粘土礦物

粘土礦物的粒度細(xì)小，其大小和形態(tài)需用電子顯微鏡才能測(cè)定。多數(shù)粘土礦物如伊利石等呈鱗片狀，結(jié)晶良好的高嶺石則呈完整的假六方片狀。少數(shù)粘土礦物呈管狀(埃洛石)或纖維狀(坡縷石和海泡石)。

粘土礦物這種地球上最常見的物質(zhì)是最初的生命物質(zhì)，這一說法已不再是西方的圣經(jīng)故事和中國的神話傳說，而是新的科學(xué)研究成果。粘土礦物是一種微小的晶體，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，粘土礦物晶體中存在一種有趣的缺陷結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可能保存相當(dāng)多的信息，從而決定晶體生長的取向和構(gòu)型。因此，對(duì)于諸如屬于"低技術(shù)"的催化劑和膜等原始控制結(jié)構(gòu)來說，這些無機(jī)晶體作為一種構(gòu)造物質(zhì)要比大的有機(jī)分子更為合適得多。

主要用作陶瓷和耐火材料，并用于石油、建筑、紡織、造紙、油漆等工業(yè)。

主要包括高嶺石族、伊利石族、蒙脫石族、蛭石族以及海泡石族等礦物。

粘土礦物的形成方式有3種:①與風(fēng)化作用有關(guān)。風(fēng)化原巖的種類和介質(zhì)條件如水、氣候、地貌、植被和時(shí)間等因素決定了礦物種和保存與否。②熱液和溫泉水作用于圍巖，可以形成粘土礦物的蝕變富集帶。③由沉積作用、成巖作用生成粘土礦物。

2012年12月4日已在火星奔波近9年的"機(jī)遇"號(hào)火星車仍不時(shí)有新發(fā)現(xiàn)--美國航天局科學(xué)家2012年12月4日宣布，"機(jī)遇"號(hào)發(fā)現(xiàn)了火星存在黏土礦物的跡象，而后者蘊(yùn)藏著有關(guān)火星氣候的重要線索。

科學(xué)家當(dāng)天在舊金山舉行的美國天體物理學(xué)聯(lián)合會(huì)年會(huì)上表示，黏土礦物跡象發(fā)現(xiàn)于火星"奮進(jìn)"坑西部邊緣的裸露巖層。此前，火星軌道探測(cè)器曾發(fā)現(xiàn)過黏土礦物的跡象，但火星車有類似發(fā)現(xiàn)尚屬首次。

黏土礦物是一類含水硅酸鹽礦物，其形成離不開水?？茖W(xué)家認(rèn)為，假如火星上過去曾有生命存在，這些礦物就有可能含有構(gòu)成生命的某些化學(xué)成分，研究黏土礦物有助于確定火星過去的表面環(huán)境是否適合生命形式存在。

"奮進(jìn)"坑位于火星南半球，直徑約為22公里。據(jù)科學(xué)家介紹，10月和11月，"機(jī)遇"號(hào)在"奮進(jìn)"坑西部邊緣沿逆時(shí)針方向繞行了一個(gè)總長約為354米的小環(huán)路，它仍將在"奮進(jìn)"坑待上數(shù)月，隨后將徑直向南，前往一個(gè)被認(rèn)為擁有黏土礦物母礦脈的地點(diǎn)。

高嶺土主要用作陶瓷原料、造紙的填料和涂層;主要由蒙脫石構(gòu)成的膨潤土用于作鉆井泥漿、精煉石油的催化劑和漂白劑、鐵礦球團(tuán)的粘結(jié)劑和鑄形砂粘合劑;凹凸棒石粘土和海泡石粘土是制造抗鹽泥漿的優(yōu)質(zhì)原料、油脂的脫色劑和吸收劑。

在動(dòng)物營養(yǎng)的研究中也有報(bào)道，作為飼料添加劑替代抗生素，可以促進(jìn)動(dòng)物生長，取得較好的飼養(yǎng)效果。

晶體結(jié)構(gòu)與晶體化學(xué)特點(diǎn)決定了它們的如下一些性質(zhì)。①離子交換性。具有吸著某些陽離子和陰離子并保持于交換狀態(tài)的特性。一般交換性陽離子是Ca2+、Mg2+、H+、K+、(NH4)+、Na+,常見的交換性陰離子是(SO4)2-、Cl-、(PO4)3-、(NO3)-。高嶺石的陽離子交換容量最低,5~15毫克當(dāng)量/100克;蒙脫石、蛭石的陽離子交換容量最高，100~150毫克當(dāng)量/100克。產(chǎn)生陽離子交換性的原因是破鍵和晶格內(nèi)類質(zhì)同象置換引起的不飽和電荷需要通過吸附陽離子而取得平衡。陰離子交換則是晶格外露羥基離子的交代作用。②粘土-水系統(tǒng)特點(diǎn)。粘土礦物中的水以吸附水、層間水和結(jié)構(gòu)水的形式存在。結(jié)構(gòu)水只有在高溫下結(jié)構(gòu)破壞時(shí)才失去，但是吸附水、層間水以及海泡石結(jié)構(gòu)孔洞中的沸石水都是低溫水，經(jīng)低溫(100~150℃)加熱后就可脫出，同時(shí)象蒙皂石族礦物失水后還可以復(fù)水，這是一個(gè)重要的特點(diǎn)。粘土礦物與水的作用所產(chǎn)生的膨脹性、分散和凝聚性、粘性、觸變性和可塑性等特點(diǎn)在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。③粘土礦物與有機(jī)質(zhì)的反應(yīng)特點(diǎn)。有些粘土礦物與有機(jī)質(zhì)反應(yīng)形成有機(jī)復(fù)合體，改善了它的性能，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，還可作為分析鑒定礦物的依據(jù)。如蒙脫石中可交換的鈣或鈉被有機(jī)離子取代后形成有機(jī)復(fù)合體，使層間距離增大，從原有親水疏油轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油疏水，利用這種復(fù)合體可以制備潤滑脂、油漆防沉劑和石油化工產(chǎn)品的添加劑。其他如蛭石、高嶺石、埃洛石等也能與有機(jī)質(zhì)形成復(fù)合體。此外，粘土礦物晶格內(nèi)離子置換和層間水變化常影響光學(xué)性質(zhì)的變化。蒙皂石族礦物中的鐵、鎂離子置換八面體中的鋁，或者層間水分子的失去，都使折光率與雙折射率增大。

Carbonic and other acids attack silicate minerals in a reaction called hydrolysis. Because most rocks in the lithosphere consist of silicate minerals, hydrolysis is the most common from of chemical weathering. Hydrogen ions from acidic soil solutions replace cations in silicate minerals structures, and the silicate cations in turn are released into solution. Some of the remaining elements and altered minerals form secondary clay minerals. Clay minerals are crystalline sheet-structure silicates characterized by small particle size.

Clays are an extremely important component of a soil, and together with organic matter they contribute to properties such as a soil's ability to hold water and nutrients.