第二章土壤礦物學.doc

土壤地理學第二章、土壤礦物學第一節、土壤物質之來源一、物理風化作用物理風化又稱機械風化或崩解作用（disintegration），係由整塊岩石裂為碎細石片及礦物粒子，但其化學成分與礦物種類改變不大，所以只有型態的變化而缺成分的變化。1.溫度變化包括晝夜溫度變化的熱漲冷縮，或因礦物顏色不同吸熱狀況所造成礦物體各部份溫度的差異，而產生崩解。2.冰凍作用主要受冰之比重小於水，水結冰時體積膨脹，發生強大壓力，促使岩石崩解。3.重力作用傾斜地面岩石因重力作用而產生剪應力（shear stress），使岩層破裂，尤其是層狀排列的岩石。4.風力作用風吹動砂粒，對地面岩石施行撞擊與磨蝕使礦物粒子脫落下來；風吹飄揚岩石表面細粒礦物，進而使下方岩石暴露，加速受侵蝕的機會。5.雨水作用雨水濺蝕（splash erosion）使岩石表面的礦物粒子脫落；傾斜面的風化物質被雨水沖蝕，進而使下方岩石暴露，加速受侵蝕的機會。6.流水作用水流動所造成的水壓，能使岩石破裂，河底的掃流也使岩石產生相互撞擊與摩擦或底蝕。7.波浪作用波浪衝擊的水力、空氣壓縮力與波浪挾帶砂礫的撞擊岸壁，對岸壁岩石產生破壞。8.冰川作用冰川移動所造成的剝蝕與磨蝕，對地面岩石產生破壞。9.生物作用人為的作用。植物生長時根部的運動，對岩石產生強大的壓力；動物的掘洞，皆會直接或間接破壞岩石。二、化學風化作用1.氧化、還原作用（oxidation & reduction）物質因化學作用而失去電子稱為氧化作用，常發生於通氣良好（好氣）的環境中，土壤物質中Fe+2、Mn+2化合物與硫化物等，被氧化的情形最顯著；反之，因化學作用而獲得電子稱為還原作用，常發生於空氣閉塞氧氣隔絕（厭氣）的環境中（如Fe+3, Mn+3+7）。土壤物質常因還原導致溶解而流失，硫酸鹽與氧化鐵遇有機質在空氣閉塞中的環境，硫酸鹽常被還原成為硫化物（Fe+3亦還原成Fe+2），如下簡式：2Fe2O34Na2SO44H2O有機碳（即9/nCn） 4FeS8NaHCO3CO22.水合（水化）作用(hydration)水具有雙極性，一端為陽離子中心(2H)，另一端為陰離子中心(O2)。水合作用為礦物晶體上之陽離子或陰離子趨於吸住水分子之極端(polarized side)，以形成一個離子與水分子結合成複合體之作用（水合之化學式為：XaYbnH2O）。水合作用可加速矽酸鹽礦物之化學潰爛，同時也因水合後礦物的體積變大，排擠鄰近的礦物粒子，進而促進岩石的物理風化。3.水解作用(hydrolysis)所謂水解作用在化學上是一種雙分解作用（double decomposition），水為作用主角，水解離成OH與H離子，如此產生的H離子取代鹽類礦物上的金屬離子，使鹽類一分為二，分別與OH與H離子之化合。代表化學式如：KAlSi3O8(鉀長石)HOH HAlSi3O8KOH（鉀鹽）HAlSi3O85H2O Al2(OH)4Si2O5（高嶺土）4H2SiO3溫帶多雨區之水解反應HAlSi3O88H2O Al2O33H2O（水鋁土）6H2SiO3熱帶多雨區之水解反應4.酸化作用酸化反應解離出H+，H+與礦物上面的金屬離子位置相互替換，使礦物上面的金屬離子被溶解而釋放出來。H+不僅能替換金屬離子，且能伸入礦物之結晶格子中，侵犯其內部構造，使礦物加速潰爛。(1)碳酸化作用：碳素的循環是自然界最重要的酸化反應。其簡式如下：CO2H2OH2CO3 HHCO3 2HCO32(2)石灰岩溶蝕的化學過程：碳酸作用導致石灰岩的溶解與位移，到最終其原來性質並不發生改變。CaCO3(s) Ca2(aq)CO32(aq)CO2(g)H2O(l)H2CO3 H(aq)HCO3(aq)H(aq)CO32(aq)HCO3(aq)Ca2(aq)2HCO3(aq)Ca(HCO3)2(aq)CO2(水中)H2OH2CO3 HHCO3Ca2(aq)CO2H2O Ca(HCO3)2(aq)Ca(HCO3)2(aq)CO2H2OCaCO3(s)s：solid；aq：aqueous；l：liquid；g：gas；：沈澱；：汽化(3)其他形態的酸化作用：自然界次要的酸化反應包括：有機酸作用與礦酸作用，對於長石類H離子可替換K、Na、Ca2等離子外，且能侵犯Al3離子使其溶解來，其代表化學式如：Ca3(PO4)22H2CO32Ca2HPO4Ca(HCO3)2磷酸三鈣(不溶性) 磷酸二鈣(可溶性)5.溶解作用當礦物粒子被水包圍時形成水膜，水分子滲入礦物晶格內原子間的空隙而加速破壞，可溶性鹽類離子因而釋出呈解離狀態。溶解作用常因酸的存在或外來酸質進入而加速。6.生物作用生物作用可分為：生物分泌酸液所造成的作用，以及生物體自岩石吸收養分元素等兩種化學風化作用。7.降解作用降解作用 (degradation) 主要是將大分子量的有機質，特別是腐植質，分化成較小分子量的有機質，如蛋白質多酞酞氨基酸。降解作用有利於後續的分解作用的進行，故可視為廣義的分解作用的一環。有機質經分解後，其中之N、P、S、K、Ca、Mg等植物營養元素都釋放出來成為無機態，可供植物利用。三、風化所產生之堆積與搬運作用岩石風化後，溶解物質常隨水入滲至地下水中或流至它處；另一部份形成固體物質，稱為岩屑(regolith)，岩屑堆積後留在原地或移動至它處，因自然條件的差異可堆積厚度不一堆積層，這些堆積層即是構成土壤母質（parent materials），時間夠久可發育成土壤，土壤母質的是否經過搬運為區分原積土或運積土的指標。1.原積土（sedimentary soils）原積土或稱定積土，係指未經移動的岩屑層上生成的土壤，又別稱殘積土（residual soils）。原積土常依其母岩種類的差異作為分類依據，如花崗岩土壤、砂岩土壤、片麻岩土壤等。另有所謂的植積土（cumulus soils）者，乃由沼澤地植物遺體等有機物質堆積於原生地形成之有機質土，亦被歸類在原積土中，只是其母質來源係以有機質為主（而非礦物質）。(1)風積土（aeolian soils）：在乾燥地區或乾季，風吹動泥沙，塵沙降落沉積成頗厚的風積層。在風積層上所發育成的土壤稱之。風積土的母質特性可再分為下列兩類：黃土（loess）：黃土一辭來自黃土高原的黃土堆積物。黃土高原上其所發育成的土壤，中國大陸的土壤學者稱之為綿土。黃土一般視為地質名詞，但有時亦指土壤名詞，讀者在閱讀時應特別注意其語意。沙丘土壤（sand dune soil）：沙丘常發生於沙岸地形、河岸地帶或砂質沙漠區，沙丘在一般情況下，應被視為一種地層而非土壤，但表層若有土壤化（淋洗與澱積作用）現象發生則可視為風積土。由此可見，黃土與沙丘在定義上有其模糊地帶，讀者勿以鑽牛角尖的方式理解之，應採取土壤動態演變的概念理解之。(2)火山灰土（volcanic ash soils）：火山噴發出之火山灰（指顆粒粒徑4mm）降落地面，經長期風化後所發育成的土壤稱之為火山灰土。(3)洪積紅壤（diluvial red soil）：在更新世所形成的洪積（礫石）層，表層因風化作用而生成的土壤稱為洪積紅壤，紅壤是臺灣最常見的土壤景觀。2.運積土（transported soils）岩屑或有機物質（構成土壤母質的來源）經某種動力之推移離開原地，移運到它處再堆積於地面，漸次發育成土壤稱之。運積土再依運移的動力方式或堆積情況的不同，可再細分為數種：(1)崩積土（colluvial soils）：位於地形轉換處，上坡之岩屑受塊體崩壞作用（重力作用為主）、滑動或崩落堆積在下坡處，所形成之崩積層所發育成的土壤。(2)沖積土（alluvial soils）：河流攜帶的岩屑物質，堆積於沖積層上所發育的土壤稱之，沖積土為世界最重要的農業帶。(3)湖積土（lacustrine soils）：湖泊淤積物，陸化後所形成的地層稱為湖積層，湖積層上所化育的土壤稱為湖積土。湖積土屬於水成土（hydromorphic soils）的一種，故一般有機物含量甚高。經排水乾拓與提高pH後，是肥力甚佳的土壤。(4)海積土（marine soils）：河流、波浪、潮汐、沿岸流帶動之泥沙等物質與海洋生物遺體，堆積於海岸附近，形成海埔新生地（潮埔地），產生的海積層，海積層上發育的土壤即為海積土，海積土實際上是最年輕的沖積土之一種。由於成土時間短，甚受土壤母質的影響，海積土之鹽基物質（Na+, K+, Ca+2, Mg+2）所佔的比例甚高。(5)冰磧（積）土（glacial soils）：因冰蝕作用剝削地面上的泥沙與石塊物質，在端磧處向前移動，到下游溫暖地帶冰川溶化成冰，所攜帶的物質一部份沉積下來，長期下來堆積成冰積層（glacial deposits），冰磧層所發育成土壤即為冰磧土。第二節、土壤中的成土礦物與變遷一、土壤礦物的組成1.重要的成土礦物自然界重要的成土礦物分為：矽酸鹽類、氧化物、水合氧化物與氫氧化物、磷酸鹽類、碳酸鹽類、硫酸鹽類與硫化物等六類。(1)矽酸鹽類：矽酸鹽類可再分為非鐵鎂礦物與鐵鎂礦物兩類。非鐵鎂礦物：非鐵鎂礦物多為顏色較淡，比重較小的礦物。較重要者有長石、沸石、白雲母（分子式為：KAl2(AlSi3O10)(OH)2）、石英(SiO2)、綠簾石（分子式為：Ca2(Al,Fe)3(HO)2(SiO4)3）。長石為地殼中最豐富的礦物，主要成分為K、Na、Ca、Al、Si、O等；沸石甚不穩定故未在土壤中發現，但其甚高的陽離子交換能量，對土壤性質有重要影響，主要成分為K、Na、Ca、Al、Si、O等。詳如表2-1、表2-2所示。鐵鎂礦物：多為顏色較暗，比重較大的礦物。重要者有，輝石與角閃石（分子式為(Mg,Fe)SiO3）、黑雲母（主要成分:K(Mg,Fe)3(AlSi3O8)(OH)2）、綠泥石（成份變異範圍為Mg3(AlSi3O10)(OH)2與Mg2(Al2Si2O10)(OH)2之間）、橄欖石組（分子式為(Mg、Fe)2SiO4）、蛇紋石（蛇紋石所化育的土壤通常較淺且貧瘠，其化學組成為H4Mg3Si2O9）、滑石（分子式為Mg3(Si4O10)(HO)2)。(3)氧化物、水合氧化物與氫氧化物：氧化鐵：褐鐵礦(2Fe2O3H2O)、赤鐵礦(Fe2O3)、磁鐵礦(FeO、Fe2O3)等，氧化鐵一般為紅色土壤的最重要染色劑。水鋁氧化物：水鋁氧(Al(OH)3)與水鋁石(AlO(OH)或Al2O3H2O)，水鋁氧化物在熱帶土壤中佔相當多的比例，但因純鋁之顏色為銀白色故不易表現出來。(4)磷酸鹽類：磷為土壤中重要的礦物質營養素之一，但在土壤中常缺乏。在土壤中磷最重要基本來源為磷灰石，磷灰石之主要成分包含，氟磷石灰(Ca5(PO4)3F，與氯磷石灰(Ca5(PO4)3Cl)兩類。(5)碳酸鹽類：包括方解石(CaCO3)：方解石在沈積岩中存量相當豐富，為土壤中鈣質的主要來源，加稀鹽酸可發生泡沫。白雲石(CaMg(CO3)2)：白雲石係石灰質中的鈣部份為鎂所置換而造成；菱鐵礦(FeCO3)：菱鐵礦在某些土壤中對於硬磐(hard pan)的形成可能具有決定性影響。(6)硫酸鹽類與硫化物：硫酸鹽類較重要的礦物為石膏(CaSO42H2O)，在若干較乾燥地區含量豐富。土壤硫化物中最重要者為黃鐵礦（硫鐵礦）(FeS2)。表2-1、火成岩與沈積岩之礦物平均組成礦物岩性火成岩%頁岩%砂岩%長石59.930.011.5角閃石與輝石16.8-石英12.022.366.8雲母 3.8-黏土礦物-25.0 6.6褐鐵礦- 5.6 1.8碳酸鹽類- 5.711.1其他次要礦物 7.911.4 2.2總計100.0100.0100.0資料來源：張仲民(1988)表2-2、組成地殼之各種重要元素元素%元素%元素%元素%氧(O)47.33鈣(Ca)3.47鈦(Ti)0.46硫(S)0.12矽(Si)27.74鉀(K)2.46氫(H)0.22鋇(Ba)0.08鋁(Al) 7.85鈉(Na)2.46碳(C)0.19錳(Mn)0.08鐵(Fe) 4.50鎂(Mg)2.24磷(P)0.12氯(Cl)0.06資料來源：張仲民，1992：14。2.土壤礦物粒徑表示土壤中礦物粒子的粗細，可分為砂粒（sand particle）、坋粒（silt particle）、粘粒（clay particle）三級（如表2-3所示）：(1)粗粒物質：是指砂粒與坋粒，主由原生礦物組成，由以矽酸(SiO2)鹽類為主；(2)細粒物質是指粘粒，大部份為次生礦物組成，其生成具有階段性，成份除了氫氧分子外，主為鐵、鋁、錳、鈣、鎂、鈉、鉀等元素組成。表2-3、各種土壤粒子之粒徑及其名稱名稱粒徑(mm)名稱粒徑(mm)石(stone)2坋粒0.05-0.002泥(mud)、塵(dust)0.0625土粒泛稱黏粒0.002砂粒a2-0.05土壤膠體(colloids)0.0002a砂可再細分為：極粗砂(2-1mm, very coarse sand)、粗砂(1-0.5mm, coarse sand)、中砂(0.5-0.25mm, medium sand)、細砂(0.25-0.10mm, fine sand)及極細砂(0.10-0.05, very fine sand)等5級。資料來源：郭魁士，1997：410。表2-4、地質學對沈積物的粒度分級粒度粒徑(mm)粒度直徑(mm)巨礫(boulder)256(28)砂(sand)a2(21)-1/16(2-4)中礫(cobble)256(28)-64(26)粉砂(silt)1/16(2-4)-1/256(2-8)小礫(pebble)64(26)-4(22)黏粒(clay particle)1/256(2-8)細礫(granular)4(22)-2(21)三、土壤或岩石風化的相對階段土壤中的礦物成份，可按其溶解度（解離程度）的高低，吾人可將之歸類為：解離程度低（不易被淋溶）的A2O3、Fe2O3、TiO2；解離程度中等的SiO2；極易溶解的K、Na、Ca2、Mg2等三組離子。1.矽鐵鋁率土壤礦物中矽、鐵、鋁含量的相對高低，可用以表示土體或黏土風化的程度，或土壤淋洗的程度。相對於A2O3、Fe2O3，SiO2之含量愈高，表示土壤中的礦物淋溶的程度愈低。然而，氧化鐵及氧化鋁在缺氧環境中，易還原成亞鐵及亞鋁，亞鐵及亞鋁之溶解度遠大於氧化鐵及氧化鋁，故矽鐵鋁率在應用上，較適合乾燥地區或未長期浸水的土壤，非常不適用於水田或長期浸水土壤。SiO2(mole數) SiO2(mole數)A2O3+Fe2O3(mole數) 或 R2O3(mole數)2.遷移率遷移率係用以表示各元素風化或淋溶遷移的程度（以Kmx表示，其中X表示某元素，如K、Na、Ca、Mg、Si、Al、Fe等），Kmx1表示某元素在此土層正處於淋溶狀態；Kmx1表示某元素在此土層正處於澱積狀態。特定土壤土層或風化層之X/A2O3(mole數)母質層或母岩層之X/A2O3(mole數)3.相對淋溶率在臺灣地區的氣候條件下，正常的土壤化育，受淋溶澱積作用的影響，理論上，只要土壤已經有些微化育作用，部分易溶的電解質會由土壤A層（或耕犁層）帶到B層（或犁底層），此一關係式尤其是適用於臺灣西部沿海地區水田土壤的比較。電解質強弱的反映，可以電導度值表示之。若將上述之遷移率略加修改，當遷移率1，表示甲地土壤之淋溶程度大於乙地之土壤：(甲地A層土壤之電導度值)(甲地B層土壤之電導度值)(乙地A層土壤之電導度值)(乙地B層土壤之電導度值)其次，易溶的鹽基物（電解質），以K、Na、Ca2、Mg2為代表。在臺灣地區，土壤溶液中的這四種離子通常佔電解質總epm的80，故下述分子與分母括弧內的電導度值土層中之K、Na、Ca2、Mg2epm和，故上式可約略等於下式：(甲地A土層K+Na+Ca2+Mg2之epm值)(甲地B土層K+Na+Ca2+Mg2之epm值)(乙地A土層K+Na+Ca2+Mg2之epm值)(乙地B土層K+Na+Ca2+Mg2之epm值)4.土壤鹽化現象之臨界值土壤鹽化的兩大自然成因為：(1)海水鹽漬影響：海鹽隨風飄送降落於臨海的農地；海水在高潮時，越過堤岸或沿水圳倒灌進入農地，造成農田受海水鹽漬。但以臺灣西南部沿海而言，颱風季所發生的淹水現象，往往不是海水倒灌而是河水（洪水）受海水頂托阻擋而灌入農地，此時農田所淹的水以淡水（洪水）為主而非鹹水，此時土壤鹽度反而是下降而非上升。在臺灣西南部沿海地區地下水長期超抽，導致地下水位下降，因海水密度較大，海水或鹹的地下水，滲透壓較淡水（河水、土壤水、地下水）為大，鹹水以滲透擴散的方式，逐漸侵入土壤中。(2)透過土壤水作用力引導水份移動至土表蒸發：透過毛細作用引導淺層地下水或有效土壤水（指土壤水份含量介於吸著水與田間容量之間，水份含量大於田間容量，水份將隨重力排出；當土壤水份含量低於吸濕係數時，土壤被固定無法移動詳見第四章）移動，以出滲作用 (exfiltration) 形式將地面下的水帶至土表，一旦水份蒸發後，鹽份以固相形式累積於土表。延續演繹3.之相對淋溶率概念，若(B層之電解導度值)(A層之電解導度值)1；或(耕犁層之電解導度值)(犁底層之電解導度值)1，則表示該地土壤已經發生鹽化現象。5.風化指數與岩化指數風化指數與岩化指數係用以比較不同地質時期，同一剖面的古土壤發育之氣候暖濕冷乾程度，也可以用以評估同一土壤母質系統下土壤化育的程度。（王永焱、林在貫，1990：84-85）風化指數(WI)=0.097x1+0.087x2-0.252x3-0.347x4+0.351x5+0.298x6-0.178x7岩性指數(LI)=0.472x1+0.440x2-0.042x3-0.195x4-0.048x5+0.019x6+0.228x7x1Fe2O3Al2O3 x5Fe2O3+Al2O3+SiO2x2TiO2Al2O3 x6SiO2Sandx3CaO+MgO+K2O x7MgOK2Ox4SiO2(nq) Fe2O3+Al2O3 （SiO2表示石英，SiO2(nq)表示非石英(SiO2)含矽礦物）6.灰化指數（POD）灰化指數係用以判定溫濕地區土壤相對灰化的程度。POD：IndexDV2DH其中，V為E與B亞層明度(Value)之差值；H為孟氏色譜色相(hue)之頁數差（參見圖2-1）。POD指數=0土壤剖面描述（全土體）POD無法計算有無E層 無 有是否至少有一個以上的E亞層？ 是 否比較E層與B層最上面的亞層明度以明度最高的亞層為準比較E層與B層次上面的亞層之明度E亞層明度B亞層明度 否 是計算：(E亞層明度)(B亞層明度)加權數：1：E亞層到B亞層(孟氏色譜)色相值不變2：E亞層到B亞層色相有一頁一差4：E亞層到B亞層色相有二頁一差8：E亞層到B亞層色相有三頁一差以此類推將上面的指數全部累加上面是否存在B亞層存在？在？ 是 否灰化指數值圖2-1、灰化指數判斷流程圖資料來源：Schaetzl, R. J. D. L. Mokma(1988), “A Numerical Index of Podzol and Podzolic Soil Development“, Physical Geography, 9(3)pp.232-246。第三節、土壤中的粘土礦物一、岩石之粘土化現象1.熱液換質（alteration）之粘土化作用火山地區富含可溶性陽離子，火山岩受因受到酸性噴氣與溫泉的腐蝕，在高溫下，加速了化學風化作用。可溶性陽離子的加入使原生矽酸鹽礦物之結晶格子(crystal lattice)中，移出若干量的可溶性成份並代換其它元素至原結晶格中。而轉變成黏土。2.岩石風化過程之換質與皂石（腐土）化現象岩石尤其是火成岩，受深度之風化作用之後，其原有礦物除石英等少數氧化礦物之外，多數礦物會因而轉變或分解而生成土壤或腐土岩（saprolite），此處所謂之腐土岩，是指岩石之原來礦物多已水化成軟泥（黏土），但尚保持岩石原有的構造和組織之形態，因之有別於已失卻原形或鬆散之土壤，但使之轉變的營力是風化作用，故又不同於熱液換質之黏土。3.再結晶作用（recrystallization）之沉澱生成物自其它種類礦物之可溶風化產物再結晶成為矽酸鹽粘土礦物，此種粘土礦物可以與原來礦物構造截然不同。（陳培源，1986：359-375；1993：101-126）二、土壤中常見的主要粘土礦物1.黏土的定義黏土是一種天然產生的土狀物質，它是由一種至數種微小的黏土的黏土礦物顆粒集聚而成，有的也含一些非黏土礦物（陳培源，1986：359-375）。由上述定義似乎可發現，黏土在概念上有兩個意義：在地質學上所定義者認為的黏土係指黏土礦物(clay minerals)的集合體（即岩石）；在土壤學上的黏粒定義係指粒徑在0.002mm以下的土壤物質（礦質部份）。土壤學上的定義：土壤物質的基本粒子可劃分為：粒徑介於2-0.05mm間的砂粒(sand particles)；粒徑在0.05-0.002mm間的坋粒(silt particles)；以及粒徑屬於0.002mm以下的粘粒(clay particles)等三大部份，粘粒之下，可再細出土壤膠體粒子，粒徑小於0.0002mm(0.2mm)即稱膠體粒子(Colloidal particles)。土壤膠體又可分為無機膠體（黏土礦物）與有機膠體（腐植質或腐植質粘粒結合物兩類）。地質學上的黏土定義：具有頁狀矽酸岩(Phyllosilicate)構造，即扁平狀構造的黏土礦物，包括：高嶺石(Kaolinite)（雙層(俗稱1：1)：SiO2Al）、伊萊石(Illite)（倒轉雙層(俗稱2：1)：Al-SiO2Al）、膨潤石(Smectite)（倒轉雙層：AlSiO2Al）、綠泥石(Chlorite)（四層(俗稱2：1：1或2：2)：Al-SiO2MgAl-SiO2）等四大類礦物。2.黏土礦物所謂黏土礦物是一群含水矽酸鹽礦物，通常依其化學成分和原子構造的層次，而分為八大類族(group)，包括，高嶺石(Kaolinite)族、黏土雲母(Clay mica)或伊萊石(Illite)族、膨潤石(Smectite)（舊稱蒙特石(Montmorillonite)）族、蛭石(Vermiculite)族、綠泥石(Chlorite)族、海泡石(Sepiolite)族、山軟木(Palygorskite)族以，及交錯層黏土礦物等。此外，非結晶質(不屬上述八大類族)的鋁英石(Allophane)與絲狀鋁英石(Imogolite)通常也包括在黏土礦物中。一般俗稱的粘土可視為粘土礦物的集合體，如高嶺土(kaolin)為以高嶺石族為主的粘土礦物所組成。表2-3、土壤中常見的主要粘土礦物名稱化學成分1.高嶺石族(Kaolinite group)高嶺石(Kaolinite)多水高嶺土(Halloysite)狄克石(Dickite)2.黏土雲母族(Clay mica)絹雲母(Isinglass)伊萊石(Illite)海綠石(Glauconite)3.膨潤石或稱蒙特石族(Smectite or Montmorillonite group)蒙特(脫)石(Montmorillonite)鋁蒙特石(Beidellite)鐵蒙特石(Nontronite)鎂蒙特石(白皂石)(Sapolrite)4.蛭石族(Vermiculite group)蛭石(Vermiculite)5.綠泥石族(Chlorite group)鐵鎂系綠泥石(Fe-Mg chlorite)鋁綠泥石(Al-chlorite)膨脹性綠泥石(Swelling chlorite)6.海泡石族(Sepiolite group)高鐵海泡石7.山軟木族(Palygorskite group)8.混合或交錯層礦物(Mixed-layer clay mineral)9.非矽酸鹽礦物鐵鋁氧化礦物(Iron-aluminum hydroxide)水鋁氧(三水鋁石)(Gibbsite)赤鐵礦(Hematite)針鐵礦(Goethite)褐鐵礦(Limonite)氧化錳(Biolsite)蛋白石方矽石10.無定型礦物(Amorphous mineral)鋁英石(Allophane)Al2Si2O5(OH)4Al2O32SiO22H2O(K,H3O)Al2-x(MgFe)x(Si4-xAlx)O10(OH)2K(Fe+3,Fe+2,Al,Mg)2(Si3Al)O10(OH)2(Al2O3MgOFe2O3)4SiO2-nH2O或(Al3.67Mg.0.33)Si4O10(OH)2-M0.33+Al2(Si3.67Al0.33)O10(OH)2-M0.33+Fe2+3(Si3.67Al0.33)O10(OH)2-M0.33+Mg3(Si3.67Al0.33)O10(OH)2-M0.33+(Mg, Fe+2)3(Si4xAlx)O10(OH)2(MgCa)x4.5H2O或約近似22MgO5Al2O3FeO22SiO240H2O(MgFeAl)6(Si,Al)4O10(OH)8或近於10(MgFe)O2Al2O36SiO28H2O(Mg,Fe,Al)5(Si3.2Al0.8)O10(OH)8?包括兩種或兩種以上不同族黏土礦物層之交錯疊置而成之複合體。此類之黏土礦物分布廣，以伊萊石膨潤石最常見。Al(OH)3Fe2O3(FeO)OH(FeO)OH0.25H2OMnO2Al2O3mSiO2nH2O(SiO2/Al2O31-2)3.土壤中粘土礦物的結晶構造(1)非結晶矽酸鹽類粘土：鋁英石：為Al2O3, SiO2與H2O等共組的化學式，無特定結晶構造。鋁英石具有使土壤穩定的多孔質組織，若淋洗作用旺盛，易使土壤貧瘠，多見於火山灰土。沸石化合物類。(2)鏈狀矽酸鹽類：由矽鏈所組成之矽酸鹽化合物，結晶構造尚不能完全明瞭。(