第一章土壤矿物质.ppt

硅氧四面体和铝氧八面体是硅酸盐矿物的最基本的结构单位，不同的连接组合方式形成不同的硅酸盐矿物。硅氧片2、单位晶片可用n(Si4O10)4-表示。铝氧片可用n(Al4O12)12-表示。3、单位晶层1:1型单位晶层:由一个硅片和一个铝片构成。硅片顶端的活性氧与铝片底层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，一个是由氢氧构成的层面。2:1型单位晶层:由两个硅片夹一个铝片构成。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两个层面都是氧原子面。硅氧片铝氧片硅氧片3、同晶替代是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。例如：Al3+与Fe3+Si4+被Al3+Al3+被Mg2+替代＊同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子,使土壤具有保肥能力。Al3+Fe3+、Mg2+土壤中同晶替代的规律：1、替代和被替代的离子的大小要相近；2、高价阳离子被低价阳离子取代的多，如四面体中的Si4+被Al3+离子所替代，八面体中Al3+被Mg2+替代。因此，土壤胶体一般其净电荷为阴性。3、同晶替代现象在2:1和2:1:1型的粘土矿物中较普遍，而1:1型的粘土矿物中则相对较少。四个类组：高岭组蒙蛭组水化云母组绿泥石组（二）硅酸盐黏土矿物的种类及一般特性1、高岭组1:1型矿物，包括：高岭石、珍珠陶土、迪恺石及埃洛石等。特点：1:1型的晶层结构：单位晶胞的分子式可表示为Ai4Si4O10(OH)8。无膨胀性：两个晶层的层面间产生了键能较强的氢键，膨胀系数一般小于5％.高岭石层间距约为0.72nm。电荷数量少：阳离子交换量只有3-15Cmol(+)Kg-1。胶体特性较弱：较粗（0.2-2?m），颗粒的总表面积相对较小，为10－20×103m2kg-1高岭组粘土矿物是南方热带和亚热土壤中普遍而大量存在的粘土矿物，在华北、西北、东北及西藏高原土壤中含量很少。特征：2:1型的晶层结构：蒙脱石是其典型代表。单位晶胞的分子式可表示Al4Si8O20(OH)4·nH2O。胀缩性大：蒙脱石晶层间距变化在0.96-2.14nm之间，蛭虫的膨胀性比蒙脱石小，其晶层间距变化在0.96-1.45nm之间。电荷数量大：同晶替代现象普遍。胶体特性突出：较细（有效直径0.01-1?m），总表面积为600－800×103m2kg-1，且80％是内表面。蛭石一般为400×103m2kg-1。2、蒙蛭组（2:1型膨胀性矿物包括：蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等。蒙脱石组在我国东北、华北和西北地区的土壤中分布较广蒙脱石的同晶替代主要发生在铝片中，一般以Mg2+代Al3+，蛭石主要发生在硅片中。蒙脱石的理想结构式为：（Al3.34Mg0.66）Si8O20(OH)4X0.66式中X表示补偿异价离子置换引起的电荷亏缺的层间可交换阳离子特征：2:1型晶层结构：伊利石是其主要代表。分子式为K2(Al?Fe?Mg)4(SiAl)8O20(OH)4?nH2O。无膨胀性：在伊利石晶层之间吸附有钾离子，对相邻两晶层产生了很强的键联效果，使晶层不易膨胀，伊利石晶层的间距为1.0nm。电荷数量较大：CEC20－40Cmol(+)kg-1。胶体特性一般：总表面积为70－120×103m2kg-1，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间。3、水化云母组（2:1型非膨胀性矿物）伊利石广泛分布于我国多种土壤中，尤其是华北干旱地区的土壤中含量很高，而南方土壤中含量很低。土壤的绿泥石大部分是由母质遗留下来，但也可能由层状硅酸盐矿物转变而来。沉积物和河流冲积物中含较多的绿泥石。特征：2:1:1型晶层结构：绿泥石的分子式：(Mg·Fe·Al)12(SiAl)8O20(OH)16。同晶替代较普遍：元素组成变化较大，阳离子交换量为10－40Cmol(+)kg-1。颗粒较小，总面积为70-150×103m2kg-14、绿泥石组（2:1:1型）绿泥石为代表，是富含镁、铁及少量铬的硅酸盐粘土矿物二、非硅酸盐粘土矿物（一）氧化铁赤铁矿、针铁矿、褐铁矿、磁铁矿、陵铁矿、兰铁矿土壤中常见的氧化铁矿物是赤铁