硅酸盐黏土矿物的类型及分布特点

关于粘土和粘土矿物的概念~

所谓粘土，在岩石学角度是指粘粒(粒径小于2μm的颗粒)含量大于50%，具有粘结性和可塑性的土状岩石。粘土的主要组分是粘土矿物。所谓粘土矿物的概念并不十分固定，一般指作为岩石和土壤中粘粒主体的次生层状硅酸盐矿物和非晶质矿物;次生矿物是指原岩在风化作用中或其后的外生作用中新形成的矿物，不是原岩破碎后产生的碎屑矿物。从分类上看，粘土矿物几乎包括了各种结构类型的层状硅酸盐，但分布最广，意义最大的粘土矿物主要是高岭石族、埃洛石族、蒙脱石—皂石族、水云母族、坡缕石—海泡石族的矿物以及海绿石和鲕绿泥石等。据此，粘土矿物的基本定义为形成并稳定于表生风化条件下，具粘土粒级(小于2μm)的层状硅酸盐矿物的总称。
粘土或粘土矿物具有下列一些特殊的性质:
(1)吸水膨胀性:是指某些粘土矿物具有遇水膨胀的性质。表现为层状硅酸盐矿物通过层间(晶内)和晶间吸附水分子，能使体积胀大;
(2)分散性:在水介质中，粘土矿物的微粒会分散形成不易沉淀的悬浮液(即泥浆);
(3)可塑性:是指某些粘土矿物在遇水湿润的条件下具有可任意造型的性质。表现为以适量水调和后，在外力作用下能任意变形而不开裂，除去外力后能保持其形变;
(4)吸附性与离子交换性:是指粘土矿物颗粒具有吸附或交换吸附其他物质成分的性能。表现为粘土矿物层间(晶内)和颗粒表面能吸附介质中的离子或分子，当条件改变后，所吸附的离子或分子会改变，由新吸附的置换原有的，发生离子交换;
(5)触变性:粘土可以饱含大量水分仍保持其“固态”(不流动，表面好像硬的泥地面)，即形成所谓凝胶状态，但一经搅动或振动即变成溶液(泥浆)，这种性质，称触变性。滩涂、沼泽看起来像硬地，越踏越稀，直到使人下陷，即是粘土或含粘土的砂具有触变性的表现;
(6)烧结性与耐火性:是指粘土矿物在加热熔烧完全失水后，变成坚硬块体，失去的水再也不可能复得的性质。利用这一性质可用粘土烧制砖瓦和陶瓷。经烧结后的粘土矿物具有熔点高而耐高温烘烤的特性，许多粘土矿物都是制作耐火材料的原料。
由于以上特殊性质，使粘土矿物具有很大的地质意义和实用意义。
粘土矿物经常呈细分散状态，肉眼难以精确鉴定，必须借助于X射线衍射、热分析，电镜分析、各种谱学分析，并需进行各种化学试验和性能测试才能判别。粘土矿物的样品还需要进行各种复杂的处理才能作为上述测试的试样。以上内容，可在“粘土矿物学”课程中进一步学习。

1.粘土及泥质岩的分类
由于泥质岩的物质成分和成因比较复杂、颗粒细小，精确地鉴定成分、粒度和数量均较困难，故对泥质岩的分类尚无统一的方案。在通用的分类方案中(表5－3)，主要依据泥质岩的固结程度、结构、构造、矿物和化学成分，以及有机混入物和颜色等因素进行分类，在实际工作中，往往要综合上述原则对泥质岩进行分类和命名。
表5－3 粘土及泥质岩的分类


2.常见的粘土类型
粘土系指未固结和弱固结的泥质沉积物，主要由粘土矿物组成，大多数粘土具有可塑性、吸水性、膨胀性、烧结性、耐火性和吸收性，因此，在工业上有广泛的用途。按粘土矿物成分，常见的粘土有如下几个类型。
高岭石粘 土主要由高岭石组成，其含量在90%以上，含有多水高岭石和伊利石，常混入有黄铁矿、菱铁矿、碎屑石英、长石及重矿物等。高岭石粘土一般为白色、浅灰色、浅黄色，当含有机质及细分散黄铁矿时呈深灰—黑色。其外貌呈致密状，贝壳状断口，有滑感，性脆，硬度不高。
高岭石粘土大都是在温暖潮湿气候条件下，为铝硅酸盐矿物(主要是长石)的分解产物，在酸性介质(pH=5～6)环境下沉积于大陆、河流、湖泊、沼泽或潟湖地区而成。
蒙脱石粘土 蒙脱石粘土又称膨润土、漂白土等，主要由蒙脱石组成。常见的非粘土矿物有长石、石膏、方解石、石英和没有完全分解的火山凝灰物质。一般呈粉红色、白色、淡黄色、淡灰绿色等。具胶状外貌，硬度不大。吸收性强，浸入水中剧烈膨胀，可塑性不好，耐火度低。
蒙脱石粘土常由凝灰岩或火山岩在海水或地下水的作用下，经化学风化的产物，在碱性介质(pH=7～8.5)环境下沉积而成。
水云母(伊利石)粘土 成分比较复杂，除水云母外，经常还有其他粘土矿物，以及石英、长石、云母、重矿物等碎屑矿物，有时含其他自生矿物和有机质。纯的水云母粘土少见。水云母粘土常呈黄、灰、绿、红色等。常呈粉砂泥质结构，多具水平层理及微细的波状层理。镜下见毡状和定向构造。水云母粘土的化学成分特点是K2O含量高，可达3%～7%。
水云母粘土是各种铝硅酸盐矿物的岩石化学风化初期的产物，在各种环境中均可生成(如大陆或海洋，温暖或寒冷的气候，碱性或酸性的介质)，但溶液中必须富含钾。
3.泥岩和页岩
弱固结的粘土经过中等程度的后生作用(如挤压作用、脱水作用、重结晶作用及胶结作用等)，即可形成强固结的泥岩和页岩。泥岩已固结成岩，但层理不明显，或呈块状，局部失去可塑性，遇水不立即膨胀。页岩已固结成岩，但具有明显的页状层理，已大部分失去可塑性。这两种岩石的成分都比较复杂，多数粘土矿物已转变成水云母，有时还可有其他粘土矿物。有较多的碎屑矿物、化学成因物质及有机质。
(1)泥岩
一般以复成分泥岩及水云母泥岩为主。泥岩在野外常按机械及化学混入物来命名，如钙质粉砂质泥岩、铁质泥岩、炭质泥岩等。在我国中生代地层中有广泛的泥岩分布。
(2)页岩
多为具页状层理的水云母粘土岩，其机械的及化学的混入物较多。常按混入物的成分或岩石的颜色来进一步命名。如:
钙质页岩 其中含CaCO3一般不超过25%(超过了50%就过渡为泥灰岩、灰岩)，其主要成分还是粘土矿物。钙质页岩分布很广，常见于陆相、过渡相的红色岩系中，也可见于海相、潟湖相的钙泥质岩系中。如四川三叠系及侏罗系的页岩中常含钙质。
铁质页岩 若含三价铁的氧化物、氢氧化物时，岩石呈红色、紫红色，产于陆相、过渡相的红色岩系中若含二价铁的硅酸盐(海绿石等)、硫化铁(黄铁矿)时，岩石呈绿色，多产于海相岩系中。
硅质页岩 普通页岩含SiO2平均为58%，而硅质页岩中特别富SiO2(含量在85%以上)，可逐渐过渡为生物化学成因的硅质岩。硅质页岩中的硅质并非碎屑石英，其硅质来源有陆源的SiO2胶体、海底火山喷发的硅质页岩、生物成因的硅质页岩，其中生物成因的硅质页岩，如硅藻土页岩有很高的工业应用价值，广泛地用作食品工业的漂白剂、净化剂和橡胶工业的充填剂。
黑色页岩 岩石中含较多的有机质及细分散黄铁矿、菱铁矿而显黑色。其中很少含化石，具有极薄的层理。外貌似炭质页岩，区别在于它不染手。黑色页岩一般是在温暖潮湿气候条件下，形成于湖泊深水区、沼泽、淡化潟湖等环境，在石油、天然气成藏过程中往往是供给烃类的源岩，在油气藏地质研究中具有极其重要的意义。
炭质页岩 此类岩石也因含有大量分散的炭化有机质组分而显黑色，岩石较松软，能染手。炭质页岩生成于湖泊―沼泽、潟湖―沼泽和河流平原的岸后沼泽洼地环境中，与煤系地层共生。岩石中如炭化有机质组分即灰分含量>30%可作燃料。如我国石炭系、二叠系及侏罗系含煤地层中均有产丰富的可燃性炭质页岩。炭质页岩也是油气烃类的重要源岩。
油页岩 常呈棕黑色或棕褐色，有时具很薄的层理，粘结性很强。含沥青质的称为沥青质页岩;含腐泥质的称为炭质油页岩。油页岩常生成于闭塞海湾或深湖环境中，常与含油岩系或含煤岩系共生。如我国抚顺、广东茂名等地有油页岩产出，其含油率为4%～20%，最高达30%，可直接提炼石油。
油页岩以具油脂光泽为重要特点，与炭质页岩的区别在于不污手，与黑色页岩之区别在于用小刀刮之可成为刨花状的岩片。油页岩的密度较前二者小。

硅酸盐简介硅酸盐所谓硅酸盐指的是硅、氧与其它化学元素（主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称。它在地壳中分布极广，是构成多数岩石（如花岗岩）和土壤的主要成分。由于其结构上的特点，种类繁多（硅酸盐矿物的基本结构是硅――氧四面体；在这种四面体内，硅原子占据中心，四个氧原子占据四角。这些四面体，依着四面体，依着不同的配合，形成了各类的硅酸盐）。 它们大多数熔点高，化学性质稳定，是硅酸盐工业的主要原料。硅酸盐制品和材料广泛应用于各种工业、科学研究及日常生活中。[编辑本段]化学性质化学上，指由硅和氧组成的化合物(SixOy)，有时亦包括一或多种金属和或氢。它亦用以表示由二氧化硅或硅酸产生的盐。能与酸反应生成硅酸固体。 在普通情况下，最稳定的硅酸盐是二氧化硅(SiO2)－－俗称石英[1]，和类似的化合物。二氧化硅经常有微量的硅酸（H4SiO4）处于平衡状态。化学家认为石英是不可溶解的，但在长时间尺度下，它是可以流动的。此外，在碱性条件下，会出现H2SiO42-。大部分硅酸盐都是不可溶解的。 硅酸盐矿物的特征是它们的正四面体结构，有时这些正四面体以链状、双链状、片状、三维架状方式连结起来。按正四面体聚合的程度，硅酸盐再细分为：岛状硅酸盐类、环状硅酸盐类等。 在地质学和天文学上，硅酸盐指一种由硅和氧组成的岩石(通常为SiO2或SiO4)，有时亦包括一或多种金属和或氢。此类岩石包括花岗岩及辉长岩等。地球及其他类地行星的大部分地壳均以硅酸盐组成。[编辑本段]硅酸盐的常见化合物例如：硅酸钠：Na2O·SiO2 石棉：CaO·3MgO·4SiO2 长石：K2O·Al2O3·6SiO2 普通玻璃的大致组成：Na2O·CaO·6SiO2 水泥的主要成分：3CaO·SiO2，2CaO·SiO2，3CaO·Al2O3 黏土的主要成分：Al2O3·2SiO2·2H2O 矿物学上，硅酸盐矿物按其分子结构分为以下类别： 橄榄石(单正四面体) - 岛状硅酸盐类 绿帘石(double tetrahedra) - 对状硅酸盐类 电气石(rings of tetrahedra) - 环状硅酸盐类 辉石(single chain) - 链状硅酸盐类 角闪石(double chain) - 链状硅酸盐类 云母和白土 (sheet) - 片状硅酸盐类 长石(framework) - 架状硅酸盐类 石英 (SiO2 framework) - 架状硅酸盐类 天然硅酸盐 自然界存在的各种天然硅酸盐矿物约占地壳质量的95％ 硅酸盐矿的复杂性在其阴离子，而阴离子的基本结构单元和二氧化硅一样，是硅氧四面体。硅氧四面体通过以下几种方式组成了各种不同的硅酸根阴离子。

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安远县19885622244： 叙述硅酸盐类矿物的基本特征. - ？
骑洋曲莱： 矿物学上,硅酸盐矿物按其分子结构分为以下类别: 橄榄石(单正四面体) - 岛状硅酸盐类 绿帘石(double tetrahedra) - 对状硅酸盐类 电气石(rings of tetrahedra) - 环状硅酸盐类 辉石(single chain)- 链状硅酸盐类 角闪石(double chain) ...

安远县19885622244： 黏土的矿物组成有什么? ？
骑洋曲莱： 黏土的矿物组成主要是含水铝硅酸盐.黏土矿物可分为高岭石类、蒙脱石类及伊利石类三种.黏土中还含有石英、长石等有益的杂质矿物,有害的杂质矿物为钙和镁的碳酸盐矿物、金红石、铁质矿物等.

安远县19885622244： 硅酸盐类矿物各个亚类常见的有哪些矿物?? - ？
骑洋曲莱： 硅酸盐矿物中按照硅氧骨干的型式可将硅酸盐类矿物划分为以下几个亚类: 1、岛、环状结构硅酸盐,主要包括 红柱石 Al2[SiO2]O,晶体属正交(斜方)晶系的岛状结构硅酸盐矿物. 橄榄石 (Fe,Mg)2[SiO4],晶体属正交(斜方)晶系的一族...

安远县19885622244： 硅酸盐矿物 - ？
骑洋曲莱： 岛状硅酸盐矿物的形态和物理性质,因硅氧骨干形式的不同而存在着差异.在具孤立四面体的岛状硅酸盐中,由于硅氧四面体本身的等轴性,矿物晶体具有近似等轴状的外形,双折射率小,多色性和吸收性较弱,常具中等到不完全多方向的解理...

安远县19885622244： 岛状(环状),链状,层状,架状硅酸盐类矿物各有何共同特征?? - ？
骑洋曲莱： 硅酸盐矿物的特征是它们的正四面体结构,正四面体以链状、双链状、片状、三维架状方式连结起来.按正四面体聚合的程度,硅酸盐再细分为:岛状硅酸盐类、环状硅酸盐类、链状硅酸盐类、片状硅酸盐类等,正四面体以链状、双链状、片状、三维架状方式连结起来,形成硅酸盐矿物晶体.

安远县19885622244： 粘土质原料的主要矿物组成有哪些 - ？
骑洋曲莱： 粘土质原料中主要矿物有高岭石族、伊利石族、蒙脱石族、蛭石族以及海泡石族等.粘土矿物是组成粘土岩和土壤的主要矿物.它们是一些含铝、镁等为主的含水硅酸盐矿物.除海泡石、坡缕石具链层状结构外,其余均具层状结构.颗粒极细,一般小于0.01毫米.加水后具有不同程度的可塑性.

安远县19885622244： 粘土的矿物成分? - ？
骑洋曲莱： 粘土是一种含水铝硅酸盐产物,是由地壳中含长石类岩石经过长期风化和地质的作用而生成的,在自然界中分成广泛,种类繁多,藏量丰富,是一种宝贵的天然资源.粘土具有颗粒细、可塑性强、结合性好,触...