阳离子交换能力最强的粘土

⑴ 说明普通粘土，膨润土的矿物成分，解释其结晶结构有何区别

膨润土(Bentonite)
按译音、成因及用途又称斑脱岩、膨土岩等。是以蒙脱石(也称微晶高岭石、胶岭石)为主要矿物成分的粘土岩石—蒙脱石粘土岩,常含少量伊利石、高岭石及沸石、长石、方解石等。
蒙脱石：
蒙脱石为少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物。其化学式为Nax(H2O)4{(Al2～xMg0.33)[Si4O10](OH)2}。
膨润土和蒙脱石的关系：
膨润土是以蒙脱石为主要成分的一类层状硅酸盐粘土矿。1972年在西班牙马德里举行的国际粘土会议(AIPEA)上,提出了膨润土的广泛含义,认为“膨润土是以蒙脱石矿物为主要组分的岩石,是蒙脱石矿物达到可利用含量的粘土或粘土岩”。膨润土的各种性能,主要是由其含有的蒙脱石的特性而产生,因此在许多文献中蒙脱石与膨润土在概念上的区别没有严格区分开来,常常将不同纯度膨润土都称为蒙脱石或蒙脱石原土。
为了区分膨润土，工业用蒙脱石又追加定义，在膨润土原矿中，当硅蒙脱石的含量80%以上时，才称作为蒙脱石。膨润土矿经过提纯处理后可得到高纯度的蒙脱石。
但是膨润土中也含有大量的杂质，大约在5-10%左右，方英石（一种致癌物质）的含量大约在20%以上，重金属超标等一些问题存在。
广义上讲的蒙脱石实际上也是一种膨润土，只是蒙脱石本命体的含量在80%以上，而且作了除杂、提纯处理。
高岭土是一种主要以高岭石为主要成分的黏土矿物，也是一种含水硅铝酸盐矿物，主要呈白色软泥状，颗粒细腻，状似面粉。其化学成分相当稳定，被誉为“万能石”。为制造瓷器和陶器的主要原料。
蒙脱石和高岭石的区别在于空间结构：高岭石是一种含水的铝硅酸盐，为三斜晶系，结构层间没有阳离子或水分子存在，强氢键（O-OH=0.289nm）加强了结构层之间的连结。而蒙脱石又名微晶高岭石，是一种层状结构、片状结晶的硅酸盐粘土矿，为单斜晶系，结构层间有阳离子或水分子存在。
膨润土的性能和应用领域：
膨润土的主要矿物成分是蒙脱石，含量在85%～90%，另含少量长石、石英、贝得石、方解石及火山玻璃。可呈白色、含杂质时呈淡绿、灰白、粉红等色。可以成致密块状，也可为松散的土状，用手指搓磨时有滑感,小块体加水后体积胀大数倍至数十倍，在水中呈悬浮状，水少时呈糊状。
膨润土有很强的阳离子交换性能，可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的净化及废水处理；由于有很好的吸水膨胀性能以及分散、悬浮和造浆性，可用于钻井泥浆、阻燃(悬浮灭火)，可在造纸工业中做填料，以及优化涂料的性能，如附着力、遮盖力、耐水性、耐洗刷性等；由于有很好的粘结力，还可代替淀粉用于纺织工业中的纱线上浆，既节粮，又不起毛，浆后还不发出异味。
据不完全统计，中国目前膨润土产品年产销量约270万吨，其中用于铸造型砂100～110万吨，用于钻井泥浆70万吨，用于冶金球团45万吨，用于油脂脱色（活性白土）20万吨，用于其他20～30万吨。

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⑵ nm粘土矿物

粘土矿物中绿泥石、蛭石、蒙脱石以及由绿泥石晶层与蒙脱石或蛭石的2∶1型含水晶层构成的间层矿物都可具有1.4nm的X射线衍射峰，常统称其为1.4nm粘土矿物。1.4nm粘土矿物广泛存在于地表土壤、风化壳和河流、湖泊及海洋沉积物中，其中1.4nm间层矿物是热带、亚热带酸性土壤和温带、寒温带灰化土中常见的粘土矿物。1.4nm间层矿物是指由绿泥石晶层与2∶1型含水膨胀层交互连生所构成的不规则间层粘土矿物，其中2∶1型含水晶层可以是蒙脱石层，也可以是蛭石层（杨雅秀等，1994）。因此，1.4nm间层矿物可以由绿泥石与蒙脱石或蛭石形成，而蒙脱石和蛭石层间间距和电荷的差异，使与蒙脱石晶层或蛭石晶层形成的1.4nm间层矿物也有很大差异，尤其对土壤矿物形成演化、土壤发生发育和土壤性质产生不同的影响（徐凤琳等，1990）。近年来，有关学者对其进行了较深入的讨论，并将其称为1.4nm过渡矿物（贺纪正等，1993）。我国南方碳酸盐岩红色风化壳发育的土壤大多属酸性土壤，并有较突出的酸雨侵蚀和土质退化等问题，而不同的1.4nm粘土矿物对土壤性质和酸沉降等所带来的土壤环境影响是不同的，因此其已成为土壤矿物学领域的研究热点。然而，对环境问题较为突出的我国南方碳酸盐岩红色风化壳及其土壤中1.4nm粘土矿物的研究目前尚无较详细的工作。

1.1.4nm粘土矿物特征

在贵州碳酸盐岩红色风化壳72个样品的X射线衍射图谱中，有64个样品的图谱存在1.4nm衍射峰，说明1.4nm粘土矿物广泛存在于碳酸盐岩红色风化壳中，但它们究竟代表何种1.4nm粘土矿物仅从未经特殊处理的样品X射线图谱〔图3-1（A）、图3-2（A）〕难以区别。根据1.4nm粘土矿物的晶体结构特征和近年来的研究成果，对样品进行了进一步处理后再做X射线衍射分析，发现经甘油饱和处理后的所有样品的1.4nm衍射峰均未变化〔图3-1（B）、图3-2（B）〕，证明样品中不存在蒙脱石及其间层矿物。经钾饱和并加温至300℃和550℃处理，样品1.4nm衍射峰发生变化〔图3-1（B），图3-2（B）〕，并具有明显的分布规律。风化强度较弱的遵义石灰岩红色风化壳剖面样品经钾饱和处理后，1.4nm衍射峰消失。1.0nm衍射峰增强，并呈向低角度拖尾的不对称反射峰，0.7nm峰不变〔图3-2（B）〕，部分样品中还存在0.15nm的衍射峰（图3-2、样品ZC-03、ZC-01），这是较典型的蛭石X射线衍射特征，属二八面体型蛭石。风化强度较大的安顺白云岩红色风化壳剖面样品经钾饱和处理后，其1.4nm衍射峰不变，但加热至300℃和550℃，大部分样品中的1.4nm衍射峰消失，构成宽缓不对称的1.0nm衍射峰（图3-1，样品PS-7、PS-10），部分样品仅有微弱的不对称1.4nm衍射峰存在（图3-1，样品PS-1、PS-2），证明安顺白云岩红色风化壳剖面中的1.4nm粘土矿物主要是绿泥石/蛭石间层矿物及少量绿泥石。遵义石灰岩红色风化壳剖面中的蛭石红外光谱特征明显（图3-3，样品ZC-1、ZC-3、ZC-5、ZC-9），主要表现在高频区和中低频区。在高频区蛭石的红外吸收谱带表现出较缓的宽谱带，Mg-OH的伸缩振动和水分子的伸缩振动造成了3700～3200cm^-1之间的宽缓吸收带，中低频区（1000cm^-1附近）的强吸收带（图3-3，样品ZC-3、ZC-5、ZC-9）由结构中Si-Si键的伸缩振动造成。绿泥石/蛭石间层矿物的红外光谱特征（图3-3，样品PS-2、PS-7、PS-10）基本上继承了绿泥石和蛭石具有的吸收最大值特征，但由于红色风化壳中绿泥石/蛭石间层矿物和绿泥石常与高岭石、三水铝石等粘土矿物共生，其红外光谱特征常受这些矿物干扰，而被掩盖难以区分。

2.1.4nm间层矿物的环境意义

对红色风化壳粘土矿物系统的研究表明，1.4nm粘土矿物（绿泥石、蛭石和绿泥石/蛭石间层矿物）是贵州碳酸盐岩红色风化壳中粘土矿物的重要组成部分，其分布随成土环境和风化强度在剖面中呈明显的规律性变化，并对红色风化壳的物理化学性质产生明显影响，特别是1.4nm间层矿物对成土环境的敏感性和在粘土矿物演化中的重要地位，使贵州碳酸盐岩红色风化壳中1.4nm间层矿物的确认和共生粘土矿物的研究，具有十分重要的环境指示意义。

1）阳离子交换量（CEC）是红色风化壳土体的重要理化性质，对红粘土的工程地质性质影响很大，也是表层土壤保肥供肥性能的重要指标。贵州碳酸盐岩红色风化壳及其发育土壤中广泛存在的1.4nm粘土矿物，直接影响了红色风化壳及其表层土壤的理化性质（表3-1）。但究竟是哪一种矿物，如绿泥石、蛭石、蒙脱石，还是1.4nm间层矿物起着决定性作用呢?过去由于研究方法和思路上的局限，一直笼统的称为绿泥石或蒙脱石，从而影响到碳酸盐岩红色风化壳土体和土壤资源的评价与合理施肥以及土壤矿物形成演化等研究。我们的研究证实，这种土壤中的1.4nm矿物为蛭石和绿泥石/蛭石间层矿物及少量绿泥石。以蛭石为主要粘土矿物的红色风化壳土体及土壤具有较高的阳离子交换量，pH值大于6；绿泥石/蛭石间层矿物为主要粘土矿物的红色风化壳土体及其土壤阳离子交换量较低，pH值大多小于6，表层土壤属微酸或酸性土壤。

表3-1 碳酸盐岩红色风化壳剖面部分样品基本特征

2）碳酸盐岩红色风化壳的形成和演化经历了3个主要的风化成土地球化学阶段，即富硅铝脱钙镁阶段、富铁锰阶段和富铝脱硅阶段。这也是碳酸盐岩红色风化壳风化程度增强的过程。在不同的风化成土阶段，相应形成不同的1.4nm粘土矿物。由于1.4nm间层矿物具有对成土环境的敏感性特征，1.4nm间层矿物的大量出现，反映出碳酸盐岩红色风化壳已进入富铝脱硅的成土地球化学阶段并达到较高的风化程度。1.4nm间层矿物是湿热气候条件下，酸性富铝化成土地球化学环境的标志性矿物之一。

3）贵州是我国主要酸沉降地区，酸沉降所带来的土壤及环境酸化问题较为突出。土壤酸化是指土壤中氢离子和铝离子数量的增加，具体过程大致是：酸雨中的氢离子与土壤胶体表面吸附的盐基性离子进行交换反应而被吸附在土粒表面，被交换的盐基性离子随渗漏水淋失；土粒表面的氢离子又自发地与矿物晶格表面的铝反应，迅速转化成交换性铝。而不同粘土矿物组成的土壤对酸雨会表现出不同的缓冲能力，即对酸雨具有不同的敏感性特征。这种特征除受pH值、阳离子交换量和盐基饱和度影响外，主要受粘土矿物组合特征及其风化过程的影响。在某种程度上，土壤对酸雨的缓冲作用实际上是通过土壤矿物（特别是粘土矿物）的形成转化（风化）过程来体现的。贵州碳酸盐岩红色风化壳中1.4nm粘土矿物的形成和转化较好地体现了土壤矿物的形成转化（风化）在土壤缓冲酸雨过程中的重要作用。对于处于富铁锰成土阶段，风化程度较低，粘土矿物以蛭石和埃洛石为主的土壤对酸雨具有较强的缓冲能力，pH值保持在6以上，对酸雨不敏感。而处于富铝脱硅成土阶段，风化程度较高，粘土矿物以1.4nm间层矿物和高岭石为主的土壤对酸雨缓冲能力较弱，pH值多在5.5以下，对酸雨较敏感。因此，1.4nm间层矿物也是土壤对酸雨敏感性特征的重要指标之一。

⑶ 什么是膨润土

膨润土(Bentonite)按译音,是以蒙脱石为主的含水粘土矿,蒙脱石的化学成分为:（Al2,Mg3）[Si4O10][OH]2•nH2O,由于它具有特殊的性质。如:膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性等等,所以广泛用于各个工业领域。国外已在工农业生产24领域100多个部门中应用,有300多个产品,因而人们称之为“万能土”。
膨润土也叫斑脱岩或膨土岩。我国开发使用膨润土的历史悠久，原来只是做为一种洗涤剂。(四川仁寿地区数百年前就有露天矿，当地人称膨润土为土粉)。真正被广泛使用却只有百来年历史。美国最早发现是在怀俄明州的古地层中，呈黄绿色的粘土，加水后能膨胀成糊状，后来人们就把凡是有这种性质的粘土，统称为膨润土。其实膨润土的主要矿物成分是蒙脱石，含量在85-90%，膨润土的一些性质也都是由蒙脱石所决定的。蒙脱石可呈各种颜色如黄绿、黄白、灰、白色等等。可以成致密块状，也可为松散的土状，用手指搓磨时有滑感，小块体加水后体积胀大数倍至20-30倍，在水中呈悬浮状，水少时呈糊状。蒙脱石的性质和它的化学成分和内部结构有关。
蒙脱石的性质和层间的交换性阳离子种类有很大关系。根据层间主要交换性阳离子的种类，通常蒙脱石分为钙蒙脱石和钠蒙脱石。
蒙脱石有吸附性和阳离子交换性能，可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的净化、废水处理；由于有很好的吸水膨胀性能以及分散和悬浮及造浆性，因此用于钻井泥浆、阻燃（悬浮灭火）；还可在造纸工业中做填料，可优化涂料的性能如附着力、遮盖力、耐水性、耐洗刷性等；由于有很好的粘结力，可代替淀粉用于纺织工业中的纱线上浆既节粮，又不起毛，桨后还不发出异味，真是一得。
总的说，钠质蒙脱石（或钠膨润土）的性质比钙质的好。但世界上钙质土的分布远广于钠质土，因此除了加强寻找钠质土外就是要对钙质土进行改性，使它成为钠质土。
膨润土（蒙脱石）由于有良好的物理化学性能，可做粘结剂、悬浮剂、触变剂、稳定剂、净化脱色剂、充填料、饲料、催化剂等，广泛用于农业、轻工业及化妆品、药品等领域，所以蒙脱石是一种用途广泛的天然矿物材料。
膨润土组成：1898年美国地质学者Knighl在美国怀俄明州落基山河附近发现了一种绿黄色吸水膨胀的粘土物质，由于产地为:“ Fort Beton ”，因而取名膨润土(Betonite)。膨润土也叫斑脱岩或膨土岩,膨润土的主要矿物成分是蒙脱石，含量在85-90%，膨润土的一些性质也都是由蒙脱石所决定的。
蒙脱石可呈各种颜色如黄绿、黄白、灰、白色等等。可以成致密块状，也可为松散的土状，用手指搓磨时有滑感，小块体加水后体积胀大，在水中呈悬浮状，水少时呈糊状。蒙脱石有吸附性和阳离子交换性能，可用于除去石油的毒素、汽油和煤油的净化、废水处理；由于有很好的吸水膨胀性能以及分散和悬浮及造浆性，因此用于钻井泥浆、阻燃（悬浮灭火）；还可在造纸工业中做填料，可优化涂料的性能如附着力、遮盖力、耐水性、耐洗刷性等；由于有很好的粘结力，可代替淀粉用于纺织工业中的纱线上浆既节粮，又不起毛，浆后还不发出异味。
膨润土的分类：膨润土的层间阳离子种类决定膨润土的类型，层间阳离子为Na+时称钠基膨润土;层间阳离子为Ca+时称钙基膨润土;层间阳离子为H+时称氢基膨润土(活性白土);层间阳离子为有机阳离子时称有机膨润土。
膨润土的性质：膨润土具有很强的吸湿性，能吸附相当于自身体积8一20倍的水而膨胀至30倍;在水介质中能分散呈胶体悬浮液，并具有一定的粘滞性、触变性和润滑性，它和泥沙等的掺和物具有可塑性和粘结性，有较强的阳离子交换能力和吸附能力。
膨润土的应用：膨润土由于有良好的物理化学性能，素有“万能”粘土之称，可做粘结剂、悬浮剂、触变剂、稳定剂、净化脱色剂、充填料、饲料、催化剂等，广泛用于冶金、石油、铸造、食品、化工、环保及其他工业部门。
我国膨润土的发展现状：我国膨润土的储量仅次于美国，居世界第二位，现开采量为200万吨，主要集中在东北和东部沿海各省。我国已经发现的大小矿床和矿点400多处，探明的储量23.3亿吨，预计资源量在75亿吨以上。但是国膨润土开发利用的程度很低，累计开采量不足已探明储量的1%。在国际市场上是一种“低出高进”的局面，即出口低级产品（原矿、铸造用、钻井用、低档活性白土等），进口高级产品（洗衣粉柔顺剂、高档有机土、膨润土防水毯等）。据不完全统计，中国目前膨润土产品年产销量约270万吨，其中用于铸造型砂100～110万吨，用于钻井泥浆70吨，用于冶金球团45万吨，用于油脂脱色（活性白土）20万吨，用于其他20～30万吨。行业特点是企业规模小（年产万吨以上的企业屈指可数）、技术水平低、由于是资源型行业而竞争不是很剧烈、产销量与价格均逐年上升。

⑷ 粘土产生阳离子交换的原因是什么

粘土产生阳离子交换的原因是阳离子的代换能力随离子价数的增加而增大，因为高价阳离子的电荷量大、电性强所以代换能力也大，等价离子代换能力的大小，随原子序数的增加而增大离子运动速度愈大，交换力愈强阳离子的相对浓度及交换生成物的性质。
黏土离子交换ioncxchayeinclay-watersystem粘土粒子表面是带电的，可从溶液中吸附异性离子。勃十颗粒吸附离子可被水溶液中的离子取代，即离子相互交换过程。依鞘土表面所带电性不同，有阳离子交换和阴离子交换两种。离子文换能力与砧土种类，交换离了的场强以及离子的几何形状等因素有关。

⑸ 膨润土（Bentonite）

一、概述

膨润土，又名膨土岩或斑脱岩，是以蒙脱石（也称微晶高岭石、胶岭石）为主要成分的粘土岩——蒙脱石粘土岩。它是具有膨润土物理性质的粘土的统称，包括漂白土、斑脱土、膨土岩、酸性白土、活性粘土等。根据蒙脱石层间可交换阳离子的种类、含量将膨润土划分为钠基膨润土、钙基膨润土、漂白土三种。其中钙基膨润土包括钙钠基、钙镁基等膨润土。

二、矿物性质

膨润土的主要化学成分是SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO和H₂O，此外还常含有Na₂O、K₂O等。根据SiO₂、Al₂O₃和H₂O所占矿物中组分的比值可以确定膨润土的质量。

膨润土矿的颜色有白色、乳酪色、浅灰色、淡绿黄色、浅红色、肉红色、砖红色、褐红色、黑色、斑杂色等。油脂光泽、蜡状光泽或土状光泽。贝壳状或锯齿状断口。致密块状，少量为松散土状。硬度1～2，密度2～3g/cm³。由于原岩物质成分、蚀变程度、外来物质掺和的不同，膨润土的矿物成分很复杂，大体上可分为粘土矿物和非粘土矿物两类。粘土矿物主要为蒙脱石族矿物，并以蒙脱石-贝得石系列的矿物为主，此外还伴生有高岭石、埃洛石、水铝英石、绿泥石、水云母等。非粘土矿物有蛋白石、石英、长石、火山玻璃、石膏、方解石、黄铁矿、沸石及有机质等。沸石是膨润土中常见的伴生矿物，有时含量高达10%～20%，它的存在对膨润土的吸附催化等性能起促进作用。

膨润土的工艺性能包括：①吸湿性和吸水膨胀，蒙脱石晶层间能吸附和放出水分子或有机分子，其含量增加，晶层间距就加大，表现为体积膨胀。②膨润土在水介质中能分散成胶体悬浮液，具有一定的黏滞性、触变性和润滑性。它和水、泥或砂等细碎屑物质的掺和物，具有很高的可塑性和黏结性。高膨胀性的膨润土能在水中形成极永久的乳浊或悬浮体。③有较强的阳离子交换能力，对各种气体、液体、有机质有一定的吸附能力。

由于具有吸附性和阳离子交换性，膨润土可以进行自然或人工的改型。蒙脱石晶层中可交换的各类阳离子具有较大的容量，并在一定范围内可以形成稳定的状态。几乎所有的膨润土矿床都存在自然改型的现象。如地表为钙质膨润土，而深部为钠质或钠-钙质膨润土，这是由于地表的Ca^2＋交换了膨润土中的Na^＋。钠基膨润土比钙基膨润土或钙镁基膨润土具有更优越的物化性质和工艺性能，所以具有更高的经济价值。

三、用途

膨润土作为黏结剂、悬浮剂、增强剂、增塑剂、增稠剂、触变剂、絮凝剂、稳定剂、净化脱色剂、填充剂、催化剂、载体等，可在冶金、机械制造、钻探、石油化工、轻工、农牧林、建筑工程等领域广泛应用。

1）铸造型砂黏结剂、快干涂料：钠基膨润土具有很强的黏结性和可塑性、透气性，故广泛应用于湿模铸造，铸造表面光洁度好，落砂性强。

2）铁矿球团黏结剂：钠基膨润土由于具有很强的黏结性和高温稳定性，在铁精矿粉中加入1%～2%的钠基膨润土，造粒干燥后成球团，大幅提高高炉的生产能力。

3）钻井泥浆：钠基膨润土泥浆具有失水量少、泥浆薄、含砂量少、密度低、黏度好、稳定性强、造壁能力好、钻具回转阻力小、钻进效率高等优点，是不分散低固相优质泥浆的最佳粘土原料。

4）涂料：在涂料中作悬浮剂，可大大提高涂料的悬浮性、黏结性、涂刷性、耐水性。

5）食用油脱色脱脂：经酸化的活性膨润土广泛用于各种动、植物油的脱色去脂，性能优良，无毒。

6）石化工业：膨润土具有优良的脱色性、可塑性、触变性，在石油工业中被广泛用于炼油催化剂、脱色剂、废油再生剂等。

7）农药：利用膨润土的悬浮性、分散性，可作为水性农药中的悬浮剂和粉剂农药中的分散载体，效果良好，对农作物不会产生毒副作用。

8）农肥：利用膨润土的黏结性将肥料制成颗粒肥，既提高农肥效力又可改良土壤。

9）建筑：用于大坝防渗墙体材料，建筑地基灌浆材料、防渗漏材料，如防水毯等。

10）纺织、丝绸印染：可代替淀粉作纺织纱浆粉、印染糊料等。

11）日化产品：利用膨润土的吸附性、增稠性、增塑性等，可用于液固体洗涤产品，可软化织物，增强洗涤效果。高纯、高白膨润土可用于牙膏研磨剂，其流动性、保湿性好。用于化妆品，具有去污、解毒、止痒、美容、保温等性能。

12）食品工业：可用作啤酒澄清过滤剂，降低啤酒中的高分子蛋白质，延长保质期。

13）医药用品：利用膨润土的强吸附性对若干毒品有解毒的作用，用于治癣药物及其他药物有一定的辅助疗效。

14）污水处理：利用膨润土的吸附性、分散性、悬浮性，可用于各类污水处理剂，有较强的污水处理能力。

值得注意的是，上述用途中很多膨润土是经过钠化的有机膨润土。

四、地质特征

蒙脱石为膨润土的主要成分。蒙脱石主要由基性火成岩在碱性环境中风化而成，也有的是海底沉积的火山灰分解后的产物。膨润土的成矿与成矿母岩、构造条件、物理化学条件等有很大的关系。根据成矿物质的来源、成矿环境和成矿作用方式，膨润土矿床的类型一般分为火山沉积型、风化残积型和热液型。

（一）火山沉积型膨润土矿床

包含陆相火山沉积、海相火山沉积和准平原胶体凝聚三个亚型，是构造作用、火山作用和沉积作用结合的产物。产出时代主要集中在侏罗纪、白垩纪，三叠纪和第三纪地层中也有少量产出。矿层厚度稳定，矿石组分复杂。矿体一般呈层状、似层状产出。矿体厚度数十厘米至数米。陆相沉积亚型约为中国矿床数的60%，有代表性的矿床产地有浙江平山、辽宁黑山、安徽新潭、甘肃红泉等。准平原胶体凝聚亚型一般为小型矿床，集中在四川和江汉盆地，如三台、仁寿等。海相沉积亚型规模大、品位较高，代表性产地为新疆柯尔碱。矿石的主要粘土矿物为蒙脱石、伊利石、绿泥石、高岭石、埃洛石等。蒙脱石含量一般40%～70%。伴生组分有斜发沸石、方解石、石英、长石、火山碎屑等。下面以浙江临安平山膨润土矿床为例说明其地质特征。

浙江临安平山膨润土矿床属于陆相火山沉积亚型，大地构造位置在江南古陆东侧，吴兴-昌化加里东隆起南缘中生代火山断陷盆地内。钠基膨润土产于上侏罗统寿昌组中，由河、湖相火山碎屑、陆源碎屑及灰、泥质沉积层组成，其上为下白垩统横山组，其下为上侏罗统黄尖组，均为不整合接触。含矿岩系按沉积结构可划分为3个一组的韵律，共有膨润土矿10层，其中9层具有工业价值。主矿层（2）、（7）、（8）矿层，规模大、质量佳，呈层状、似层状产出，层位稳定，平均厚度分别为3.79 m、4.65 m、1.94 m，储量约占全矿区总储量的83%。矿石主要组分为钠基蒙脱石，次为斜发沸石、绿泥石、方解石、方沸石等，其他共生矿物有针铁矿、黄铁矿、萤石、水云母、石英等。

岩层产状平缓，倾角一般为10°～20°，只是盆地边缘受断裂继承性活动的影响，岩层倾角变陡，可达50°～60°。整个盆地的沉积中心位于矿区西墅竹林桥附近。

（二）风化残积型膨润土矿床

成矿母岩为各种火山玻璃质熔岩和碎屑岩，经风化作用，残积物中富集蒙脱石，再经后期成岩作用而形成膨润土矿。成矿在相对低温低压的条件下进行。矿化深度一般位于潜水面附近，从几十米至数百米深不等。由于含可溶性阳离子的水由上往下渗透，因此剖面上部蚀变作用相对较强，矿化程度相对较高。从上往下矿与母岩呈渐变关系。地表附近的矿石类型以钙基膨润土为主，比较深部才有钠基膨润土。这种类型的膨润土矿层厚度大，层位稳定，质量较好，用途广泛。下面以浙江余杭县仇山膨润土矿床为例说明其地质特征。

浙江余杭县仇山膨润土矿床位于江南古陆东侧，仇山-瓶窑断陷盆地西南部。含矿岩系为晚侏罗世劳村组火山碎屑岩系，其上为下白垩统朝川组红层不整合覆盖，其下不整合于早侏罗世杂色砂砾岩之上。基底为寒武系—奥陶系。含矿岩系厚213～483 m，由5个火山喷发韵律组成，共含矿7层。Ⅰ、Ⅱ矿层为工业矿层，Ⅲ、Ⅳ矿层仅局部可达要求，Ⅴ—Ⅶ矿层不具工业价值。矿层或矿化层多赋存于每一韵律层的底部。主矿体呈透镜状、似层状。玻屑熔结凝灰岩以火山灰流的形式进入浅水盆地的底部，冷凝成岩，经水解脱玻而转化为膨润土矿。

（三）热液型膨润土矿床

该类型有火山物质的岩浆期后热液蚀变矿床和成岩后的热液蚀变矿床。前者的热液蚀变作用是由火成岩母岩中的流体引起的。矿化不均匀，蚀变完全则矿体厚度大，蚀变不完全则矿化零散，矿体呈囊状和似层状。成岩后的热液蚀变作用与裂隙引导来的外部热液有关。蚀变呈带状分布，母岩可以是流纹质熔岩、粗面质熔岩、流纹质凝灰岩、碎屑岩，也可以是安山-玄武质玢岩、酸性侵入岩。矿体呈瘤状、脉状及层状。

热液蚀变型矿床的规模大、中、小型皆有，储量几十万吨至数千万吨。我国这类矿床不太多，所占储量比例不大，已发现的矿床（点）属钙基膨润土，部分为氢基膨润土。代表性矿点在江苏溧阳县茶亭—平桥一带，有11条矿脉。

五、矿床分布

我国的膨润土90%为钙基膨润土。膨润土矿产遍布全国23个省区，大型矿床20多个。大多数矿床集中在东北三省、东部沿海各省及新疆、四川、甘肃、河南、广西等省区。主要矿区有：辽宁黑山、浙江临安、浙江仇山、四川三台、甘肃酒泉、吉林双阳、福建连城、吉林九台、山东潍县涌泉、河南信阳、河北张家口、河北宣化、新疆托克逊矿等。我国主要膨润土矿床分布见图2-42-1。

图2-42-1 中国主要膨润土矿床分布示意图

膨润土矿的成矿时代主要在燕山期，其次是古生代及新生代。绝大部分矿床形成于侏罗纪及白垩纪，突出集中的时代是晚侏罗世—早白垩世。古生代矿床见于甘肃、新疆及贵州，例如新疆托克逊县柯尔碱为石炭系，甘肃金昌市红泉为二叠系，贵州贵阳市二戈寨-黔陶矿床为上二叠统等。新生代矿床主要在陕西省，如洋县膨润土矿为中更新世；广西的膨润土矿床则为第三纪，如宁明和田东矿床。

六、可供资源

中国膨润土矿资源非常丰富，预测资源量在70×10⁸t以上。种类齐全，既有钙基膨润土，又有钠基膨润土，此外还有氢基、铝基、钠钙基和未分类的膨润土。至2005年底，全国查明资源储量29.20×10⁸t。最多的为广西壮族自治区，占全国总储量的23.51%；其次是新疆维吾尔自治区，占总储量的16.75%；依次还有内蒙古自治区，占7.77%，江苏省占6.08%，河北省占5.05%，安徽省占4.67%，山东省占4.35%，浙江省占3.82%。

我国主要膨润土矿区查明资源储量的分布见表2-42-1。

表2-42-1 中国主要膨润土矿床查明资源储量的情况

（据国土资源部《全国矿产资源储量通报》，2005）

⑹ 土中常见的粘土矿物有哪几类对土的工程性质有何影响

• 中文名：黏土

• 外文名：clay

• 别称：粘土

• 主要成分：硅铝酸盐

• 成因：风化，成岩作用

• 形状：晶体或非晶体

黏土(英语：clay)，又作粘土，是颗粒非常小的（<2μm）可塑的硅铝酸盐。除了铝外，黏土还包含少量镁、铁、钠、钾和钙，是一种重要的矿物原料。

黏土一般由硅铝酸盐矿物在地球表面风化后形成。但是有些成岩作用也会产生黏土。在这些过程中黏土的出现可以作为成岩作用进展的指示。

黏土是一种重要的矿物原料。由多种水合硅酸盐和一定量的氧化铝、碱金属氧化物和碱土金属氧化物组成，并含有石英[2]、长石、云母及硫酸盐、硫化物、碳酸盐等杂质。

黏土矿物的颗粒细小，常在胶体尺寸范围内，呈晶体或非晶体，大多数是片状，少数为管状、棒状。

黏土矿物用水湿润后具有可塑性，在较小压力下可以变形并能长久保持原状，而且比表面积大，颗粒上带有负电性，因此有很好的物理吸附性和表面化学活性，具有与其他阳离子交换的能力。

一些粘土矿物的矿物有：

高岭石：

对工程方面影响的实例：

高液土

在工程中判别高液限土的3个指标为：小于0.074mm的颗粒含量大于50%、液限大于50%，塑性指数大于26的土。边坡工程对具有膨胀性的高液限土设计思路基本是参考膨胀土进行的，除了具有遇水膨胀、失水收缩的特征外，更主要的特征是高液限土压实性差，经过压实后的土的压缩性仍然较大，且有明显的应变软化。很多边坡工程失去效用，都是由于不能认清楚高液限土的本质特征而引起的。

高液限土

高液限土通常含有大量的蒙脱石、伊利石、高岭石等黏土成分。其中蒙脱石是由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的矿物，其晶格单元由两层硅氧四面体层夹一层氧化铝八面体层构成，层间联接依靠范得华力，较弱，水分子容易进入晶胞之间，增大晶胞距离，脱水后，又产生相应的收缩，其液限变化范围可达到140～710%，塑限范围为50～100%；在晶格之间，由于同晶置换作用，使蒙脱石具有很强的吸附能力，大量的Na+、Ca2+填充进来，产生双电层效应，导致粒间的膨胀。相似的，伊利石也具有2：1的三层晶体结构，但其吸附的阳离子主要为Na+、K+，晶格间连接力较强，水分子不容易进入，所以伊利石亲水性、胀缩性不如蒙脱石，其液限变化范围为80～120%，塑限为45～60%.伊利石属于较不稳定的中间产物，性质介于蒙脱石和高岭石之间，并随着层间K+含量的逐渐减少，而接近于蒙脱石。高岭石的结构单元是由一层铝氢氧晶片和一层硅氧晶片组成的晶胞。晶胞之间的联结是氧原子与氢氧基之间的氢键，联结力较强，晶胞之间的距离不易改变，水分子不能进入，亲水性及膨胀性较前两种矿物成分。 高液限土的工程性质与其母岩成份、含水量、密实度、外荷载大小及作用方式、其他物理化学作用等都有关系。根据大量工程实践可知：高液限土透水性较差；干硬时强度高，坚硬不易挖掘， 不易压实；毛细现象明显，吸水后能长时间保持水分，故吸水后承载力小、稳定性差；具有较大的可塑性、弱膨胀性和粘性。

⑺ 常见的黏土矿物中稳定性最强的

硅藻土。
黏土类矿物是自然界常见的一种矿物资源，主要成分是含水硅酸盐或铝硅酸盐，一般还含有大量氧化硅和氧化铝。可分为结晶质与非晶质两类，晶体结构以板状为主，另外还有纤维状。
在工业生产中，黏土类矿物具有重要作用，可应用领域多，特别是环保领域，具有阳离子交换特性的黏土矿物是吸附高手，在环境治理中可发挥重要价值。

⑻ 膨润土为何又称万能土

南京地钻因为它的微细粉末加水的悬浮液，不容易沉淀。

⑼ 交换作用的土壤中阳离子的交换作用

土壤袭的阳离子交换性能是由土壤胶体表面性质所决定，由有机质的交换基与无机质的交换基所构成，前者主要是腐殖质酸，后者主要是粘土矿物。它们在土壤中互相结合着，形成了复杂的有机无机胶质复合体，所能吸收的阳离子总量包括交换性盐基(K+、Na+、Ca++、Mg++)和水解性酸，两者的总和即为阳离子交换量。其交换过程是土壤固相阳离子与溶液中阳离子起等量交换作用。

1、土壤阳离子交换量是随着土壤在风化过程中形成，一些矿物和有机质被分解成极细小的颗粒。化学变化使得这些颗粒进一步缩小，肉眼便看不见。

2、这些最细小的颗粒叫做“胶体”。每一胶体带净负电荷。电荷是在其形成过程中产生的。它能够吸引保持带正电的颗粒
，就像磁铁不同的两极相互吸引一样。阳离子是带正电荷的养分离子，如钙（Ca)、镁（Mg)、钾（K)、钠（Na)、氢（H)和铵(NH4)。粘粒是土壤带负电荷的组份。

3、这些带负电的颗粒（粘粒）吸引、保持并释放带正电的养分颗粒（阳离子）
。有机质颗粒也带有负电荷，吸引带正电荷的阳离子。砂粒不起作用。

4、阳离子交换量（CEC)是指土壤保持和交换阳离子的能力，也有人将它称之为土壤的保肥能力。

⑽ 有一种泥土，在水里很柔软，水分干了的时候相当坚硬，锤子都敲不碎，铁匠和补匠拿它做坩埚，这是什么土

粘土
坩埚是用极耐火的材料(如粘土、石墨、瓷土、石英或较难熔化的金属铁等)所制的器皿或熔化罐。