层状硅酸盐矿物的结构及其振动光谱特征

张姝婧，德吉卓嘎，覃 欢，刘 邯，洛桑旦增，程宏飞

(中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院，北京 100083)

1 引言

国内近红外光谱法的研究与应用犹如雨后春笋，在农业、食品、制药、石化和烟草等领域的质检质控中发挥了积极的作用[1]。近红外光谱技术也已被应用于地质中的矿物鉴定、矿物的定性定量分析等，深受广大研究者重视，不仅是由于这种光谱技术可靠，而且还因为其有着用样少、分析快捷和操作简单等优点[2]。

近红外光谱(NIRS)属于分子振动光谱，所测的特性为分子振动基频尤其是伸缩和弯曲(也包括部分变形)振动的倍频和组合频的吸收带[3]。用红外光对样品进行扫描时，当样品成分的某些分子振动频率与入射光中某些波长的频率相同时发生共振吸收(或量子跃迁)，从而在对应波谱区形成特征吸收峰。其中特征吸收的波长位置即吸收峰横坐标位置，它取决于样品中吸光分子振动的特征频率；吸收光谱中吸收强度即吸收峰纵坐标的高度，它取决于样品中相关吸光分子的数量即样品的浓度[3]。近红外光谱区的波长范围是770～2 500nm，短波近红外谱区(770～1 100nm)主要承载的是三、四、五倍频，即高倍频信息；中波近红外谱区(1 100～1 600nm)主要承载的是二倍频的信息；长波近红外谱区(1 600～2 500nm)主要承载的是基团合频的信息。不同倍频的振动吸收强度不同，谱峰的相对强度不同，低(二)倍频谱区的吸收强度相对较高，高(三、四、五)倍频谱区的吸收强度相对较小[4]。

层状硅酸盐矿物晶体结构中的络阴离子为层状硅氧骨干，其中以六方网格状骨干最为常见。把层状硅氧骨干称为四面体片，与四面体片硅氧骨干结合的各阳离子均位于活性氧和OH-组成的八面体空隙中，构成与四面体片平行的八面体片。四面体片与八面体片组合即构成层状硅酸盐的结构单元层，由无数结构单元层重叠起来即组成层状硅酸盐的晶格。四面体片中的Si4+常被Al3+取代，八面体片中的Al3+常被Mg2+取代，Mg2+和Fe2+还常发生置换。结构单元层之间的层间域可以不充填组分，也可以有水分子进入，还可以有阳离子进入[5]。

绝大部分天然矿物(氧化物、氢氧化物、含氧盐等)在近红外区都产生振动吸收[2]。近红外光谱分析技术能被应用于粘土矿物分析中，主要是因为不同的粘土矿物都有自己独特的吸收谱带，这些粘土矿物特有的吸收谱带和强度除了与组成粘土矿物的各种原子质量和化学键的性质有关，同时也与粘土矿物的结构有关。另外，矿物的结晶度不同，其近红外吸收峰形也不相同。因此，两种粘土矿物只要组成分子的原子量不一、化学键性质不同、结构有差异或者结晶程度不同都会使得到的红外分析光谱不一样[6]。因此，可以用近红外分析仪对层状硅酸盐矿物进行分析测试，来实现对层状硅酸盐的成分、结构、结晶程度、含水量等方面的分析，从而对层状硅酸盐的类型进行定性推断。

2 试验部分

2.1 试验仪器

样品的近红外光谱测定采用美国SEI公司生产的全光谱近红外分析仪oreXpressTM完成，测定方法为漫反射光谱法。仪器采集数据使用的光源参数：探头自带5W卤素灯；自动扣除暗电流，光谱平均次数为50次，白板平均次数也为50次；光谱范围350～2 500nm；近红外光谱波段分辨率优于8nm。样品的X-射线衍射(XRD)测定采用日本RIGAKU公司的D/max-rA 12kW旋转阳极X-射线衍射仪完成。所采用的测定条件为：Cu靶；电压：40kV；电流：100mA；扫描步宽：0.02°。

2.2 试验样品

本试验所用的矿物样品来自实验室分析样品。矿物成分经X-射线衍射技术测定，并进一步进行了定量，结果见下表。

样品的矿物组成

2.3 数据采集

本试验样品的近红外光谱测定由北京德严科技公司提供全光谱近红外分析仪oreXpressTM的专业人员测试完成。利用X-射线衍射技术进行了样品的半定量分析，并结合相关测试软件进行进一步定量分析。

3 分析与讨论

3.1 具2∶1型结构单元的层状硅酸盐矿物近红外光谱分析

这种类型的层状硅酸盐的结构单元层由两个硅氧四面体片夹一层八面体片构成。典型的代表有滑石、叶蜡石、白云母、伊利石等。其中三八面体结构典型的代表是滑石，二八面体结构典型的代表是叶蜡石，白云母、伊利石等被认为是由滑石和叶蜡石经过一系列的类质同象取代派生的[7]。

3.1.1 短波(770～1 100nm)近红外光谱分析

图1为四种2∶1型结构单元的层状硅酸盐矿物在770～1 100nm范围的近红外光谱图，此范围为短波近红外。短波近红外谱区主要承载的是三、四、五倍频，即高倍频信息[4]。从图1中可以看出，四种层状硅酸盐矿物的吸收峰在此波段较少。

图1 四种2∶1型结构单元的层状硅酸盐矿物在770～1 100nm范围的近红外光谱图

随着近红外波长的增加，滑石总体呈现吸收增强的趋势，且在949nm出现一个明显的吸收峰。滑石是三八面体结构，富Mg，四面体片中的Si4+几乎不被Al3+取代，八面体片中的部分Mg2+可被别的二价阳离子取代(如Fe2+)，但这种取代较少出现。根据文献[4]，滑石在949nm处的吸收峰显示了层状络阴离子中的OH-伸缩三倍频的信息。随着近红外波长的增加，与滑石不同的是，叶蜡石总体呈现吸收减弱的趋势，且在951nm出现一个明显的吸收峰，吸收强度与滑石相当，但带宽稍大于滑石。叶蜡石属于二八面体，富Al，与滑石类似的是四面体中的Si4+也几乎不被Al3+取代，八面体片中的部分Al3+可被Mg2+或Fe2+取代，也较少。与滑石相同的是，叶蜡石在951nm处的吸收峰也显示了层状络阴离子中的OH-伸缩三倍频的信息。但叶蜡石吸收带宽稍大，推测是由于二八面体结构的叶蜡石的氢氧基团向单位层的表面倾斜，导致OH-伸缩的频率与滑石不同，从而影响了它们在光谱图上的OH-伸缩三倍频的信息不同[7]。

在这一波段范围，白云母、伊利石的波谱图与前两者的差别较大，波谱图线总体呈现平缓的趋势，且这两者的吸收峰均不如前两者明显，伊利石在961nm处有一段平缓的凹陷，白云母在959nm处有一段更平缓的小凹陷。白云母和伊利石都是二八面体结构，可以看成是叶蜡石经过一系列的类质同象取代派生的。白云母虽然与叶蜡石结构非常相似，但不同的是白云母的四面体片中的Si4+被Al3+取代较为普遍(Al∶Si=1∶3)，八面体片中的部分Al3+可被其他阳离子取代，当Al3+被二价的阳离子取代时，致使结构单元层出现多余的负电荷，于是K+或Na+进入层间域来平衡电荷。由于层间域有K+或Na+，增强了结构的牢固性，所以，白云母的硬度比叶蜡石大。二八面体矿物中，氢氧根基团向单位层的表面倾斜，因为氢氧根基团的这种倾向，它们的振动似乎很少受层间阳离子的影响，所以说层间域中的K+或Na+并没有影响OH-的频率。氢氧根伸缩的频率受到与氢氧根配位的八面体阳离子影响[7]，那么推测层状络阴离子中的OH-伸缩三倍频的变化应该是由于单元层内普遍存在的类质同象引起的，类质同象导致的原子量的改变和晶格结构的细微扭曲致使OH-伸缩三倍频的变化，从而导致了白云母光谱吸收带较叶蜡石弱。另外伊利石在此处的光谱图线凹陷比白云母稍大，即伊利石在此处的吸收带强度介于白云母和叶蜡石之间，也支持了上述观点。伊利石属水云母族，水云母组中Al3+类质同象替换Si离子较少[5]。水云母族在成分和结构上都有由叶蜡石族向云母族过渡的性质。

3.1.2 中波(1 100～1 600nm)近红外光谱分析

图2为四种2∶1型结构单元的层状硅酸盐矿物在1 100～1 600nm范围的近红外光谱图。此范围为中波近红外，中波近红外谱区主要承载的是二倍频的信息[4]。从图2可以看出，较图1光谱波段，四种层状硅酸盐矿物中的滑石、叶蜡石在此波段的吸收峰明显增多，且四种层状硅酸盐矿物的吸收峰强度均有一定的增强。

图2 四种2∶1型结构单元的层状硅酸盐矿物在1 100～1 600nm范围的近红外光谱图

在中波近红外范围中，滑石、叶蜡石、伊利石、白云母的最强吸收峰分别出现在1 390、1 391、1 402、1 403nm，可以看出四种硅酸盐最强的吸收峰都出现在1 400nm左右。根据文献[4]，OH-伸缩的第一个倍频峰在1 400nm附近，推测四种层状硅酸盐矿物在此光谱区段中的最强吸收峰均显示了层状络阴离子中的OH-伸缩二倍频的信息，它们的强度和宽度不同主要是不同矿物晶格中氢氧根所处的环境不同所致[8]。

3.1.3 长波(1 600～2 500nm)近红外光谱分析

图3为四种2∶1型结构单元的层状硅酸盐矿物在1 600～2 500nm范围的近红外光谱图。此范围为长波近红外，长波近红外谱区主要承载的是基团合频的信息[4]。从图3可以看出，四种层状硅酸盐矿物在此波段的光谱图线总体呈现吸收增强的趋势，并且较前两波段出现更多的吸收峰，其中，滑石、叶蜡石吸收峰的数量增加更明显。此外，四种层状硅酸盐矿物吸收峰强度较中波近红外段有所降低。

图3 四种2∶1型结构单元的层状硅酸盐矿物在1 600～2 500nm范围的近红外光谱图

在此光谱图区，滑石在1 899、2 077、2 227、2 305、2 387nm均有较明显的吸收峰出现，且在这些稍大的吸收峰之间也有小的吸收峰连续出现。根据文献[4]，H-O-H键和O-H伸缩的合频在1 900nm附近，可以推测1 899nm处的吸收峰是滑石中的水吸收导致的，但此吸收峰较微弱，说明此滑石样品中的水含量较少。滑石为三八面体结构，八面体片中富含Mg离子。Mg-OH特征光谱在2 300～2 400nm，典型的滑石特征光谱在2 310nm左右有很强的吸收峰，2 280nm左右处有一个小的吸收峰，通常此峰作为衡量仪器分辨率标志，在2 390nm和2 464nm左右处有很明显的吸收峰，这两个吸收峰的质量作为评判仪器信噪比标志[9]。2 305～2 387nm滑石的连续吸收峰是Mg2+关联氢氧根导致的吸收。滑石的八面体片中的少量Mg2+可被Fe2+取代，含Fe-OH的矿物2 210～2 300nm为特征吸收[10]。2 077～2 227nm滑石的连续吸收峰是Fe2+关联氢氧根振动导致的吸收。

叶蜡石在1 901、2 079、2 162、2 310nm均有较明显的吸收峰出现，与滑石相比在这些稍大的吸收峰之间小的吸收峰出现较少。H-O-H键和O-H伸缩的合频在1 900nm附近，可以推测1 901nm处的吸收峰是叶蜡石中的水吸收导致的，此吸收峰与滑石的水吸收峰比较相对强烈，说明此叶蜡石样品中的水含量比所测定的滑石中的水含量要相对高一些。2 170～2 210nm为Al-OH的吸收峰，通常由于地质作用矿物中的阳离子Al3+被取代，产生贫Al现象，使Al-OH吸收峰位发生位移，一般地贫Al时峰位向高波位移[9]。叶蜡石在2 162nm处的吸收峰是Al3+关联氢氧根振动导致的吸收。叶蜡石结构中八面体片中的Al3+可被Mg2+或Fe2+取代。2 079nm的吸收峰是结构晶格中取代Al3+的Fe2+关联氢氧根振动导致的吸收，2 310nm的吸收峰是结构晶格中取代Al3+的Mg2+关联氢氧根振动导致的吸收。

在此光谱区段中，白云母和伊利石的吸收峰数量少于滑石和叶蜡石。含有Al-OH的代表矿物除了叶蜡石还有白云母、伊利石等，2 170～2 210nm为Al-OH的吸收峰，通常白云母、伊利石等的特征峰在2 200nm附近[9]。可推测白云母在2 200nm处的吸收峰产生的原因为Al3+关联氢氧根振动吸收光子导致。另外，白云母的光谱图线在1 900nm附近几乎没有吸收峰，可推测此白云母样品中几乎没有吸附自由水分子。而伊利石的光谱图线在1 900nm处有明显的吸收峰，且此吸收峰的强度较大，可推测此伊利石样品中吸附有一定的自由水分子。白云母和伊利石的八面体片中Fe2+或Mg2+取代Al3+比较普遍，伊利石在2 100nm处的吸收峰以及白云母在2 104nm处的吸收凹陷是Fe2+关联氢氧根振动吸收光子导致的。伊利石在2 334nm处的吸收峰以及白云母在2 320nm处的吸收凹陷是Mg2+关联氢氧根振动吸收光子导致的。伊利石和白云母都存在类质同象取代的现象，而吸收峰强度不同，主要是由于类质同象取代的量不同，白云母类质同象取代更多，导致金属关联氢氧根的振动变化更广泛，吸收的同振光子减少，吸收峰强度极大降低。

3.2 具1∶1型结构单元的层状硅酸盐矿物近红外光谱分析

这种类型的层状硅酸盐的结构单元层由一个硅氧四面体片和一层八面体片构成，这种结构单元层两面不对称，而且厚度较小[5]。典型的代表有高岭石、蛇纹石。

3.2.1 短波(770～1 100nm)近红外光谱分析

图4 两种1∶1型结构单元的层状硅酸盐矿物在770～1 100nm范围的近红外光谱图

图4 为两种1∶1型结构单元的层状硅酸盐矿物在770～1 100nm范围的近红外光谱图。此范围为短波近红外，短波近红外谱区主要承载的是三、四、五倍频，即高倍频信息[4]。从图4可以看出，两种层状硅酸盐矿物的吸收峰在此波段较少。

在这一波长范围内，高岭石的总体吸收呈现平缓趋势，在966nm处有一小的吸收峰。高岭石是二八面体结构，富Al，其四面体片中的Si4+可被Al3+取代，八面体片中的Al3+可被Mg2+、Ca2+取代，这些取代使结构单元层出现多余的负价，于是有一定量的K+或Na+进入层间域来平衡电荷。根据文献[4]，高岭石在966nm处的吸收峰显示了层状络阴离子中的OH-伸缩三倍频的信息。随着近红外波长的增加，蛇纹石总体吸收也呈现平缓趋势，在944nm左右出现一个小的吸收凹陷，吸收强度比高岭石小很多。蛇纹石属于三八面体，富Mg。在蛇纹石结构中八面体片的尺寸稍大于四面体片，为了使两者互相匹配，在八面体片中半径较小的Al3+、Fe3+等常替代半径较大的Mg2+，同时四面体片中半径较大的Al3+、Fe3+常替代半径较小的Si4+[11]。蛇纹石在944nm处的吸收凹陷也显示了层状络阴离子中的OH-伸缩三倍频的信息。二者在此处的吸收强度不同，高岭石稍大，推测是由于二八面体结构的高岭石的氢氧基团向单位层的表面倾斜，导致OH-伸缩的频率与蛇纹石不同，从而影响了它们所吸收的相同频率的光子的量不同，以至于它们在光谱图上表现的OH-伸缩三倍频的信息不同。

3.2.2 中波(1 100～1 600nm)近红外光谱分析

图5为两种1∶1型结构单元的层状硅酸盐矿物在1 100～1 600nm范围的近红外光谱图。此范围为中波近红外，中波近红外谱区主要承载的是二倍频的信息[4]。从图5可以看出，两种层状硅酸盐矿物在此波段的吸收峰均有增多，且吸收峰强度均有一定的增强。

图5 两种1∶1型结构单元的层状硅酸盐矿物在1 100～1 600nm范围的近红外光谱图

在中波近红外范围中，高岭石最明显的特点是在1 412nm左右出现了双峰，双峰强度相差不是很剧烈，且强度较强。高岭石在1 410nm处有双峰，一般对称，这个特征比较容易识别高岭石[10]。根据文献[4]，OH-伸缩的第一个倍频峰在1 400nm附近。推测高岭石在此光谱区段中的吸收峰显示了层状络阴离子中的OH-伸缩二倍频的信息。蛇纹石在1 390nm处出现一个较平缓的吸收峰，强度中等。蛇纹石在此光谱区段中的这个吸收峰也显示了层状络阴离子中的OH-伸缩二倍频的信息。它们的强度和宽度不同主要是不同矿物晶格中氢氧根所处的环境不同所致[8]。

3.2.3 长波(1 600～2 500nm)近红外光谱分析

图6为两种1∶1型结构单元的层状硅酸盐矿物在1 600～2 500nm范围的近红外光谱图。此范围为长波近红外，长波近红外谱区主要承载的是基团合频的信息[4]。从图6可以看出，两种层状硅酸盐矿物在此波段的光谱图线总体呈现吸收增强的趋势，并且较前两波段出现更多的吸收峰，其中，高岭石吸收峰的数量增加更明显。

图6 两种1∶1型结构单元的层状硅酸盐矿物在1 600～2 500nm范围的近红外光谱图

高岭石除了在1 410nm处有双峰外，在2 160～2 165nm左右也有双峰，但不对称，这个特征比较容易识别高岭石[9]。由图6可以看到此高岭石样品在此波段中的双峰出现在2 160～2 207nm，双峰明显不对称，第一个峰的强度要比第二个峰的强度小很多。2 160～2 165nm左右的双峰为高岭石的特征峰，随着结晶度的增加，肩峰向长波方向移动，原地型高岭石结晶度好，峰形尖锐；搬运型高岭石结晶度低，峰形缓[9]。高岭石的第二个峰已超出2 165nm向长波移到2 207nm，说明结晶度增加，另外，此高岭石样品在此处双峰的锋形较为尖锐，尤其是双峰的第二个峰尖锐细长，可推测此高岭石样品结晶度好，偏向原地型。2 170～2 210nm为Al-OH的吸收峰，通常由于地质作用矿物中的Al3+被取代，产生贫Al现象，使Al-OH吸收峰位发生位移，一般地贫Al时峰位向高波位移[9]。可推测，2 160～2 165nm处的双峰是Al3+关联OH-合频的吸收峰，Al-OH吸收峰位向高波发生位移，可见有贫Al现象，说明此高岭石样品的八面体片中的Al3+部分已被Mg2+、Ca2+取代。Mg-OH特征光谱在2 300～2 400nm[9]。由此推测在2 313～2 380nm内的三个连续吸收小峰是Mg2+关联氢氧根导致的小波移。根据文献[4]，若矿物有一个1 900nm附近的光谱吸收带，那么它包含水。高岭石在1 903nm处的吸收带是H-O-H键和O-H伸展的合频，显示了此高岭石样品中除了含有结合水还含有吸附水。蛇纹石的光谱图在1 900nm处的吸收较弱，说明H-O-H键和O-H伸展的合频的信息较弱，由图5可知，蛇纹石在1 390nm处有一个较平缓的吸收峰，说明此蛇纹石有一定量的结晶水，而几乎没有吸附水。蛇纹石是三八面体结构，富Mg，在此光谱区段2 322nm的吸收峰为Mg2+关联氢氧根导致的吸收。由于蛇纹石结构中八面体片中存在Al3+、Fe3+替代的Mg2+，四面体片中的Al3+、Fe3+常替代Si4+，所以，由于类质同象替代现象，蛇纹石中含有Al3+和Fe3+。2 236nm处的吸收为Al3+关联氢氧根导致的吸收，2 103nm处的吸收为Fe3+关联氢氧根导致的吸收。虽然二者都存在类质同象现象，但二者的吸收峰强度差别很大，由于在二八面体结构的矿物中，氢氧根差不多在层面上，推测高岭石中的OH-伸缩频率主要受到与它配位的八面体阳离子的影响。而三八面体结构的蛇纹石中的OH-除了受到与氢氧根配位的八面体阳离子的影响，还受到层间域中平衡电荷的K+或Na+等的影响。并且由于蛇纹石结构中八面体片和四面体片互相匹配，取代离子与被取代离子半径之差引起的晶格畸变较大，矿物和矿物之间结晶场随结晶结构不同而不同，晶体场的不同导致不同的吸收。另外，由于二者的基本成分不同以及类质同象取代的程度不同，导致即使含有的某些离子相同，但相同的离子(如Me2+或Al3+)由于数量不同产生的明显不同吸收，使特定的矿物的光谱不同。

3.3 讨论

由试验分析可知，对于950nm附近的层状络阴离子中的OH-伸缩三倍频的吸收峰，二八面体结构的叶蜡石的宽度＞三八面体结构的滑石的宽度、二八面体结构的高岭石强度＞三八面体结构的蛇纹石的强度。1 400nm附近的OH-伸缩的第一个倍频峰的强度是叶蜡石＞滑石、高岭石＞蛇纹石。在三八面体矿物中，每个羟基位于K+之下，并与三个八面体中的二价阳离子联结，由于电荷分布均匀，羟基键方向垂直于层面，其负电荷氧端被八面体阳离子吸引，而带正电荷的氢端朝向K+方向，使K+处于一个相对正电性的环境，易与外界离子进行交换。在二八面体矿物中，每个羟基位于K+之下与两个三价八面体阳离子联结。由于八面体层中有空位，电荷分布不均匀，羟基的氧端被吸引，氢端偏向空位方向，使羟基键与层面倾斜[12]。推测是由于二八面体结构的叶蜡石的氢氧基团向单位层的表面倾斜，OH-伸缩频率主要受到与它配位的八面体阳离子的影响。因为氢氧根基团的这种倾向，它们的振动似乎很少受层间阳离子的影响[7]。而三八面体结构的滑石中的OH-除了受到与氢氧根配位的八面体阳离子的影响，还受到层间域中K+或Na+等的影响。导致三八面体中OH-伸缩的频率与此处光子的振动频率偏离更大，所以在此处吸收的光子减少，从而影响了在光谱图上的OH-伸缩三倍频或二倍频吸收信息的强度是减弱的。

在具2∶1型结构单元的层状硅酸盐的二八面体结构矿物中，950nm附近的层状络阴离子中的OH-伸缩三倍频的吸收峰强度是叶蜡石＞伊利石＞云母，1 400nm附近的OH-伸缩的第一个倍频峰的强度也是叶蜡石＞伊利石＞云母。对于二八面体结构，氢氧根基团向单位层的表面倾斜，因为氢氧根基团的这种倾向，它们的振动似乎很少受层间阳离子的影响[7]。所以说层间域中的K+或Na+几乎并没有影响OH-的伸缩频率。氢氧根伸缩的频率受到与氢氧根配位的八面体阳离子影响[7]。那么层状络阴离子中的OH-伸缩三倍频的变化应该是由于单元层内存在的类质同象引起的，类质同象导致与OH-配位的金属离子原子量的改变和晶格结构的细微扭曲，致使OH-伸缩频率发生变化。类质同象在一个矿物中存在越普遍，OH-伸缩的频率与此处光子的振动频率偏离越大，所以在此处吸收的光子减少，光谱上表现的吸收带强度越弱。属于水云母族的伊利石在成分和结构上都具有由叶蜡石族向云母族过渡的性质，故伊利石在此两处的吸收带强度介于白云母和叶蜡石之间。

在层状硅酸盐矿物中，高岭石和蛇纹石吸收峰强度相比较，二八面体的高岭石强度更大，二八面体结构的矿物中，氢氧根差不多在层面上的原因的推测仍然成立。另外，由于使蛇纹石结构中八面体片和四面体片互相匹配，取代离子与被取代离子半径之差引起的晶格畸变较大，矿物之间结晶场随结晶结构不同而不同，晶体场的变化也导致吸收减弱。

图7 2∶1型与1∶1型结构单元的两种三八面体层状硅酸盐矿物的近红外光谱图的对比

图8 2∶1型与1∶1型结构单元的两种二八面体层状硅酸盐矿物的近红外光谱图的对比

1∶1型结构单元的三八面体的蛇纹石和2∶1型结构单元的三八面体的滑石光谱有明显的相似性(见图7)；1∶1型结构单元的二八面体的高岭石和2∶1型结构单元的二八面体的叶蜡石光谱也有明显的相似性(见图8)，它们在相似的波段有相似的吸收。这些相似的吸收波段之间相比几乎都是1∶1型结构单元的层状硅酸盐的吸收波长＞2∶1型结构单元的层状硅酸盐的吸收波段。蛇纹石的吸收带比滑石宽，高岭石的吸收带比叶蜡石宽，且高岭石在1 412nm及2 208nm处出现双峰。1∶1型结构的层状硅酸盐，在两单元层之间由上层的四面体氧平面与下层相邻的八面体氢氧表面构成OH-O配位，形成一个较长的氢键[13]。氢键可以使O-H的伸缩振动频率发生变化，从而使光谱发生变化，氢键振动越强，O-H的伸缩振动谱带变得越宽，谱带向低频方向移动越多，还会出现多个谱带[14]。

4 结论

(1) 对于二八面体结构和三八面体结构的层状硅酸盐矿物，二八面体结构的层状硅酸盐中的OH-的伸缩频率导致的吸收强度更大。

(2) 在长波近红外区段，主要是层状硅酸盐矿物中Al3+、Mg2+、Fe2+等关联OH-的合频(即Al-OH键、Mg-OH键、Fe-OH键等)的吸收峰。合频的吸收情况不仅受金属离子的影响，也受到OH-振动频率的影响，OH-振动频率受到层状硅酸盐基本单元层结构的影响和金属离子的影响，金属离子受到类质同象的影响。

(3) 当八面体片中阳离子价态和数目相同时，1∶1型结构单元的层状硅酸盐矿物和2∶1型结构单元的层状硅酸盐光谱有明显的相似性。但由于1∶1型结构的层状硅酸盐在两单元层之间有一个较长的氢键，氢键可以使OH-的伸缩振动频率发生变化，从而使OH-的振动吸收谱带有变宽和向长波方向移动的趋势，有时还会出现双峰现象。

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