粘土礦物

粘土礦物

粘土礦物(clay minerals),地質學專業術語,是組成粘土岩和土壤的主要礦物。它們是一些含鋁、鎂等為主的含水矽酸鹽礦物。除海泡石坡縷石具鏈層狀結構外,其餘均具層狀結構。顆粒極細,一般小于0.01毫米。加水後具有不同程度的可塑性。

  • 中文名稱
    粘土礦物
  • 外文名稱
    clay minerals
  • 作    用
    陶瓷和耐火材料
  • 性    質
    地質學專業術語

包括種類

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

主要作用

主要用作陶瓷和耐火材料,並用于石油、建築、紡織造紙油漆等工業。

粒度大小

粘土礦物的粒度細小,其大小和形態需用電子顯微鏡才能測定。多數粘土礦物伊利石等呈鱗片狀,結晶良好的高嶺石則呈完整的假六方片狀。少數粘土礦物呈管狀(埃洛石)或纖維狀(坡縷石海泡石)。

最初形態

粘土礦物這種地球上最常見的物質是最初的生命物質,這一說法已不再是西方的聖經故事和中國的神話傳說,而是新的科學研究成果。粘土礦物是一種微小的晶體,科學家們發現,粘土礦物晶體中存在一種有趣的缺陷結構,這種結構可能儲存相當多的信息,從而決定晶體生長的取向和構型。因此,對于諸如屬于"低技術"的催化劑和膜等原始控製結構來說,這些無機晶體作為一種構造物質要比大的有機分子更為合適得多。

性質

晶體結構與晶體化學特點決定了它們的如下一些性質。①離子交換性。具有吸著某些陽離子和陰離子並保持于交換狀態的特徵。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毫克當量/100克;蒙脫石蛭石的陽離子交換容量最高,100~150毫克當量/100克。產生陽離子交換性的原因是破鍵和晶格內類質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-水系統特點。粘土礦物中的水以吸附水、層間水和結構水的形式存在。結構水隻有在高溫下結構破壞時才失去,但是吸附水、層間水以及海泡石結構孔洞中的沸石水都是低溫水,經低溫(100~150℃)加熱後就可脫出,同時象蒙皂石族礦物失水後還可以復水,這是一個重要的特點。粘土礦物與水的作用所產生的膨脹性、分散和凝聚性、粘性、觸變性和可塑性等特點在工業上得到廣泛套用。③粘土礦物與有機質的反應特點。有些粘土礦物與有機質反應形成有機復合體,改善了它的性能,擴大了套用範圍,還可作為分析鑒定礦物的依據。如蒙脫石中可交換的鈣或鈉被有機離子取代後形成有機復合體,使層間距離增大,從原有親水疏油轉變為親油疏水,利用這種復合體可以製備潤滑脂、油漆防沉劑和石油化工產品的增加劑。其他如蛭石高嶺石埃洛石等也能與有機質形成復合體。此外,粘土礦物晶格內離子置換和層間水變化常影響光學性質的變化。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。

成因

粘土礦物的形成方式有3種:①與風化作用有關。風化原岩的種類和介質條件如水、氣候、地貌、植被和時間等因素決定了礦物種和儲存與否。②熱液和溫泉水作用于圍岩,可以形成粘土礦物的蝕變富集帶。③由沉積作用成岩作用生成粘土礦物

用途

高嶺土主要用作陶瓷原料、造紙填料塗層;主要由蒙脫石構成的膨潤土用于作鑽井泥漿、精煉石油催化劑漂白劑鐵礦球團的粘結劑和鑄形砂粘合劑;凹凸棒石粘土和海泡石粘土是製造抗鹽泥漿的優質原料、油脂的脫色劑吸收劑

在動物營養的研究中也有報道,作為飼料增加劑替代抗生素,可以促進動物生長,取得較好的飼養效果。

形成

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.

火星發現

2012年12月4日已在火星奔波近9年的"機遇"號火星車仍不時有新發現--美國航天局科學家2012年12月4日宣布,"機遇"號發現了火星存在黏土礦物的跡象,而後者蘊藏著有關火星氣候的重要線索。

科學家當天在舊金山舉行的美國天體物理學聯合會年會上表示,黏土礦物跡象發現于火星"奮進"坑西部邊緣的裸露岩層。此前,火星軌道探測器曾發現過黏土礦物的跡象,但火星車有類似發現尚屬首次。

黏土礦物是一類含水矽酸鹽礦物,其形成離不開水。科學家認為,假如火星上過去曾有生命存在,這些礦物就有可能含有構成生命的某些化學成分,研究黏土礦物有助于確定火星過去的表面環境是否適合生命形式存在。

"奮進"坑位于火星南半球,直徑約為22公裏。據科學家介紹,10月和11月,"機遇"號在"奮進"坑西部邊緣沿逆時針方向繞行了一個總長約為354米的小環路,它仍將在"奮進"坑待上數月,隨後將徑直向南,前往一個被認為擁有黏土礦物母礦脈的地點。

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