土壤礦物質(zhì)介紹課件

土壤礦物質(zhì)介紹礦物質(zhì)是土壤固相的重要組成，約占土壤重量的95%或更多。土壤礦物質(zhì)深刻影響土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)第一節(jié)、成土礦物和巖石主要成土礦物主要成土巖石一、主要成土礦物（一）礦物概念

礦物就是存在于地殼中的具有一定化學(xué)組成、物理性質(zhì)和內(nèi)部構(gòu)造的天然化合物或單質(zhì)。1、原生礦物：地球內(nèi)部巖漿巖冷凝時形成的、存在于巖漿巖之中的礦物2、次生礦物：原生礦物在各種風(fēng)化因素的作用下，改變了形態(tài)、成分和性質(zhì)而形成的新礦物。（二）主要成土礦物1、原生礦物：（1）石英（SiO2）：質(zhì)地堅硬，性質(zhì)穩(wěn)定，抗風(fēng)化能力極強(qiáng)，是土壤砂粒的主要來源。（2）長石類：包括鉀長石和斜長石---鉀長石：正長石[K（AlSi3O8）]，含K2O16.9%，是土壤鉀素的重要來源;---斜長石：鈉長石[Na（AlSi3O8）]

鈣長石[Ca（Al2Si2O8）]長石比較容易風(fēng)化，風(fēng)化后形成高嶺石、二氧化硅和鹽基物質(zhì)。（3）云母類：片狀，有彈性，化學(xué)成份變化大，主要包括白云母和黑云母：---白云母[KAl2(AlSi3O10)(OH)2]

無色或淡灰黃色，抗風(fēng)化力很強(qiáng)。---黑云母[K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH,F)2]

黑色或褐色，易風(fēng)化，分解后釋放出鹽基，形成鐵、鋁氫氧化物和綠泥石等云母類礦物含K高，風(fēng)化后是土壤重要的鉀素來源。（4）角閃石和輝石---角閃石Ca2Na(Mg,Fe)4(Al,Fe)(Si,Al)8O22(OH)2---輝石

Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6

屬于深色礦物，容易風(fēng)化，風(fēng)化后形成氧化鐵、氧化硅、高嶺石、綠泥石等次生礦物，釋放出較多的鈣、鎂等元素（5）橄欖石

[(Mg,Fe)2SiO4]

是富含鐵、鎂的硅酸鹽礦物，新鮮礦物呈橄欖綠色，容易風(fēng)化，風(fēng)化后形成氧化鐵、膠狀二氧化硅、蛇紋石、滑石等次生礦物。（6）方解石和白云石

---碳酸鹽類礦物

---方解石

CaCO3,石灰?guī)r和大理巖的主要成分，白色或米黃色，菱面斜方體，易風(fēng)化，是土壤和母質(zhì)鈣的主要來源。

---白云石，[Ca,Mg(CO3)2]，是白云巖的主要成分，比方解石稍穩(wěn)定。主要原生礦物的風(fēng)化順序：

橄欖石鈣長石抗風(fēng)輝石鈣斜橄欖石化能角閃石鈉鈣斜長石力增黑云母鈉長石強(qiáng)鉀長石白云母石英2、次生礦物主要次生礦物有高嶺石、水云母、綠泥石、蛭石、蒙托石，以及各種二三氧化物。它們的詳細(xì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)將在“土壤膠體”部分介紹。二、主要成土巖石巖石就是自然界存在的一種或數(shù)種礦物的集合體。巖石依其成因可以分為三大類：巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖（一）巖漿巖由巖漿冷凝而成的巖石，又稱火成巖。按巖漿巖SiO2含量，可以將其分為酸性巖、中性巖、基性巖和超基性巖。1、酸性巖SiO2含量>65%；常見的有花崗巖和流紋巖。花崗巖：地殼中分布最多的巖石。肉紅、淺灰、灰白等色。主要由石英、正長石和斜長石組成。等粒結(jié)構(gòu)。風(fēng)化形成的母質(zhì)，砂、粘適中，物理性較好，但鹽基離子少，酸度較大，養(yǎng)分貧乏。流紋巖：淺灰、灰紅等色，隱晶質(zhì)，斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶的主要礦物為石英和透長石。較難物理風(fēng)化。風(fēng)化產(chǎn)物中缺少鹽基，酸度較大。2、中性巖SiO2含量55-65%最主要的是正長巖、閃長巖、安山巖。正長巖：常為淺紅色，正長石為主，伴有黑云母、角閃石，等粒結(jié)構(gòu)，礦物晶粒較大。閃長巖：淺灰、灰綠等色，角閃石和斜長石為主，伴有正長石和黑云母。等粒結(jié)構(gòu)。安山巖：深灰、紫或綠色，主要礦物為斜長石和角閃石，斑狀結(jié)構(gòu)。與酸性巖相比，中性巖風(fēng)化后形成的粘粒較多，砂粒較少，Ca、Mg等鹽基成分較多。3、基性巖SiO2含量為45-55%最主要的巖石是輝長巖、玄武巖輝長巖：灰黑、暗綠等色，斜長石和輝石為主，少量角閃石和和輝石。等粒結(jié)構(gòu)。玄武巖：黑、灰綠、灰黑等色。主要為基性斜長石、輝石、伴有橄欖石。隱晶質(zhì)，斑狀結(jié)構(gòu)，有氣孔或杏仁構(gòu)造。基性巖容易風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物粘粒多，砂粒極少，富含氧化鐵，鈣鎂較多。4、超基性巖SiO2含量<45%。常見的巖石為橄欖巖。橄欖巖：暗綠色或黑色，主要礦物為橄欖石和輝石，其次為角閃石，等粒結(jié)構(gòu)。極易風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物富含鐵質(zhì)氧化無和鈣、鎂等鹽基物質(zhì)。（二）沉積巖各種先成巖的風(fēng)化剝蝕產(chǎn)物、火山作用產(chǎn)物以及生物作用產(chǎn)物經(jīng)外力搬運(yùn)后重新沉積膠結(jié)而形成的巖石，稱為沉積巖。沉積巖分布面積占大陸面積的70%。沉積巖分為碎屑巖、粘土巖、化學(xué)巖及生物化學(xué)巖等三類。1、碎屑巖類由碎屑礦物組成的沉積巖稱為碎屑巖。碎屑巖主要包括礫巖和砂巖兩類。礫巖：直徑>2mm的碎屑石礫占一半以上，極堅硬，難風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物粗砂質(zhì)，養(yǎng)分貧乏。砂巖：直徑2-0.1mm的砂粒占一半以上。---以石英為主的稱石英砂巖石；---以長石為主的稱長石砂巖；---以碳酸鈣膠結(jié)為主的稱鈣質(zhì)砂巖。石英砂巖和硅質(zhì)砂巖極堅硬，難風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物主要為砂粒。泥質(zhì)和鈣質(zhì)砂巖較易風(fēng)化。2、粘土巖類以粘土為主要成分的沉積巖石稱為粘土巖頁巖：具頁狀層理，是分布最廣的沉積巖，易風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物質(zhì)地細(xì)，含有較多的養(yǎng)分。泥巖：不具層理的粘土巖。風(fēng)化產(chǎn)物與頁巖類似。3、化學(xué)巖及生物化學(xué)巖類由化學(xué)或生物化學(xué)作用沉淀而成的沉積巖稱為化學(xué)巖或生物化學(xué)巖。石灰?guī)r：一般白色或灰色，含雜質(zhì)多時可呈深色，主要成分為碳酸鈣，主要礦物為方解石，遇鹽酸放出氣泡。白云巖：一般白色或灰色，主要礦物是白云石，主要成分CaCO3、MgCO3，遇鹽酸微弱起泡。（三）變質(zhì)巖類巖漿巖或沉積巖在高溫高壓、熱氣熱液作用下發(fā)生變質(zhì)作用而形成的巖石，稱變質(zhì)巖。常見的變質(zhì)巖有片麻巖、石英巖、板巖、千枚巖、片巖、大理巖等。片麻巖：多由花崗巖變質(zhì)而成，深色礦物和淺色礦物呈黑白相間的帶狀排列，風(fēng)化產(chǎn)物和花崗巖類似。石英巖：由硅質(zhì)砂巖變質(zhì)而來，極堅硬，極難風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物多砂粒或石礫，質(zhì)地粗，養(yǎng)分貧乏。板巖：由頁巖變質(zhì)而來，更堅硬，難風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物與頁巖相似。千枚巖：亦由頁巖變而來，但云母含量較高，風(fēng)化產(chǎn)物含K較多。片巖：由頁巖或呈隱晶質(zhì)的巖漿巖變質(zhì)而來,種類繁多,難風(fēng)化.徹底風(fēng)化后形成大量粘粒,質(zhì)地細(xì).大理巖：石灰?guī)r變質(zhì)而來，比石灰?guī)r硬，風(fēng)化產(chǎn)物類似于石灰?guī)r。第二節(jié)、風(fēng)化作用與母質(zhì)類型巖石的風(fēng)化作用母質(zhì)類型一、巖石的風(fēng)化作用地表的巖石在外界因素的作用下，發(fā)生形態(tài)、組成和性質(zhì)變化的過程，稱為風(fēng)化作用。形態(tài)變化：巖石破碎組成變化：礦物組成和化學(xué)組成的改變性質(zhì)變化：堅硬疏松等

（一）物理風(fēng)化指巖石崩解破碎成大小不同顆粒而不改變其化學(xué)成分的過程；引起物理風(fēng)化的主要因素：---溫度變化差異性熱脹冷縮裂紋崩解破碎---結(jié)冰作用膨脹破碎---流水作用磨蝕、帶走碎屑---風(fēng)的作用吹走碎屑加速物理風(fēng)化物理風(fēng)化作用的結(jié)果，使巖石礦物破碎，產(chǎn)生新的物理性質(zhì)，使巖石獲得了對水的通透性，為化學(xué)風(fēng)化創(chuàng)造了條件。（二）化學(xué)風(fēng)化巖石中的礦物在化學(xué)作用的影響下，發(fā)生化學(xué)成分和性質(zhì)的變化、以及產(chǎn)生新礦物的過程，稱為化學(xué)風(fēng)化?；瘜W(xué)風(fēng)化作用包括如下幾種作用：溶解作用，水化作用，水解作用，氧化作用1、溶解作用礦物的溶解度差異很大在漫長的時間中，溶解的量是可觀的水中的有機(jī)酸或無機(jī)酸可以促進(jìn)礦物的溶解常見礦物的溶解度順序是：

石鹽>石膏>方解石>橄欖石>輝石>角閃石>滑石>蛇紋石>綠簾石>正長石>黑云母>白云母>石英2、水化作用巖石中的礦物與水化合成為新的含水礦物的過程，稱為水化作用。實質(zhì)是水分子進(jìn)入礦物晶格；水化作用使礦物體積增大、硬度降低、溶解度加大，有利于進(jìn)一步的風(fēng)化崩解。例：

CaSO4+2H2OCaSO4.2H2O

（硬石膏）（石膏）3、水解作用礦物中的鹽基離子被水所解離的H+置換，分解形成新礦物的作用，稱為水解作用。水解作用是最主要的化學(xué)風(fēng)化作用。溫度升高，水的電離度升高，水解作用加強(qiáng)。CO2顯著提高水的水解能力；熱帶亞熱帶地區(qū)的水解作用比高寒地區(qū)強(qiáng)的多。在合適的條件下，水解作用可以使礦物徹底分解成簡單的氧化物。4、氧化作用礦物多形成于缺氧條件，一旦暴露地表，就發(fā)生氧化作用，形成新礦物或新的化學(xué)物質(zhì)。氧化作用在水的參與下完成，因此濕潤地區(qū)的氧化作用更為強(qiáng)烈。化學(xué)風(fēng)化作用可以使巖石礦物的顆粒進(jìn)一步變細(xì)、并改變其化學(xué)成分。化學(xué)風(fēng)化的產(chǎn)物可以分為三類：---簡單鹽類；---次生礦物；---原生礦物；（三）生物風(fēng)化巖石在生物的作用下發(fā)生破碎、分解的過程稱為生物風(fēng)化。表現(xiàn)在兩個方面：---機(jī)械破壞作用：根系活動、土壤動物的活動---生物化學(xué)作用：分泌有機(jī)酸、有機(jī)分解產(chǎn)物對巖石礦物的破壞作用。二、母質(zhì)類型母質(zhì)就是巖石礦物經(jīng)過各種風(fēng)化作用后形成的疏松多孔物質(zhì)，是土壤形成的原始材料。母質(zhì)的主要類型有：殘積母質(zhì)、坡積母質(zhì)、洪積母質(zhì)、河流沖積母質(zhì)、湖泊沉積母質(zhì)、淺海沉積母質(zhì)、風(fēng)積母質(zhì)等七大類。1、殘積母質(zhì)就地風(fēng)化而未經(jīng)搬運(yùn)的巖石風(fēng)化產(chǎn)物。主要分布于山地丘陵頂部等較高的地形部位上。通常較粗，疏松，通透性好。其性質(zhì)與母巖關(guān)系密切。2、坡積母質(zhì)在重力或流水作用下移動沉積在較低處的沉積物。分布在山坡或山麓。顆粒大小不一、無明顯層理。在山坡上部，堆積層較薄，顆粒較粗；在山坡下部，堆積層較厚，顆粒較細(xì)。3、洪積母質(zhì)在山洪的作用下移動沉積在山前的坡麓、山口及平原邊緣的沉積物。洪積物常形成洪積扇地形。顆粒大小不一。在山口處以礫石、粗砂為主，層次不明顯。向外逐漸過渡為細(xì)砂和粘土，層次相對明顯。4、河流沖積母質(zhì)經(jīng)過河流長距離搬運(yùn)而沉積的沉積物。分布在河流兩岸。顆粒分布很有規(guī)律：上游粗、下游細(xì)；靠河床粗、遠(yuǎn)離河床細(xì)；層理常見。該母質(zhì)上形成的土壤，土層深厚、養(yǎng)分充足，是重要的農(nóng)業(yè)土壤資源。5、湖泊沉積母質(zhì)湖水泛濫時產(chǎn)生的沉積物。分布在湖泊的周圍；顆粒較細(xì)、富含有機(jī)質(zhì)、層理不明顯；6、淺海沉積母質(zhì)堆積于海岸邊的沉積物。其主要物質(zhì)來源是內(nèi)陸河流攜帶來的泥沙。質(zhì)地變異大。在海岸突出部和平直岸段，多為砂質(zhì)；在河流入海的港灣處，多為粘質(zhì)。含鹽量較高。7、風(fēng)積母質(zhì)由風(fēng)力搬運(yùn)而堆積成的沉積物。在干旱地區(qū)分布比較普遍。濱海地區(qū)也有風(fēng)積物。顆粒粗細(xì)均勻，層理分明。自然界存在的母質(zhì)，其成因往往不是單一的，而是有幾種成因共同起作用。如：殘積-坡積母質(zhì)，坡積-沖積母質(zhì)等。第三節(jié)、土壤的機(jī)械組成土壤礦質(zhì)顆粒的粒級及其性質(zhì)土壤質(zhì)地及其肥力特征一、土壤礦質(zhì)顆粒的粒級及其性質(zhì)（一）粒級分類土壤礦質(zhì)顆粒大小差異很大，組成和性質(zhì)各不相同。通常將其分為礫石、砂粒、粉粒和粘粒。世界上主要的礦質(zhì)顆粒分級體系有：---（前蘇聯(lián)）卡慶斯基制；---國際分級制；國際制粒級分類標(biāo)準(zhǔn)粒級名稱粒徑（mm)石礫>2粗砂2-0.2細(xì)砂0.2-0.02粉砂0.02-0.002粘粒<0.0021、國際制粒級分類國際制粒級分類法源于瑞典土壤學(xué)家Atterberg的分級制。各粒徑標(biāo)準(zhǔn)均采用十進(jìn)制，簡明易記。2、卡慶斯基分級制（原蘇聯(lián)）該分級制由原蘇聯(lián)土壤學(xué)家卡慶斯基擬定，在我國廣泛使用。將大于3毫米的部分，稱為土壤的粗骨小于3毫米的部分，成為細(xì)粒以0.01毫米為界限，將大于此界限的稱為物理性粘粒，小于此限的稱為物理性砂粒。小于0.001毫米的稱為粘粒。（二）各粒級的組成與性質(zhì)1、各粒級的礦物組成

---砂粒和粉粒是由各種原生礦物組成的，以石英為多，兼有其它抗風(fēng)化礦物；

---粘粒中以次生礦物為主

---礫石中以巖石碎塊為主。2、各粒級的化學(xué)組成

---砂粒和粉粒中SiO2含量比較高，養(yǎng)分元素含量很低，基本沒有供應(yīng)養(yǎng)分的能力；

---粘粒SiO2含量較低，鐵、鋁、鉀、鈣、鎂等元素含量較高，有較強(qiáng)的養(yǎng)分供應(yīng)潛力。3、各粒級的主要性質(zhì)---砂粒本身沒有粘結(jié)性、漲縮性和可塑性；砂粒之間的間隙大；持水能力低；對養(yǎng)分的吸持能力低；通透性強(qiáng)。

---粘粒有較強(qiáng)的粘結(jié)性、漲縮性和可塑性；粘粒之間的間隙細(xì)；持水能力強(qiáng)；對養(yǎng)分的吸持能力強(qiáng)；通透性弱。

---粉砂粒的性質(zhì)介于砂粒和粘粒之間。二、土壤質(zhì)地及其肥力特征（一）土壤質(zhì)地分類

---任何一種土壤都是由各種粒級的顆粒所組成，不同土壤中各粒徑的土粒的比例不同。土壤中土粒的大小及其比例狀況就稱為土壤的機(jī)械組成。

---按照土壤機(jī)械組成人為地劃分的若干土壤類別，就稱為土壤質(zhì)地。最常用的質(zhì)地分類制是國際制和卡慶斯基制。1、卡慶斯基質(zhì)地分類制依據(jù)物理性砂粒和物理粘粒含量將土壤分為砂土、壤土和粘土三大類，往下再續(xù)分出9個類型。分類比較簡單（三類九種）；