第二章 土壤的矿物组成

砂岩
50％以上的颗粒d在2--0.05mm之间。
主成分：石英(>70％)、正长石 次要成分：岩屑、重矿物、白云石和粘土
石英含量>90％ ---石英砂岩 石英含量<75％，而正长石含量>25％---长石砂岩 石英含量<75％，正长石含量<10％，而岩石碎屑含量>25% ---岩屑杂砂岩
砂岩
50％以上的颗粒d在2--0.05mm 之间； 主成分：石英(>70％)、正长石 次要成分：岩屑、重矿物、白云 石和粘土
第二章 土壤矿物与岩石的风化
土壤的物质组成
固体
矿物质（由岩石风化而来） 有机质（生物及生物残体）
土壤 液体 （包括水及溶解的离子）
气体 （土壤空气）
土壤的形成：自然界的矿物岩石经风化作用及外力搬运形成 母质，母质经成土作用形成土壤。
因此在研究土壤之前，必须要对矿物、岩石、母质清楚认识。
第一节 矿物
非晶体石英（蛋白石）
2、正长石和斜长石
－－长石类是最主要的造岩矿物，可占地壳重量的50％
正长石
斜长石
正长石：因为二组解理成90度而得名 斜长石：则因为二组解理成86度而得名
正长石（钾长石）
• 晶体短柱状，肉红色、浅 黄色、浅黄红色等，完全 解理，硬度6.0。正长石在 岩石中呈晶粒，长方形的 小板状，板面具有玻璃光 泽。
和基性斜长石。
(2)玄武岩
矿物成分同辉长岩， 其结构为致密隐 晶质或斑状结构(斑晶为基性斜长石)， 除斑状结构外，一般很难用肉眼辨认 其中的矿物成分。呈黑色、黑灰色或 暗褐色。气孔构造.
暗色矿物比较多，较容易分解
(3)闪长岩
中性深成岩、全晶质等粒结构，， 灰色或淡灰色。岩石中含有约
10%的石英者，称为石英闪长岩， 如含有黑云母较多者则称黑云母
角闪石呈细长柱状， 深绿至黑色，玻璃光泽， 两组完全解理，硬度 5.0 ～ 6.0, 易 风 化 。 Fe 含 量较多。
5 辉石
• 辉石(pyroxene) • Ca（Mg，Fe）Si2O6
呈短柱状、致密 块状，棕至暗黑色， 条痕灰色，二组中等 解理，硬度5．5。易 风化，Ca含量较高。
6 橄揽石(olivine) （Mg，Fe）2SiO4
根据矿物成分和硅酸（SiO2）的含量分为4类
SiO2 %
饱和度
Fe 、Mg
酸性岩：SiO2大于65% 过饱和
中性岩：SiO2 52-65% 过或近饱和
基性岩：SiO2 40-52% 不饱和
超基性岩：SiO2小于40% 不饱和
K、Ca、Na
颜色
3、主要岩浆岩的介绍
(1)辉长岩
基性深成岩,全晶质等粒结 构、块状构造，呈深灰色或 黑色。 主要矿物成分为辉石
•
轻矿物（小于2.5）
•
中矿物（2.5~4)
•
重矿物（大于4）
7、矿物的其他物理性质
（1）磁性 （2）发光性 （3）放射性 （4）感觉性质
此外，尚有脆性、延展性、弹性等，对某些矿物亦有特殊 的鉴定意义。
五、 常见的造岩矿物
１、石英：自然界许多岩石中都含有石英
• 晶体石英：是六方柱状晶体，常成晶簇，由于晶体有晶面， 晶面常是玻璃光泽，硬度和块体石英一样都是7，常透明。 并由于混入各种杂质而常呈紫、黑、玫瑰等色。无色透明 的称水晶。
第二节 岩石
岩石的定义
岩石：由各种地质作用形成的，由 一种或多种矿物有规律地组成的集 合体。
岩浆岩：由岩浆冷凝形成的岩石。
沉积岩：地表和接近地表的先成岩石在常温常压条
按
件下，经风化、破碎，搬运沉积下来，又经成岩作
生
用而形成的一类新的岩石。
成 方
式
变质岩：在高温高压下岩石中的矿物发生重新结晶
或结晶定向排列而形成的岩石称为变质岩。
• 橄榄石呈粒状集合体出现， 橄榄绿色?，玻璃光泽或油 脂光泽。
以上(1-6)介绍的是常见的原生矿物
7 方解石和白云石
• 方解石成分是CaCO3 • 白云石的成分为CaCO3·MgCO3 ✓ 方解石和1:3稀HCl有气泡反应,反应剧烈（此可作为野外
鉴定矿物的简便方法）。 ✓ 白云石遇稀盐酸反应微弱,其粉末加盐酸起泡末反应,这是
与方解石的重要区别之一.
方解石(calcite) CaCO3
呈菱形，半透明，乳白色，含杂质 时呈灰色、黄色、红色等，三组完 全解理，玻璃光泽。与稀盐酸反应 生成CO2气泡
冰洲石(无色透明的方解石)
白云石(dolomite) CaCO3·MgCO3
由方解石、菱美矿结合而成， 呈弯曲的马鞍状、粒状、致密块 状等，灰白色，有时带微黄色， 玻璃光泽，性质与方解石相似， 但较稳定，与冷盐酸反应微弱， 只能与热盐酸反应，粉末遇稀盐 酸起反应。
（6）花岗岩
酸性深成岩。矿物有石英、 正长石、黑云母、角闪石等， 具全晶质等粒结构，块状构 造,以肉红色为主，也有灰 白色。
风化形成的土壤一般砂壤质或壤质,物 理形状良好,透水透气.
（7）流纹岩
岩浆成分和花岗岩一样，但由于 是岩浆喷出地表冷却而成，因而 形成了流纹状构造和斑状结构， 其中斑晶有正长石和石英。
2 条痕
－－矿物粉末的颜色，将矿物在未上釉的瓷板上刻划， 其留下的粉末痕迹就是条痕。
注：测定条痕只适合深色矿物，只适合硬度比瓷板小 的。
3光泽和透明度
矿物表面对光线的反射能力。
•
(1)金属光泽： 表面象金属器皿一样光亮（如黄铁
矿、黄铜矿）
光 泽
(2)半金属光泽：呈弱金属光亮（如磁铁矿、赤铁矿）
度 逐
四、矿物的鉴定方法
• 形状 • 颜色与条痕 • 光泽与透明度 • 硬度 • 解理及断口 • 比重 • 其它物理性质
物理性质
• 特殊的化 学反应
化学性质
1、颜色
认识矿物最基本的要素，深色矿物和浅色矿物
根据颜色成因，分为： ① 自色：矿物本身固有的颜色，由矿物本身的色素离子引
起。Fe、Mn、Cu. ② 他色：外来的带色杂质、气泡的混入导致.无鉴定意义。 ③ 假色：矿物表面氧化、破碎。
结晶质的矿物才具有解理，非结晶质的矿物不具有解理。
断口：如矿物受力后不沿一定的方向裂开， 而是不 规则破碎，那么破碎后形成的面叫断口。
贝壳状、锯齿状、平坦状等。
云 母 的 解 理 （ 一
组 ）
方解石的解理（三组；斜交）
石英的贝壳状断口
6、比重
－－矿物在空气中的重量与同体积水在4OC时重量之比。
4
5பைடு நூலகம்
6
7
8
9
10
指甲:2-2.5,铜具:3 小刀:5-5.5 钢锉:6-7
注：摩氏硬度计仅是硬度的一种等级，它只表明硬度的相对大小，不表示 其绝对值的高低，根据力学数据,石英的硬度是滑石的3500倍，而金刚石的 硬度是石英的1150倍。
5 解理和断口
解理：矿物受外力作用后，沿一定方向平行裂开的 性能为解理。 裂开后形成的光滑面称解理面。
次生矿物 (secondary mineral)：由原生矿物分解转化而来。
包括： 简单的盐类、 次生硅铝酸盐； 各种含水硅、铁、铝的氧化物。
三、土壤矿物的化学组成
➢ O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti、C等10种元 素占土壤矿物质总质量的99％以上。
➢ O、Si、Al、Fe 四种元素最多， （SiO2、Al2O3、Fe2O3 占土壤矿质总质量75%）。
常见片状、鳞片状、 无色透明或浅色(浅黄、 浅绿)透明。极完全解 理，薄片具有弹性，珍 珠光泽，硬度2.0～3.0。
黑云母(biotite) KH2(Mg,Fe)3AlSi3O12
黑、白云母的 主要区别是由于 黑云母含有Fe、 Mg,所以呈现深褐
色或黑色，其他 性质同白云母。
4 角闪石
• 普通角闪石(hornblende) • Ca（Mg，Fe）3Si4O12
8 三种含铁矿物
赤铁矿（Fe2O3）
半金属光泽，常呈 状、豆状等 集合体，色赤红，条痕樱红色， 无解理。
褐铁矿（2Fe2O3•3H2O ）
半金属光泽，常呈钟乳状 集合体，表面多孔
磁铁矿（Fe3O4）
晶体呈八面体，普通多呈致密粒状、块状的集合体， 铁黑色，条痕黑色，半金属光泽，硬度5.5-6，比 重4.9-5.2，无解理，具磁性。
三、 变质岩
地壳中已有的岩石（岩浆岩、沉积岩、 变质岩）在 地壳运动或后来的岩浆活动的影响下，受到高温高 压和化学活性物质的作用，使原岩的结构、 构造甚 至于化学成分都发生剧烈的变化而形成新的岩石--变质岩。
主要的变质岩
1板岩
原岩主要是泥质岩、泥质粉砂岩和中酸性凝 灰岩。重结晶不明显，镜下可见有泥质和部 分绢云母、绿泥石、硅质，有时见少量白云 母、黑云母、石英等。具变余泥质结构。板 岩是区域变质作用的低级产物，温度和均向 压力都不高。
• 块体石英：是在有限空间中形成的， 一般在岩石中都是 块体石英。一般是乳白色，硬度大，脂肪光泽。
石英是自然界中较难风化的矿物。一般难化学风化，只是破 碎，含石英多的破碎后土壤砂性大，易水土流失。
晶体石英
水晶是一种宝 石。中国最大 的石英晶体产 于江苏，重3.5 吨。
南非盛产水晶
非晶体石英（玛瑙）
一、 矿物的定义
矿物：指地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的具有一定的
化学组成和物理性质的自然均质体（单质或化合物），是组成岩石 的基本单位。
单质: 如自然金 （Au）、金刚石(钻石C） 化合物: 各种铁矿 石英等
二、 矿物的分类（按成因分类）
原生矿物 (primary mineral)：直接来源于母岩,在风化过程中没有 改变化学组成而遗留在土壤中的矿物。 （主要有石英 和原生铝硅酸盐类）
2千枚岩
其原岩类型与板岩相似，变质程度比板岩 深，重结晶程度比板岩高，基本已重结晶。 显微变晶结构或基质具显微鳞片变晶的斑状 变晶结构。
• 易风化，风化后可为土壤 提供大量K养分。
斜长石
• 常呈板状和柱状晶体。白 色或灰白色。玻璃光泽， 完全解理，硬度6.0～6.5。 在岩石中多呈晶粒，长方 形板状，白色或灰白色， 玻璃光泽。
• 斜长石比正长石容易风化， 能为土壤提供K、Na、Ca 等矿物养分。
3、云母类
白云母(muscovite) KH2Al3Si3O12
金刚光泽：如金刚石
渐
降
低
(3)非金属光泽： 玻璃光泽：如方解石
其他特殊光泽: 油脂、土状、珍珠光泽等（断口） 透明度：矿物允许可见光透过的程度，
分透明、半透明、不透明
4 硬度
矿物抵抗外力磨擦或刻划的能力。
摩氏硬度计
矿物 滑 石 方 萤 磷 正 石 黄 刚 金
石膏解石灰长英玉玉刚
石
石石
石
硬度 1
2
3
沉积岩占地壳的5％（重 量），但以面积计占陆 地面积75％, 是构成土 壤母质的主要岩石之一。
沉积岩层中蕴藏着煤、石 油、铁、锰、铝土、磷、 石膏、盐、钾盐、石灰岩 等矿产资源。
四个阶段：风化作用──搬运阶段──沉积阶段──成岩阶段
砾岩
碎屑含量在50％以上，d>2mm 的圆状或次圆状的石屑经胶结而 成; 坚硬的岩屑、胶结物可以是钙质 也可以是硅质或铁质。
闪长岩。
风化比较容易,形成的土壤 一般砂质的,褐色或者红色, 含磷较丰富,钾较少.
(4)安山岩
中性喷出岩，斑状结构(斑晶为 中性斜长石、基质为隐晶质)， 块状或气孔构造，灰、灰绿等。
容易风化,形成的土壤多 为壤土和黏壤土.
（5）正长岩
深成岩，几乎全部由肉红色或灰 白色的正长石组成 ,暗色矿物常有 黑云母、角闪石和辉石，一般无 石英，副矿物有磷灰石、磁铁矿 等。正长岩的颜色多为肉红色、 灰白色，多半是中粒结构，块状 构造。
一、 岩浆岩
1、岩浆岩形成及产状
岩浆岩是地壳深处岩浆冷却结晶而形成的，岩浆可在不同位置 冷却，因而分为深成岩、浅成岩和喷出岩三类。
① 深成岩：岩浆在地表3或5km以下冷却结晶而形成 ② 浅成岩：岩浆在地表下、3或5km以上规范冷却而形成 ③ 喷出岩：岩浆喷出地表（火山爆发）冷却而形成
2、岩浆岩的分类
页岩
为黏土岩中固结很紧的 岩石,有页理构造。常含 有石英、长石、云母等 细小碎屑，结构致密， 硬度低， 不透水，表面 光泽暗淡。
含有机质----黑 含Fe3+----红褐、棕红 含MnO2 ----黑、黑棕
石灰岩
主要由50％以上微粒方解 石经胶结而成， 由于胶结
物的不同，石灰岩颜色各 异，有灰、灰白、灰黑、 黄、红等，除由硅质胶结 外，硬度都不大，盐酸反 应强烈。
（8）凝灰岩
主要由<2毫米的火山灰所堆积而成。 由于粒度较细，孔隙度高，颗粒表 面积大，以及碎屑不稳定，所以容 易发生次生变化，基性凝灰岩分解 后容易产生绿泥石、方解石、高岭 石、蒙脱石等次生矿物。岩石颜色 多呈灰白、灰色、也有黄色和黑红 色等
二、 沉积岩
地表和接近地表的先成岩石在常 温常压条件下，经风化、破碎， 搬运沉积下来，又经成岩作用而 形成的一类新的岩石。