第一章黏土礦物的晶體化學特征1

第一節基本結構單元1

第二節基本結構層3

第三節層間域、層間物、層電荷和單位結構4

第四節有序-無序和多型5

參考文獻6

第二章黏土礦物分類與命名7

第一節分類7

第二節命名9

參考文獻12

第三章黏土礦物族的晶體結構特征13

第一節蛇紋石-高嶺石族 13

第二節滑石-葉臘石族 21

第三節云母族24

第四節蒙皂石-蛭石族32

第五節綠泥石族39

第六節坡縷石-海泡石族46

第七節間層礦物48

參考文獻56

第四章黏土礦物的物理化學性質58

第一節基本概念58

第二節吸附性65

第三節膨脹性68

第四節黏土膠體的流變性質71

第五節黏土-有機質相互作用71

參考文獻73

第五章黏土礦物的成因和分布74

第一節風化黏土礦物74

第二節自生黏土礦物78

第三節成巖黏土礦物82

第四節蝕變黏土礦物84

參考文獻86

第六章黏土礦物的分離提純技術方法87

第一節分散87

第二節分離88

第三節分離程序簡介92

參考文獻95

第七章黏土礦物的研究方法96

第一節X射線衍射分析96

第二節透射電子顯微鏡分析106

第三節傅里葉變換紅外光譜分析111

第四節熱分析115

第五節比表面積和孔隙率121

參考文獻128

第八章黏土礦物的應用138

第一節概述138

第二節黏土礦物的傳統應用140

第三節納米復合材料和催化劑149

第四節黏土與環境保護和人類健康157

第五節沉積黏土礦物在地質測年方面的應用168

第六節黏土礦物重建古環境氣候的應用170

第七節黏土礦物在油氣地質方面的應用178

第八節寶玉石中的黏土礦物189

參考文獻200

附錄1常見黏土礦物粉晶X射線衍射數據211

附錄2黏土礦物中英文名稱對照表227

附錄3常見黏土礦物的掃描電鏡照片228 2100433B

《黏土礦物學》一書從黏土礦物的晶體化學特征、分類命名、黏土礦物各族的晶體結構特征、物理化學性質、成因與分布、分離提純技術、研究方法和應用現狀等八個方面對黏土礦物進行系統論述，涉及蛇紋石-高嶺石族、滑石-葉臘石族、云母族、蒙皂石-蛭石族、綠泥石族 、坡縷石-海泡石族和間層礦物等黏土礦物各族的晶體結構，以及黏土礦物的四類成因類型，即風化型、自生型、成巖型和蝕變型。力圖將近年來黏土礦物發展以及在各領域的應用研究現狀盡可能全面系統地呈現給讀者，為讀者學習黏土礦物學和從事黏土礦物的科學研究提供方便。

本書可作為地球科學、材料科學、土壤科學、環境科學等學科的本科生和研究生教材，也可作為相關領域科研人員的參考書和工具書。

本書是一本頗有新意的礦物學教材。作者把現代科學中各基礎學科的重要進展與礦物學緊密結合起來，特別是使結構礦物學、礦物物理、礦物化學、礦物熱力學及成因礦物學等方面的基本理論得到了充實、擴展，使礦物學這門古老的學科充滿了活力，并富有魅力。

礦物各論部分用列表方式提供了常見及重要礦物的全部礦物學數據。

本書圖件精確、美觀，特別是礦物晶體結構的立體對圖尤為突出，你可在立體鏡下看到礦物晶體結構的立體構形，形象生動。

本書是從事礦物學教學的師生的重要參考教材。研究人員參考之亦必受益非淺。

（一）礦物組成

為便于研究黏土的礦物組成，根據其性質和數量可分成兩大類，即黏土礦物和雜質礦物。

黏土礦物的種類和性質已如前所述，主要為高嶺石類、蒙脫石類和伊利石類，以及較少見的水鋁英石等。

除此之外，在黏土形成過程中，常由于巖石風化未完全，或由于其它因素而混入一些非黏土礦物和有機物質，這些物質我們統稱為雜質礦物。雜質礦物通常以細小晶粒極其集合體分散于黏土中，常會影響甚至決定黏土的工藝性能。

雜質礦物的類別及其影響：

1）石英和母巖殘渣。這些雜質一般以較粗顆?；煸陴ね林?，對黏土的可塑性和干燥后強度產生很大影響。工廠多采用淘洗法除去粗顆粒雜質。

2）碳酸鹽及硫酸鹽類。細顆粒的碳酸鹽分布在黏土中對其影響不大，碳酸鹽在高溫下可分解出CaO、MgO，起熔劑作用，能降低陶瓷的燒成溫度。較多的硫酸鹽在氧化氣氛中容易引起坯泡。

3）鐵和鈦的化合物。這類雜質礦物能使坯體呈色，降低黏土的耐火度，也會嚴重影響制品的介電性能、化學穩定性等。

4）有機雜質。黏土中存在少量的有機雜質，可以增加黏土的可塑性和泥漿的流動性，但有機物質過多時也可能會造成瓷器表面起泡與針孔。

（二）化學組成

由于黏土中的主要黏土礦物都是含水的鋁硅酸鹽。此外，還有少量的堿金屬氧化物以及堿土金屬氧化物等。

一般黏土原料的化學分析如包括以上九個項目，即已滿足生產上的參考需要。

（三）顆粒組成

是指黏土中含有不同大小顆粒的質量分數。

為什么黏土中的細顆粒愈多愈好？由于細顆粒的比表面積大，其表面能也大，因此黏土中的細顆粒愈多時，則其可塑性愈強，干燥收縮大，干后強度高，在燒成時也易于燒結，燒后的氣孔率也小，有利于成品的力學強度、白度和半透明度的提高。

此外，黏土的顆粒形狀和結晶程度也會影響其工藝性質。片狀結構比桿狀結構的顆粒堆積致密，塑性大、強度高；結晶程度差的顆?？伤苄砸泊?。

測定黏土原料顆粒大小的方法很多，有用顯微鏡、水簸法、渾濁計法、吸附法等。最簡單和最普通的方法是篩分析（0.06mm以上）與沉降法（1~50um）。

黏土的化學組成、礦物組成和顆粒組成決定著黏土的工藝性能：

黏土壤土可塑性

黏土與適量的水混合后形成泥團，在外力的作用下，泥團發生變形但不開裂，外力散去后，仍能保持原有形狀不變，黏土的這種性質稱為可塑性。

黏土壤土結合性

黏土的結合性是指黏土結合非塑性原料而形成良好的可塑泥團并且有一定的干燥強度的能力。黏土的結合性對于半成口的干燥、修坯和上釉存在著重要的影響。黏土垢結合性由其結合瘠性料的結合力的大小所決定的，而結合力的大小又和黏土礦物的種類、結構等因素相關。一般來講，可塑性強的黏土，其結合力也大。

黏土壤土觸變性

黏土泥漿或可塑泥團受到振動或攪拌時，黏度會降低，而其流動性則會增加，靜止后逐漸恢復原狀。此外，泥漿放置一段時間后，在保持原水分不變的條件下也會出現變稠和固化的現象。黏土的這種性質稱為觸變性。

黏土壤土收縮

黏土泥料在一定溫度下干燥時，由于顆粒間水分的排出，顆粒之間相互靠攏以及顆粒間距縮短而引起的體積收縮，稱為干燥收縮。干燥后的黏土泥料經過高溫煅燒時，由于發生諸如脫水作用、分解作用、莫來石的生成、石英的晶型轉化、易熔雜質的轉化以及各類熔融物填充質點間空隙等一系列物理化學變化，使得黏土泥料進一步收縮，稱為燒成收縮。成型黏土樣品經過干燥和煅燒后的尺寸總變化稱為總收縮。

黏土壤土燒結

黏土是由多種礦物混合而成的，沒有固定的熔點，而是在一定的溫度范圍內逐漸軟化。

當黏土在加熱煅燒的過程中，到達一定溫度（800℃~900℃）后，繼續升高溫度時，黏土中低共熔物質開始熔化，液相出現并逐漸增加，填充在固體顆粒之間，由于液相表面張力的作用，使得未熔顆粒進一步靠攏，引起體積急劇的收縮，氣孔率下降，密度提高，這種對應體積開始急劇變化時的溫度稱為開始燒結溫度。

當溫度繼續升高時，收縮將不斷增大至最大值，氣孔率降至最小值，密度達到最大值，黏土完全燒結，此時對應的溫度稱為燒結溫度。