磁赤铁矿(γ-Fe2O3)：
暗红棕色，存在于高度风化且有机质少的表土。
磁铁矿（Fe3O4）：
棕黑色，多存在于母质中,有时与磁赤铁矿共存。 无定形铁（Fe(OH)3）：
棕色，胶膜，锈水。
（2）氧化铁的形态及转化
非游离铁
全铁 （Fet） 游离铁 结晶质
（Fed）
无定形或活性铁
（Feo）
非络合铁
络合铁（Fep）
33.27%，Fe2O3含量11.85%，计算其硅铝铁率、硅
铁率。
解：
41.89
33.27
SiO2的分子含量＝——— ＝0.698 Al2O3的分子含量＝——— ＝0.326 60 102 11.85 SiO2 0.698 Fe2O3的分子含量＝——— ＝0.074 ——— ＝——————＝1.75 160 R2O3 0.326+0.074
3. 水化云母(伊利石)组（又称2 :1型非膨胀性矿物）
特点：(1) 2 :1型 SiO2/Al2O3：3～4
(2) 非膨胀性
单位晶胞化学式：
K2(Al· Fe· Mg)4(Si· Al)8O20(OH)4· nH2O
晶层之间吸附的K+的强吸附力，层间距1.0nm。 (3) 电荷数量大 同晶替代现象普遍，主要发生在硅片，电荷量较 大，但部分被层间K+中和，有效电荷量少于蒙脱石。
复习思考题
一、名词解释
1.同晶替代
2. 硅铝铁率
3. 硅铝率
二、思考题
1. 土壤在元素组成和矿物组成上有何特点？ 2. 试述各类硅酸盐矿物的特点。
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3. 原生矿物是植物养分的重要来源 。
Ca、Mg、K、P、S等
（二）次生矿物
原生矿物分解转化形成的矿物。
以粘土矿物为主，又以结晶层状硅酸盐矿物为主；
此外有Si、Al、Fe的氧化物及其水合物 。
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第二节
(一)构造特征
粘土矿物
一、层状硅酸盐粘土矿物
1. 基本结构单位
(2) 膨胀性大 晶层以分子引力联结，晶层间距： 蒙脱石0.96～2.14nm 蛭石0.96～1.45nm (3) 电荷数量大 同晶替代现象普遍
(4) 颗粒较细，呈片状
可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性显著，对耕
作不利。
蒙脱石在我国北方土壤分布较广，蛭石分布在
风化不太强而排水良好的土壤中。
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第一节 土壤矿物质的 矿物组成和化学组成
一、元素组成
表2-1 地壳和土壤的平均化学组成（重量%）
元素
O Si Al Fe Ca Na K Mg Mn
地壳中
47.0 29.0 8.05 4.65 2.96 2.50 2.50 1.37 0.10
土壤中
49.0 33.0 7.13 3.80 1.37 1.67 1.36 0.60 0.085
沉淀 老化、结晶
溶胶——→凝胶（非晶质）—————→结晶质
当溶胶SiO2/Al2O3＞3，可形成2:1型矿物
当溶胶SiO2/Al2O3＜3，可形成1:1型矿物及 氧化铝矿物 风化液pH与盐基淋溶有关，并影响胶体的正、 负电荷数量和沉淀凝胶中正负电荷胶体的比例。 盐基离子Mg2+、K+等直接参与新矿物合成，分 别形成富钾（伊利石）、富镁（蛭石、绿泥石）等
+H2O，-K -K -Mg -Si -Si
（2）风化沉淀（自然合成）学说
原生矿物彻底风化产物重新组合沉淀而成。 SiO2· nH2O 土壤正常pH条件下带负电荷，酸胶基
Al2O3· nH2O， Fe2O3· nH2O 带正电荷，碱胶基 盐基离子Ca2+、Mg2+、K+、Na+等，决定溶液pH， 并参与矿物形成。 正负电荷胶体相互中和沉淀组成新矿物。
(4) 可塑性等性质介于高岭组和蒙脱组之间。
伊利石主要存在于我国北方干旱地区土壤中。
四为代表，富含镁、铁） 特点：(1) 2:1:1型 三八面体，化学式为(Mg· Fe· Al)12(Si· Al)8O20(OH)16
(2)同晶替代现象普遍
硅片、水铝片和水镁片上均有发生，硅片中
Al3+代Si4+、铝片中Mg2+代Al3+产生负电荷，水镁
片中Al3+ 代Mg2+产生正电荷，两者相抵为净负电
荷，介于伊利石与高岭石之间。
(3) 颗粒较小
可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性居中
土壤中绿泥石多来自母质，沉积岩和沉积物中
较多
二、非硅酸盐粘土矿物
铁、铝、硅、锰等的氧化物及其水合物、水 铝英石。 结晶质和非晶质。 可变电荷：表面羟基的质子化或离解，因介质pH
第二章
土壤矿物质
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1.土壤的矿物组成和化学组成；
主要内容
2.层状硅酸盐矿物的特征和种类； 3.土壤中的氧化物； 4.粘土矿物的形成和分布规律。 1.了解土壤矿物的矿物和化学组成；
教学目标 与要求
2.掌握层状硅酸盐矿物的结构特征；
3.掌握土壤中常见的硅酸盐矿物；
4.了解我国土壤粘土矿物的分布规律。
4. 水铝英石
非晶质硅酸盐矿物，火山灰土壤的主要粘
土矿物,Si/Al变化在1-2之间。比表面较大，带较
多负电荷，数量决定于水化程度和溶液pH。
三、粘土矿物的形成和分布规律
1. 粘土矿物形成途径 风化和成土过程中形成的次生矿物,两种形成途径。
（1）原生矿物风化淋溶直接演变
云母类——→伊利石—→蛭石—→蒙脱石—→高岭石—→三水铝石
(2) 膨胀性小
晶层间距约0.72nm,硅片和铝片之间存在氢键
(3) 电荷数量少
同晶替代极少
(4) 颗粒较大（有效直径0.2～2μ m）， 可塑性、 粘结性、吸湿性、粘着性弱 2. 蒙脱石组 包括蒙脱石、绿脱石、蛭石等。
特点：(1) 2:1型 单位晶胞的理论化学式：Al4Si8O20(OH)4· nH2O 蒙脱石理论硅铝率SiO2/Al2O3=8/2=4
铝氧八面体
铝层
硅片（硅氧片）图示法
铝片（水铝片）图示法
3. 单位晶层 （1）1:1型
一层硅层与一层铝层重叠而成
1:1型层状硅酸盐(高岭石)晶体结构示意图
（2）2:1型
两层硅层中间夹一铝层
2:1型层状硅酸盐（蒙脱石）晶体结构示意图
（3）2:1 :1型
2:1型基础上增加一铝层(或镁层)
2:1:1型层状硅酸盐（绿泥石）结构示意图
元素
P S C N Cu Zn B Mo
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. 几乎包括元素周期表中所有元素；
2. O、Si、Al、Fe为主，四者共占88.7%以上；
土壤铁的游离度（%）= Fed/ Fet × 100
土壤铁的活化度（%）= Feo/ Fed × 100
土壤铁的络合度（%）= Fep/ Fed × 100
无定形→隐晶质→晶质
2. 氧化铝
硅酸盐矿物彻底分解产物
土壤中常见：三水铝石[Al2O3· 3H2O，Al(OH)3]
粘土矿物：湿热强度风化——脱硅富铝化的指标之一
我国北纬30度以南土壤（红壤、砖红壤等）
中才出现。
花岗岩风化土壤中较多。山地土壤中也有三
水铝石存在
无定形铁铝氧化物比表面大，包被土粒，改
变表面性质可吸附固定H2PO4-等阴离子，减低其
有效性。
3. 氧化硅（粘粒）（结晶质和非晶质） 晶质以α—石英为主；非晶质为蛋白石 (SiO2· nH2O)，脱水结晶为玉髓、石英、方石英、 鳞石英等变体。 土壤中部分蛋白石来源于有机体,其含量常与 有机质含量有关。可作为古土壤埋藏表层的指示 性矿物。
3. 我国土壤粘土矿物分布规律
全国分为7个分布区。
北方以水云母（伊利石）为主的1、2、3区
秦岭、长江中下游水云母、蛭石、高岭石交错分 布区(4区)
南方西部蛭石和高岭石为主的分布区（5区） 南方以高岭石为主的6、7分布区 西北和青藏高原水云母区（ 1 区），土壤风化程 度最低 华南高岭区（7区）土壤风化程度最高
矿物。
2. 粘土矿物的形成条件
粘土矿物形成与气候等成土条件密切相关。
南方热带砖红壤、亚热带红壤矿物风化程度高，
粘土矿物以1:1型为主，并有三水铝石，粘粒硅铝铁率
为2左右，属铁铝土。
北方温带地区，粘粒矿物为各种2:1型(伊利石、
蒙脱石等)，粘粒硅铝铁率多在3以上。风化度低，属
硅铝土。
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4. 同晶替代 指硅酸盐矿物的中心离子被电性相同、大小相近的 其它离子所代替而矿物晶格构造保持不变的现象。
发生同晶替代后，硅酸盐矿物产生负电荷。
(二)硅酸盐矿物的种类
1. 高岭(石)组
特点：(1) 1:1型
包括高岭石、埃洛石、珍珠陶土等。
单位晶胞（层）化学式：Al4Si4O10(OH)8
SiO2/Al2O3=4/2=2
硅铝铁率：土壤粘粒部分的SiO2和Fe2O3、Al2O3
（R2O3）含量的分子比。
硅铝率：土壤粘粒部分SiO2和Al2O3的分子比。
硅铁率：土壤粘粒部分SiO2和Fe2O3的分子比。
硅铝铁率可以反映土壤母质的化学风化程度。
硅铝铁率还可以反映土壤的成土过程和保肥能力。