二价重金属离子和碱土金属离子可被氢氧化铝胶体吸附，其pH50吸附强度顺序为Cu>pb>Zn>Ni>Co>Cd>Mg>Ca>Sr>Ba；OH-Al的表面带正电荷，可促进粘粒凝聚。
活性铝(酸性草酸盐提取态铝) acid-oxalate-extractable aluminium; active aluminium 土壤中能够被酸性草酸铵或醋酸铵提取的羟基铝及其聚合物。土壤中铝的活度因形态不同，而依下列次序降低：水溶性Al3+或羟基铝单体>交换性Al3+或AlOH2+>羟基铝及其聚合物（包括有机质结合的铝）>三水铝石>八面体铝氧片中的铝，以及极少量由硅-铝同晶置换而存在于四面体中的铝。土壤中活性铝和游离铝的含量受成土母质和生物气候的影响。络合态铝与土壤有机质含量成正相关，而有机质多时，低pH值反而抑制羟基铝的形成，但湿润的水分状况有利于羟基铝等无定形物质的形成；此外，有研究表明，活性铝的含量还与土壤风化度相关。活性铝对土壤酸度和吸附容量有重要影响，Al是酸性土壤的重要酸性元素，对阴离子的固定起重要的作用。层间羟基铝对膨胀性层状矿物的性质及矿物结构方面都有重要影响。土壤溶液中的铝离子还可以影响其他氧化物的浓度和转化。
三水铝石 gibbsite 由长石等风化而成的铝的晶质六角形片状氢氧化物矿物，化学式为Al(OH)3或Al2O33H2O。基本单元为Al3+与OH-组成的二八面体片，平行重叠的相邻两片八面体互为镜像。密度2.44 g/cm3，180 ℃分解，不易或微溶于酸性草酸盐和醋酸盐提取液。晶体属单斜晶系，呈六边板状，无色或浅黄褐色，常与高岭石相互交织在一起形成鳞片状集合体。三水铝石是土壤中最普遍存在的铝氧化物，多存在于热带亚热带的酸性土壤中，如砖红壤；在具有迅速脱硅作用的土壤或淋溶强烈的山地黄壤（酸性）中，长石、高岭石风化，Si-O-Al键破坏，Al3+与OH聚合（有机质含量不高的情况下）也常形成三水铝石，因此广泛分布在湿润的热带、亚热带和温带的老成土(如红黄灰化土)，三水铝石是其粘粒的微量组成部分。
一水软铝石 boehmite 水合氧化铝矿物，结构式为AlOOH，分子式为Al2O3.H2O。是欧洲铝土矿的主要成分，又名薄水铝石或勃姆石、软水铝石。在土壤中可能有存在。密度3.1 g/cm3，180℃分解，不易或微溶于酸性草酸盐和醋酸盐提取液。晶质，晶体结构属斜方晶系，结晶完好者呈菱形体、棱面状、棱状、针状、纤维状和六角板状。矿石中的一水软铝石常含有Fe2O3、TiO2、Cr2O、Ga2O3等类质同象。脱水可转变成一水硬铝石和刚玉，水化可变成三水铝石。结晶度良好的一水软铝石可以由无定形氢氧化铝、三水铝石或拜耳石等氧化铝水合物在150℃以上水热转化得到，产物通常由1～10μm的多分散粒子组成。在工业上广泛用作填料、陶瓷、磨料、耐火材料和催化剂载体等的前驱物。
羟基铝间层 hydroxyl-aluminum interlayer 位于层状硅酸盐单元晶层中间的Al(OH)3聚合物，是铝盐水解的产物。分子通式为[Alm(OHn)](3m-n)+。易为酸性草酸盐或醋酸盐提取，也易为0.5mol/L NaOH溶解。在酸性介质中缓慢老化形成三水铝石。羟基铝的等电点为pH4.8，当土壤pH>4.8时，羟基铝变为带负电荷，而从层状矿物中游离出来，而后老化成三水铝石。羟基铝间层是土壤中最常见的无定形态铝，Rich等认为在干湿交替的条件下，低量有机质和中等pH值，有利于羟基铝间层的形成。随风化度的增强其含量增高，但当风化度最强时又降低。羟基铝间层存在于粘
土矿物表面的交换位，主要存在于膨胀性硅铝酸盐的层间，它不能与其他阳离子交换。 层间羟基铝聚合物对膨胀性层状矿物的性质和改变矿物结构以及控制重金属离子等方面有重要影响，例如层间羟基铝在蒙脱石、蛭石等矿物层间沉淀和聚合，形成拟三水铝石单层，改变了膨胀性和渗透性，使2:1型矿物变为2:2型。
氧化锰 manganese oxide 岩石、矿床、沉积物和土壤中以氧化物及水合氧化物形态存在的锰，即Mn2+、Mn3+、Mn4+与O2-、OH-或H2O进行八面体配位，Mn2+、Mn3+也有四面体配位。土壤中可能存在的锰氧化物类型主要有软锰矿、钠水锰矿、锂水锰矿、隐钾锰矿族、钡镁锰矿、水锰矿和锰土。锰在一定条件下可发生Mn2+、Mn3+ 和Mn4+的同晶置换，并通过部分O2-转换为OH-以保持其电中性，从而导致Mn-O的平均键长和晶胞大小发生变化。土壤中氧化锰的转化，决定于土壤pH值的变化和氧化还原、水合和脱水等一系列过程，以及微生物的活动。Leeper发现，中性至碱性土壤多含氧化态锰，而强酸性环境下则多为溶性锰。由于锰体系的标准氧化电位较高，易被还原，故锰易在土壤中遭受淋失，氧化锰的富集率较低。虽然土壤粘粒中锰含量多<0.1%，但它的化学行为十分活泼，特别是对某些重金属离子的专性吸附，使氧化锰有控制一些重金属离子在土壤和土壤溶液中以及海水中的浓度的重要作用。
钠水锰矿 birnessite 简名δ-MnO2，是自然界广泛存在的一种氧化锰矿物，是由三价锰和四价锰构成的混合价态锰氧化物，结构组成复杂，其化学式近似为Na4.1Mn14O27.9H2O。纳水锰矿在分散形态氧化锰矿床中常见，是土壤中最普遍的一种锰氧化物存在形态，特别是在酸性和碱性的表土层以及结核中。在其结构中，MnO6八面体在ab平面上通过公共边相互联结形成片层。由这种MnO6八面体片层沿c轴方向堆积形成层状晶体结构。在两个MnO6八面体层间填充着Na+和水分层，该化合物的层间距近似为0.7 nm，具有离子交换性质，处于层间的Na+可以被Li+、K+、Ca2+、Cu2+、Ni2+、Co2+以及H+等交换。在自然界中生成的这类层状氧化锰化合物中常存在许多结构缺陷，在两层MnO6八面体层间填充着两层水分子，其层间距大约为1 nm，这种化合物具有更强的离子交换性能。层间距为1 nm的化合物经过干燥或者在机械挤压下会失水，层间距转化为0.7 nm。此外，该化合物在碱性条件下经水热处理后，不仅可以提高化合物的结晶度，而且层间距也可转化为0.7 nm。
软锰矿 pyrolusite 简名β-MnO2，其成分为MnO2，是一种常见的锰矿物，含锰量63.19%，是重要的锰矿石。主要是由沉积作用形成的黑色块状、粉末状锰的集合体。软锰矿是4价氧化锰中最稳定的，矿床中常见，土壤胶膜中可能存在。软锰矿非常软，还不及人的指甲硬。软锰矿四方晶系的晶体呈细柱状或针状，通常呈块状、粉末状集合体。颜色和条痕均为黑色。光泽和硬度视其结晶粗细和形态而异，结晶好者呈半金属光泽，硬度较高，而隐晶质块体和粉末状者，光泽暗淡，硬度低，极易污手。比重在5左右。软锰矿主要由沉积作用形成，为沉积锰矿的主要成分之一。软锰矿是其他锰矿石变成的，在沼泽、湖海等形成的沉积物中也可以形成软锰矿；在锰矿床的氧化带部分，所有原生低价锰矿物也可氧化成软锰矿。
水锰矿 manganite 碱性的锰氧化物矿物，在土壤中可能存在。化学组成为γ-MnO(OH)，其α
形态又称锰榍石。其中MnO占40.4%，MnO2 49.4%, H2O 10.2%，常含SiO2，Fe2O3以及微量Al2O3，CaO等混入物。晶体属单斜晶系，晶体呈柱状，柱面具明显的纵纹，条痕呈暗棕色，有时接近黑色，半金属光泽，具板面和柱面解理，密度4.2-4.3 g/cm3。水锰矿呈暗灰色到黑色，一般为一束束平行排列的晶束状或纤维状块体，较少呈粒状或钟乳状集合体。水锰矿形成于氧化条件不够充分的环境；在低温热液矿脉中常呈晶簇与重晶石，方解石、菱铁矿等伴生；而外生沉积作用形成的水锰矿常呈块状或鲕状见于锰矿床中，为软锰矿(四价锰矿物)和硬锰矿(二价锰矿物)之间的过渡产物。在氧化带中水锰矿不稳定，易氧化为软锰矿。世界著名的水锰矿产地有德国的哈尔茨山脉和图林根、英国的康沃尔，中国北京市昌平亦有水锰矿产出。
氧化硅 silica oxide 化学式为SiO2，一种酸性氧化物，对应水化物为硅酸（H2SiO3）。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12%，其存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石。SiO2晶体有多种晶型，其基本结构单元是四面体，每个Si周围结合4个O，Si在中心，O在四个顶角；许多这样的四面体又通过顶角的O相连接，每个O为两个四面体所共有，即每个O与2个Si相结合。硅氧四面体不仅存在于SiO2晶体中，而且存在于所有硅酸盐矿石中，是构成硅酸盐的基本骨架。氧化硅性质稳定，不容易与水和大部分酸发生反应，通常只能与碱性氧化物反应生成盐。氢氟酸是唯一可以与之反应的酸。天然二氧化硅的主要同质多象变体属于三种构造形式：石英、鳞石英和方石英。
活性硅 acid-oxalate-extractable silicon; active silica 通过硅酸钠溶液与酸性物质或其他活化剂反应所生成的带负电荷的胶体颗粒，添加到水里形成长链无机聚合物。硅酸能用通常的钼黄或钼蓝比色而测得，可通过强碱性阴离子交换树脂将其除去。非活性硅（或称非反应性硅）是与钼酸盐试剂不起反应的那部分二氧化硅，用常规检测法是测不出来的，它是由全硅减去反应硅求得的，用离子交换或其他纯水法都只能除去一部分。在工业应用中，通常把非反应性硅称胶体硅，但严格说，这两者是有一定区别的。胶体硅经常产生于可溶性二氧化硅浓度较高及pH值较低的水中。
蛋白石 opal 二氧化硅的水合物，成分为SiO2.nH2O，非晶质结构。X光衍射证明蛋白石是方石英雏晶的一种亚显微结晶质集合体，并含有大量水。蛋白石的含水量并不固定，一般在3%-10%左右，但有的高达20%。一般为蛋白色，如果有其他元素混入，可以形成各种颜色，例如含铁、钙、镁、铜等，则蛋白石一般具有玻璃光泽或蜡状光泽。蛋白石广泛地分布于温带土壤，某些富含铁质的热带土壤和灰化土也有蛋白石的积累。蛋白石可以从温泉、浅成热液或地面水的硅质溶液中形成，常与低温石英、鳞石英、方石英等伴生。火山岩气孔中的蛋白石是胶体沉积脱水硬化而生成的，并可继续转变为玉髓质SiO2，在外生条件下，硅酸盐分解后，SiO2成硅胶就地沉积或迁移至海水中被生物吸收形成放射虫等的骨骼，死后沉积成硅藻土（主要有蛋白石构成的岩石）层。
氧化钛 titanium oxide 化学式为TiO2，白色无定形粉末，加热时变黄色，受高温变棕色，冷时再呈白色。化学性质稳定，不溶于水、盐酸、硝酸和稀硫酸，溶于热浓硫酸、氢氟酸。是弱的
两性氧化物，与硫酸氢钾熔融生成硫酸钛，与氢氧化钠熔融生成钛酸钠。用作重要的白色颜料和瓷器釉药，还用于制金属钛、钛铁合金、硬质合金。土壤中可能存在的氧化钛有金红石、锐钛矿、板钛矿、白钛石、钛铁石等，其中常见的有金红石和锐钛矿，前者为母岩所固有，后者为成土过程的产物。它们呈正面体而被硅酸盐矿物片所闭蓄，或在高岭石的片与片之间。次生的金红石亦可能存在。世界各地土壤中氧化钛的含量变幅很大，可以从痕迹量到25%。大多数土壤约在0.2-2.0%之间。我国各类土壤大体如此，个别的可高达6%，一般是北方土壤含钛较低而南方较高。
水铝英石 allophane 非晶质的含水铝硅酸盐矿物。其SiO2/Al2O3摩尔比率较宽，在1.3-2之间，既能溶于pH3.5的酸液中，也能溶于20 g/L的Na2CO3溶液中。水铝英石外观上呈海绵状团聚体，有许多细孔和巨大表面积。颜色随吸附的金属离子而异，常为白色、浅蓝色和浅绿色，是火山灰土壤的主要黏粒矿物。1913年Seki 在日本火山灰土壤中首次发现水铝英石。依据形成的作用不同，可分成两种来源，一种是碳酸盐岩广泛地发育的热带、亚热带地区，有丰富的水为交代作用提供良好条件，难溶成分(铝、铁、锰等)的原地残积，溶蚀-淀积形成的矿物中有水铝英石。另一个来源是热液矿床，经由交代换质作用后的产物。
伊毛缟石 imogolite 浮石质火山灰土壤中的丝状次晶质含水铝硅酸盐矿物。SiO2/Al2O3摩尔比率在1.1左右，大致组成为 SiO2.Al2O3.2.5 H2O。电子光学观测显示伊毛缟石具有独特的形态学特征，呈光滑而弯曲的线性管状，直径从10-30 nm间变化，长度一般有几微米。虽然在它的中空管状单位结构内有规则性的原子排列， 但是单位结构的相互排列中没有规则性，所以可称之为准结晶。伊毛缟石只能分散于pH3.5-4.0的酸液中，在碱性介质中会沉淀。伊毛缟石是粘土中唯一的在碱性状态下凝集的粘土矿物。1962 年Yoshinaga 和Aomine 从日本浮石质火山灰土壤中首次发现伊毛缟石。伊毛缟石主要在火山灰土壤中广泛分布，在火山灰土壤以外也有分布。生成伊毛缟石首先必须有硅酸和铝的脱离， 还要有往生成的场所移动和供应的过程。
黏土矿物 clay mineral 隐晶质或非晶质含水铝（或镁）硅酸盐矿物的总称。除海泡石、坡缕石具链层状结构外，均具层状结构。颗粒极细，一般小于0.01 mm。加水后具有不同程度的可塑性。主要包括高岭石族、伊利石族、蒙脱石族、蛭石族以及海泡石族等矿物。主要可用作陶瓷和耐火材料，并用于石油、建筑、纺织、造纸、油漆等工业。黏土矿物的形成方式有3种：①与风化作用有关；②热液和温泉水作用于围岩，可以形成黏土矿物的蚀变富集带；③由沉积作用、成岩作用生成黏土矿物。黏土矿物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+，交换性阴离子SO42-、Cl-、PO43-、NO3-。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。
黏粒矿物 clay-sized mineral 土壤黏粒粒级所含的一切矿物，包括黏土矿物和非黏土矿物。土壤中粘粒多是次生矿物，粒径小于0.001 mm，含粘粒多的土壤，营养元素含量丰富，团聚能力较强，有良好的保水保肥能力，但土壤的通气和透水性较差。土壤粘粒的主要矿物成分是层状硅
酸盐。这类矿物的晶体呈薄片状、板条状、管状、纤维状，厚度在十分之一到千分之一微米的数量级，长度和宽度一般在几微米以内。粘土的许多特性，如可塑性、粘结性、膨胀性、阳离子交换吸附等，大多产于这类层状硅酸盐，所以称这类硅酸盐矿物为黏土矿物。但是，粘粒中除层状硅酸盐外，还有或多或少晶质和非晶质的氧化物和氢氧化物等，而层状硅酸盐也不局限于黏粒粒级，在粉粒、砂粒等较粗的粒级中也有分布。
结晶矿物 crystalline mineral 各种原子在三维空间有序地重复排列的矿物。结晶矿物内部质点（原子、离子或分子）都是做规律排列的。这种规律表现为质点在三维空间做周期性平移重复，从而构成了所谓的格子，具有格子状构造是一切晶体的共同属性。在相同热力条件下，晶体与同种物质的非晶体相(非晶固体、液体、气体)相比较，其内能最小，因而晶体结构也是最稳定。晶体矿物内部质点规律性的排列是质点间引力与斥力达到平衡的结果，无论使质点间的距离增大或缩小，都会导致质点相对势能增大。而化学成分相同的物质，以不同的物理状态存在时，其中以结晶状况最为稳定，这也是与晶体的内能最小密切相关。如果没有外加能量的情况下，晶体是不会自发的向其他物理状态转变，即是晶体的稳定性。
非晶物质 noncrystalline material 亦称为“无定形物”，原子作无序或短程有序排列，无法用X射线或电子衍射检测其晶体结构的矿物或其他固态物质。非晶物质与结晶质相反，它们的内部质点不做规则排列，不具格子构造，如玻璃、琥珀、松香等就是非晶物质。从内部结构的角度来看，非晶物质中质点的分布颇类似与液体。在非晶物质如玻璃中，质点虽然可以是近程有序的，但不存在长程有序。非晶物质的内能比晶体大，即在相同的热力学条件下，它们的内能部分比晶体大。因此，它必然要向内能最小的结晶状态转化，最终成为稳定的晶体。由非晶质体到晶体的这种转变是自发进行的。而一些含有放射性元素的晶体，由于受到放射性元素发生蜕变时释放出来的能量影响，使原晶体的格子构造遭到破坏变为非晶质体，称为玻璃化作用。
过渡矿物 intergradient mineral 胀缩性2:1层状硅酸盐层间交换性阳离子被难以交换的聚合羟基铝离子[Alm(OH)n](3m-n)+取代后，具有胀缩性矿物向非胀缩性的绿泥石过渡的矿物。这一类矿物广泛分布于酸性土壤中，是一系列热稳定性14 ? 间距的二八面体层状硅酸盐，与沉积岩中的膨胀绿泥石相当。由于其阳离子交换量和比表面等性质介于胀缩性矿物（蛭石、蒙皂石）和非胀缩性矿物（绿泥石）之间，所以称之为过渡矿物。干湿交替、风化强烈、弱酸性介质和有云母类矿物存在的条件都有利于过渡矿物的形成，而存在有机质时有机质易与铝螯合，不利于形成过渡矿物。1953年Brown在研究英格兰西北部的潜育土时最早发现过渡矿物。过渡矿物直接或间接影响着土壤的习性，如土壤酸度、铝的毒害、磷酸固定、盐基交换、铵和钾的固定及胀缩性等都和它有密切关系。
矿物风化 mineral weathering 矿物在太阳辐射、大气、水及生物参与下产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程。根据风化作用的因素和性质可将其分为三种类型：物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用。物理风化过程主要是由温度变化、水分冻结、碎石劈裂以及风力、流水、冰川的磨擦力等物理因素的作用所引起的。化学风化包括溶解、水化、水解和氧