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粘土矿物（clay minerals），地质学专业术语，是组成粘土岩和土壤的主要矿物。它们是一些含铝、镁等为主的含水硅酸盐矿物。除海泡石、坡缕石具链层状结构外，其余均具层状结构。颗粒极细，一般小于0.01毫米。加水后具有不同程度的可塑性。

火星发现

2012年12月4日已在火星奔波近9年的“机遇”号火星车仍不时有新发现——美国航天局科学家2012年12月4日宣布，“机遇”号发现了火星存在黏土矿物的迹象，而后者蕴藏着有关火星气候的重要线索。 科学家当天在旧金山举行的美国天体物理学联合会年会上表示，黏土矿物迹象发现于火星“奋进”坑西部边缘的裸露岩层。此前，火星轨道探测器曾发现过黏土矿物的迹象，但火星车有类似发现尚属首次。 黏土矿物是一类含水硅酸盐矿物，其形成离不开水。科学家认为，假如火星上过去曾有生命存在，这些矿物就有可能含有构成生命的某些化学成分，研究黏土矿物有助于确定火星过去的表面环境是否适合生命形式存在。 “奋进”坑位于火星南半球，直径约为22公里。据科学家介绍，10月和11月，“机遇”号在“奋进”坑西部边缘沿逆时针方向绕行了一个总长约为354米的小环路，它仍将在“奋进”坑待上数月，随后将径直向南，前往一个被认为拥有黏土矿物母矿脉的地点

粒度大小

粘土矿物的粒度细小，其大小和形态需用电子显微镜才能测定。多数粘土矿物如伊利石等呈鳞片状，结晶良好的高岭石则呈完整的假六方片状。少数粘土矿物呈管状（埃洛石）或纤维状（坡缕石和海泡石）。

最初形态

粘土矿物这种地球上最常见的物质是最初的生命物质，这一说法已不再是西方的圣经故事和中国的神话传说，而是新的科学研究成果。粘土矿物是一种微小的晶体，科学家们发现，粘土矿物晶体中存在一种有趣的缺陷结构，这种结构可能保存相当多的信息，从而决定晶体生长的取向和构型。因此，对于诸如属于“低技术”的催化剂和膜等原始控制结构来说，这些无机晶体作为一种构造物质要比大的有机分子更为合适得多。

性质

晶体结构与晶体化学特点决定了它们的如下一些性质。①离子交换性。具有吸着某些阳离子和阴离子并保持于交换状态的特性。一般交换性阳离子是Ca2+、Mg2+、H+、K+、(NH4)+、Na+,常见的交换性阴离子是(SO4)2-、Cl-、(PO4)3-、(NO3)-。高岭石的阳离子交换容量最低,5～15毫克当量/100克；蒙脱石、蛭石的阳离子交换容量最高，100～150毫克当量/100克。产生阳离子交换性的原因是破键和晶格内类质同象置换引起的不饱和电荷需要通过吸附阳离子而取得平衡。阴离子交换则是晶格外露羟基离子的交代作用。②粘土－水系统特点。粘土矿物中的水以吸附水、层间水和结构水的形式存在。结构水只有在高温下结构破坏时才失去，但是吸附水、层间水以及海泡石结构孔洞中的沸石水都是低温水，经低温(100～150℃)加热后就可脱出，同时象蒙皂石族矿物失水后还可以复水，这是一个重要的特点。粘土矿物与水的作用所产生的膨胀性、分散和凝聚性、粘性、触变性和可塑性等特点在工业上得到广泛应用。③粘土矿物与有机质的反应特点。有些粘土矿物与有机质反应形成有机复合体，改善了它的性能，扩大了应用范围，还可作为分析鉴定矿物的依据。如蒙脱石中可交换的钙或钠被有机离子取代后形成有机复合体，使层间距离增大，从原有亲水疏油转变为亲油疏水，利用这种复合体可以制备润滑脂、油漆防沉剂和石油化工产品的添加剂。其他如蛭石、高岭石、埃洛石等也能与有机质形成复合体。此外，粘土矿物晶格内离子置换和层间水变化常影响光学性质的变化。蒙皂石族矿物中的铁、镁离子置换八面体中的铝，或者层间水分子的失去，都使折光率与双折射率增大。

成因

粘土矿物的形成方式有3种：①与风化作用有关。风化原岩的种类和介质条件如水、气候、地貌、植被和时间等因素决定了矿物种和保存与否。②热液和温泉水作用于围岩，可以形成粘土矿物的蚀变富集带。③由沉积作用、成岩作用生成粘土矿物。

用途

高岭土主要用作陶瓷原料、造纸的填料和涂层；主要由蒙脱石构成的膨润土用于作钻井泥浆、精炼石油的催化剂和漂白剂、铁矿球团的粘结剂和铸形砂粘合剂；凹凸棒石粘土和海泡石粘土是制造抗盐泥浆的优质原料、油脂的脱色剂和吸收剂。 在动物营养的研究中也有报道，作为饲料添加剂替代抗生素，可以促进动物生长，取得较好的饲养效果。

形成

Carbonic and other acids attack silicate minerals in a reaction called hydrolysis. Because most rocks in the lithosphere consist of silicate minerals, hydrolysis is the most common from of chemical weathering. Hydrogen ions from acidic soil solutions replace cations in silicate minerals structures, and the silicate cations in turn are released into solution. Some of the remaining elements and altered minerals form secondary clay minerals. Clay minerals are crystalline sheet-structure silicates characterized by small particle size.