土壤含钾矿物potassium-bearing mineralin soil

土壤中含有钾素的矿物质。含钾矿物主要以原生或次生的结晶硅酸盐状态存在于土壤中，只有很少一部分为无定形矿物或类似结晶状态。土壤含钾原生矿物主要有云母类(黑云母、金云母和白云母和锂云母等)和含钾的长石类(钾长石、斜长石和微斜长石等)。它们是构成土壤矿质部分的主要成分。含钾次生矿物有伊利石、蛭石和蒙脱石等。土壤中主要含钾矿物的分子式和含钾量列于表1。除表中所列外，其它次生硅酸盐矿物含钾量较少，蛭石为0～20克/千克、绿泥石为0～10克/千克，蒙脱石为0～15克/千克。含钾原生矿物大部分存在于土壤粗粒部分，次生矿物则主要存在于粘粒部分。
各种含钾矿物的抗风化性是不同的，主要取决于矿物的晶格构造和化学成分。含钾硅酸盐矿物的晶格构造，一为片状构造(云母、伊利石和其它次生矿物)；另一为架状构造（长石）。通常，架状结构的长石类矿物的稳定性大于片状结构的云母类矿物。因为架状结构的硅氧四面体的联结程度较大，盐基性较弱，Si—O键较多。而片状结构的每个硅氧四面体只和另外三个硅氧四面体相连，层与层之间皆有阴离子相联，盐基性较强，硅氧键较少。从矿物晶格键能的强弱来看，架状结构硅酸盐的键能较强，因而稳定性也较大。在长石类矿物中，微斜长石抗风化性高于正长石。因为微斜长石为三斜对称组合结构，而正长石则为单斜对称组合结构。在云母类矿物中，因化学组成及晶胞体积不同，白云母较黑云母稳定得多。图中展示了水云母向粘土矿物转化的过程。

表1 土壤中主要含钾矿物的分子式和含钾量

矿 物	分 子 式	含钾量 (g/kg)
云母
黑云母 白云母 长石	K2Al2Si6(Fe2+,Mg2+)6O20(OH)4 K2Al2Si6Al4O20(OH)4	87 98
正长石 微斜长石 粘土	KAlSi3O8 KAlSi3O8	137 138
伊利石		～70

水云母向粘土矿物的变化过程

在不同的气候带土壤中含钾矿物有明显差异。在热带多雨地区，矿物经受强烈的风化作用，其最终产物多为高岭石和三水铝矿。这类矿物既不含钾，而且阳离子交换量低，吸附钾的能力差；在亚热带地区土壤中含钾矿物含量虽有所增加，但仍偏低。长江流域以北的土壤，含钾矿物约在20%以上，粘土矿物以蒙脱石和伊利石为主，土壤含钾一般比较丰富，表2列出了中国部分土壤中的含钾矿物和粘土矿物的一些资料。

表2 中国部分土壤中的含钾矿物和粘土矿物(引自《中国土壤》，1987)

成土母质	土壤	采集地区	含钾矿物(%)				主要粘土矿物质
			含钾的长石		云母
			<10μm细土	全土	<10μm细土	全土
玄武岩	砖红壤	广东徐闻	徽	微	1.6	2.0	高岭石，三水铝矿
浅海沉积物	赤红壤	广东湛江	0.2	0.2	1.0	1.0	高岭石，绿泥石

（续） 成土母质 土壤 采集地区 含钾矿物(%) 主要粘土矿物质 含钾的长石 云母 <10μm细土 全土 <10μm细土 全土 花岗-片麻岩 水稻土 广东化州 微 0.2 2.9 3.6 高岭石，三水铝矿 花岗岩 水稻土 广东广州 福建光泽 微 0.8 0.6 10.8 2.3 15.8 3.3 21.7 高岭石，水云母 高岭石，水云母 紫色沙页岩 紫色土 湖南衡阳 四川重庆 0.8 1.8 28 15.8 32.8 28.1 水云母，绿泥石 水云母，蒙脱石 石灰岩 水稻土 广西柳州 湖南邵阳 微 0.4 微 0.7 1.0 13.5 1.0 14.4 高岭石，蛭石 高岭石，水云母 红砂岩 水稻土（板砂田） 江西余江 0.3 0.9 5.7 6.2 高岭石，绿泥石，水云母 红色粘土 水稻土 江西进贤 0.7 1.2 9.7 10.9 高岭石，绿泥石，水云母 湖积物 水稻土 湖南汉寿 江苏无锡 安徽霍丘 0.48 1.2 3.0 4.4 17.1 9.9 26.8 22.2 10.9 30.7 水云母，绿泥石，高岭石 水云母，绿泥石，蛭石 水云母，蒙脱石，绿泥石 河流冲积物 水稻土 湖南湘潭 江苏如皋 0.5 1.2 1.0 6.1 11.4 3.1 12.5 10.6 水云母，绿泥石，高岭石 水云母，少量蒙脱石，绿泥石 下蜀系黄土 水稻土 江苏句容 1.0 4.8 8.5 9.3 水云母，绿泥石，高岭石，蛭石 海积物 盐土 江苏射阳 1.0 6.9 8.2 13.4 水云母，蒙脱石，绿泥石，高岭石 黄土物质 褐土 𪤁土 山西太谷 陕西武功 　 　 12.2 16.3 30.8 20.9 水云母，少量蒙脱石，高岭石 水云母，蒙脱石 黄土物质 黑钙土 黑龙江爱辉 （今黑河） 　 　 11.6 34.0 水云母，蒙脱石，蛭石