粘粒矿物是土壤的重要组成部分,是构成土壤粘粒的重要物质。研究不同颗粒特别是纳米级颗粒(<100 nm)的矿物组成和化学性质,有助于揭示土壤的演化信息。本研究以四种典型地带性土壤(砖红壤、红壤、黄褐土、棕壤)为材料,分离出不同粒径(<2000、450-2000、100-450、25-100和1-25 nm)颗粒,运用XRD、SEM、TG等现代分析技术,研究不同土壤颗粒的矿物演化和物质变化特点,为揭示地带性土壤的成土过程和矿物演化规律提供理论依据。结果表明:(1)由南到北,四种土壤粘粒中高岭石、三水铝石减少,1.4 nm矿物、伊利石增加。砖红壤矿物组成以高岭石为主,还存在1.4 nm过渡矿物、针铁矿、石英;红壤粘粒矿物组成有高岭石、伊利石、石英、针铁矿;黄褐土、棕壤粘粒矿物组成比较相似,以伊利石、蛭石为主,还存在石英、针铁矿。(2)随着土壤颗粒粒径的减小,其矿物种类减少。25-100 nm颗粒中三水铝石、石英消失,且1.4 nm矿物的含量减少。砖红壤和红壤的纳米颗粒(25-100nm)以高岭石为主,砖红壤纳米颗粒中还有微量的1.4 nm过渡矿物。黄褐土和棕壤中以伊利石为主,同时含有少量的蛭石、高岭石。(3)随土壤颗粒的减小,铁氧化物的含量增多,硅元素的含量减少。氧化硅、氧化铝、氧化铁在各颗粒中占总元素的比例在90%左右。25-100 nm颗粒中,铁氧化物的含量占元素总含量的比例相比于大粒径颗粒更高,且硅铝率和硅铝铁率更小。相同粒径不同土壤相比,砖红壤中铁氧化物的含量比例相比于其他土壤更高,而氧化硅的则更低,低纬度的砖红壤、红壤的硅铝率和硅铝铁率相比于黄褐土、棕壤的更低。不同土壤颗粒中,除了红壤中铁的游离度随着粒径的减少而增加外,其他三种土壤的游离度随粒径的减少先增加后减少,同时砖红壤和红壤铁的游离度更高,而活化度更低。(4)不同粒径土壤颗粒的形貌和性质不同。25-100 nm颗粒平均粒径值偏大,颗粒随着粒径的减小,其团聚现象越明显。形貌主要有六方晶形、圆形、片状、条状和小球状等形状。随着粒径的减少,矿物的热稳定性发生变化。砖红壤和黄褐土的Zeta电位随着粒径的减少先减少后增大。