢键，使各晶层之间紧密相连从而形成大颗粒，晶粒多呈六角形片状。
其分子结构外形特征为ＯＨＯＨＯＨ .......ＯＨ顶层─────────────底层─────────────ＯＯＯ ........Ｏ许多晶片相互重叠形成高岭矿物特点：晶层与晶层间距离稳定，连接紧密，内部空隙小，电荷量少，单位个体小，分散度低。
多出现于酸性土壤。
如高岭石类。
高岭石的性质特点：晶格内的水铝片和硅氧片很少发生同晶替代，因此无永久性电荷。
但水铝片上的--ＯＨ在一定条件下解离出氢离子，使高岭石带负电。
晶片与晶片之间形成氢键而结合牢固，水分子及其他离子难以进入层间，并且形成较大的颗粒。
因此其吸湿性、粘结性和可塑性较弱，富含高岭石的土壤保肥性差。
（2）蒙脱石类（２：１型铝硅酸盐矿物）由两片硅氧片和一片水铝片结合成的一个晶片（层）单元，再相互叠加而成的。
每个晶层的两面均由O离子组（硅氧片上的），因而叠加时晶层间不能形成氢键，而是通过“氧桥”联结，这种联结力弱，晶层易碎裂，其晶粒比高岭石小。
特点：胀缩性大，吸湿性强，易在两边硅氧片中以Al3+代Si4+，有时可在硅铝片中，一般以Mg2+代Al3+→带负电→吸附负离子。
如蒙脱石，这类矿物多出现于北方土壤。
如东北、华北的栗钙土、黑钙土和褐土等。
（３）水云母类（２：１型粘土矿物）结构与蒙脱石相类似，只是同晶替代产生的负电荷主要被钾离子中和,而少量被钙镁离子中和.特点：a、永久性电荷数量少于蒙脱石。
b、层与层之间由钾离子中和，使得各层相互紧密结合。
形成的颗粒相对比蒙脱石粗而比高岭石细。
其粘结性、可塑、胀缩性居中。
c、钾离子被固定在硅氧片的六角形网孔中，当晶层破裂时，可将被固定的钾重新释放出来，供植物利用。
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1、试比较三种主要黏土矿物（高岭石、水云母、蒙脱石）的性质。
(１) 高岭石（１：１型铝硅酸盐矿物）
由一个硅氧片和一个水铝片，通过共用硅氧顶端的氧原子连接起来的片状晶格构造。
每个晶层的一面是OH离子组（水铝片上的），另一面是O离子（硅氧片上的），因而叠加时晶层间可形成氢键，使各晶层之间紧密相连从而形成大颗粒，晶粒多呈六角形片状。
其分子结构外形特征为
ＯＨＯＨＯＨ .......ＯＨ
顶层─────────────
底层─────────────
ＯＯＯ ........Ｏ
许多晶片相互重叠形成高岭矿物
特点：晶层与晶层间距离稳定，连接紧密，内部空隙小，电荷量少，单位个体小，分散度低。
多出现于酸性土壤。
如高岭石类。
高岭石的性质特点：
晶格内的水铝片和硅氧片很少发生同晶替代，
因此无永久性电荷。
但水铝片上的--ＯＨ在一
定条件下解离出氢离子，使高岭石带负电。
晶片与晶片之间形成氢键而结合牢固，水分子及其他离子难以进入层间，并且形成较大的颗粒。
因此其吸湿性、粘结性和可塑性较弱，富含高岭石的土壤保肥性差。
（2）蒙脱石类（２：１型铝硅酸盐矿物）
由两片硅氧片和一片水铝片结合成的一个晶片（层）单元，再相互叠加而成的。
每个晶层的两面均由O离子组（硅氧片上的），因而叠加时晶层间不能形成氢键，而是通过“氧桥”联结，这种联结力弱，晶层易碎裂，其晶粒比高岭石小。
特点：
胀缩性大，吸湿性强，易在两边硅氧片中以Al3+代Si4+，有时可在硅铝片中，一般以Mg2+代Al3+→带负电→吸附负离子。
如蒙脱石，这类矿物多出现于北方土壤。
如东北、华北的栗钙土、黑钙土和褐土等。
（３）水云母类（２：１型粘土矿物）
结构与蒙脱石相类似，只是同晶替代产生的负电荷主要被钾离子中和,而少量被钙镁离子中和.
特点：
a、永久性电荷数量少于蒙脱石。
b、层与层之间由钾离子中和，使得各层相互紧密结合。
形成的颗粒相对比蒙脱石粗而比高岭石细。
其粘结性、可塑、胀缩性居中。
c、钾离子被固定在硅氧片的六角形网孔中，当晶层破裂时，可将被固定的钾重新释放出来，供植物利用。
三种主要粘土矿物的性质比较
2、影响土壤阳离子交换量的因素有哪些
1. 阳离子的交换能力
是指一种阳离子将胶体上另一种阳离子交换下来的能力。
主要决定于阳离子被胶粒吸附的力量（或称阳离子与胶体的结合强度），它实质上是阳离子与胶体之间的静电能。
影响阳离子交换能力的因素：
a、离子电荷价：
M3+> M2+> M+（M表示阳离子）
库仑定律：离子的电荷价越高，受胶体典型的吸持力愈大，交换能力也越大
b、离子的半径及水化程度：
同价离子，离子半径越大，离子的水化半径越小，离子交换能力越强。
c、离子运动速度：
凡离子运动速度愈大的，其交换力也愈大。
例如氢离子就是这样，而且氢离子水化很弱，通常H+只带一个水分子，即以H3O+的形态参加交换，水化半径很小，因此它在交换力上具有特殊位置。
阳离子交换能力顺序：
Fe3 + >Al 3+ >H + >Ca2 + >Mg 2+ >K + >NH4+ >Na+
3、写出土壤具有缓冲性的原因.
1 土壤胶体的阳离子交换作用是土壤产生缓冲性的主要原因
土壤胶体吸附有H+、K+、Ca2+、Mg2+、Al3+等多种阳离子。
由于这些阳离子有交换性能，故胶体上吸附的盐基离子能对加进土壤的H+
（酸性物质）起缓冲作用，而胶体上吸附的致酸离子能对加进土壤的OH-（碱性物质）起缓冲作用。
2 土壤溶液中的弱酸及其盐类组成的缓冲系统
土壤中的碳酸、硅酸、胡敏酸等离解度很小的弱酸及其盐类，构成缓冲系统，也可缓冲酸和碱的变化。
如醋酸和醋酸钠盐的缓冲：
CH3COOH+NaOH CH3COONa+H2O
CH3COONa+HCl CH3COOH+NaCl
3 、土壤中两性物质的存在
土壤中存有两性有机物和无机物，如蛋白质、氨基酸、胡敏酸、无机磷酸等。
如氨基酸，它的氨基可以中和酸，羧基可以中和碱，因此对酸碱都具有缓冲能力。
4 、在酸性土壤中，铝离子也能对碱起缓冲作用
2Al(H2O)63++2OH- [Al2(OH)2(H2O)8]4++4H2O
在极强酸性土壤中（pH<4），铝以正三价离子状态存在，每个Al3+周围有6个水分子围绕，当加入碱类时，6个水分子中即有一二个解离出H+来中和OH-。
这时带有OH-的铝离子很不稳定，与另一个相同
的铝离子结合，在结合中，两个OH-被两个铝离子所共用，并且代替了两个水分子的地位，结果这两个铝离子失去两个正电荷。