土壤次生礦物是指原生礦物經化學或生物作用通過轉變過程或新生過程生成的新礦物。轉變過程指礦物結構發生局部改變而生成另一種礦物的過程，如在淋溶條件下雲母逐漸轉變為水雲母—蛭石—貝得石的過程。新生過程指由原生礦物的化學風化產物沉澱或結晶而形成新礦物的過程。次生礦物的化學組成和結構都不同於原生礦物，如水鋁英石、伊毛縞石、埃洛石和蒙皂石等，都是由具有較大表面能的各種氧化物凝膠逐步趨向於結構有序化而相繼形成的次生礦物。按其化學成分和結晶狀況，可分為四種主要類型：①層狀矽酸鹽類。由氧化矽和氧化鋁及少量雜質組成，具有層狀晶體結構的矽酸鹽類礦物，如高嶺石、蒙皂石和水雲母等。它們是土壤黏粒的主要礦物成分。②氧化物類。主要是氧化矽、氧化鐵、氧化鋁、氧化錳和氧化鈦等，礦物成分比較單純，晶體結構比較簡單，且有相當一部分以非晶質狀態存在，即土壤中的無定形物質。③難溶鹽類。除層狀矽酸鹽類和氧化物類以外的其他難溶性礦物，如碳酸鹽、磷酸鹽和硫化物等。土壤中常見的有方解石、磷灰石和黃鐵礦等。④可溶鹽類。一般為鉀、鈉、鈣、鎂的氯化物、硝酸鹽、重碳酸鹽和硫酸鹽等，如石膏、硝石、氯化鈉等。土壤中的次生礦物主要是黏土礦物和氧化物，大多存在於土壤黏粒部分，也有少量存在於粉粒或砂粒級。
基本介紹
- 中文名：土壤次生礦物
- 外文名：Soil secondary minerals
- 學科：自然地理學
- 原料：原生礦物
- 過程：風化和成土過程
- 結果：形成新的礦物
定義,主要特徵,轉化與合成,影響因素,
定義
土壤次生礦物是指原生礦物在風化和成土過程中新形成的礦物，它包括各種簡單鹽類、次生氧化物和矽鋁酸鹽類礦物。
主要特徵
土壤次生礦物的種類極多，主要有簡單的鹽類；三氧化物類；次生矽酸鹽及鋁矽酸鹽類。其中組成土壤黏粒的礦物主要是次生鋁矽酸鹽類和鐵、鋁氧化物。這些黏粒礦物有晶態與非晶態之分。晶態次生礦物主要是次生鋁矽酸鹽和含水氧化鐵、氧化鋁;非晶態次生礦物呈膠膜狀附著在土壤顆粒表面。次生鋁矽酸鹽類通常是土壤黏粒的主體，稱之為黏土礦物，具有層狀結晶構造。根據結晶構造和性質上的差別，土壤中的黏土礦物可分為伊利石、蒙脫石和高嶺石等類型。這些次生黏土礦物比表面大，吸收性強，是土壤中無機膠體的重要來源，給土壤帶來了吸收性、脹縮性、黏結性、黏著性等物理化學特性。
轉化與合成
土壤次生礦物的轉化和合成的途徑是錯綜複雜的，下列各種土壤粘土礦物的轉化和重新組合的條件已經研究證明。
①伊利石，常見於風化作用不很強烈的溫帶地區土壤中，具較小的酸度，可使鉀從雲母晶層中部分的消除，溶液中有中等或較高濃度的矽酸和鋁離子存在，以保持其穩定；
②蛭石，在矽酸和鋁離子相對濃度較高和存在於較酸性的條件下，伊利石中的鉀完全被移走，就形成蛭石；
③蒙皂石，在鹼性到微酸性條件下，淋溶較弱，風化層（或土層）中能維持相當高的矽酸和鎂離子濃度時，就有利於伊利石、蛭石形成蒙皂石；
④高嶺石，在長期的酸性淋溶條件下，溶液中缺鉀，缺鎂，缺乏其他鹽基，矽酸和鋁離子濃度大致相等時，就有利於伊利石、蒙皂石等風化程度弱的礦物轉化為高嶺石。反之，當矽酸、鉀、鎂離子濃度較高，呈微酸性淋溶時，高嶺石可重新合成為蒙皂石或伊利石；
⑤鐵鋁氧化物，在溫帶地區，土壤中的高嶺石是穩定的，不會被分解，如果在熱帶濕潤地區土壤溶液中的矽酸和鹽基俱已淋失的條件下，高嶺石進一步徹底分解，產生的矽酸繼續受淋洗，殘留下溶解度低的氫氧化鋁凝膠，逐漸濃縮為水鋁礦積累下來。在氧化環境條件下，由含鐵礦物分解出來的鐵離子則以含水氫氧化鐵膠狀物沉澱出來，最後濃縮為褐鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦。在潛水還原條件下，鐵礦物不穩定，易轉化為可溶的亞鐵而淋失。
影響因素
風化作用所處的環境、土壤的離子濃度及其平衡反應、pH值條件等對形成土壤中某種次生粘土礦物起著決定性作用。雲母類礦物的晶格結構與它風化蝕變後的次生粘土礦物有類同的層狀晶格結構，在一定的風化環境條件下，它可以直接蝕變轉化為相應的粘土礦物，如雲母⇌伊利石⇌蛭石⇌蒙皂石⇌高嶺石 ⇌鐵、鋁氫氧化物由左向右的 過程是風化程度的加深；脫矽作用、脫鹽基作用加強，礦物的結構和成分越趨簡單；由右向左是新生礦物的合成過程，它 的條件是復矽作用和復鹽基作用。例如按照基特里克（Kittrick）多年的平衡試驗，在矽酸濃度較高時，高嶺石可以復矽化成為蒙脫石，這二種礦物共生在96mg/kg SiO2的溶液里，高於這個界限，可由高嶺石合成蒙脫石；低於這個界限時，蒙脫石就轉變為高嶺石。
