第一章土壤礦物質(zhì)與巖石的風化

第一章土壤礦物質(zhì)與巖石的風化1.1巖石的風化

巖石：巖石是一種或數(shù)種礦物的集合體。（礦物：一類產(chǎn)生于地殼中具有一定化學組成、物理性質(zhì)和內(nèi)部構造的單質(zhì)或化合物。）

土壤母質(zhì)：巖石的風化產(chǎn)物，又稱成土母質(zhì)，土壤礦物質(zhì)：巖石風化形成的礦物顆粒統(tǒng)稱。成土作用風化作用一、主要成土礦物的組成和特性二、幾種主要巖石類型和特性三、巖石的風化作用的類型四、風化作用的產(chǎn)物的類型巖石及風化原生礦物(primarymineral)：由地殼深處巖漿冷凝而形成的礦物。石英(quartz)、正長石(orthoclase)、斜長石(plagioclase)白云母(muscovite)、黑云母(biotite)、角閃石(hornblende)、輝石(augite)、橄欖石、(olivine)、方解石(calcite)、白云石(dolomite)、磷灰石(apatite)、赤鐵礦(hematite)、褐鐵礦（limonite）、磁鐵礦(magnetite)、黃鐵礦(pyrite)次生礦物(secondarymineral)：由原生礦物風化演變而形成的新礦物。高嶺石(kaolinite)蒙脫石(montmorillonite)水云母(hydromica)（見課本p10)主要成土礦物巖石：是由一種或幾種礦物構成的，是礦物的天然集合體。（一）巖漿巖巖漿巖：指地球內(nèi)部熔融巖漿上浸地殼的一定深度或噴出地表冷卻凝固所形成的巖石。共性：非碎屑壯的塊狀構造；沒有規(guī)則的層次排列；不含化石。主要巖石類型和特性按組成巖石礦物種類分

單礦巖復礦巖按巖石形成方式分

巖漿巖(magmaticrock)沉積巖(sedimentaryrock)變質(zhì)巖(metamorphicrock)巖石(rock)石灰?guī)r變質(zhì)巖

變質(zhì)巖是沉積巖、巖漿巖經(jīng)過高溫高壓或受巖漿侵入的影響，其礦物組成、結構、構造，以至化學成分發(fā)生劇烈改變后形成的。共性是：一般具有片理及片麻構造；礦物質(zhì)地致密，堅硬；不易風化。例如片麻巖，石英巖，板巖，片巖，千枚巖，大理巖等。巖石的風化作用（weathering)風化作用：巖石在地表受到種種外力作用，逐漸破碎成為疏松物質(zhì)，這一過程叫做風化作用。所產(chǎn)生的疏松物質(zhì)就是土壤母質(zhì)。風化作用的類型（一）物理風化作用

指使巖石產(chǎn)生物理變化而成為碎屑狀態(tài)的過程，特點是成分未變。1、主要是溫度引起巖石的熱力學變化--晝夜溫差、凍結。2、鹽類結晶的裂脹作用、流水沖刷和磨蝕、風砂磨蝕產(chǎn)物：顆粒較粗，多偏砂、石礫多，養(yǎng)分不易釋放出來。圖1-17氣溫變化引起巖石脹縮不均而崩解過程示意圖a、b、c、d表示風化過程圖2-18由于冰的凍結擴大了巖石的裂隙

風蝕殘土墩風蝕根露風蝕留礫魔鬼城（二）化學風化作用 指巖石在水和空氣（主要是氧氣和二氧化碳）的參與下進行的溶解作用、水化作用、水解作用、氧化作用等的總稱，特點是巖石可進一步破碎成膠體狀微粒，使原生礦物成分發(fā)生改變，產(chǎn)生在地表條件下比較穩(wěn)定的次生礦物。1、溶解作用CaCO3+H2O+CO2Ca2++2HCO3-2、水化作用CaSO4+2H2OCaSO4

2H2O(硬石膏)（石膏）2Fe2O3+3H2O2Fe2O33H2O(赤鐵礦)(褐鐵礦)Fe2O3（赤鐵礦）…………… 紅色2Fe2O3H2O（赤褐鐵礦）… 淺紅棕色Fe2O3

H2O（針鐵礦）…… 棕色2Fe2O33H2O（褐鐵礦）… 棕黃色Fe2O32H2O（褐鐵礦）…… 黃色3、水解作用--最基本、最重要4、氧化作用2KalSi3O8+CO2+2H2OH2Al2Si2O8H2O+2SiO2+K2CO3(正長石)(高嶺石)(含水二氧化硅)(鉀鹽)Ca2(PO4)+2H2O+2CO2

Ca(H2-PO4)2+2CaCO3(磷灰石)(磷酸二氫鈣)2FeS2+16H2O+7O22FeSO47H2O+2H2SO4(黃鐵礦)(硫酸亞鐵)（三）生物風化作用

指動物、植物、微生物的生命活動及其分解產(chǎn)物對巖石礦物的風化作用。1、根系的擠壓；2、地衣、苔蘚保蓄水分，加強化學風化；3、呼吸產(chǎn)生的二氧化碳和有機酸，分解礦物等。植物根的機械破壞作用

一、殘積母質(zhì)(residualmaterial)指巖石風化形成土壤母質(zhì)后未經(jīng)搬運而殘留于原地。

1、分布：山區(qū)比較平緩的高地。

2、特點：（1）粗骨性；（2）淺薄。二、運積母質(zhì)(transportationmaterial)（一）流水沉積母質(zhì)(流水搬運沉積)1、坡積物(slopedeposit)

（1）分布：山坡中下部

（2）特點：厚度較大，顆粒較細，是山區(qū)果樹和經(jīng)濟林木的主要林業(yè)用地。風化產(chǎn)物的母質(zhì)類型2、洪積物(diluvialdeposit)（1）分布：山谷出口處，呈扇狀分布。（2）特點：具有一定的分選性，頂部粗、邊緣細。3、河流沖積物(riveralluvium)（1）分布：河流兩岸。（2）特點：上游粗、下游細；近河岸粗、遠河岸細

(二)、湖積物(lacustrinedeposit)

顆粒細膩、質(zhì)地粘重、有機質(zhì)含量高，比較肥沃。三、冰磧物(glacialdeposit)

冰川攜帶的物質(zhì)風化而成。

特點：泥礫混雜、大小不一。坡積物河流沉積二元結構，延慶盆地海積物風積物：流動沙地沙波紋（毛烏素）黃土母質(zhì)：峁邊線1.2土壤礦物質(zhì)的礦物組成和化學組成土壤礦物質(zhì)的化學組成土壤元素地殼中土壤中元素地殼中土壤中OSiAlFeCaNaKMgMn47.029.08.054.652.962.502.501.370.1049.033.07.133.801.371.671.360.600.085PSCNCuZnBMo0.0930.090.0230.010.010.0050.0030.0030.080.0852.00.10.0020.0050.0010.0003地殼和土壤的元素組成1、幾乎包括元素周期表中所有元素；2、O、Si、Al、Fe為主，四者共占88.7%以上；3、植物必需營養(yǎng)元素含量低，分布不平衡。土壤中的礦物組成原生礦物(Primarymineral)

1、原生礦物以硅酸鹽和鋁硅酸鹽為主

以氧化硅和硅酸鹽礦物占絕對優(yōu)勢。如石英、長石、云母、輝石、角閃石等。2、原生礦物類型和數(shù)量決定于礦物的穩(wěn)定性

石英最穩(wěn)定，是粗土粒的主要成分；白云母和長石較穩(wěn)定，在粗土粒中較多；黑云母、角閃石、輝石等暗色礦物易風化。3、原生礦物是植物養(yǎng)分的重要來源

Ca、Mg、K、P、S等

土壤中的礦物組成

次生礦物(secondarymineral)

以粘土礦物為主，其中又以結晶層狀硅酸鹽礦物為主；此外有Si、Al、Fe的氧化物及其水合物。此外有簡單鹽類，包括各種碳酸鹽、重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物等

2.1.3土壤機械組成土粒（土壤顆粒）當量粒徑（有效粒徑）土壤粒級（土壤粒組）土壤機械組成（土壤顆粒組成）土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地與肥力土壤質(zhì)地的利用改良土粒土壤中的顆粒

礦質(zhì)顆粒

數(shù)量優(yōu)勢，穩(wěn)定存在，固相骨架

有機質(zhì)顆粒

數(shù)量較少，復粒存在

單粒

砂性土壤，礦質(zhì)顆粒單獨存在

復粒

粘性土壤，顆粒相互聚集

顆粒分析中把復粒分散成單粒，當量粒徑（有效粒徑）土壤中的顆粒的形狀各異

當量粒徑（有效粒徑）：光滑的實心圓球的直徑，用以表征具有相似性質(zhì)土壤顆粒的大小土壤顆粒土壤顆粒分級：(mm)直徑國際制美國制卡慶斯制中國制石礫>2>2>1>1砂粒2-0.022-0.051-0.051-0.05粉粒0.02-0.0020.05-0.0020.05-0.0010.05-0.002粘粒〈0.002〈0.002〈0.001〈0.002物理性砂粒：1-0.01mm物理性粘粒：〈0.01mm土壤粒級（土壤粒組）土壤粒級的組成和性質(zhì)

粒級的礦物組成和化學組成

粒級物理性質(zhì)

圖示∶土壤顆粒大小與礦物類型的關系土壤機械組成（顆粒組成）土壤各粒級的相對含量(%),是一個固定的數(shù)值土壤質(zhì)地反映特定土壤性質(zhì)的機械組成范圍的名稱，（占優(yōu)勢的土壤粒級）砂土，壤土，粘土土壤顆粒土壤質(zhì)地分類制：國際制；三級美國制：三級卡慶斯制：二級中國制：三級土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地

先找到該顆粒的定點（100%），按3個粒級含量分別做各頂點對應的三角形的3條底邊的平行線，3線相交點，即為所查質(zhì)地區(qū)質(zhì)地三角圖：土壤質(zhì)地粘粒粉粒砂粒粘粒20%粉粒40%砂粒40%

土壤質(zhì)地手測法

1、砂質(zhì)土壤主要特性（優(yōu)勢粒級性質(zhì)）砂粒大于50%；通氣透水，養(yǎng)分少，不保水肥；易耕;

溫度變化快，暖性土；發(fā)小苗不發(fā)老苗。

不同質(zhì)地土壤的肥力特點和利用改良2、粘質(zhì)土壤主要特性：

粘粒高于30%，