黏土矿物有序度

黏土矿物常有无序和有序之分，从而与其成因或应用途径有不同的关系。在此仅论述高岭石的有序度与应用的关系。

高岭石矿物有序与无序产生的原因是，在结晶过程中质点总是倾向于进入特定的结构位置，即形成有序结构，以便最大限度降低内能。根据晶体结构的热力学原理，随着温度的增高，变体的对称性也增高。这是由于温度的增高使原子和分子的热运动(包括振动和旋转)强度增大，从而使原子和分子的对称性增高，导致整个结构的对称性增高(张冠英，1989)。

简介黏土矿物常有无序和有序之分，从而与其成因或应用途径有不同的关系。在此仅论述高岭石的有序度与应用的关系。

高岭石矿物有序与无序产生的原因是，在结晶过程中质点总是倾向于进入特定的结构位置，即形成有序结构，以便最大限度降低内能。根据晶体结构的热力学原理，随着温度的增高，变体的对称性也增高。这是由于温度的增高使原子和分子的热运动(包括振动和旋转)强度增大，从而使原子和分子的对称性增高，导致整个结构的对称性增高(张冠英, 1989)。1

应用因此，沉积成因(球黏土)与残积成因(高岭土)的高岭石一般为无序的，形成于常温常压下。但长泽等(1978)认为。沉积高岭石不论其时代新老都是无序类型，这与事实不符。根据刘长龄等(1987b, 2002)和刘钦甫等(1997)的研究，刘长物认为我国古生代煤系高岭石主要为有序(夹矸)和高度有序(紫矸)。至于二者可以密切伴生为何有此差别?它们除了在原生阶段受地温的影响外，还有区域岩浆的深部热水上升进入黏土孔隙，因紫矸软质黏土疏松多孔，在水中没散容易被上升热水进入孔隙而遭受水岩作用，而夹矸硬质黏土致密坚硬，在水中不没散，作为隔水层不被上升热水进入，故二者常有有序和高度有序的差别(刘长龄, 1987b, 2002)。再如，刘钦甫等(1997)、刘长龄等(1987)认为次生的二水软铝石总形成于软质黏土紫矸中，说明其岩石孔隙较多，已被地下水侵入，而且二水软铝石形成于地下水中溶解HCO3-，浓度较高的地段。据耿作明介绍，在呼和浩特附近发现超大型紫矸矿，其中二水软铝石很丰富，多用于高温耐火材料。经过塑县矿区的测定，紫矸的孔隙率达40.9%，夹矸的仅为3.5%。推测上升热水的热能作用约为140℃，使直接接触的高岭石从有序变为高度有序，属于固相反应而不是溶解紫矸中高岭石再形成高然有序高岭石的。夹矸中的高岭石未能有上升热水进入，直接接触岩石中的成，水在后生阶段受地温影响，温度可达120℃左右，一般达不到高度有序化。由于这种高岭石主要系胶体化学成因的，质点小、表面能大，颗粒紧密相接，在水岩作用中产生了部分压溶，从而产生部分地开石结晶，则属液相反应。高岭石在成岩后生作用中重结晶，如黑砂石黏土的结晶c轴常平行岩石层理，说明因侧向挤压力下的固相反应所致。

煤系高岭石常含有少量有机质，而有机质的氧化可具有较大的热能作用，促使高岭石有序化进一步发展，然而因具体情况的不同，也可以表现不一样。例如地表的球黏土因含有机质呈黑色，常被称为黒泥，当其氧化后颜色变白，则被称为白泥。但这种白泥仍为无序高岭石(如广西第四系)，可见氧化于地表的热能很快散失掉。反之，后生阶段耐火黏土(紫矸)上覆盖层很厚，长期受到压力大、温度高的水岩作用，若此时再加上有机质氧化的热能作用的叠加，则其有序化程度必有明显的发展，可高度有序化。

煤系高岭石在成岩后生阶段的长期水岩作用中，由于有机质的氧化而变白，有机酸不断溶蚀石英碎屑和其他杂质并将其排走，使黏土质量更纯，特别值得详述的是伴生Fe2O3，变为FeO时较易被溶解而迁移走，还能为有机质的氧化物在每个阶段提供氧，使上述变白作用形成于高岭石沉积后的各个演化阶段。白水江硬质黏土因有机质氧化，变白作用十分明显，而此地表现白色部分有较均匀的重结晶作用，看来有机质的保留会阻碍高岭石重结晶作用的进行(黑色部分为有机质浸染的胶体高岭石或微晶高岭石，即重结晶弱或无)，且变白部分的重结晶作用往往与有序化或高度有序化同步进行。这是由于氧化热能及后期脉岩热液与上升热水叠加在地热基础之上缓慢作用的结果。但是我国南方地区有些地表白泥(球黏土)因很快氧化变白且缺地压，以致不具成岩作用的有序化及重结晶作用。

我国的已知矿集区内存在高度有序高岭石，矿层均匀而稳定，多属紫矸(古生代软质黏土)(刘长龄等, 1987, 2002；刘钦甫等, 1997)，矿物高度有序而黏土含量高，铁、钛等着色杂质容易通过选矿除掉，是很好的潜在工业矿物资源(可作造纸涂料等用途)。1

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胡芳碧 - 副教授 - 西南大学