土壤中14（°A）过渡矿物的特征及其地质意义.pdf

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1、第31卷第5期Vo1．31No．52012年9月Sep．2012土壤中14~过渡矿物的特征及其地质意义洪汉烈，殷科，高文鹏，王朝文，韩文(中国地质大学地球科学学院，武汉430074)G∞g摘要：14A过渡矿物是广泛发育的典型成土作用产物’，其矿物学特征及含量变化不仅能记录成土时期的气候、环境条件，也可∞以作为这些土壤发生分类和类型区分的依据。通过对有关14A过渡矿物研究成果系统全面的分析，阐明了这种过渡矿物的谱学S特征、层间离子类型、鉴定依据及其成因，并在此基础上提出对14A过渡矿物的鉴定实验流程。此外，高分辨透射电子显微技术的地应用给14A过渡矿物的研

2、究提供了极大的保障，利用高分辨透射电子显微镜可以研究14A过渡矿物的形成、转化关系。14i过质ea渡矿物对气候环境十分敏感，且形成于特征的干湿交替、适度的风化及弱酸性环境条件，因此，这种过渡矿物有望作为成土时期的气候环境代用指标。科关键词：黏土矿物；过渡矿物；土壤；X射线衍射；高分辨透射电子显微分析技中图分类号：P57文献标志码：A文章编号：i000—7849(2012)05—0015—08情报y在世界各地的热带、亚热带的酸性土壤和温带、于一般的蛭石和蒙脱石；同时，由于蒙脱石和蛭石层寒h温带的灰化土中，广泛发育一种具有14A层间距间间距和电荷的差异，使得

3、由蒙脱石转化形成的和的过渡矿物，这种14A过渡矿物实际上就是由层间由蛭石转化形成的过渡矿物在物理化学性能(如膨m充填o“岛屿状”羟基铝而形成的2：1型黏土矿物，胀性、阳离子交换量、酸碱度等)上存在很大差异，尤n其中的2：1型黏土晶层，既可以是蒙脱石层，也可其对土壤矿物形成演化、土壤发生发育和土壤性质以是蛭石层，是风化和成土过程中黏土富铝化作用产生不同的影响]。14A过渡矿物是特定的风化和的产物_】]。Kirkland等[]研究了美国Alabama地成土过程的产物，它的存在、含量、特性和分布，与一区土壤中的14A过渡矿物，表明这些矿物的晶体化定成土条件、成

4、土过程和土壤特性相联系，记录成土学组成可用下式表示：Esi3_2A1。l7]0。(A11_56Fe3+时期的气候、环境条件[8]。因此，从含蛭石、绿泥石Mg。．2o)(OH)2[AlI．56(OH)3_79]Ko．24CaD_08，但是等14A矿物的土壤中，鉴定区分出14A过渡矿物，Barnhisel等研究认为，层间结构中铝离子并不是不仅可以作为这些土壤发生分类和类型区分的一个固定不变的[Al。(OH)¨。]复合离子，羟基铝复合重要依据，同时也有助于了解成土时期的气候、环境离子中OH与Al的比率可变化于2．5～2．9之间。条件。也有研究认为，在过渡矿物的

5、层间域中，铝离子以水自1953年在英格兰潜育土中发现层间有羟基以及氢氧根离子的聚合离子形式存在]。Schuhz铝的14A过渡矿物以来_g]，关于14A过渡矿物的研等[]和Montargies等吲推测铝离子系以[Al13O4究国内外均有大量的报道。然而，以往的研究大多(OH)。(H。O)]。。形式存在，即两个八面体配位的利用x射线衍射方法和化学浸提方法，对于该过渡铝的六方环通过一个四面体配位的铝离子连接，但矿物的特征以及成因等仍然存在较大的争议。过去Meunier_6]根据x射线衍射结构拟合研究，推断铝由于研究方法和研究思路上的局限，很多情况下都离子可能以

6、EAI(OH)(HO)]∞一(其中z+y一将14A过渡矿物笼统地称为绿泥石、蛭石或蒙脱6)的六次配位的聚合离子形式存在。14A过渡矿物石_1¨]，从而影响到对土壤物理化学性能内在因素可以由于羟基物质在蛭石、蒙脱石层间的沉积而形的认识，也影响到对古土壤中黏土矿物演化、土壤发成，即为蛭石向蒙脱石转化或者蒙脱石向高岭石转生分类、以及气候环境意义的解析。近年来，随着测化的过渡矿物；也可来源于绿泥石的风化淋滤，因而试技术的发展和进步，尤其是高分辨透射电子显微被认为是绿泥石一蛭石之间的过渡矿物[3]。由于层技术的应用，对黏土矿物的表征及其形成转化的研问存在羟基化铝阳

7、离子，其热学性质及膨胀性不同究取得了很多新的认识。笔者综合前人有关14A收稿日期：2012—04—22编辑：刘江霞基金项目：国家自然科学基金项目(41072030)；教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目(20l1Ol45l10OO1)作者简介：洪汉烈(1964一)，男，教授，博士生导师，主要从事黏土矿物学研究工作。E—mail：honghI8311@yahoo．corn．an地质科技情报2012生过渡矿物的研究成果，对14A过渡矿物的表征、层间离子类型及其成因等进行系统全面的总结分析，并在此基础上提出对14~黏土矿物相的实验鉴定方法。14A过渡矿物的

8、表征一般而言，14A过渡矿物具体种属的鉴定主要通过x射线粉晶衍射完成(XRD)，