第四章 土壤的组成及基本性质
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第四章 土壤的组成与基本性质
主讲人：张彬
第一节 土壤的组成
一、土壤的三相组成
1.固体物质—土粒
Soil Composition
土壤矿物质：占重量95%以上，体积38%；
Air
土壤有机质：重量的5%以下，体积12%。
百度文库
2.液体：溶盐类和简单有机物的水溶液
Water Organic
Mineral
3.气体：土壤孔隙中的各种气体。
硅氧四面体
铝氧八面体
Al u mi ni u m oc ta he dr on
Silicon tetra
4
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐黏粒矿物—单位晶层结构
★ 1:1型单位晶层:
由一个硅片和一个铝片构成。硅片顶端的活性氧与铝片底 层的活性氧通过共用的方式形成单位晶层，晶层间通过氢键连 接。1:1型层状铝硅酸盐的单位晶层有两个不同的层面，一个是 由具有六角形空穴的氧离子层面，一个是由氢氧构成的层面。
铝氧八面 硅氧四
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐黏粒矿物—单位晶层结构
★ 2:1型单位晶层
由两个硅片夹一个铝片构成。两个硅片顶端的氧都向 着铝片，铝片上下两层氧分别与硅片通过共用顶端氧的方 式形成单位晶层。晶层间通过静电力和范德华力结合。
2:1型层状硅酸盐的单位晶层的两个层面都是氧原子面。
三、土壤的矿物组成
南方热带和亚热土壤中普遍而大量存在的粘土矿物，在华北、西北、东 北及西藏高原土壤中含量很少。
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐粘土矿物—种类和性质
蒙蛭组矿物（2:1型膨胀性矿物）,包括：蒙脱石、绿脱石、 拜来石、蛭石等。
1.4 nm Si layer
Si layer
Al layer
Si layer
Montmorillonite（蒙脱石）
Properties of Chlorite group 绿泥石组的特性
蒙蛭组在我国东北、华北和西北地区的土壤中分布较广
12
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐粘土矿物—种类和性质
水化云母组（伊利组）（2:1型非膨胀性矿物）
The structure of muscovite（白云母）
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐粘土矿物—种类和性质
水化云母组（2:1型非膨胀性矿物）特征： （1）2:1型晶层结构伊利石是其主要代表。分子式为 K2(Al Fe Mg)4 (SiAl)8O20(OH)4 nH2O。 （2）无膨胀性 在伊利石晶层之间吸附有钾离子，对相邻两晶 层产生了很强的键联效果，使晶层不易膨胀，伊利石晶层的间距 为1.0nm。 （3）电荷数量较大 阳离子交换量20－40Cmoles(+)kg-1。 （4）胶体特性一般 总表面积为70－120×103m2kg-1，其可塑性 、粘结性、粘着性、吸湿性和阳离子交换量都介于高岭石和蒙脱 石之间。
＋4
＋3
铝
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐粘土矿物—种类和性质
高岭组矿物（1:1型矿物）包括：高岭石、珍珠陶土、 迪恺石及埃洛石等
The structure of kaolinite（高岭土的结构）
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐粘土矿物—种类和性质
高岭类矿物（1:1型矿物）的特点：
（1）1:1型的晶层结构 单位晶胞的分子式可表示为Ai4Si4O10(OH)8。 （2）无膨胀性 两个晶层的层面间产生了键能较强的氢 键，膨胀 系数一般小于5％，高岭石层间距约为0.72nm。 （3）电荷数量少，阳离子交换量只有3-15Cmoles(+)Kg-1。 （4）胶体特性较弱 ，较粗（有效直径0.2-2 m），颗粒的总表 面积相对较小，为10-20×103m2kg-1
Smectite(蒙皂石)
vermiculite（蛭石）
蒙蛭组矿物（2:1型膨胀性矿物 ）包括：蒙脱石、 绿脱石、拜来石、蛭石等。
特征： （1）2:1型的晶层结构蒙脱石是其典型代表。单位晶胞的分子 式可表示Al4Si8O20(OH)4·nH2O。 （2）胀缩性大 蒙脱石晶层间距变化在0.96-2.14nm之间，蛭石 的膨胀性比蒙脱石小，其晶层间距变化在0.96-1.45nm之间。 （3）电荷数量大 同晶替代现象普遍。 （4）胶体特性突出 ，较细（有效直径0.01-1 m），总表面积 为600－800×103m2kg-1，且80％是内表面。蛭石一般为 400×103m2kg-1。
三、土壤的矿物组成
斜长石（plagioclase）
1.原生矿物(primary mineral)
在风化过程中没有改变化学组成而遗留在
土壤中的一类矿物。
闪石（amphibole）
石英 (quartz) 云母（mica）
正长石（orthoclase）
辉石（pyroxene）
橄榄石（olivine）
硅酸三盐、粘土土壤（的一矿层物硅组氧成四面体和一层铝氧八面体） 2.次生矿物(secondary mineral) 原生矿物在风化和成土作用下，新形成的矿物. 1) 层状硅酸盐黏粒矿物—基本结构
伊利石广泛分布于我国多种土壤中，尤其是华北干旱地区的土 壤中含量很高，而南方土壤中含量很低。
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐粘土矿物—种类和性质
Chlorite group （ 2:1:1 layer clays ）
绿泥石组：以绿泥石为代表，富含镁、铁等
在2:1粘土矿物的相邻晶片间加 入一个八面体水镁片（或水铝 片）。由于强烈的静电吸引使其 成为非膨胀粘土。
1）层状硅酸盐黏粒矿物—单位晶层结构
★ 2:1:1型单位晶层 2:1:1型单位晶层是在2:1型单位晶层的基础上多了1个
八面体水镁片或水铝片，这样2:1:1型单位晶层就有两个硅 片、1个铝片和1个镁片（或铝片）构成。
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐黏粒矿物—同晶置换
指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所 替代而晶格构造保持不变的现象。
二、土壤的化学组成
Soil composition by volume
1.继承了岩石和母质的特点： O, Si, Al, Fe 含量在80%以上 2.包含了生物活动的产物，反映地区水热条件所带来的物质迁移、
转化和富集特点 Si（非金属元素）在土壤中相对富集； Al，Fe，Ca，Mg，K，Na（金属元素）倾向淋失； C，N在土壤中含量较岩石高20，10倍。
主讲人：张彬
第一节 土壤的组成
一、土壤的三相组成
1.固体物质—土粒
Soil Composition
土壤矿物质：占重量95%以上，体积38%；
Air
土壤有机质：重量的5%以下，体积12%。
百度文库
2.液体：溶盐类和简单有机物的水溶液
Water Organic
Mineral
3.气体：土壤孔隙中的各种气体。
硅氧四面体
铝氧八面体
Al u mi ni u m oc ta he dr on
Silicon tetra
4
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐黏粒矿物—单位晶层结构
★ 1:1型单位晶层:
由一个硅片和一个铝片构成。硅片顶端的活性氧与铝片底 层的活性氧通过共用的方式形成单位晶层，晶层间通过氢键连 接。1:1型层状铝硅酸盐的单位晶层有两个不同的层面，一个是 由具有六角形空穴的氧离子层面，一个是由氢氧构成的层面。
铝氧八面 硅氧四
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐黏粒矿物—单位晶层结构
★ 2:1型单位晶层
由两个硅片夹一个铝片构成。两个硅片顶端的氧都向 着铝片，铝片上下两层氧分别与硅片通过共用顶端氧的方 式形成单位晶层。晶层间通过静电力和范德华力结合。
2:1型层状硅酸盐的单位晶层的两个层面都是氧原子面。
三、土壤的矿物组成
南方热带和亚热土壤中普遍而大量存在的粘土矿物，在华北、西北、东 北及西藏高原土壤中含量很少。
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐粘土矿物—种类和性质
蒙蛭组矿物（2:1型膨胀性矿物）,包括：蒙脱石、绿脱石、 拜来石、蛭石等。
1.4 nm Si layer
Si layer
Al layer
Si layer
Montmorillonite（蒙脱石）
Properties of Chlorite group 绿泥石组的特性
蒙蛭组在我国东北、华北和西北地区的土壤中分布较广
12
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐粘土矿物—种类和性质
水化云母组（伊利组）（2:1型非膨胀性矿物）
The structure of muscovite（白云母）
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐粘土矿物—种类和性质
水化云母组（2:1型非膨胀性矿物）特征： （1）2:1型晶层结构伊利石是其主要代表。分子式为 K2(Al Fe Mg)4 (SiAl)8O20(OH)4 nH2O。 （2）无膨胀性 在伊利石晶层之间吸附有钾离子，对相邻两晶 层产生了很强的键联效果，使晶层不易膨胀，伊利石晶层的间距 为1.0nm。 （3）电荷数量较大 阳离子交换量20－40Cmoles(+)kg-1。 （4）胶体特性一般 总表面积为70－120×103m2kg-1，其可塑性 、粘结性、粘着性、吸湿性和阳离子交换量都介于高岭石和蒙脱 石之间。
＋4
＋3
铝
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐粘土矿物—种类和性质
高岭组矿物（1:1型矿物）包括：高岭石、珍珠陶土、 迪恺石及埃洛石等
The structure of kaolinite（高岭土的结构）
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐粘土矿物—种类和性质
高岭类矿物（1:1型矿物）的特点：
（1）1:1型的晶层结构 单位晶胞的分子式可表示为Ai4Si4O10(OH)8。 （2）无膨胀性 两个晶层的层面间产生了键能较强的氢 键，膨胀 系数一般小于5％，高岭石层间距约为0.72nm。 （3）电荷数量少，阳离子交换量只有3-15Cmoles(+)Kg-1。 （4）胶体特性较弱 ，较粗（有效直径0.2-2 m），颗粒的总表 面积相对较小，为10-20×103m2kg-1
Smectite(蒙皂石)
vermiculite（蛭石）
蒙蛭组矿物（2:1型膨胀性矿物 ）包括：蒙脱石、 绿脱石、拜来石、蛭石等。
特征： （1）2:1型的晶层结构蒙脱石是其典型代表。单位晶胞的分子 式可表示Al4Si8O20(OH)4·nH2O。 （2）胀缩性大 蒙脱石晶层间距变化在0.96-2.14nm之间，蛭石 的膨胀性比蒙脱石小，其晶层间距变化在0.96-1.45nm之间。 （3）电荷数量大 同晶替代现象普遍。 （4）胶体特性突出 ，较细（有效直径0.01-1 m），总表面积 为600－800×103m2kg-1，且80％是内表面。蛭石一般为 400×103m2kg-1。
三、土壤的矿物组成
斜长石（plagioclase）
1.原生矿物(primary mineral)
在风化过程中没有改变化学组成而遗留在
土壤中的一类矿物。
闪石（amphibole）
石英 (quartz) 云母（mica）
正长石（orthoclase）
辉石（pyroxene）
橄榄石（olivine）
硅酸三盐、粘土土壤（的一矿层物硅组氧成四面体和一层铝氧八面体） 2.次生矿物(secondary mineral) 原生矿物在风化和成土作用下，新形成的矿物. 1) 层状硅酸盐黏粒矿物—基本结构
伊利石广泛分布于我国多种土壤中，尤其是华北干旱地区的土 壤中含量很高，而南方土壤中含量很低。
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐粘土矿物—种类和性质
Chlorite group （ 2:1:1 layer clays ）
绿泥石组：以绿泥石为代表，富含镁、铁等
在2:1粘土矿物的相邻晶片间加 入一个八面体水镁片（或水铝 片）。由于强烈的静电吸引使其 成为非膨胀粘土。
1）层状硅酸盐黏粒矿物—单位晶层结构
★ 2:1:1型单位晶层 2:1:1型单位晶层是在2:1型单位晶层的基础上多了1个
八面体水镁片或水铝片，这样2:1:1型单位晶层就有两个硅 片、1个铝片和1个镁片（或铝片）构成。
三、土壤的矿物组成
1）层状硅酸盐黏粒矿物—同晶置换
指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所 替代而晶格构造保持不变的现象。
二、土壤的化学组成
Soil composition by volume
1.继承了岩石和母质的特点： O, Si, Al, Fe 含量在80%以上 2.包含了生物活动的产物，反映地区水热条件所带来的物质迁移、
转化和富集特点 Si（非金属元素）在土壤中相对富集； Al，Fe，Ca，Mg，K，Na（金属元素）倾向淋失； C，N在土壤中含量较岩石高20，10倍。