第一章土壤礦質土粒

1、第一章 土壤礦物質土粒第一節(jié)第一節(jié) 形成土壤母質的礦物、巖石形成土壤母質的礦物、巖石 礦物質是構成土壤的基本物質，又是植物礦礦物質是構成土壤的基本物質，又是植物礦質營養(yǎng)的源泉，是全面影響土壤肥力高低的一個質營養(yǎng)的源泉，是全面影響土壤肥力高低的一個重要因素。重要因素。 土壤中的礦物質來自巖石的風化物。而巖石土壤中的礦物質來自巖石的風化物。而巖石又是由礦物組成的，不同的礦物構成不同的巖石。又是由礦物組成的，不同的礦物構成不同的巖石。不同的巖石經(jīng)過風化作用，形成土壤中的礦物質。不同的巖石經(jīng)過風化作用，形成土壤中的礦物質。所以礦物能影響土壤的理化性質和所以礦物能影響土壤的理化性質和土土壤養(yǎng)分狀況。壤養(yǎng)

2、分狀況。 一、主要的成土礦物一、主要的成土礦物 （一）礦物的概念（一）礦物的概念 礦物是地殼中的化學元素在各種地質作用下形礦物是地殼中的化學元素在各種地質作用下形成的自然產物，是巖石的組成單位成的自然產物，是巖石的組成單位 。 礦物都具有一定的化學成分和物理性質，并以礦物都具有一定的化學成分和物理性質，并以各種形態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）存在于自然界中。各種形態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）存在于自然界中。 礦物可以是單一元素所組成的，也可以是幾種礦物可以是單一元素所組成的，也可以是幾種元素組成的化合物。元素組成的化合物。 形成巖石的礦物稱為造巖礦物。形成巖石的礦物稱為造巖礦物。 自然界的礦物絕大多數(shù)是固態(tài)

3、，少數(shù)為液態(tài)或自然界的礦物絕大多數(shù)是固態(tài)，少數(shù)為液態(tài)或膠體狀態(tài)。膠體狀態(tài)。（二）礦物的類型（二）礦物的類型 礦物按成因可分為原生礦物和次生礦物礦物按成因可分為原生礦物和次生礦物. . 原生礦物原生礦物 由地殼深處熔融狀態(tài)的巖漿由地殼深處熔融狀態(tài)的巖漿冷凝固結而形成的礦物稱原生礦物。如石英冷凝固結而形成的礦物稱原生礦物。如石英、長石、云母、輝石、角閃石等。、長石、云母、輝石、角閃石等。 次生礦物次生礦物 原生礦物經(jīng)物理、化學風化原生礦物經(jīng)物理、化學風化作用，組成和性質發(fā)生化學變化，形成的新作用，組成和性質發(fā)生化學變化，形成的新礦物稱次生礦物。如方解石、高嶺石等。礦物稱次生礦物。如方解石、高嶺石等

4、。 硅硅 酸酸 鹽鹽 類類氧氧 化化 物物 類類 硫硫 化化 物物 類類 磷磷 化化 物物 類類 1. 1.原生礦物原生礦物次生硅鋁酸鹽礦物次生硅鋁酸鹽礦物 氧化物類礦物有結晶和非結晶兩種氧化物類礦物有結晶和非結晶兩種 簡單鹽類礦物簡單鹽類礦物 2. 2.次生礦物次生礦物硅氧四面體硅氧四面體的構造圖示法硅氧四面體硅氧四面體的構造圖示法粘土礦物粘土礦物(Clay mineral)(Clay mineral)a、層狀硅酸鹽粘土礦物、層狀硅酸鹽粘土礦物(a)構造特征構造特征基本結構單位基本結構單位(1)硅氧四面體（硅氧四面體（SiO44-Si2O52-Si4O104- ）(2)鋁氧八面體鋁氧八面體(

5、AlO69-Al4O1212-Al4（OH）8O44- ) 鋁氧八面體鋁氧八面體 鋁氧八面體的構造圖示法鋁氧八面體的構造圖示法單位晶片單位晶片硅氧四面體硅氧四面體 硅層硅層鋁氧八面體鋁氧八面體 鋁層鋁層硅片（硅氧片）圖示法硅片（硅氧片）圖示法鋁片（水鋁片）圖示法鋁片（水鋁片）圖示法單位晶層單位晶層（1）1:1型型 一層硅層與一層鋁層重疊而成一層硅層與一層鋁層重疊而成 1:11:1型層狀硅酸鹽型層狀硅酸鹽( (高嶺石高嶺石) )晶體結構示意圖晶體結構示意圖 （2）2:1型型 兩層硅層中間夾一鋁層兩層硅層中間夾一鋁層2:12:1型層狀硅酸鹽（蒙脫石）晶體結構示意圖型層狀硅酸鹽（蒙脫石）晶體結構示意

6、圖 （3）2:1 :1型型 2:1型基礎上增加一鋁層型基礎上增加一鋁層(或鎂層或鎂層)2:1:12:1:1型層狀硅酸鹽（綠泥石）結構示意圖型層狀硅酸鹽（綠泥石）結構示意圖 同晶替代同晶替代 指硅酸鹽礦物的中心離子被電性相同、大小相近的其它離子所代替指硅酸鹽礦物的中心離子被電性相同、大小相近的其它離子所代替而礦物晶格構造保持不變的現(xiàn)象。而礦物晶格構造保持不變的現(xiàn)象。 發(fā)生同晶替代后，硅酸鹽礦物產生負電荷發(fā)生同晶替代后，硅酸鹽礦物產生負電荷 (b) 硅酸鹽礦物的種類硅酸鹽礦物的種類高嶺高嶺(石石)組組(Kaolinite ) 包括高嶺石、埃洛石、珍珠陶土等包括高嶺石、埃洛石、珍珠陶土等 特點：特點

7、： (1) 1:1型型 單位晶胞（層）化學式：單位晶胞（層）化學式：Al4Si4O10(OH)8 SiO2/Al2O3=4/2=2 硅鋁鐵率：硅鋁鐵率：土壤粘粒部分的土壤粘粒部分的SiO2和和Fe2O3、Al2O3（R2O3）含量的分子比）含量的分子比 硅鋁率：硅鋁率：土壤粘粒部分土壤粘粒部分SiO2和和Al2O3的分子比的分子比 硅鐵率：硅鐵率：土壤粘粒部分土壤粘粒部分SiO2和和Fe2O3的分子比的分子比 例：例：某土壤粘粒部分某土壤粘粒部分SiO2含量為含量為41.89%，Al2O3含量含量33.27%，F(xiàn)e2O3含量含量11.85%，計算其硅鋁鐵率、硅鐵率。，計算其硅鋁鐵率、硅鐵率。解

8、：解： 41.89 33.27 SiO2的分子含量的分子含量 0.698 Al2O3的分子含量的分子含量 0.326 60 102 11.85 SiO2 0.698 Fe2O3的分子含量的分子含量 0.074 1.75 160 R2O3 0.326+0.074 硅鋁鐵率可以反映土壤母質的化學風化程度硅鋁鐵率可以反映土壤母質的化學風化程度 硅鋁鐵率還可以反映土壤的成土過程和保肥能力硅鋁鐵率還可以反映土壤的成土過程和保肥能力 (2) 膨脹性小膨脹性小 晶層間距約晶層間距約0.72nm, ,硅片和鋁片之間存在氫鍵硅片和鋁片之間存在氫鍵 (3) 電荷數(shù)量少電荷數(shù)量少 同晶替代極少同晶替代極少 (4)

9、顆粒較大顆粒較大（有效直徑（有效直徑0.22m） 可塑性、粘結性、吸可塑性、粘結性、吸濕性、粘著性弱濕性、粘著性弱蒙脫石組蒙脫石組(Montmorillonite) 包括蒙脫石、綠脫石、蛭石等包括蒙脫石、綠脫石、蛭石等 特點：特點： (1) 2:1型型 單位晶胞的理論化學式：單位晶胞的理論化學式：Al4Si8O20(OH)4nH2O 蒙脫石理論硅鋁率蒙脫石理論硅鋁率SiO2/Al2O3=8/2=4 (2) 膨脹性大膨脹性大 晶層以分子引力聯(lián)結，晶層間距：晶層以分子引力聯(lián)結，晶層間距： 蒙脫石蒙脫石0.962.14nm 蛭石蛭石0.961.45nm (3) 電荷數(shù)量大電荷數(shù)量大 同晶替代現(xiàn)象普遍

10、同晶替代現(xiàn)象普遍 (4) 顆粒較細，呈片狀顆粒較細，呈片狀 可塑性、粘結性、吸濕性、粘著性顯著，對耕作不利可塑性、粘結性、吸濕性、粘著性顯著，對耕作不利 蒙脫石在我國北方土壤分布較廣，蛭石分布在風化不太強蒙脫石在我國北方土壤分布較廣，蛭石分布在風化不太強而排水良好的土壤中而排水良好的土壤中 水化云母水化云母(伊利石伊利石)組組(Hydromica)（又稱（又稱2 :1型非膨脹型非膨脹性礦物）性礦物） 特點：特點： (1) 2 :1型型 單位晶胞化學式：單位晶胞化學式： K2(AlFeMg)4(SiAl)8O20(OH)4nH2O SiO2/Al2O3:34 (2) 非膨脹性非膨脹性 晶層之間吸

11、附的晶層之間吸附的K+的強吸附力，的強吸附力，層間距層間距1.0nm (3) 電荷數(shù)量大電荷數(shù)量大 同晶替代現(xiàn)象普遍，同晶替代現(xiàn)象普遍，主要發(fā)生在硅片，電荷量較大，但部分被層間主要發(fā)生在硅片，電荷量較大，但部分被層間K+中和，有效電荷量少于蒙脫石中和，有效電荷量少于蒙脫石 (4) 可塑性等性質介于高嶺組和蒙脫組之間?？伤苄缘刃再|介于高嶺組和蒙脫組之間。 伊利石主要存在于我國北方干旱地區(qū)土壤中伊利石主要存在于我國北方干旱地區(qū)土壤中 4、綠泥石組、綠泥石組(Chlorite) （以綠泥石為代表，富含鎂、鐵以綠泥石為代表，富含鎂、鐵） 特點：特點： (1) 2:1:1型型三八面體，化學式為三八面體，

12、化學式為MgFeAl)12(SiAl)8O20(OH)16 (2)同晶替代現(xiàn)象普遍同晶替代現(xiàn)象普遍硅片、水鋁片和水鎂片上均有發(fā)生，硅片中硅片、水鋁片和水鎂片上均有發(fā)生，硅片中Al3+代代Si4+、鋁片中、鋁片中Mg2+代代Al3+產生負電荷，水鎂片中產生負電荷，水鎂片中Al3+ 代代Mg2+產生正電荷，兩者相抵為凈負電荷，產生正電荷，兩者相抵為凈負電荷，介于伊利石與高嶺石之間介于伊利石與高嶺石之間 (3) 顆粒較小顆粒較小 可塑性、粘結性、吸濕性、粘著性居中可塑性、粘結性、吸濕性、粘著性居中土壤中綠泥石大部分來自母質遺留，沉積巖和沉積物中較多土壤中綠泥石大部分來自母質遺留，沉積巖和沉積物中較多

13、 b、非硅酸鹽粘土礦物、非硅酸鹽粘土礦物 鐵、鋁、硅、錳等的氧化物及其水合物、水鋁英石鐵、鋁、硅、錳等的氧化物及其水合物、水鋁英石 結晶質和非晶質結晶質和非晶質 可變電荷，表面羥基的質子化或離解，因介質可變電荷，表面羥基的質子化或離解，因介質pH而異，而異， 可正可負（兩性膠體）可正可負（兩性膠體） 低低pH M-OH + H+M-OH2+（水合基）（水合基） 高高pH M-OH + OH-M-O- + H2O 氧化鐵氧化鐵(Iron oxide) 土壤主要礦質染色劑土壤主要礦質染色劑（1）氧化鐵的類型）氧化鐵的類型 針鐵礦針鐵礦(-FeOOH) 晶體較大者為黃色，較小者為晶體較大者為黃色，較

14、小者為棕色，存在于濕潤土壤有較高氧化性的亞表層，銹紋銹斑，鐵結核棕色，存在于濕潤土壤有較高氧化性的亞表層，銹紋銹斑，鐵結核 赤鐵礦赤鐵礦(-Fe2O3) 紅色，存在于干燥的氧化性表土層紅色，存在于干燥的氧化性表土層及膠膜及膠膜 纖鐵礦纖鐵礦(-FeOOH) 棕橙色，存在于排水不良而富含棕橙色，存在于排水不良而富含有機質土壤有機質土壤 磁赤鐵礦磁赤鐵礦(-Fe2O3) 暗紅棕色，存在于高度風化且有暗紅棕色，存在于高度風化且有機質少的表土機質少的表土 磁鐵礦（磁鐵礦（Fe3O4） 棕黑色，多存在于母質中棕黑色，多存在于母質中,有時與有時與磁赤鐵礦共存磁赤鐵礦共存 無定形鐵（無定形鐵（Fe(OH)3

15、） 棕色，膠膜，銹水棕色，膠膜，銹水 （2 2）氧化鐵的形態(tài)及轉化）氧化鐵的形態(tài)及轉化 非游離鐵非游離鐵 全鐵全鐵（FetFet） 游離鐵游離鐵 結晶質結晶質 （FedFed） 無定形或活性鐵無定形或活性鐵 非絡合鐵非絡合鐵 （FeoFeo） 絡合鐵（絡合鐵（FepFep） 土壤鐵的游離度（土壤鐵的游離度（% %）= Fed/ Fet = Fed/ Fet 100 100土壤鐵的活化度（土壤鐵的活化度（% %）= Feo/ Fed = Feo/ Fed 100 100土壤鐵的絡合度（土壤鐵的絡合度（% %）= Fep/ Fed = Fep/ Fed 100 100無定形無定形隱晶質隱晶質晶質晶

16、質 氧化鋁氧化鋁(Aluminium oxide) 硅酸鹽礦物徹底分解產物，常見的有三水鋁石硅酸鹽礦物徹底分解產物，常見的有三水鋁石AlAl2 2O O3 33H3H2 2O O，Al(OH)Al(OH)3 3 和和粘土礦物粘土礦物 濕熱強度風化濕熱強度風化脫硅富鋁化的指標之一脫硅富鋁化的指標之一 我國北緯我國北緯3030度以南土壤（紅壤、磚紅壤等）中才出現(xiàn)。度以南土壤（紅壤、磚紅壤等）中才出現(xiàn)。 花崗巖風化土壤中較多。山地土壤中也有三水鋁石存在花崗巖風化土壤中較多。山地土壤中也有三水鋁石存在 無定形鐵鋁氧化物比表面大，包被土粒，改變表面性質無定形鐵鋁氧化物比表面大，包被土粒，改變表面性質可吸

17、附固可吸附固定定H H2 2POPO4 4- -等陰離子，減低其有效性等陰離子，減低其有效性 氧化硅氧化硅(Silicon oxide)（粘粒）（粘粒）（結晶質和非晶質）（結晶質和非晶質）晶質以晶質以石英為主石英為主 非晶質為蛋白石非晶質為蛋白石(SiO2nH2O)，脫水結晶為玉髓、石英、方石英、，脫水結晶為玉髓、石英、方石英、鱗石英等變體。鱗石英等變體。土壤中部分蛋白石來源于有機體，其含量常與有機質含土壤中部分蛋白石來源于有機體，其含量常與有機質含量有關?？勺鳛楣磐寥缆癫乇韺拥闹甘拘缘V物。量有關。可作為古土壤埋藏表層的指示性礦物。水鋁英石水鋁英石(Allophane) 非晶質硅酸鹽礦物，火山

18、灰土壤的主要粘土礦物非晶質硅酸鹽礦物，火山灰土壤的主要粘土礦物,Si/Al變化在變化在1-2之之間。比表面較大，帶較多負電荷，數(shù)量決定于水化程度和溶液間。比表面較大，帶較多負電荷，數(shù)量決定于水化程度和溶液pH c、粘土礦物的形成和分布規(guī)律、粘土礦物的形成和分布規(guī)律 粘土礦物形成途徑粘土礦物形成途徑 粘土礦物：粘土礦物：風化和成土過程中形成的次生礦物風化和成土過程中形成的次生礦物 （1）原生礦物風化淋溶直接演變）原生礦物風化淋溶直接演變 +H2O，-K -K -Mg -Si -Si云母類云母類 伊利石伊利石 蛭石蛭石 蒙脫石蒙脫石 高嶺石高嶺石 三水鋁石三水鋁石 （2）風化沉淀（自然合成）學說）

19、風化沉淀（自然合成）學說 原生礦物徹底風化產物重新組合沉淀而成。原生礦物徹底風化產物重新組合沉淀而成。 SiO2nH2O 土壤土壤pH條件下帶負電荷，酸膠基條件下帶負電荷，酸膠基 Al2O3nH2O， Fe2O3nH2O 帶正電荷，堿膠基帶正電荷，堿膠基 鹽基離子鹽基離子Ca2+、Mg2+、K+、Na+等，決定溶液等，決定溶液pH，并參與礦物形成，并參與礦物形成 正負電荷膠體相互中和沉淀組成新礦物正負電荷膠體相互中和沉淀組成新礦物 沉淀沉淀 老化、結晶老化、結晶溶膠溶膠 凝膠（非晶質）凝膠（非晶質） 結晶質結晶質 當溶膠當溶膠SiO2/Al2O33，可形成，可形成2:1型礦物型礦物 當溶膠當溶

20、膠SiO2/Al2O33，可形成，可形成1:1型礦物及氧化鋁礦物型礦物及氧化鋁礦物 風化液風化液pHpH與鹽基淋溶有關，并影響膠體的正、負電荷數(shù)量和沉與鹽基淋溶有關，并影響膠體的正、負電荷數(shù)量和沉淀凝膠中正負電荷膠體的比例。淀凝膠中正負電荷膠體的比例。鹽基離子鹽基離子MgMg2+2+、K K+ +等直接參與新礦物合成，分別形成富鉀（伊利等直接參與新礦物合成，分別形成富鉀（伊利石）、富鎂（蛭石、綠泥石）等礦物。石）、富鎂（蛭石、綠泥石）等礦物。粘土礦物的形成條件粘土礦物的形成條件 粘土礦物形成與氣候等成土條件密切相關粘土礦物形成與氣候等成土條件密切相關 南方熱帶磚紅壤、亞熱帶紅壤礦物風化程度高，

21、粘土礦物以南方熱帶磚紅壤、亞熱帶紅壤礦物風化程度高，粘土礦物以1 1:1 1型為型為主，并有三水鋁石，粘粒硅鋁鐵率為主，并有三水鋁石，粘粒硅鋁鐵率為2 2左右，屬鐵鋁土左右，屬鐵鋁土 北方溫帶地區(qū)，粘粒礦物為各種北方溫帶地區(qū)，粘粒礦物為各種2:12:1型型( (伊利石、蒙脫石等伊利石、蒙脫石等) )，粘粒硅，粘粒硅鋁鐵率多在鋁鐵率多在3 3以上。風化度低，屬硅鋁土以上。風化度低，屬硅鋁土 我國土壤粘土礦物分布規(guī)律我國土壤粘土礦物分布規(guī)律 全國分為全國分為7 7個分布區(qū)個分布區(qū) 北方以水云母（伊利石）為主的北方以水云母（伊利石）為主的1 1、2 2、3 3區(qū)區(qū) 秦嶺、長江中下游水云母、蛭石、高嶺

22、石交錯分布區(qū)秦嶺、長江中下游水云母、蛭石、高嶺石交錯分布區(qū)(4(4區(qū)區(qū)) ) 南方西部蛭石和高嶺石為主的分布區(qū)（南方西部蛭石和高嶺石為主的分布區(qū)（5 5區(qū)）區(qū)） 南方以高嶺石為主的南方以高嶺石為主的6 6、7 7分布區(qū)分布區(qū) 西北和青藏高原水云母區(qū)西北和青藏高原水云母區(qū)(1(1區(qū)區(qū)) )，土壤風化程度最低，土壤風化程度最低 華南高嶺區(qū)（華南高嶺區(qū)（7 7區(qū)）土壤風化程度最高區(qū)）土壤風化程度最高 ( (三三) )主要成土礦物的性質主要成土礦物的性質一般為白色透明，含有雜質時呈其他顏色 。石英是最主要的造巖礦物，分布最廣，為酸性巖漿的主要成分，在沉積巖和變質巖中也常見。石英在巖石中常呈不透明或半透

23、明晶粒狀，煙灰色，油脂光澤。石英的伴生礦物是云母、長石。石英硬度大，化學性質穩(wěn)定，不易風化，巖石風化后，石英形成砂粒，含砂粒多的土壤，含鹽基少，形成的母質養(yǎng)分一般貧乏，酸性也較強。 石石 英英正長石正長石 KalSi3O8 晶體短柱狀，肉紅色、晶體短柱狀，肉紅色、淺黃色、淺黃紅色等，淺黃色、淺黃紅色等，玻璃光澤，完全解理，玻璃光澤，完全解理，硬度硬度6.06.0。正長石在巖正長石在巖石中呈晶粒，長方形的石中呈晶粒，長方形的小板狀，板面具有玻璃小板狀，板面具有玻璃光澤。伴生礦物為石英、光澤。伴生礦物為石英、云母等。正長石易風化，云母等。正長石易風化，風化后形成粘土礦物高風化后形成粘土礦物高嶺石等

24、，可為土壤提供嶺石等，可為土壤提供大量大量K K養(yǎng)分。正長石類養(yǎng)分。正長石類礦物一般含氧化鉀礦物一般含氧化鉀16.916.9。斜長石斜長石 Na（AlSi3O8）Ca（Al2Si2O8） 常呈板狀和柱狀晶體。常呈板狀和柱狀晶體。白色或灰白色。玻璃光白色或灰白色。玻璃光澤 ， 完 全 解 理 ， 硬 度澤 ， 完 全 解 理 ， 硬 度6 60 06 65 5。在巖石中在巖石中多呈晶粒，長方形板狀，多呈晶粒，長方形板狀，白色或灰白色，玻璃光白色或灰白色，玻璃光澤。伴生礦物主要是輝澤。伴生礦物主要是輝石和角閃石。斜長石比石和角閃石。斜長石比正長石容易風化，風化正長石容易風化，風化產物主要是粘土礦物

25、，產物主要是粘土礦物，能為土壤提供能為土壤提供K K、NaNa、CaCa等礦物養(yǎng)分。等礦物養(yǎng)分。白云母白云母KHKH2 2AlAl3 3SiSi3 3O O12 12 常見片狀、鱗片狀。常見片狀、鱗片狀。白云母無色透明或白云母無色透明或淺色（淺黃、淺綠）淺色（淺黃、淺綠）透明。極完全解理，透明。極完全解理，薄片具有彈性，珍薄片具有彈性，珍珠 光 澤 ， 硬 度珠 光 澤 ， 硬 度2 20 03 30 0。白云母較難風化，白云母較難風化，風化產物為細小的風化產物為細小的鱗片狀，強烈風化鱗片狀，強烈風化后能形成高嶺石等后能形成高嶺石等粘土礦物。粘土礦物。黑云母黑云母KHKH2 2（MgMg，F(xiàn)e

26、Fe）3 3AlSiAlSi3 3O O1212深深褐色或黑色，其褐色或黑色，其他性質同白云母。他性質同白云母。黑云母主要分布黑云母主要分布在花崗巖、片麻在花崗巖、片麻巖和結晶片巖中，巖和結晶片巖中，伴生礦物是石英、伴生礦物是石英、正長石等。黑云正長石等。黑云母較白云母易于母較白云母易于風化，風化物為風化，風化物為碎片狀。碎片狀。云母類因化學成分不同而分為白云母和黑云母。云母類因化學成分不同而分為白云母和黑云母。 角閃石呈細長柱狀，角閃石呈細長柱狀，深綠至黑色，玻璃光深綠至黑色，玻璃光澤，完全解理，硬度澤，完全解理，硬度5.06.0,角閃石主要角閃石主要分布在巖漿巖和變質分布在巖漿巖和變質巖中

27、的片麻巖和片巖巖中的片麻巖和片巖中。在巖石中呈針狀中。在巖石中呈針狀或纖維狀。伴生礦物或纖維狀。伴生礦物為正長石、斜長石和為正長石、斜長石和輝石，角閃石易風化，輝石，角閃石易風化，風化產物為粘土礦物。風化產物為粘土礦物。 普通角閃石普通角閃石 CaCa（MgMg，F(xiàn)eFe）3 3SiSi4 4O O1212呈短柱狀、致密塊狀，呈短柱狀、致密塊狀，棕至暗黑色，條痕灰色，棕至暗黑色，條痕灰色，中等解理，硬度中等解理，硬度5 55 5。輝長巖和玄武巖中，在輝長巖和玄武巖中，在巖石中多呈晶粒狀。伴巖石中多呈晶粒狀。伴生礦物為角閃石、斜長生礦物為角閃石、斜長石、輝石等，較角閃石石、輝石等，較角閃石難風化

28、，風化物為粘土難風化，風化物為粘土礦物，富含礦物，富含F(xiàn)eFe。輝石輝石 CaCa（MgMg，F(xiàn)eFe）SiSi2 2O O6 6普通輝石普通輝石橄欖石呈粒狀集合體出現(xiàn)，橄欖石呈粒狀集合體出現(xiàn)，橄欖綠色，玻璃光澤或油脂橄欖綠色，玻璃光澤或油脂光澤。橄欖石為超基性巖的光澤。橄欖石為超基性巖的主要組成礦物，伴生礦物為主要組成礦物，伴生礦物為斜長石、輝石，不與石英共斜長石、輝石，不與石英共生，易風化，風化產物有蛇生，易風化，風化產物有蛇紋石、滑石等。紋石、滑石等。蛇紋石呈污綠色，玻璃光蛇紋石呈污綠色，玻璃光澤或油脂光澤，斷口上有時澤或油脂光澤，斷口上有時呈蠟狀光澤，比重呈蠟狀光澤，比重2 25 5，

29、硬，硬度度2 20 04 40 0。橄攬石（橄攬石（Mg，F(xiàn)e）2SiO4 方解石為次生礦物，呈菱形，半方解石為次生礦物，呈菱形，半透明，乳白色，含雜質時呈灰色、透明，乳白色，含雜質時呈灰色、黃色、紅色等，完全解理，玻璃黃色、紅色等，完全解理，玻璃光澤。與稀鹽酸反應生成光澤。與稀鹽酸反應生成COCO2 2氣泡。氣泡。無色透明者稱冰洲石。方解石分無色透明者稱冰洲石。方解石分布很廣，是大理巖、石灰?guī)r的主布很廣，是大理巖、石灰?guī)r的主要礦物，常為砂巖、礫巖的膠結要礦物，常為砂巖、礫巖的膠結物，也可在基性噴出巖氣孔中出物，也可在基性噴出巖氣孔中出現(xiàn)。方解石的風化主要是受含現(xiàn)。方解石的風化主要是受含COC

30、O2 2的水的溶解作用，形成重碳酸鹽的水的溶解作用，形成重碳酸鹽隨水流失，石灰?guī)r地區(qū)的溶洞就隨水流失，石灰?guī)r地區(qū)的溶洞就是這樣形成的。是這樣形成的。方解石方解石 CaCO3 綠泥石種類多，成分變綠泥石種類多，成分變化大，結晶體呈片狀、化大，結晶體呈片狀、板狀，一般呈鱗片狀存板狀，一般呈鱗片狀存在。暗綠色至綠黑色。在。暗綠色至綠黑色。完全解理，玻璃光澤至完全解理，玻璃光澤至珍珠光澤。綠泥石由黑珍珠光澤。綠泥石由黑云母、角閃石、輝石變云母、角閃石、輝石變質而成。存在于變質巖質而成。存在于變質巖中，如綠泥石片巖。較中，如綠泥石片巖。較難風化，風化物為細粒。難風化，風化物為細粒。綠泥石（綠泥石（MgM

31、g，F(xiàn)eFe）5 5AlAl（AlSiAlSi3 3O O1010）（）（OHOH）8 8白云石是由方解石、菱美礦結白云石是由方解石、菱美礦結合而成，呈彎曲的馬鞍狀、粒合而成，呈彎曲的馬鞍狀、粒狀、致密塊狀等，灰白色，有狀、致密塊狀等，灰白色，有時帶微黃色，玻璃光澤，性質時帶微黃色，玻璃光澤，性質與方解石相似，但較穩(wěn)定，與與方解石相似，但較穩(wěn)定，與冷鹽酸反應微弱，只能與熱鹽冷鹽酸反應微弱，只能與熱鹽酸反應，粉末遇稀鹽酸起反應，酸反應，粉末遇稀鹽酸起反應，這是與方解石的主要區(qū)別。白這是與方解石的主要區(qū)別。白云石是組成白云巖的主要礦物，云石是組成白云巖的主要礦物，也存在于石灰?guī)r中。風化物是也存在于

32、石灰?guī)r中。風化物是土壤土壤CaCa、MgMg養(yǎng)分的主要來源。養(yǎng)分的主要來源。白云石白云石 CaCOCaCO3 3MgCOMgCO3 3磷灰石呈致密塊狀、土狀等。磷灰石呈致密塊狀、土狀等。灰白、黃綠、黃褐等色，不灰白、黃綠、黃褐等色，不完全解理，硬度完全解理，硬度5.05.0。在礦。在礦物上加鉬酸銨，再加一滴硝物上加鉬酸銨，再加一滴硝酸即有黃色沉淀生成，這是酸即有黃色沉淀生成，這是鑒別磷灰石的主要方法。磷鑒別磷灰石的主要方法。磷灰石以次要礦物存在于巖漿灰石以次要礦物存在于巖漿巖和變質巖中。較難風化，巖和變質巖中。較難風化，風化產物是土壤磷養(yǎng)分的重風化產物是土壤磷養(yǎng)分的重要來源。要來源。磷灰石磷灰

33、石 CaCa5 5（POPO4 4）3 3（F F，ClCl）石膏呈板狀、塊石膏呈板狀、塊狀、無色或白色。狀、無色或白色。玻璃光澤或絲絹玻璃光澤或絲絹光澤。硬度光澤。硬度20，是干旱炎熱氣候是干旱炎熱氣候條件下的鹽湖沉條件下的鹽湖沉積。常作土壤改積。常作土壤改良劑。良劑。 石膏石膏 CaSOCaSO4 42H2H2 2O O8 8 赤鐵礦赤鐵礦 （Fe2O3 ） 常呈鮞狀、腎狀，常呈鮞狀、腎狀，顏色為赤紅色，顏色為赤紅色，條痕為櫻紅色；條痕為櫻紅色； 半金屬光澤，半金屬光澤，無解理，無磁性。無解理，無磁性。 水晶是結晶完好的透明石水晶是結晶完好的透明石英晶體，常呈無色透明狀，當英晶體，常呈無色

34、透明狀，當含有某些金屬元素等雜質時，含有某些金屬元素等雜質時，可呈現(xiàn)出紫色、薔薇色、金黃可呈現(xiàn)出紫色、薔薇色、金黃色、黑色或褐色等。色、黑色或褐色等。 根據(jù)水晶顏色的不同可分根據(jù)水晶顏色的不同可分為：紫晶、黃晶、薔薇水晶、為：紫晶、黃晶、薔薇水晶、煙水晶、茶晶、墨晶等。紫晶煙水晶、茶晶、墨晶等。紫晶最為珍貴，其次是黃晶、煙晶。最為珍貴，其次是黃晶、煙晶。 水晶水晶 英文名稱為英文名稱為Rockcrystal，別名晶石、水晶石。古代希臘人稱水，別名晶石、水晶石。古代希臘人稱水晶為晶為Krystallos，意思是，意思是“潔白的冰潔白的冰”。 紅寶石硬度僅在金紅寶石硬度僅在金剛石之下。顏色鮮紅、剛

35、石之下。顏色鮮紅、美艷，可以稱得上是美艷，可以稱得上是“紅色寶石之冠紅色寶石之冠”。瑰。瑰麗、華貴的紅寶石是寶麗、華貴的紅寶石是寶石之王，是寶中之寶，石之王，是寶中之寶，其優(yōu)點超過所有的寶石。其優(yōu)點超過所有的寶石。 紅寶石紅寶石 紅寶石源自拉丁文。屬于剛玉族礦物，三方晶系。因其成分中含紅寶石源自拉丁文。屬于剛玉族礦物，三方晶系。因其成分中含鉻而呈紅到粉紅色，含量越高顏色越鮮艷。鉻而呈紅到粉紅色，含量越高顏色越鮮艷。 巖石巖石 是一種或幾種礦物組合而是一種或幾種礦物組合而成的自然集合體。巖石都有一定的礦物成的自然集合體。巖石都有一定的礦物組成，結構和構造。組成，結構和構造。 二、主要成土巖石（二

36、）巖石的概念1.1.巖巖 漿漿 巖巖 巖漿巖是地球內部巖漿侵入地殼或噴出巖漿巖是地球內部巖漿侵入地殼或噴出地表冷凝形成的巖石。地表冷凝形成的巖石。 巖漿巖的類型巖漿巖的類型:巖漿巖巖漿巖深成巖深成巖 淺成巖淺成巖 噴出巖噴出巖 侵入巖侵入巖 （二）巖石的類型主要的巖漿巖主要的巖漿巖 酸性巖酸性巖 SiO2含量在含量在65以上以上 如如花崗巖花崗巖, ,流紋巖流紋巖 中性巖中性巖SiO2 含量含量5265 如閃長巖如閃長巖, ,安山巖安山巖 基性巖基性巖SiO2 含量含量4552 如如輝長巖輝長巖, ,玄武巖玄武巖 超基性巖超基性巖 SiO2含量小于含量小于45 如如橄欖巖橄欖巖 脈脈 巖巖 如

37、偉晶巖如偉晶巖 侵入性巖漿巖噴出性巖漿巖玄武巖花崗巖2.2.沉沉 積積 巖巖 沉積巖是由地殼表面早期形成的沉積巖是由地殼表面早期形成的巖石經(jīng)風化、搬運、沉積、壓實、膠結巖石經(jīng)風化、搬運、沉積、壓實、膠結硬化而形成的巖石。一般分為機械沉積硬化而形成的巖石。一般分為機械沉積巖、化學沉積巖和生物沉積巖三類。巖、化學沉積巖和生物沉積巖三類。 以顆粒大小分為以顆粒大小分為: : 礫狀結構礫狀結構 ( (如如礫巖礫巖),),粒狀結構粒狀結構( (如如沙巖沙巖),),中粒狀結構中粒狀結構( (如沙巖如沙巖) ) 以顆粒形狀分為以顆粒形狀分為: : 角礫狀結構，顆粒有角礫狀結構，顆粒有棱角棱角( (如角礫巖如

38、角礫巖) )，圓滾狀結構，顆粒無棱角，圓滾狀結構，顆粒無棱角( (如礫巖如礫巖) )主要的沉積巖主要的沉積巖 : 角礫巖角礫巖, ,礫巖礫巖, ,砂巖砂巖 頁巖頁巖, ,石灰?guī)r石灰?guī)r 原來存在的巖石在新的地殼變動或巖原來存在的巖石在新的地殼變動或巖漿活動產生的高溫、高壓下，使巖石的礦漿活動產生的高溫、高壓下，使巖石的礦物重新結晶，重新排列，改變其結構、構物重新結晶，重新排列，改變其結構、構造和化學成分，而形成的新巖石，稱變質造和化學成分，而形成的新巖石，稱變質巖。巖。 3.變質巖變質巖( (三三) )主要的變質巖主要的變質巖: : 巖片巖片, ,麻巖麻巖, ,石英石英, ,巖板巖巖板巖, ,結

39、晶片巖結晶片巖, ,千枚巖千枚巖, ,大理巖大理巖 第二節(jié)第二節(jié) 礦物巖石的風化作用與土壤母質礦物巖石的風化作用與土壤母質風化作用是地球表面或近地球表面的巖石在大風化作用是地球表面或近地球表面的巖石在大氣圈各種營力作用下所產生的物理化學變化。氣圈各種營力作用下所產生的物理化學變化。巖石發(fā)生物理和化學的變化稱為風化。巖石發(fā)生物理和化學的變化稱為風化。一、風化作用的概念和類型一、風化作用的概念和類型 （一）風化作用概念（一）風化作用概念（二）風化作用的類型（二）風化作用的類型 由于作用因子的不同，巖石風化作用過程的由于作用因子的不同，巖石風化作用過程的特點各異，可分為物理風化，化學風化和生物風特點

40、各異，可分為物理風化，化學風化和生物風化三大類型。化三大類型。 1.物理風化物理風化 巖石發(fā)生疏松、崩解等機械破壞過程，只巖石發(fā)生疏松、崩解等機械破壞過程，只造成巖石結構、構造的改變，一般不引起化學造成巖石結構、構造的改變，一般不引起化學成分的變化的過程稱為物理風化。成分的變化的過程稱為物理風化。(見下圖）見下圖）巖石的層狀剝落示意圖巖石的層狀剝落示意圖引起物理風化作用的因素很多，主要有引起物理風化作用的因素很多，主要有： 冰劈作用冰劈作用 進入巖石裂縫中的水反復融化與進入巖石裂縫中的水反復融化與凍結，對巖面產生劈裂作用而引起。凍結，對巖面產生劈裂作用而引起。 風和流水的作用風和流水的作用 主

41、要風和流水把巖石表層剝主要風和流水把巖石表層剝落的碎屑吹走、沖走及磨蝕。落的碎屑吹走、沖走及磨蝕。 熱力作用熱力作用 巖石受熱后引起表層和內部熱脹巖石受熱后引起表層和內部熱脹冷縮不同引起。冷縮不同引起。 冰川作用冰川作用 冰川底部和兩側的巖石會受到冰川冰川底部和兩側的巖石會受到冰川的壓力和磨蝕作用而破碎。的壓力和磨蝕作用而破碎。 卸荷作用卸荷作用 指由巖石卸荷釋重而引起的剝離作用。指由巖石卸荷釋重而引起的剝離作用。在花崗巖分布區(qū)最為常見。在花崗巖分布區(qū)最為常見。 2.化學風化作用化學風化作用 巖石和礦物在大氣，水及生物的相互作用下發(fā)生巖石和礦物在大氣，水及生物的相互作用下發(fā)生的化學成分和礦物組

42、成的變化，稱化學風化。的化學成分和礦物組成的變化，稱化學風化。 引起化學風化作用的主要因素有引起化學風化作用的主要因素有溶解作用溶解作用 指巖石礦物溶解于水的作用。指巖石礦物溶解于水的作用。 水化作用水化作用 指水分子與礦物化合生成含水礦指水分子與礦物化合生成含水礦物的化學作用。物的化學作用。 水解作用水解作用 指礦物與水發(fā)生反應而分解的指礦物與水發(fā)生反應而分解的作用。作用。 3. 3.生物風化作用生物風化作用 巖石和礦物在生物影響下發(fā)生的物理和化巖石和礦物在生物影響下發(fā)生的物理和化學變化稱生物風化作用。生物風化作用主要有學變化稱生物風化作用。生物風化作用主要有兩個方面：兩個方面： 氧化作用氧

43、化作用 巖石中的很多礦物都能被自然巖石中的很多礦物都能被自然界的氧氧化生成新礦物。界的氧氧化生成新礦物。 碳酸化作用碳酸化作用 碳酸與巖石中的金屬離子發(fā)生碳酸與巖石中的金屬離子發(fā)生反應形成碳酸鹽的作用稱之為碳酸化作用。這種反應形成碳酸鹽的作用稱之為碳酸化作用。這種現(xiàn)象在石灰?guī)r地區(qū)最為常見?，F(xiàn)象在石灰?guī)r地區(qū)最為常見。 A:A:生物的機械破碎作用生物的機械破碎作用 由生物的生命活由生物的生命活動引起的巖石機械破碎作用動引起的巖石機械破碎作用( (物理風化物理風化) )。例如：根劈作用。例如：根劈作用。 B:B:生物的化學分解作用生物的化學分解作用 有些生物在生命有些生物在生命活動中靠分泌酸類物質分

44、解巖石，從中吸活動中靠分泌酸類物質分解巖石，從中吸取營養(yǎng)物質。取營養(yǎng)物質。上述上述3 3種風化類型之間相互影響，相互種風化類型之間相互影響，相互聯(lián)系聯(lián)系, ,只是在不同的外界條件下各有側重。只是在不同的外界條件下各有側重。 成土母質指巖石風化后形成的疏松成土母質指巖石風化后形成的疏松碎屑物，通過成土過程可發(fā)育為土壤?？伤樾嘉?，通過成土過程可發(fā)育為土壤?？煞譃闅埛e母質和運積母質。這種物質是形分為殘積母質和運積母質。這種物質是形成土壤的基礎，因此稱為成土母質，簡稱成土壤的基礎，因此稱為成土母質，簡稱母質。母質。二、土壤母質的形成及我國的主要成土母質二、土壤母質的形成及我國的主要成土母質（一）母質的

45、形成（一）母質的形成2. 坡積物坡積物 坡積物是基巖風化物被雨水或融雪坡積物是基巖風化物被雨水或融雪水在重力作用下，沿斜坡運行，堆積在山坡和山水在重力作用下，沿斜坡運行，堆積在山坡和山麓的一種運積母質。肥力較高。麓的一種運積母質。肥力較高。 （二）成土母質的類型（二）成土母質的類型1. 殘積物殘積物 原積物也稱殘積物。指基巖風化后殘原積物也稱殘積物。指基巖風化后殘留于原地的物質。母質的性質受母巖影響較大，一留于原地的物質。母質的性質受母巖影響較大，一般上層顆粒細，下層粗，逐漸過渡到母巖層般上層顆粒細，下層粗，逐漸過渡到母巖層 。5.5.湖積物湖積物 湖積物指原湖泊底部的沉積物質，湖積物指原湖泊

46、底部的沉積物質，以后由于湖水位的下降或陸地上升而出露的一以后由于湖水位的下降或陸地上升而出露的一種母質。3.3.洪積物洪積物 是山洪夾雜泥沙和碎石沉積在山前谷是山洪夾雜泥沙和碎石沉積在山前谷口一帶的一種運積母質。洪積母質往往形成扇形，口一帶的一種運積母質。洪積母質往往形成扇形，稱為洪積扇。洪積物的母質層較深厚，養(yǎng)分豐富，稱為洪積扇。洪積物的母質層較深厚，養(yǎng)分豐富，形成的土壤肥力較高。形成的土壤肥力較高。4.4.沖積物沖積物 沖積物指被河水或山溪水搬運而沉沖積物指被河水或山溪水搬運而沉積的物質。沖積物因流域廣，成分復雜，養(yǎng)分積的物質。沖積物因流域廣，成分復雜，養(yǎng)分也比較豐富。也比較豐富。8. 黃

47、土及黃土狀物質黃土及黃土狀物質 黃土是由風搬運沉積的黃土是由風搬運沉積的第四紀陸相粉砂質富含碳酸鈣的土狀沉積物。黃第四紀陸相粉砂質富含碳酸鈣的土狀沉積物。黃土形成的土壤肥力一般較高。土形成的土壤肥力一般較高。 6.6.淺海沉積物淺海沉積物 淺海沉積物指河流攜帶泥沙，淺海沉積物指河流攜帶泥沙，在海岸邊沉積的物質。在海岸邊沉積的物質。7.7.風積物風積物 風積物是經(jīng)風搬運而堆積的物質，風積物是經(jīng)風搬運而堆積的物質，如風成砂和黃土。形成的土壤肥力低。一般風如風成砂和黃土。形成的土壤肥力低。一般風積物多為砂丘、砂崗等。積物多為砂丘、砂崗等。10.冰川沉積物和冰水沉積物冰川沉積物和冰水沉積物 冰川沉積物

48、由冰川搬冰川沉積物由冰川搬運的粉砂、沙礫石和漂礫等混合的非層狀沉積的物質。運的粉砂、沙礫石和漂礫等混合的非層狀沉積的物質。冰水沉積物指由冰川搬運，以后為冰川融水的水流所冰水沉積物指由冰川搬運，以后為冰川融水的水流所分選、沉積物質。在我國分布較廣，但多不連續(xù)，呈分選、沉積物質。在我國分布較廣，但多不連續(xù)，呈小片分布。小片分布。9.第四紀紅色粘土第四紀紅色粘土 指第四紀溫暖潮濕氣候下形成的指第四紀溫暖潮濕氣候下形成的紅色粘質殘積物或運積物。質地粘重，呈紅色、棕紅紅色粘質殘積物或運積物。質地粘重，呈紅色、棕紅色，養(yǎng)分含量少，酸至強酸反應。色，養(yǎng)分含量少，酸至強酸反應。第三節(jié)第三節(jié) 土壤礦物質土粒的組

49、成及特性土壤礦物質土粒的組成及特性一、粒徑對礦物質土粒的礦物組成與化學組成的影響一、粒徑對礦物質土粒的礦物組成與化學組成的影響 土壤中的各種固體顆粒簡稱土壤中的各種固體顆粒簡稱土粒土粒。分。分單粒單粒和和復粒復粒。二、礦物質土粒的大小分級二、礦物質土粒的大小分級（一）粒級的概念（一）粒級的概念粒級（粒組）：粒級（粒組）： 土粒大小不同，性質也隨之而異。土粒大小不同，性質也隨之而異。可按照土粒粒徑的大小及其性質分成若干粒級可按照土粒粒徑的大小及其性質分成若干粒級(或粗或粗細細)。（二）粒級的分類（二）粒級的分類粒級分類常用的標準有以下三種：粒級分類常用的標準有以下三種：1國際制國際制 國際制原為

50、瑞典土壤學家愛特伯所擬定。粒級分類標準為十進位的，簡明易記，西歐多采用。其分級標準如下表：2卡慶斯基制 由前蘇聯(lián)卡慶斯基擬定的分類標準。將大于1毫米的稱為石礫；小于1毫米的又以001毫米為界，大于001毫米的土粒稱為物理性砂粒，小于0，01米的土粒稱為物理性粘粒，其標準如下表： 3.中國制中國制 中國科學院南京土壤所等單位，中國科學院南京土壤所等單位，按我國習用的標準，并結合群眾經(jīng)驗綜合按我國習用的標準，并結合群眾經(jīng)驗綜合而成。我國這個分類標準與目前國際上通而成。我國這個分類標準與目前國際上通用的標準大體相近，但也有一些差別，它用的標準大體相近，但也有一些差別，它把粘粒的上限移至把粘粒的上限移

51、至2微米微米,而把粘粒級分為而把粘粒級分為粗和細兩個粒級粗和細兩個粒級.其標準如下表：其標準如下表：三、礦物質的機械組成和質地分類三、礦物質的機械組成和質地分類（一）機械組成和質地的概念（一）機械組成和質地的概念粗細不同的土粒在土壤中占有的不同的比粗細不同的土粒在土壤中占有的不同的比例，這種大小不同土粒的比例組合，叫礦例，這種大小不同土粒的比例組合，叫礦物質土粒的物質土粒的機械組成機械組成。 根據(jù)機械組成的一定范圍劃分的土壤類根據(jù)機械組成的一定范圍劃分的土壤類型叫型叫土壤質地土壤質地。（二）土壤質地分類制（二）土壤質地分類制國際制土壤質地分類國際制土壤質地分類：是一種三級分類法，：是一種三級分

52、類法，即按砂粒、粉粒、粘粒三種粒級占百分數(shù)進行即按砂粒、粉粒、粘粒三種粒級占百分數(shù)進行分類，劃分為砂土、壤土、粘壤土、粘土四類分類，劃分為砂土、壤土、粘壤土、粘土四類十二級。十二級。15%者為砂土質地組和壤土質地組；者為砂土質地組和壤土質地組；15%25%者為粘壤組；者為粘壤組；25%為粘土組。為粘土組。當土壤含粉粒當土壤含粉粒45%時，在各組質地的名稱時，在各組質地的名稱前冠以前冠以“粉質粉質”字樣；當土壤含粉粒字樣；當土壤含粉粒55% 45%時，則冠以時，則冠以“砂質砂質”字樣，當砂粒含量字樣，當砂粒含量85%時，則為壤砂土或砂土。時，則為壤砂土或砂土。2卡慶斯基土壤質地分類卡慶斯基土壤質地分類 這是一種二級這是一種二級分類法，按物理性砂粒和物理性粘粒的百分類法，按物理性砂粒和物理性粘粒的百分數(shù)劃分為砂土、壤土及粘土三類九級。分數(shù)劃分為砂土、壤土及粘土三類九級。解放后，我國多采用這種分類。如下表：解放后