粘土矿物

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  粘土矿物(clay minerals),粘土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。除水铝英石外均属层状或层链状结构硅酸盐,因此粘土矿物可按层状结构硅酸盐矿物的分类来划分。

形态

  粘土矿物的粒度细小,其大小和形态需用电子显微镜才能测定。多数粘土矿物如伊利石等呈鳞片状,结晶良好的高岭石则呈完整的假六方片状。少数粘土矿物呈管状(埃洛石)或纤维状(坡缕石和海泡石)。

性质

  晶体结构与晶体化学特点决定了它们的如下一些性质。①离子交换性。具有吸着某些阳离子和阴离子并保持于交换状态的特性。一般交换性阳离子是Ca2+、Mg2+、H+、K+、(NH4)+、Na+,常见的交换性阴离子是(SO4)2-、CI-、(PO4)3-、(NO3-。产生阳离子交换性的原因是破键和晶格内类质同象置换引起的不饱和电荷需要通过吸附阳离子而取得平衡。阴离子交换则是晶格外露羟基离子的交代作用。②粘土-水系统特点。粘土矿物中的水以吸附水、层间水和结构水的形式存在。结构水只有在高温下结构破坏时才失去,但是吸附水、层间水以及海泡石结构孔洞中的沸石水都是低温水,经低温(100~150℃)加热后就可脱出,同时象蒙皂石族矿物失水后还可以复水,这是一个重要的特点。粘土矿物与水的作用所产生的膨胀性、分散和凝聚性、粘性、触变性和可塑性等特点在工业上得到广泛应用。③粘土矿物与有机质的反应特点。有些粘土矿物与有机质反应形成有机复合体,改善了它的性能,扩大了应用范围,还可作为分析鉴定矿物的依据。此外,粘土矿物晶格内离子置换和层间水变化常影响光学性质的变化。蒙皂石族矿物中的铁、镁离子置换八面体中的铝,或者层间水分子的失去,都使折光率与双折射率增大。

成因

  粘土矿物的形成方式有3种:①与风化作用有关。风化原岩的种类和介质条件如水、气候、地貌、植被和时间等因素决定了矿物种和保存与否。②热液和温泉水作用于围岩,可以形成粘土矿物的蚀变富集带。③由沉积作用、成岩作用生成粘土矿物。

用途

  高岭土主要用作陶瓷原料、造纸的填料和涂层;主要由蒙脱石构成的膨润土用于作钻井泥浆、精炼石油的催化剂和漂白剂、铁矿球团的粘结剂和铸形砂粘合剂;凹凸棒石粘土和海泡石粘土是制造抗盐泥浆的优质原料、油脂的脱色剂和吸收剂。