黏土礦物之組成與鑑定

研究區土壤樣體黏土礦物組成，是以X射線繞射法分析黏粒在七種處理之後的 變化，分別為(1)鎂飽和室溫處理；(2)鎂飽和甘油處理；(3)鉀飽和室溫處理；(4) 鉀飽和110 °C處理；(5)鉀飽和350 °C處理；(6)鉀飽和550 °C處理；及(7) 6N HCl處 理。此外將未經處理之砂粒，研磨過100 mesh之篩網，再直接放置於玻璃載片。經 過這些處理之黏粒和砂粒定位片分別進行X射線繞射分析，所得到之繞射光譜，依 據Chen(1977)所整理之黏土礦物鑑定波峰出現位置，進而判斷土壤中黏土礦物之種 類。各土壤化育層中之黏土礦物含量透過半定量法 (John et al., 1954; Kahle et al., 2002)，此外也藉由Soil Survey Staff (2014)所表示透過XRD呈現繞射峰位置及繞射 強度將半定量結果分為五個等級，推估約略之百分組成，以下簡述說明研究區三 個土壤樣體之礦物組成。

本研究土壤樣體之黏土礦物組成在各剖面中挑選的土壤層次皆不相同，係以 漂白層與B化育層為主，輔以前人文獻由林經緯(2000)與邱春媚(2004)所呈現之研 究進行討論，此外在鎂飽和甘油處理與部分6N HCl處理之數據並未整理至圖片中，

主要以表格做討論。

土壤樣體 1501

土壤層間黏土礦物組成選擇E層、Bhs層、Bt1層與Bt2層進行探討，該地區表 層的部分於林經緯(2000)之研究中指出，含有大量的蛭石、混層礦物及伊萊石等主 要礦物，高嶺石佔少量，另外在鉀飽和室溫處理，可發現1.4 nm到1.0 nm的連續性 繞射峰，加熱至350℃即收縮到1.0 nm，顯示含有水化蛭石。

此地區漂白層(E)土壤黏粒之X射線繞射分析圖(圖三十一)。由繞射分析圖形中 可見黏粒在鎂飽和室溫乾燥處理後，在0.72 nm、0.5 nm與0.334 nm具有明顯繞射峰 的出現，而在1.4 nm、1.0 nm、0.426 nm與0.36 nm處有較弱之繞射峰，將所有處理 與鎂飽和室溫乾燥處理相比下，在1.0 nm、0.5 nm與0.334 nm之繞射峰均未消失，

顯示有相當含量之伊萊石存在。在0.426 nm與0.334 nm位置之繞射峰，則表示土層 中含有多量石英存在。鎂飽和室溫乾燥處理在1.4 nm處繞射峰較弱且波折，再經鉀 飽和室溫乾燥處理下，1.4 nm處之繞射峰則完全消失，顯示此層有少量蛭石存在；

再與鎂飽和室溫乾燥處理作比對後，顯示此層應有一定含量之蛭石-伊萊石混層礦

2 (Cu,K

5 10 15 20 25 30

K-110 K-350 K-550

Mg-Air

0.72 nm 0.5 nm 0.36 nm

HCl

1.0 nm 0.426 nm

1.4 nm

K-Air

0.334 nm 0.325 nm

圖三十一、土壤樣體 1501 E 層黏粒部分之 X 射線繞射分析圖

Fig. 31. X-ray diffraction patterns for clay fraction of E horizon in pedon 1501

物存在 (劉禎祺，2004)。此外可以看到鎂飽和室溫乾燥處理與6N HCl處理下，於 0.72 nm處有一較弱之繞射峰存在，再透過鉀飽和550 °C加熱處理後消失，表示此 土層含有少量之高嶺石存在，而非綠泥石 (劉禎祺，2004)。除此之外，在0.325 nm 處亦有一相對較弱之繞射峰存在，經過七種處理均未消失，此一礦物應為長石類 礦物。而該層的鉀飽和室溫處理則無連續性波峰出現，在室溫即收縮至1.0 nm，顯 示其蛭石屬性皆為高電荷蛭石，而缺乏中低電荷的水化蛭石存在。

黏聚層(Bhst1-L)土壤黏粒部分之X射線繞射分析圖(圖三十二)。由X射線繞射 分析圖顯示，在鎂飽和室溫乾燥處理後，在1.4 nm、0.5 nm、0.334 nm處均有明顯 繞射峰存在，而在1.0 nm、0.72 nm、0.36 nm有較弱之繞射峰存在，黏粒經過六種 不同處理後1.0 nm與0.334 nm之繞射峰均未消失，顯示有少量伊萊石存在。由0.334 nm位置之繞射峰之存在顯示，此土層有少量石英存在。經由鎂飽和甘油處理下，

在1.4 nm仍維持有一繞射峰，且經過鉀飽和110 °C加熱處理後，1.4至1.0 nm之間的 繞射峰並未完全消失，此繞射峰漸漸減少且收縮，至350 °C加熱處理後則完全消失 且收縮至1.0 nm，顯示該土層中有蛭石、水化蛭石及不規則混層礦物存在，且與鎂 飽和室溫乾燥處理相比對下，顯示亦應有蛭石－伊萊石之混層礦物存在。在0.72 nm 有一較弱之繞射峰存在，與鉀飽和550 °C加熱處理後比對該繞射峰消失，且經過6N HCl處理後仍有繞射峰存在，表示此土層含有少量之高嶺石存在。

淋澱層(Bhst-R)土壤黏粒部分之X射線繞射分析圖(圖三十三)。由X射線繞射分 析圖顯示，由鎂飽和室溫乾燥處理的圖顯示，在1.4 nm、0.5 nm、0.334 nm處均有 明顯繞射峰存在，而在1.0 nm、0.72 nm、0.36 nm有較弱之繞射峰存在，黏粒經過 六種不同處理後1.0 nm與0.334 nm之繞射峰均未消失，顯示有少量伊萊石存在。由 0.426 nm與0.334 nm位置之繞射峰之存在顯示，此土層有少量石英存在。經過鉀飽 和室溫乾燥處理後，1.4至1.0 nm之間具有波折狀繞射峰，隨著加熱處理後，此繞 射峰漸漸減少且收縮，至350 °C加熱處理後則完全消失且收縮至1.0 nm，顯示該土 層中有大量蛭石、水化蛭石及不規則混層礦物存在，而在鎂飽和室溫乾燥處理下，

顯示亦應有一定含量之蛭石存在。而在0.485 nm處有一較弱之波峰，經過鉀飽和350

°C加熱處理後完全消失，顯示土層中含有少量水鋁氧。在0.72 nm有一較弱之繞射 峰存在，與鉀飽和550 °C加熱處理後比對該繞射峰消失，且經過6N HCl處理後仍

2 (Cu,K

5 10 15 20 25 30

K-110 K-350 K-550

Mg-Air

0.72 nm 0.5 nm 0.36 nm

HCl

1.0 nm

K-Air

0.334 nm

1.4 nm 0.485 nm

Mg-Gly

圖三十二、土壤樣體 1501 Bhst1-L 層黏粒部分之 X 射線繞射分析圖

Fig. 32. X-ray diffraction patterns for clay fraction of Bt1-L horizon in pedon 1501

2 (Cu,K

5 10 15 20 25 30

K-110 K-350 K-550

Mg-Air

0.72 nm 0.5 nm 0.485 nm 0.36 nm

HCl

1.0 nm 0.426 nm

1.4 nm

K-Air

0.334 nm

圖三十三、土壤樣體 1501 Bhst-R 層黏粒部分之 X 射線繞射分析圖 Fig. 33. X-ray diffraction patterns for clay fraction of Bhst-R horizon in pedon 1501

有繞射峰存在，表示此土層含有少量之高嶺石存在。

黏聚層(Bst2-L)土壤黏粒部分之X射線繞射分析圖(圖三十四)。本土層黏粒經過 六種不同處理後發現，主要由蛭石為首，由鎂飽和室溫乾燥處理在1.4 nm、0.5 nm、

0.334 nm有較強的繞射峰，且在1.0 nm、0.426 nm與0.334 nm之繞射峰相較之下較 弱，顯示仍有少量伊萊石和石英存在。經過鉀飽和室溫乾燥處理後，1.4 nm繞射峰 漸漸減少且收縮至1.0 nm位置的特性，顯示該土層中有中等含量蛭石、水化蛭石及 不規則混層礦物存在，而在鎂飽和室溫乾燥處理下，顯示亦應有一定含量之蛭石 存在。另外土層中含有少量水鋁氧。與6N HCl處理後在0.72 nm有一較弱之繞射峰 存在，與鉀飽和550 °C加熱處理後比對該繞射峰消失表示含有少量之高嶺石存在。

土壤樣體 1502

O/A層之土壤黏粒部分X射線繞射分析圖(圖三十五)。由X射線繞射分析圖顯示，

在鎂飽和室溫乾燥處理後，在1.0 nm、0.5 nm、0.334 nm處均有明顯繞射峰存在，

而在0.72 nm、0.36 nm有較弱之繞射峰存在，黏粒經過六種不同處理後1.0 nm與 0.334 nm之繞射峰未消失，顯示有少量伊萊石存在。由0.426 nm與0.334 nm位置之 繞射峰之出現，表示土層有石英存在。在0.72 nm有一較弱之繞射峰存在，與鉀飽 和550°C加熱處理後比對該繞射峰消失，且經過6N HCl處理後仍有繞射峰存在，表 示此土層含有少量之高嶺石存在。

漂白層(E)土壤黏粒之X射線繞射分析圖(圖三十六)。由圖形中可見，與上層O/A 大致相同，黏粒在鎂飽和室溫乾燥處理後，在1.0 nm、0.72 nm、 0.5 nm與0.334 nm 具有明顯繞射峰的出現，而在1.4 nm、0.426 nm與0.36 nm處有較弱之繞射峰，將所 有處理與鎂飽和室溫乾燥處理相比下，在1.0 nm、0.5 nm與0.334 nm之繞射峰均未 消失，但由於鎂飽和室溫乾燥處理波峰較不明顯，僅有少量之伊萊石存在。在0.426 nm位置之繞射峰，則表示土層中含有微量石英存在。鎂飽和室溫乾燥處理在1.4 nm 處繞射峰較弱且波折，過鉀飽和加熱處理後，此繞射峰漸漸減少且收縮，至350 °C 加熱處理後則完全消失且收縮至1.0 nm，顯示該土層中有大量不規則混層礦物存在，

而在鎂飽和室溫乾燥處理下，顯示亦應有中等含量之蛭石存在。此外可以看到鎂 飽和室溫乾燥處理與6N HCl處理下，於0.72 nm處有一較弱之繞射峰存在，再透過

2 (Cu,K

5 10 15 20 25 30

K-110 K-350 K-550 Mg-Air

0.72 nm 0.5 nm 0.36 nm

HCl

1.0 nm 0.426 nm

1.4 nm

K-Air

0.334 nm

0.485 nm

圖三十四、土壤樣體 1501 Bhst2-L 層黏粒部分之 X 射線繞射分析圖 Fig. 34. X-ray diffraction patterns for clay fraction of Bhst2-L horizon in pedon 1501

2 (Cu,K

5 10 15 20 25 30

K-110 K-350 K-550

Mg-Air

0.72 nm 0.5 nm 0.36 nm

HCl 1.0 nm

K-Air

0.334 nm

圖三十五、土壤樣體 1502 O/A 層黏粒部分之 X 射線繞射分析圖

Fig. 35. X-ray diffraction patterns for clay fraction of O/A horizon in pedon 1502

2 (Cu,K

5 10 15 20 25 30

K-110 K-350 K-550

Mg-Air

0.72 nm 0.5 nm 0.36 nm

HCl

1.0 nm

K-Air

0.334 nm

1.4 nm 0.426 nm

圖三十六、土壤樣體 1502 E1 層黏粒部分之 X 射線繞射分析圖

Fig. 36. X-ray diffraction patterns for clay fraction of E1 horizon in pedon 1502

鉀飽和550°C加熱處理後消失，表示此土層含有少量之高嶺石存在。

淋澱層(Bhst-L)土壤黏粒部分之X射線繞射分析圖(圖三十七)。由X射線繞射分 析圖顯示，由鎂飽和室溫乾燥處理的圖顯示，在1.4 nm、0.72 nm、0.5 nm、0.334 nm 處均有明顯繞射峰存在，而在1.0 nm、0.36 nm有較弱之繞射峰存在，同樣黏粒經 過六種不同處理後1.0 nm與0.334 nm之繞射峰均未消失(鎂飽和甘油處理與6N HCl 未顯示)，顯示有少量伊萊石存在。由0.426 nm與0.334 nm位置之弱繞射峰之存在顯 示，土層亦有少量石英存在。經過鉀飽和室溫乾燥處理後，1.4至1.0 nm之間具有 波折狀繞射峰，隨著加熱處理後，至350°C加熱處理後則完全消失且收縮至1.0 nm，

代表土層中有大量蛭石、水化蛭石及不規則混層礦物存在，而在鎂飽和室溫乾燥 處理下，顯示有中等含量之蛭石存在。在0.72 nm有一較弱之繞射峰存在，與鉀飽 和550°C加熱處理後比對該繞射峰消失，且經過6N HCl處理後仍有繞射峰存在，表 示此土層含有少量之高嶺石存在。

Bt2層土壤黏粒部分之X射線繞射分析圖(圖三十八)。由鎂飽和室溫乾燥處理在 1.4 nm、0.5 nm、0.334 nm有較強的繞射峰，且在六種不同處理後0.72 nm與0.334 nm 之繞射峰相較之下較弱，顯示仍有少量伊萊石和石英存在。經過鉀飽和室溫乾燥 處理後，1.4nm及1.4至1.0nm之間的繞射峰並未完全消失，1.4 nm繞射峰隨加熱處 理，波峰漸漸收縮至接近1.0 nm位置，由350°C加熱處理1.0 nm處之波峰強度，顯 示該土層中有少量蛭石、水化蛭石及不規則混層礦物存在。而在鎂飽和室溫乾燥 處理下1.4 nm處，顯示具有大量之蛭石存在。另外土層中含有少量水鋁氧與高嶺石 存在。

土壤樣體 1503

表層的部分在邱春媚 (2004)之研究中表示，含有豐富之伊萊石，少量的蛭石、

混層礦物及石英等主要礦物，高嶺石佔少量，且具有長石。

漂白層(E)土壤黏粒之X射線繞射分析圖(圖三十九)。由繞射分析圖形中可見黏 粒在鎂飽和室溫乾燥處理後，在1.0 nm、0.5 nm與0.334 nm具有明顯繞射峰的出現，

而在1.4 nm與0.426 nm處有較弱之繞射峰，將所有處理與鎂飽和室溫乾燥處理相比

而在1.4 nm與0.426 nm處有較弱之繞射峰，將所有處理與鎂飽和室溫乾燥處理相比