一、黏土矿物类型

（一）黏粒矿物 Clay mineral

1、层状硅酸盐 Sheet silicates

层状硅酸盐黏粒矿物内部构造由一千多个层组所构成；每个层组由四面体片（硅（氧）片）和八面体片（（水）铝片和（水）镁片）叠合而成。硅片和铝片是层状硅酸盐的基本结构单元；硅片由硅氧四面体连接而成，铝片由铝氧八面体连接而成。硅片和铝片以不同方式在C轴上堆叠，形成层状硅酸盐的单位晶层。按两种晶片的配合比例，分为：

（1）1:1型单位晶层  1:1 layerstructure

即高岭组：高岭石 Kaolinite、埃洛石Halloysite，Al₄Si₄O₁₀(OH)₈

非胀缩性Non-swell-shrink potential
    四面体片与八面体片通过共用氧原子结合成一个晶片，晶片间以较强的氢键相连，水化时基本不膨胀。

电荷数量少The permanent charge is very small. 

没有或极少存在同晶替代现象。吸附阳离子的能力极弱，吸附容量3-375pxol(+)/kg。含量高的土壤保肥性差。
    OH群中H在一定酸度下解离，使其带少量负电荷，且随酸度条件而改变。

胶体特性较弱The colloidal property is relative weak. 

片状，颗粒较粗、总表面积较小（10×10³~ 20×10³ m²/kg)。粘结性、粘着性、可塑性和吸湿能力较弱。

热带、亚热带土壤中普遍存在，北方及青藏高原土壤中少。

（2）2:1型单位晶层 2:1 layer structure

a蒙蛭组：蒙脱石 Montmorillonite、蛭石 Vermiculite，Al₄Si₈O₂₀(OH)₄·nH₂O

胀缩性大。

晶层两个基面均未Si-O面，层间结合力（分子引力）较小。水化时膨胀严重，失水则收缩。晶架间距可变，9.6-21.4Å。

电荷数量大。

普遍存在同晶替代(isomorphous subtitution)，Si-O片中铝代硅；Al-O片中镁、铁代铝，带有阴电荷，多余电荷由层间阳离子中和，有较强的吸附阳离子能力，吸附容量80-150 cmol(+)/kg (CEC)。

含量高的土壤保肥性强。

胶体特性突出。

呈片状，颗粒细微，总表面积大（600×10³~ 800×10³ m²/kg)。含量多的土壤，粘结性、粘着性、可塑性和吸湿能力特别强，对耕作不利。

东北黑钙土和华北栗钙土中含量较多，华北的褐土和西北的灰钙土中也有。

b水化云母组：伊利石Illite、水云母Hydromica，K₂(Al·Fe·Mg)₄(SiAl)₈O₂₀(OH)₄·nH₂O

伊利石晶架间的钾离子同时受相邻两晶架的阴电荷的吸附，产生了联结的效果，使其不易胀开——非膨胀性Non-swell-shrink potential，这和蒙脱石类有明显区别。

晶架间吸附阳离子以K⁺为主，半陷于晶穴内，同时受相邻两晶层阴电荷的吸附，产生了强联结的效果，不易胀开。层间距1.0 nm。

电荷数量大。

同晶置换现象普遍，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，吸附容量介于高岭石和蒙脱石之间，为20~1000pxol(+)/kg

胶体特性中等。

颗粒大小及胶体特性介于高岭组和蒙蛭组之间。总表面积大（70×10³~ 120×10³ m²/kg)。粘结性、粘着性、可塑性和吸湿性中等。

主要存在于我国北方干旱地区土壤中，南方土壤含量很少。

（3）2:1 :1型单位晶层 2:1:1 layer structure

即绿泥石组：绿泥石 Chlorite。

在2:1黏土矿物的相邻晶片间加入一个八面体水镁片（或水铝片）。由于强烈的静电吸引使其成为非膨胀黏土。

2:1:1型。化学式为：(Mg·Fe·Al)₁₂(Si·Al)₈O₂₀(OH)₁₆

非膨胀性黏土矿物

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。 

颗粒较小，胶体性质中等。
    可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性居中。

土壤中绿泥石大部分来自母质遗留，沉积岩和沉积物中较多。

2、氧化物类Oxides

（1）铁氧化物

包括针铁矿 goethite、纤铁矿Lepidocrocite、赤铁矿 hematite、水铁矿Ferrihydrite、磁赤铁矿Maghemite，是土壤主要矿质染色剂。

a针铁矿(α-FeOOH)：黄棕色；广泛分布于从热带至寒带的各类土壤中。

b赤铁矿(α-Fe₂O₃)：红色，仅分布于热带和亚热带地区高度风化的土壤，特别是砖红壤和红壤中，更常见于这些既干燥氧化性又强的表层；

c磁赤铁矿(γ-Fe₂O₃)：暗红棕色，在含赤铁矿的土壤中如含有一定量的有机质，可能出现磁赤铁矿。

d纤铁矿(γ-FeOOH)：棕橙色；除见于北方灰漠土的锈斑中，也见于温带中性和弱酸性的水稻土中；

e水铁矿（Fe₅HO₈•4H₂O 或5Fe₂O₃ • 9H₂O）：常见于寒冷、温暖的湿润气候下。

（2）铝氧化物

硅酸盐矿物彻底分解产物，包括三水铝石Gibbsite、水铝英石Allophane等。通常认为三水铝石[Al(OH)₃]主要分布在热带和亚热带高度风化的酸性土壤中，其含量可作为脱硅作用和复铝作用的指标。但现已查明，凡具有迅速脱硅条件的土壤，常含有三水铝石，如灰化土、老成土、砖红壤、赤红壤、山地黄壤和山地黄棕壤。

    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）锰氧化物

包括软锰矿Pyrolusite水锰矿Manganite钠水锰矿Birnessite

（4）硅氧化物

有结晶质和非晶质两种形态。晶质以α—石英Quartz为主，非晶质为蛋白石(Opal ，SiO₂·nH₂O)，脱水结晶为玉髓、石英、方石英Cristobalite、鳞石英等变体。

蛋白石广泛分布于温带土壤中，某些富含铁的热带土壤和灰化土也有蛋白石积累。土壤中蛋白石主要是来源于有机体，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。 

（6）水铝英石

化学式：xAl₂O₃ · ySiO₂ ·nH₂O，    非晶质硅酸盐矿物，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。           火山灰土的主要黏土矿物。存在于温带半湿润和湿润地区及热带地区玄武岩和火山灰发育的幼年土壤中，高海拔、低温、中雨量条件下的土壤也常有水铝英石。

（二）简单盐类 Simple salts

a氯化物 Chloride

b碳酸盐 Carbonate

c硫酸盐(石膏)Sulfate (gypsum)

二、黏土矿物形成途径

（1）转变作用

矿物结构发生局部改组而转变为另一种矿物的过程。 

（2 ）新生作用

晶体结构瓦解后再从溶液中合成另一种矿物的作用

三、影响黏土矿物类型和数量的因素

1、母岩、母质组成

2、风化、成土条件-气候、生物、地形、时间等

    气候和生物等因素的分布有随经纬度变化的规律性，因此土壤黏土矿物的分布也有随生物、气候分布的经度、纬度地带性规律。

四、中国土壤黏土矿物分布规律

全国分为7个分布区：

1、水云母区：包括新疆、内蒙古高原西部、柴达木盆地、青藏高原大部。土壤粘土矿物以水云母为主，其次为蒙脱石和绿泥石。

2、水云母－蒙脱石区：包括内蒙古高原东部、大小兴安岭、长白山地和东北平原大部分。土壤粘粒中蒙脱石明显增多。

3、水云母－蛭石区：包括青藏高原东南边缘山地、黄土高原和华北平原。西部山地土壤粘粒中绿泥石，东部多蛭石，华北平原土壤粘粒中蒙脱石也不少。

4、水云母－蛭石－高岭区：包括秦岭山地和长江中下游平原，为一狭长的过渡地带，在适宜条件下，水云母、蛭石和高岭石都可成为土壤粘粒中的主要成分。

5、蛭石－高岭区：包括四川盆地、云贵高原、喜马拉雅山东南端。土壤粘粒中云母退居次要成分，以蛭石和高岭为主。东部蛭石尤多，并多三水铝石；西部蛭石较少，氧化物含量很高，山地土壤中水云母含量随海拔高度升高而增加。四川盆地土壤中还有不少蒙脱石。

6、高岭－水云母区：包括浙、闽、湘、赣大部和粤、桂北部。土壤中粘粒部分结晶差的高岭石为主。东部不少水云母和蛭石伴存，铁铝氧化物含量也显著增多。

7、高岭区：包括贵州南部、闽粤东南沿海、南海诸岛及台湾。

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。