粘土矿物学-3(200706)
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黏土矿物的成因与地球化学特征研究黏土矿物是一种重要的地表及地下矿物,其成因与地球化学特征一直是地质学家们关注的焦点。
本文将以矿物学和地球化学的角度,探讨黏土矿物的形成机制和其在地壳演化中的作用。
一、黏土矿物的形成机制黏土矿物主要来源于母岩的风化和改造作用。
母岩经历了长时间的风化和化学反应,天然的矿物质逐渐转化为黏土矿物。
其中,重要的形成机制包括矿物溶解和再沉淀、离子交换、氧化还原反应等。
首先,当母岩中的矿物质溶解于孔隙水中时,当孔隙水中的溶解度达到饱和点时,矿物质会从溶液中再沉淀下来,形成黏土矿物。
例如,长石的长时间溶解沉淀过程就是黏土矿物形成的主要渠道之一。
其次,离子交换是黏土矿物形成的另一个重要机制。
当母岩中的矿物质发生溶解时,周围的溶液中会存在与矿物中相似的离子,这些离子会和溶液中原有的离子进行交换。
这种交换作用将原有的矿物质转化为黏土矿物,并使母岩中的黏土矿物含量增加。
最后,氧化还原反应也在黏土矿物的形成过程中发挥作用。
例如,铁氧化物(如赤铁矿)在还原性环境下,会被还原成含铁的黏土矿物(如蒙脱石)。
这种还原反应不仅改变了岩石的矿物学特征,还对地球化学循环产生了重要的影响。
二、黏土矿物的地球化学特征黏土矿物具有一些特殊的地球化学性质,这些性质在地壳演化和环境研究中具有重要意义。
首先,黏土矿物是一种很好的记录环境变化的指示剂。
由于其对环境变化非常敏感,黏土矿物可以记录古气候、古土壤和古海洋等方面的信息。
通过研究黏土矿物的成分和结构变化,可以了解地球各个地区过去的环境演化过程。
其次,黏土矿物对环境中的污染物有一定的吸附作用。
由于其特殊的层状结构,黏土矿物可以吸附和存储有机物、重金属等污染物质,减少其对环境的影响。
因此,黏土矿物在环境修复和资源回收领域具有潜在的应用前景。
最后,黏土矿物在油气勘探和开发中起着重要的作用。
由于其具有较强的吸附能力和多孔结构,黏土矿物可以作为重要的储层和封盖层。
通过研究黏土矿物的地球化学特征,可以预测地下储层中的油气分布和运移规律,为油气勘探提供科学依据。
黏土的矿物组成《中国钧瓷》|来源阎夫立|作者赵蕊王鑫淼|编辑前面已讲到黏土是多种矿物的混合体,其中主要矿物为含水铝硅酸盐矿物,我们称其为黏土矿物。
根据其结构和组成,黏土分为高岭石(包括多水高岭石)、蒙脱石(包括叶蜡石)、伊利石(也叫水云母)三种。
另外一些有害和无害矿物叫杂质矿物。
一、高岭石首先在江西浮梁县高岭村发现,它主要是由“高岭石”的矿物组成的“高岭”的名称由来是很有趣的。
据说18世纪初,在我国烟囱林立的瓷都景德镇,来了一位身穿黑色袍、胸悬十字架的法国传教士昂特雷科莱(殷弘绪)。
他披着传教士的外衣,在景德镇居住了10年之久,实际上他是刺探中国景德镇的制瓷工艺等各方面情报的。
他在1712年和1722年分别写了两封长信,把景德镇的制瓷原料-高岭土和瓷石的使用情况以及整个制瓷工艺都原原本本地告诉了教会的头目。
他在信中写到景德镇的“瓷用原料是由叫做白不子和高岭的两种土合成的。
后者(高岭)含有微微发光的微粒,而前者只是白色,有光滑的触感”。
后来他在《中国瓷器的制造》一书中,就用景德镇附近盛产瓷土的“高岭”村庄的名称来称呼中国制瓷的黏土,并转译为“Kaolin”,后来逐渐传播开来,就成了一个国际性的名词。
纯净高岭土的外观呈白、浅灰色,被其他杂质污染时,可显黑、褐、粉红、米黄等色。
高岭土本身的颜色,对烧成以后的色泽不一定产生不良影响,例如景德镇常用的抚州高岭土,颜色白中显粉红色,但烧成以后色泽洁白。
又如我国山西大同所产的碳质高岭土,颜色乌黑,但烧成后色泽也很洁白。
高岭石是六角形鳞片状的结晶,也有呈管状或杆状结晶的。
从理论上分析,高岭石的化学成分应为:二氧化硅46.5%、氧化铝39.5%、水14%。
钧瓷发源地禹州境内的高岭土是含有青色鱼子状颗粒的白色可塑性黏土,属二次黏土,可塑性好,干燥强度高。
二氧化硅含量为40%左右,氧化铝含量为44%左右。
产于石炭系燧石灰岩下部,矿层厚2m左右,主要分布于阎庄、仝庄、老庄、大涧、华沟一带,以及扒村、浅井、党沟、庄沟等地。
用扫描电子显微镜观察,沉积岩中自生高岭石呈蠕虫状(图版I-b)、书页状(图版I-c)集合体赋存子粒间.其单晶为六方板状(图版I—a),常与自生石英、方解石等自生矿物共生.10.1.2成分特征用能谱测定高岭石的化学成分.主要元素为硅(Si)、铝(Al),其Si02/Al2O3的比值为1·1-1.3。
10.2蒙皂石10.2.1形态特征用扫描电子显微镜观察.沉积岩中自生蒙皂石呈蜂窝状(图版I-a、b、c)赋存子粒表,星棉絮状、片状赋存予粒间.10.2.2成分特征用能谱测定其成分.主要成分为硅(Si)、铝(Al)、钙(Ca)、钠(Na),氧化钾(K2O)含量低,通常小于1.5%.10.3伊利石10.3.1形态特征用扫描电子显微镜观察,自生伊利石呈片状(图版I-a、c)或丝状(图版I-b)集合体,赋存子粒表和粒同.10.3.2成分特征用能谱测定伊利石成分.主要元素为硅(Si)、铝(Al)、钾(K).其氧化钾(K20)值通常大于7.5%.10.4绿泥石10.4.1形态特征用扫描电子显微镜观察,自生绿泥石墨绒球状(图版Ⅳ-a)赋存子粒间,或以针叶状(图版Ⅳ-b)赋存于粒表,其单晶结构为叶片状(图版Ⅳ-c).10.4.2成分特征用能谱测定绿泥石成分.主要元素为硅(Si)、铝(Al)、铁(Fe)、镁(Mg).除硅、铝外,富含铁、镁是其主要特征.10.5伊/蒙混层用扫描电子显微镜观察,伊/蒙混层呈丝状(图版Va、b、c),是蒙皂石向伊利石过渡期的粘土矿物.形态特征是蒙皂石特征逐渐消失,伊利石特征逐渐增强,赋存于粒表和粒间.10.5.2成分特征用能谱测定伊/蒙混层成分,主要元素为硅(Si)、铝(Al)、钾(K)、钙(Ca)、钠(Na).其成分特征主要反映在氧化钾(K2O)含量为1.5%~7.5%.确定为过渡期的混层粘土矿物.10.6绿/蒙混层10.6.1形态特征用扫描电子显微镜观察,绿/蒙混层粘土矿物呈蜂窝状(图版Ⅵ-a、b)和丝状结构(图版Ⅵ-c).是蒙皂石向绿泥石过渡期的粘土矿物,具有蒙皂石和绿泥石的形态特征.10.6.2成分特征用能谱测定绿/蒙混层成分,主要元素为硅(Si)、铝(Al)、铁(Fe)、镁(Mg)、钙(Ca)。
3粘土矿物的结晶结构及基本特征3.1粘土矿物概念、类型及其结构化学特征粘土的本质是粘土矿物。
粘土矿物是细分散的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。
晶质含水层状硅酸盐矿物有高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等:含水非晶质硅酸盐矿物有水铝英石、胶硅铁石等。
粘土矿物决定了整个粘土类或岩石的性质,它是最活泼的组分。
粘土矿物的晶体结构主要是由两个最基本结构单元组成,即硅氧四面体和铝氧八面体,并沿X轴方向发展。
四面体的中心是四价的硅Si4+,而四个二价的氧O2「分布于四面体的四个顶角,四面体的四个面均为等边三角形(如图3.1- (a)),有时四面体中的氧原子为氢氧原子所代替,四面体的底面落在同一平面上,以三个尖顶彼此连结,第四个尖顶均指向同一个方向,在平面上组成六角形网格状结构或链状结构(如图3.1- (b)),成为四面体层(片)。
八面体由六个氧或氢氧原子以等距排列而成,A1 3+(或Mg")居于中心(如图3.2- ( a )),八面体亦排列成层状态结构,成为八面体层(片)(如图3.2- (b))。
由于单位晶格的大小相近似,四面体层与八面体层很容易沿C轴叠合而成为统一的结构层,此结构层称为结构单位层,简称晶层,几个结构层组成晶胞。
四面体层与八面体层的不同组合堆叠重复,便构成了各种粘土矿物的不同层状结构。
由一个四面体层与一个八面体层重复(Van der waals)力,层间联结极弱,易于拆开。
蒙脱石既有外表阳13 髙石厂,.堆叠的称为1:1型结构单位层(如高岭石等),也称为Q C/f\ Q二层型;由两个四面体层间夹一个八面体层重复堆叠的称为2:1型结构单位层(如蒙脱石、伊利石等),也称为三层型;在层状结构中,四面体层与八面体层间共用一个氧原子层,故四面体层与八面体层间的键力大,联结较强,但在1:1型或2:1型结构单位层间并不共用氧原子层,层间的联结较弱。
在高岭石类粘土矿物中,结构单位层间为0与H0(或0H与0H)相邻(如图3.3 ),堆叠时,在相邻两晶层之间,除了范德华(Van der waals)力增扩的静电能外,主要为表层(羟)基及氧原子之间的氢键力,将相邻两晶层紧密地结合起来,使水不易进入晶层之间。
浅析粘土应用矿物学的研究粘土矿物具有良好的过滤、吸附、离子交换等物理化学性能,粘土应用矿物学是一门新兴的、介于粘土矿物学和材科技之间的边缘学科。
粘土应用矿物学的任务是:充分发掘粘土矿物的各种潜在性能,并通过利用和改善这些性能,达到研制出一系列新型材料的目的。
标签:粘土矿物;应用矿物学;新型材料粘土矿物学是矿物学的、也是地质学的一个分支学科,当前的任务是通过对粘上矿物的化学、物理学、晶体结构的变化和变异的研究探索地壳表层演化历史及发展规律,并为寻找粘土类矿物资源和其它有用矿物原料,以及对于这些矿物的应用提供科学依据。
一、粘土应用矿物学的特点地质工作者常用纯粘土矿物进行硅酸盐全分析,作矿物结构式计算,从结构式中研究了解元素在晶格中的赋存状态,以求探索矿物类质同象和层电荷的分布。
但粘土应用研究者还得从同形置换的强弱所造成层电荷的高低去了解矿物的内在差异,从而去探词胶体性能、表面性能、热性能、离子交换性能产生差异的机理。
测定粘土的交换性阳离子容量,是研究粘土矿物的重要手段。
粘土的应用需要研究电荷中的永久性电荷,如蒙脱石、蛙石产生物化性能可调和可变性电荷。
当今粘土矿物鉴定,采用了由肉眼观察直到现代化微束分析的全部手段,来了解粘土矿物的结构和组成。
但粘土应用研究,更要运用这些手段进行中间产品的监测和成品的检验。
我们曾依靠x衍射对改型蒙脱石和酸化膨润土,成品进行分析,获得了指导性改进工艺的信息。
并运用红外光谱和x衍射结合鉴别有机膨润土(胺化土)的质量,也取得初步效果。
粘土应用研究者还经常透过工艺性能测试方法的改进来探索制备工艺,例如,模拟现行活性白土制备工艺的脱色力测定,再如成陶后的白度测定。
现行测试方法不能获得最佳自度,因而不断改变漂洗飞熔烧等条件,以求获得最佳白度。
从实践中,使我们认识到,要开发粘土应用领域,不仅需要研究它的物理化学性质和工艺性能,更重要的是要丛各方面去探索如何提高和改善下列五种效能,以便确定其主要的应用方向:①提纯效能;②水中的凝胶效能;逐)无机变型效能;④有机复合效能;⑤表面活性效能。
粘土矿物考研名词解释
粘土矿物(Clay minerals)是一类存在于地球表面或地下的矿物,主要由硅酸盐矿物组成,含有氢氧根、羟根或氧根的负电荷。
粘土矿物可以分为几十种不同的类别,常见的有蒙脱石、伊利石等。
粘土矿物具有一些特殊的物理和化学性质,使其在地质、环境和工程方面具有重要的应用价值。
首先,粘土矿物具有吸附性能,能吸附和储存大量的水分、有机物和离子,因此被广泛应用于水净化、土壤改良和储存核废料等方面。
其次,粘土矿物还具有塑性和可塑性,可以通过调整含水量和粒度分布来改变其形态和力学性质,因此在陶瓷制造、地质工程和岩土工程等领域中得到广泛应用。
此外,粘土矿物还可以用于催化剂、药物传递系统和电子领域等方面。
在考研中,粘土矿物常常在地质学、矿床学和环境科学等学科的研究中被提及,在了解其性质和应用方面的基础上,有助于理解地球表面和地下的地质过程、矿床形成和环境变化等问题。
3 粘土矿物的结晶结构及基本特征3.1粘土矿物概念、类型及其结构化学特征粘土的本质是粘土矿物。
粘土矿物是细分散的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。
晶质含水层状硅酸盐矿物有高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等: 含水非晶质硅酸盐矿物有水铝英石、胶硅铁石等。
粘土矿物决定了整个粘土类或岩石的性质,它是最活泼的组分。
粘土矿物的晶体结构主要是由两个最基本结构单元组成,即硅氧四面体和铝氧八面体,并沿X 轴方向发展。
四面体的中心是四价的硅Si4+,而四个二价的氧O2-分布于四面体的四个顶角,四面体的四个面均为等边三角形(如图3.1- (a)),有时四面体中的氧原子为氢氧原子所代替,四面体的底面落在同一平面上,以三个尖顶彼此连结,第四个尖顶均指向同一个方向,在平面上组成六角形网格状结构或链状结构(如图3.1- (b)),成为四面体层(片)。
八面体由六个氧或氢氧原子以等距排列而成,A13+(或Mg2+)居于中心(如图3.2- ( a )),八面体亦排列成层状态结构,成为八面体层(片)(如图3.2- (b))。
由于单位晶格的大小相近似,四面体层与八面体层很容易沿C 轴叠合而成为统一的结构层,此结构层称为结构单位层,简称晶层,几个结构层组成晶胞。
四面体层与八面体层的不同组合堆叠重复,便构成了各种粘土矿物的不同层状结构。
由一个四面体层与一个八面体层重复堆叠的称为1:1 型结构单位层(如高岭石等),也称为二层型; 由两个四面体层间夹一个八面体层重复堆叠的称为2:1 型结构单位层(如蒙脱石、伊利石等),也称为三层型;在层状结构中四,面体层与八面体层间共用一个氧原子层,故四面体层与八面体层间的键力大,联结较强,但在1:1 型或2:1 型结构单位层间并不共用氧原子层,层间的联结较弱。
在高岭石类粘土矿物中,结构单位层间为O 与HO(或OH 与OH)相邻(如图3.3 ),堆叠时,在相邻两晶层之间,除了范德华(Van der waals)力增扩的静电能外,主要为表层(羟)基及氧原子之间的氢键力,将相邻两晶层紧密地结合起来,使水不易进入晶层之间。
黏土矿物学是研究黏土矿物的化学成分、结构、物理性质、成因、分类、地质意义和应用等方面的学科。
黏土矿物是指具有层状结构、层间距较小、层间吸附能力强、化学性质稳定等特点的矿物。
常见的黏土矿物有高岭土、伊利石、蒙脱石、膨润土等。
黏土矿物学主要研究以下方面内容:
1.黏土矿物的化学成分和结构:研究黏土矿物的化学成分和晶体结构,了解其成因和演化过程。
2.黏土矿物的物理性质:研究黏土矿物的物理性质,如颜色、硬度、密度、熔点、热稳定性等,以及它们对环境变化的响应。
3.黏土矿物的分类:根据黏土矿物的化学成分、晶体结构和物理性质等特征,对其进行分类和命名。
4.黏土矿物的地质意义:研究黏土矿物在地质过程中的作用和意义,如沉积作用、成岩作用、变质作用等。
5.黏土矿物的应用:研究黏土矿物的应用领域,如陶瓷制造、橡胶工业、建筑材料、土壤改良等。
黏土矿物学在地质学、材料科学、环境科学、化学工程等领域都有广泛的应用。
xrd 粘土矿物类型(原创版)目录1.粘土矿物的定义和重要性2.XRD 技术在粘土矿物研究中的应用3.常见粘土矿物类型及其 XRD 特征4.XRD 技术在粘土矿物类型鉴定中的优势和局限性正文粘土矿物是一类具有重要经济价值和环境意义的自然矿物,广泛应用于陶瓷、建筑、石油化工等领域。
粘土矿物的研究对于了解其性质、开发利用和环境保护具有重要意义。
X 射线衍射(XRD)技术作为一种重要的矿物学研究手段,在粘土矿物研究中发挥着关键作用。
XRD 技术是一种非破坏性、快速、高灵敏度的分析方法,可以获取矿物的晶体结构、相组成、物相分布等信息。
在粘土矿物研究中,XRD 技术可以用于矿物相的鉴定、矿物组成的定量分析、晶体结构的解析等。
常见的粘土矿物类型包括高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石等。
这些粘土矿物在 XRD 图谱上具有明显的特征。
例如,高岭石的 XRD 图谱呈现出明显的双峰,伊利石的图谱中则有较弱的双峰。
通过分析 XRD 图谱,可以快速准确地鉴定粘土矿物的类型。
XRD 技术在粘土矿物类型鉴定中的优势主要表现在以下几个方面:首先,XRD 技术具有较高的分辨率和灵敏度,可以准确地分析粘土矿物的晶体结构和组成;其次,XRD 技术是一种非破坏性分析方法,对样品没有损害,可以保存样品的原始状态;最后,XRD 技术分析速度快,可以实现批量样品的快速分析。
然而,XRD 技术在粘土矿物类型鉴定中也存在一定的局限性。
对于一些复杂的粘土矿物样品,XRD 图谱可能呈现出复杂的特征,需要结合其他分析方法进行综合分析。
此外,XRD 技术的分析结果受到实验条件、样品制备等因素的影响,需要经验丰富的实验人员进行数据处理和解析。
总之,XRD 技术在粘土矿物类型鉴定中具有重要作用,可以快速准确地获取粘土矿物的晶体结构和组成信息。
黏土矿物组成
(实用版)
目录
一、引言
二、黏土矿物的定义和分类
三、黏土矿物的主要组成
四、黏土矿物的性质与应用
五、结论
正文
一、引言
黏土矿物是一类广泛存在于自然界的重要矿物资源,具有广泛的应用价值。
了解黏土矿物的组成,有助于我们更好地认识这类矿物的性质和用途。
本文将对黏土矿物的组成进行详细的介绍。
二、黏土矿物的定义和分类
黏土矿物是一类含有主要成分为硅酸盐、铝酸盐等金属氧化物的天然矿物。
它们通常以细小颗粒状存在,并具有塑性、黏性等特点。
根据其成分和结构特征,黏土矿物可分为高岭石、伊利石、蒙脱石等类型。
三、黏土矿物的主要组成
1.硅酸盐:硅酸盐是黏土矿物的主要成分之一,包括二氧化硅(SiO2)等。
硅酸盐在黏土矿物中起到了增强结构、提高黏性的作用。
2.铝酸盐:铝酸盐也是黏土矿物的重要组成部分,包括三氧化二铝(Al2O3)等。
铝酸盐在黏土矿物中起到了提高矿物硬度、增强黏土矿物的耐火性的作用。
3.铁酸盐:铁酸盐在黏土矿物中具有一定的含量,包括三氧化二铁
(Fe2O3)等。
铁酸盐可以改善黏土矿物的色泽和磁性特征。
4.钾、钠、钙等金属离子:这些金属离子在黏土矿物中起到调节黏土矿物的物理化学性质的作用。
四、黏土矿物的性质与应用
黏土矿物具有优良的塑性、黏性、耐火性、吸附性等特性,广泛应用于陶瓷、玻璃、水泥、石油化工、环保等领域。
五、结论
黏土矿物是一类具有广泛应用价值的天然矿物资源。