导语：每天一点土力学（3）：土的三相组成之土中固体颗粒矿物成分

前言

土粒的矿物成分与其成土过程中的风化作用关系密切。在物理风化作用下，土粒保持与成土原岩相同的矿物成分，如长石、石英、云母颗粒。在化学风化作用下，由于改变了成土原岩的矿物成分，形成了新的矿物质，即次生矿，如蒙脱石、伊利石、高岭石颗粒。一般来说，物理风化生成的原生矿物颗粒较粗，如砾石、砂砾；化学风化的次生矿物颗粒较细，如某些黏土颗粒。

在电子显微镜下观察到的黏土矿物呈鳞片状或片状的晶体。经X射线分析证明，其内部具有层状晶体结构，即其原子排列成一定的几何形状，并且由两个基本结晶单元（称为晶片）构成：一种是硅氧晶片，它的基本单元是Si-O四面体；另一种是铝氢氧晶片，它的基本单元是Al-OH八面体，如图

由于晶片的结合情况的不同，就形成了具有不同性质的各种黏土矿物，其中主要有蒙脱石、伊利石、高岭石三类。

（1）蒙脱石

蒙脱石的结构单元是由两层硅氧晶片之间夹一层氧氢晶片结合而成基本层组（也称晶胞），多个层组叠加在一起形成一个矿物颗粒。由于这种层组表面分布的是氧原子，其间没有氢键，因此联结力很弱，可以吸入很多水分子。吸入的水分子可以使颗粒从层组间断开，而分成更小的颗粒，甚至可分成单个层组的颗粒，所以蒙脱石颗粒最小，亲水性最大，具有膨胀性和收缩性。

（2）高岭石

高岭石的结构单元是一层硅氧晶片与一层铝氧晶片交替构成的基本层组，许多这样的层组叠加在一起构成矿物颗粒。这种基本层组的一面露出的氢氧基与另一面露出的氧原子相遇，具有较强的联结力，所以高岭石颗粒较大，亲水性最小。

（3）伊利石

伊利石类似蒙脱石，但Si-O四面体中的4价硅离子可以部分被3价铝离子和3价铁离子所取代，并在相邻的层间可能出现若干1价钾离子，使其联结力较蒙脱石大，所以伊利石颗粒大小和亲水性介于蒙脱石和高岭石之间。

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