第一章矿物.pdf

2010/11/8 1 第三节土的矿物成分第三节土的矿物成分 Soil mineralogy n一、土的矿物类型一、土的矿物类型 n二、矿物成分与粒度成分的关系二、矿物成分与粒度成分的关系 n三、粘土矿物的结晶结构及其基本特征三、粘土矿物的结晶结构及其基本特征一、土的矿物类型一、土的矿物类型 n无机矿物无机矿物原生矿物原生矿物石英、长石、云母等次生矿物次生矿物可溶的可溶的岩盐、石膏、方解石等不可溶的不可溶的粘土矿物、次生 SI02、R2O3 n有机质有机质腐殖质、泥炭腐殖质、泥炭 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2010/11/8 2 二、矿物成分与粒度成分的关系二、矿物成分与粒度成分的关系三、粘土矿物的结晶结构及基本特征三、粘土矿物的结晶结构及基本特征 n蒙脱石组（M-Montmorillonite） n高岭石组（K-Kaolinite） n伊利石组（I-Illite） PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2010/11/8 3 粘土矿物的结晶结构 n层状的硅酸盐矿物 n两个基本结构单元两个基本结构单元 nSI-O四面体 nAL-O-OH八面体 Building blocks of clay Minerals 1. Silicon Tetrahedron PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2010/11/8 4 Building blocks of clay Minerals 2. Aluminum Octahedron Quartz Spiral structure made out of Silica Tetrahedra; very stable PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2010/11/8 5 nSI-O四面体示意图四面体示意图简记为简记为T 四面体与八面体组成粘土矿物的层状结构四面体与八面体组成粘土矿物的层状结构四面体与八面体组成粘土矿物的层状结构四面体与八面体组成粘土矿物的层状结构 nAL-O-OH八面体示意图八面体示意图简记为简记为O PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2010/11/8 6 不同粘土矿物的特征 n蒙脱石晶层构造示意图（蒙脱石晶层构造示意图（M）） n H2O n H2O 晶间晶间O连接活动性连接活动性大、可以大量进入大、可以大量进入水分子、压缩性、水分子、压缩性、膨胀性强膨胀性强 T-O-T Montmorillonite PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2010/11/8 7 Montmorillonite Montmorillonite PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2010/11/8 8 n高岭石晶层构造示意图（高岭石晶层构造示意图（K-Kaolinite））晶间氢建连接、晶间氢建连接、膨胀性小、压缩膨胀性小、压缩性小性小 T-O Layers Kaolinite PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2010/11/8 9 Kaolinite Kaolinite PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2010/11/8 10 KK n伊利石晶层构造示意图（伊利石晶层构造示意图（I-Illite）） KK 性质介于蒙脱石性质介于蒙脱石和高岭石之间和高岭石之间 Illite PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2010/11/8 11 Illite T-O-T layers Illite PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2010/11/8 12 Montmorillonite Examples of the amount that bentonite swells compared to other clays. The addition of water to sodium montmorillonite greatly reduces the permeability. In this hydrated condition, the permeability may be as low as 10-9 cm/sec, well below the required 10-7cm/sec. PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2010/11/8 13 -Small amounts of bentonite a commercially available montmorillonite can be added to soils to greatly reduce the permeability. The addition usually is done dry, mixed and wetted. -Lab testing will determine the amount needed. Field testing is needed to uate the construction practice Cation Exchange Capacity nCation Exchange Capacity a measure of soil, particularly the charged clay particles, to attract, hold and eschange cations Ca, K, Mg, NH4, H and Na. nThe more negatively charged sites a clay contains, the more cations it can hold and the higher its CEC. A high CEC increases the soils buffering capacity its resistance to changes in pH or changes in nutrient concentrations. nA high CEC enhances nutrient retention in soils so that they can hold more. Soil CEC ranges from 0 to over 1 mole/kg. Note that organic soil the soil biota has a CEC of nearly two orders of magnitude 100 x larger than soils without soil biota. PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2010/11/8 14 粘土矿物的微观分析粘土矿物的微观分析仪器仪器 nX-射线衍射分析射线衍射分析 n差热分析（差热分析（DTA）） n扫描电镜分析（扫描电镜分析（SEM）） n透射电镜分析透射电镜分析典型粘土矿物的X-射线图谱 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2010/11/8 15 典型粘土矿物的差热分析曲线典型粘土矿物的扫描电镜图象 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2010/11/8 16 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2010/11/8 17 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建