土壤硅酸鹽粘土礦物的構造取樣樣品分析顯微鏡
土壤硅酸鹽粘土礦物的構造
高嶺石的許多性質起因于它的晶格構造，四面體片和八面體片
構成層，許多的層又一層層的迭置起來，一個大約2微米寬的高嶺
石顆粒，它的寬方向上一個一個排列的氧大約要二萬個，如果其
高度為寬的十分之一，就約為0.2微米高，則其中將包括有50層彼
此迭置起來，打個比喻，一個粘土顆粒就好比是一大迭片狀的膠
合板。
在微晶高嶺石形成過程中，晶格內八面體片中的一些鋁離子被
鎂所代替，上面已經提過在風化環境中有豐富的鎂的存在上微晶
高嶺石形成的先決條件，之所以以鋁能夠被鎂所代替，是因不為
這二種原子在體積上大小十分相近，因而只代換六分之一的鋁原
子凍致于影響晶格過分的變形，這樣的代換作用稱為同晶替換作
用。
由于原來晶格中鋁是三價，而代替的鎂是兩價，因此每一個替
換就使晶格具有一個沒有中和的負電荷或價鍵，在微晶高嶺石中
大約有六分之一的鋁離子是被代替了的，其結果是晶格或晶帶的
負電荷相當高，這個負電荷是永久性的，它來源于晶格之中，它
被位于顆粒外表或緊貼在其表面上的水化陽離子所中和，于是粘
土的一個很重要的性質就很清楚了——每英畝耕層能夠保持住幾
百或幾千磅的營養離子，這些離子被強烈吸收著足以防止被從土
壤中淋洗出去，但又弱得很容易被植物所利用，事實了，有一種
學說認為植物根能夠用氫離子直接替換膠體表面上的陽離子。
在所有的粘土中，陽離子交換點產生于顆粒邊緣上暴露的解離
作用，陽離子交換點也存在于與硅相連的暴露的氧的地方，因為
它還有一個“自由”鍵，在微晶高嶺石中，同晶替換作用產生了
大約陽離子交換點的80%，而暴露的邊緣價鍵產生了大約20%，在
高嶺石中，大都或全部的陽離子交換點產生于暴露的邊緣價鍵，
對層狀硅酸鹽粘土的陽離子交換時及其他性質的總結。
某些膨脹性的粘土，如微晶高嶺石，能夠保持許多倍于粘土本
身體積的水，這種存在于粘土粒的間或顆粒間的水膜賦予了土壤
的脹縮性，可塑性的粘結性，膨脹性粘土能夠掀動基，正試驗利
用膨脹性粘土作抬重之用，例如沉陷的道路鋪面下面墊進干的粘
土，當粘土變濕時，膨脹作用就使得路面抬高。
