土壤矿物质——精选推荐

⼟壤矿物质

⼟壤的物质组成

⼟壤中不同组分的作⽤

⼟壤中的矿物质被称为⼟壤的“⾻骼”；

⼟壤有机质被称为⼟壤的“肌⾁”或肥⼒的“精华”。

⼟壤⽔分和溶解于其中的养分构成的⼟壤液相被称为⼟壤的“⾎液”。

各种⽣物是⼟壤中多种⽣物过程的驱动⼒。

⼟壤三相的物质组成和特性，是⼟壤肥⼒的基础，调节三相的⽐例，可以改变⼟壤肥⼒条件。

第⼆章节⼟壤矿物质

第⼀节

⼟壤矿物质的矿物组成和化学组成

⼀、⼟壤矿物基本组成

（⼀）原⽣矿物

1.原⽣矿物概念：

在风化和成⼟过程中未改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。

2.原⽣矿物类型：

⼟壤原⽣矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势，常见的有⽯英、长⽯、云母、辉⽯、⾓闪⽯、橄榄⽯等。

3.原⽣矿物对⼟壤肥⼒的贡献

(1)构成了⼟壤的⾻骼—粗的⼟粒

(2)提供潜在养分—通过风化作⽤逐渐释放

另外，原⽣矿物能说明成⼟母质成因特征：如果⼟壤中原⽣矿物丰富，说明⼟壤相当年轻；随着⼟壤年龄增长，原⽣矿物含量和种类逐渐减少。（⼆）次⽣矿物1.次⽣矿物的概念

在风化和成⼟过程中新形成的矿物。次⽣矿物⼀般⽐较⼩，属于粘粒范围，因此，也有⼈叫它粘⼟矿物或者粘粒矿物。

粘⼟矿物（粘粒矿物）：粒径⼤⼩在粘粒范围内的次⽣矿物称之。

2.粘⼟矿物意义

（1）可以帮助⼈们了解各种⼟壤在发⽣学上的地位，在⼟壤分类学中，次⽣矿物成为鉴别⼟类的主要依据。

（2）有助于了解⼟壤⼀系列理化性状（吸湿性、可塑性、胀缩性、离⼦吸附性），判断⼟壤肥⼒特征。（必须更加关注粘⼟矿物）

⼆、⼟壤矿物质主要元素组成

（⼀）⼟壤矿物质元素组成特点

1.⼟壤矿物质主要元素组成为O、Si、Al、Fe.其中，O+Si=76%, O+Si+Fe+Al=88.7%

2.不同粒级颗粒的矿物质化学组成有所不同：

(1) 随粒径由⼤到⼩，SiO2含量由多到少；

(2) R2O3(即Fe2O3与Al2O3的总称)与SiO2相反，随粒径由

⼤到⼩，R2O3含量由少到多；

(3) CaO、MgO、P2O5、K2O随⼟粒由⼤到⼩，含量增加

3.在地壳中植物⽣长的必需营养元素含量很低，其中P+S<0.1% 、N<0.001%，且分布不均匀。

（⼆）⼟壤矿物质的硅铝铁率

1. 概念

（1）硅铝率，⼜称Sa 值：⼟壤粘粒中⼆氧化硅与三氧化⼆铝的分⼦数（摩尔数）之⽐。Sa=SiO2/Al2O3

（2）硅铝铁率，⼜称Saf值：⼟壤粘粒矿物的⼆氧化硅分⼦数与三氧化⼆铁、三氧化⼆铝分⼦数之和的⽐。

Saf=SiO2/Fe2O3+Al2O3) =SiO2/R2O3

2. 意义

（1）判断粘⼟矿物的组成及⼤体特征。

（2）与⼟壤母岩对⽐，分析⼟壤成⼟过程；Sa增⼤，⼟壤有脱铝现象（酸性淋溶---灰化⼟）；Sa减⼩，⼟壤有富铝化作⽤（红壤）（3）对照⼟壤剖⾯上下各层硅铝率，说明物质淋溶状况。

（4）判断⼟壤带电性。SiO2叫酸胶基，带负电； R2O3叫碱胶基，带正电

3.例题：

某⼟壤粘粒部分SiO2含量为41.89%，Al2O3含量33.27%，Fe2O3含量11.85%，计

算其硅铝铁率、硅铝率。

解：SiO2的分⼦含量＝ 41.89/60 ＝0.698 Al2O3的分⼦含量＝33.27/102 ＝0.326 Fe2O3的分⼦含量＝11.85/160 ＝0.074

Saf ＝SiO2/ R2O3 ＝0.689/ (0.326+0.074)＝1.75 ⼀、层状硅酸盐粘⼟矿物

⼀）铝硅酸盐粘⼟矿物的构造特征

1.粘⼟矿物的基本结构单元

之⼀：硅氧四⾯体（或简称四⾯体）⼀个硅离⼦和四个氧离⼦构成。

之⼆：铝氧⼋⾯体（或简称⼋⾯体六个氧离⼦（或氢氧离⼦）环绕⼀个中⼼铝离⼦排列⽽成。

3.单位晶层

粘⼟矿物的基本结构单元

硅氧四⾯体铝氧⼋⾯体

由于硅⽚和铝⽚都带有负电荷，不稳定，必须通过重叠化合才能形成稳定的化合物。

硅⽚和铝⽚以不同的⽅式在C轴⽅向上堆叠，形成层状铝硅酸盐的单位晶层。两种晶⽚的配合⽐例不同，⽽构成1:1型、

2:1型等类型的矿物。

（⼆）层状铝硅酸盐黏粒矿物的主要类型及性质

硅氧四⾯体晶层与铝氧⼋⾯体晶层的不同组合形成了不同类型的层状铝硅酸盐粘⼟矿物。

⾼岭⽯特征(1:1型矿物）

这⼀组矿物主要有：⾼岭⽯，珍珠陶⼟，迪凯⽯，埃洛⽯等

1.晶层结构为1:1型（1:1layer silicates）

2.分⼦式Al2Si2O5（OH）4--Al2O

3.2SiO2.2H2O Sa值=SiO2/Al2O3=2

3.晶架结构内部同晶替代少(little isomorphous substitution)（永久电荷少）

4.晶层之间为H键，胀缩性⼩（little shrink-swell)

5.只有外表⾯，⽆内表⾯

6.⾼岭⽯外表⾯氢（H）离⼦可以被解离，表⾯带负电荷（可变电荷多）

7.外形是⽚状(明显的六⾓形⽚状，粒径在0.10~5µ.多数在0.2~2 µ

8.粘着⼒、可塑性弱

这类矿物主要分布在南⽅热带和亚热带⼟壤中，⽽华北、东北、西

北及西藏⾼原⼟壤中含量较少

蒙脱⽯特征(2:1型胀缩性矿物）

这⼀组矿物主要有：蒙脱⽯，拜来⽯，绿脱⽯，蛭⽯等

1.晶层结构为2:1型（2:1layer silicates）

硅氧四⾯体

铝氧⼋⾯体

膨胀晶格：蒙脱⽯类

不膨胀晶格：⽔云母类

1:1型黏⼟矿物：⾼岭⽯类

2:1型黏⼟矿物：

混合型黏⼟矿物：

2.分⼦式Al2Si4O10（OH)2 .nH2O--Al2O

3.4SiO2.H2O.n H2O Sa=4

3.晶架结构内部同晶替代较普遍，蒙脱⽯主要发⽣在铝⽚中，⼀般以Mg2＋代替

Al3＋，⽽蛭⽯的同晶替代主要发⽣在硅⽚中。

4.晶层之间为分⼦键，胀缩性强（much shrink when dry and swelling when wet )

5.既有外表⾯，⼜有丰富的内表⾯

6.外形是⽚状，颗粒较⼩，厚度在0.010~1µ.

7.由于同晶替代，使该组矿物都带有⼤量的负电荷，蒙脱⽯的阳离⼦交换量可⾼

达80～120cmol/kg，⽽蛭⽯可⾼达150cmol/kg。

8.粘着⼒、可塑性强。

这类矿物主要分布在东北的⿊钙⼟和华北的栗钙⼟中，华北褐⼟、西北灰钙

⼟也有少量。

伊利⽯特征（⽔化云母组）(2:1型⾮胀缩性矿物）

这⼀组矿物主要代表矿物为伊利⽯

1.晶层结构为2:1型（2:1layer silicates）

2.分⼦式：k(Al.Fe.Mg)2(SiAl)4O10(OH)2.nH2O Sa值=SiO2/Al2O3=3~4

3.晶架结构内部同晶替代较普遍（永久电荷多），主要发⽣在硅层，很少发⽣在Al层。

4.晶层之间为钾键，胀缩性弱，K=1.33埃与1.32埃层间⽹眼相近。

5.既有外表⾯，⼜有⼀定的内表⾯

6.外形是不规则⽚状，颗粒较⼩，厚度在0.010~1µ.

7.同晶替代产⽣的负电荷，部分被k＋所中和，阳离⼦交换量介于⾼岭⽯与蒙脱

⽯之间，20～40cmol/kg。

8,粘着⼒、可塑性强。

这类矿物主要分布在西北⼲旱半⼲旱⼟壤中，钾素丰富，南⽅⾬量⼤淋溶强

的⼟壤中少。

三⼤类次⽣层状铝硅酸盐矿物区别