八面体在水平方向上相邻八面体通过共用两个氧离子 的方式，在平面两维方向上无限延伸，排列成八面体 片（简称水铝片或铝片），铝片两层氧都有剩余的负 电荷，铝片可用n(Al4O12)12-表示。
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单位晶片——四面体片(tetrahedral sheet)
平视图
俯视图
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单位晶片——八面体片(octahedral sheet)
➢ 在总的含量中如用氧化物的形态来表示仍以SiO2、A12O3、Fe2O3三者为主 要成分，如表：
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表： 土壤中主要原生矿物的近似化学组成(％)
矿物 石英
SiO2 100
A12O3 Fe2O3
－
－
CaO －
MgO －
K2O －
正长石 62－66 18－20 －
0－3
－ 9－15
钠长石 61－70 19－26 －
➢ 胶体特性弱
矿物颗粒大小属胶体（<100毫微米）范围，但仍较粗，总表面积小。
➢ 电荷数量少
硅片、铝片同晶替代极少。
负电荷来源：一是晶体外表面的断键；二是晶体边面OH基在碱性中性条 件下解离。
对水和阳离子的吸附力弱，CEC=3-15 cmol(+)/kg-1
➢ 主要存在于风化程度较高的土壤中。
0－9
－
0－4
钙长石 40－45 28－37 － 10－20 －
0－2
白云母 44－46 34－37 0－2
－
0－3 8－11
黑云母 33－36 13－30 3－11 0－2 2－20 6－9
辉 石 45－55 3－10 0－6 16－26 6－20 －
橄榄石 25－43 －
0－3
－ 27－51 －
2:1型蒙脱石类晶体结构模型图
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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 分别与硅片共用 顶端氧形成单位 晶层。
单位晶层的两个 层面都是氧原子 面。
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2:1型/蒙脱石/Montmorillonite
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1:1 and 2:1 Clay Minerals
高岭石 31-33 38－40 －
－
绿泥石 － 18－20 －
－
褐铁矿 －
－ 75－90 －
水铝石 －
85
－
－
三水铝石 －
65
－
－
CaO 0－2 0－3
－ － － － －
MgO 1－4
K2O 4－7
0－25 0－0.5
－
－
35－38 －
－
－
－
－
－
－
Na2O 0－1 0－3
－ － － － －
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主要普遍而大量存在于南方热带和亚热土壤中，在华北、西北、东北及 西藏高原土壤中含量很少。
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B.蒙蛭组（2:1型膨胀性矿物）
➢蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等; ➢代 表 矿 物 蒙 脱 石 。 单 位 晶 胞 分 子 式 ：
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C 同晶替代/同晶代换/同晶置换/同型异质替代
/ Isomorphous substitution
当粘粒矿物形成时，晶架内的组成离子被电性相同、 大小相近的另一种离子所取代，其结果改变了晶架 的化学组成，但晶架结构不受破坏的现象。
四面体片：Al3+ For Si4+
八面体片：Mg2+、Fe3+ or Fe2+ For Al3+
硅氧四面体由1个硅原子和4个氧原子组成，硅原子位于中央， 氧原子占据4个顶点。
B、铝氧八面体(Al-Octohedron)
铝氧八面体由1个铝原子和6个氧原子组成，铝原子位于中央， 氧原子占据6个顶点。
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硅氧四面体结构示意图
构成：一个硅离子(Si4+)和四个氧离子(O2-)
排列方式：以三个氧离子构成三角形为底，硅 离子位于底部三个氧离子之上的中心低凹处， 第四个氧则位于硅离子的顶部，恰恰把硅离子 盖在氧离子的下面。
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由一个硅片和一 个铝片构成。共 用活性氧形成单 位晶层。
单位晶层有两个 不同层面，一个都 是氧原子面，另一 个是氢氧层面。
四面体的负价全 部被中和；八面 体 2/3 的 氧 共 用 ， 1/3 被 氢 中 和 成氢氧离子。
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1:1型粘土矿物的构造示意图
2:1型/蒙脱石/Montmorillonite
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1.1.2 土壤的矿物组成
矿物按成因可分为原生矿物和次生矿物.
1、原生矿物(primary mineral)： 由地壳深处熔融状态的岩浆冷凝固结而形成的矿物称原 生矿物。如石英、长石、云母、辉石、角闪石等。
2、次生矿物(secondary mineral)： 原生矿物经物理、化学风化作用，组成和性质发生化学 变化，形成的新矿物称次生矿物。如方解石、高岭石等。
磷灰石 －
－
－ 54－ 55 －
－
磁铁矿 －
－
69
－
－
ห้องสมุดไป่ตู้
－
Na2O －
P2O3 －
9－4
－
6－11 －
0－5
－
0－2
－
－
－
－
－
－
－
－ 40－42
－
－
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表: 土壤中主要次生矿物的近似化学组成(％)
矿物 伊利石
SiO2 A12O3 50-56 18－31
Fe2O3 2－5
TiO2 0－0.8
蒙脱石 42-45 0－28 0－30 0－0.5
地壳中
0.093 0.09 0.023 0.01 0.01 0.005 0.003 0.003
土壤中
0.08 0.085
2.0 0.1 0.002 0.005 0.001 0.0003
1.1.1 土壤矿物质的主要元素组成
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A：含量
非金属元素：O（47％）、Si（29％） 金属元素：Al（8.05％）、Fe（4.65％） 四元素合计：（88.7％）
三水铝石
Kaolinite
Montmorillonite
2:1:1型 / 绿泥石 /chlorite
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在 2:1 单 位 晶 层 基 础 上 多 了一个八面体水镁片或水 铝片。2个硅片、1个铝片 及1个镁片（或铝片）构 成。
2:2 型 ？
2:1型矿物和一层八面体 型矿物相间重叠组成。
故2:1:1型
O
O
Si
O
Al O
Al3+
O
O
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大小相近：Fe3+ 离子半径 0.064nm Al3+离子半径 0.057nm （Y）
电性相同，电价同或不同。 电价同：晶体内电性中和；不同：晶体带电！
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粘土矿物：最普遍的情况是低价离子代中心离子。 如：Al3+ For Si4+ ；Mg2+ For Al3+ 粘粒矿物以带负电荷为主！ 2:1型、2:1:1型普遍； 1:1型较少。
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➢ 原生矿物
原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐为主
以氧化硅和硅酸盐矿物占绝对优势。 如石英、长石、云母、辉石、角闪石等。
原生矿物类型和数量决定于矿物的稳定性
石英最稳定，是粗土粒的主要成分；白云母和长石较稳定，在粗土粒中较多； 黑云母、角闪石、辉石等暗色矿物易风化。
原生矿物是植物养分的重要来源
B：植物必需营养元素
含量很低且分布不均：N、P、S…… 远远不能满足植物和微生物营养的需要？ 应考虑营养元素生物有效性问题！如：P、K
C：土壤矿物的化学组成
继承地壳化学组成特点 部分元素在成土过程中含量增or 减：O、Si、C、N 增，Ca、Mg、K、Na 减 成土过程中元素的分散、富集特性和生物聚集作用。
岩浆岩、沉积岩、变质岩
土壤母质（Parent material）：
来源于岩石、矿物的风化产物。
➢ 矿物
矿物是指天然产出的、具有一定的化学成分、内部构造和物理性质 的元素或化合物。
原生矿物、次生矿物
地壳和土壤的元素组成
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元素 地壳中 土壤中 元素
O
47.0
49.0
P
Si
29.0
33.0
1.2 粘土矿物(Clay minerals)
1
1.2.1 层状硅酸盐粘土矿物
外部形态：极细微的结晶颗粒； 内部构造：两种基本结构单位；
都含结晶水； 但化学成分、水化程度不同。
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1.2.1 层状硅酸盐(phyllosilicate)粘土矿物
➢（1）基本结构单位
A、硅氧四面体(Si-Tetrahedron)
➢单位晶层由一层硅氧片和一层铝氧片构成， 故称1:1型矿物。
单位晶胞的分子式可表示为Ai4Si4O10(OH)8
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高岭石的矿物结构
高岭石
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1:1型高岭石类晶体结构模型图
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高岭组（1:1型矿物）续
➢ 晶层之间以氢键连接，联结力强、膨胀性很弱。
C轴方向上相邻晶层层面不同，一是硅片的氧面，一是铝片的氢氧面， 层面间产生键能较强的氢键，不易膨胀，膨胀系数<5％。晶层间距约 0.72nm
排列方式：六个氧离子（或氢氧离子）排列成两 层，每层都由三个氧离子（或氢氧离子）排成三 角形，但上层氧的位置与下层氧交错排列，铝离 子位于两层氧的中心孔穴内。