第一章土壤的形成和发育

第一章土壤的形成和发育教学重点

了解主要成土矿物、岩石及其基本特性。掌握风化作用的几种类型，影响物理、化学风化作用和生物风化作用的因素。了解不同土壤母质类型的成因和特点。

正确理解岩石与母质的关系。了解土壤的成土因素；熟悉主要成土因素在土壤形成过程中的作用，以及各成土因素之间的相互关系。

掌握自然土壤的形成过程和实质，并区别与农业土壤形成的不同之处。

第一节形成土壤母质的矿物岩石

一、主要的成土矿物

(一)矿物(mineral) 的概念矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的自然产物。

有的矿物是由单一元素所组成的。有的是由几种元素组成的化合物，它们具有一定的化学性质，内部构造和物理特性，并以各种形态， (固、液、气)存在于自然界中

(二)成土的主要矿物

1、原生矿物(primary mineral) 由地壳深处的岩浆冷凝而成的矿物，在风化过程中没有改变原来的化学成分和结构，只遭到物理性的破坏，而留存于土壤中。

在土壤中常见的原生矿物有石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、磷灰石等。

2、次生矿物(secondary mineral)

由原生矿物经过化学变化， (如变质作用和风化作用)形成的新矿物。它的性质、成分、形态都发生了变化。

土壤中颗粒最细的粘粒大都是次生矿物，由于这些次生矿物颗粒很细，又称粘土矿物。

它们有高岭石、蒙脱石、水云母(伊利石) ，含水氧化物和二、三氧化物，铝土矿AI2O3・3H2O、褐铁矿2Fe2O3・3H2O、针铁矿等。

不同地理环境中次生矿物形成的一般模式

二、成土的主要岩石

(一)岩石(rock ) 的概念岩石是由一种或数种矿物组成的自然集合体。

由多种矿物集合而成的岩石称为复成岩，如花岗石就是一种复成岩，它是由石英、长石和云母以及少量的其它矿物组成的。

由一种矿物组成的岩石称为单成岩，如烧石灰用的石灰岩，就是一种单成岩，是由方解石一种矿物组成的。

(二)成土的岩石

1 、岩浆岩(magmatic rock ) 火成岩岩浆岩是由地下的岩浆，经熔融作用以后上升到地表或地壳内，经过冷凝以后形成的岩石。在地壳深处冷凝的叫侵入岩，岩浆流出地表形成的叫喷出岩。

(1)酸性岩含SiO2> 65%，有花岗岩、花岗斑岩、石英斑岩、流纹岩，主要含石英、长石等难以风化的矿物。

( 2)中性岩含SiO252%~65% ，有正长石、粗面岩，所含矿物以石英、长石为主，闪长岩、安山岩主要含斜长石，角闪石。

(3)基性岩含SiO245%~52% ，常见的有辉长岩、玄武岩等，含盐基丰富，无游离SiO2。

(4)超基性岩含SiO2 V 45%,常见的有橄榄岩、辉岩。

岩浆岩的共同特点是不具层理、不含化石，侵入岩多具大形的矿物结晶，喷出岩则具玻璃质结晶与气孔构造。

2、沉积岩（sedimentary rock）沉积岩是由地壳上早期形成的各种岩石，经风化、搬运、沉积、胶结作用形成的岩石。其特点是有明显的层理，常含有化石、所含矿物成分极其复杂常见的有砾岩、砂岩、页岩、石灰岩等。

3、变质岩（metamorphic rock）变质岩是由岩浆岩、沉积岩在高温高压下发生变质作用所形成的，其矿物组成、结构和化学成分较岩浆岩、沉积岩有显著改变。

一般特点是片状（或片麻状）组织，变质后的岩石较变质前致密、坚硬、比较不容易风化。常见的有片麻岩、板岩、石英岩、大理岩。

主要成土岩石的风化和风化产物

三、矿物岩石对土壤性质的影响

（一）影响土壤颗粒的粗细如花岗岩、石英岩、片麻岩、含石英多、抗风化力强形成的土壤粗的颗粒多，土壤通气透水

性好，保水保肥力差，由云母、角闪石、页岩、板岩、玄武岩形成的土壤粘重，其保水保肥性强。（二）影响土壤的酸碱性石灰岩地区，岩石内含CaCO3 多，土壤为碱性、微碱性、花岗岩地区，由于含大量酸性硅酸盐土壤呈酸性反应。

（三）影响土壤养分状况如母质中含长石、云母较多时，土壤中遗留的钾素较多，含有磷灰石则土壤中磷素含量增加，

含辉石、角闪石、橄榄石、褐铁矿、白云母等矿物。土壤中的Ca2+、Mg2+、Fe3+等养分物质

较多。含石英较多时，则土壤中养分贫乏。

第二节岩石矿物的风化与土壤母质

一、风化过程（weathering porocess）

（一）概念

岩石风化指的是露出地面的大块岩石，在地表各种自然因素的作用下，逐渐由大块散碎成小块，同时化学成分也发生了改变，岩石所发生的这一切变化，就叫岩石的风化过程。

（二）风化作用的类型

1、物理风化作用（physical weathering）岩石在外力影响下，机械地分裂成碎屑，只改变大小与形状，而不改变其成分的过程。影响物理风化的因素

（1）温度

温度主要影响岩石的膨胀及收缩。由于组成岩石的各种矿物具有不同的吸热和膨胀系数，因此，白天因增温而膨胀，夜间因降温而收缩的能力不均一，同时由于岩石导热率小，热量不易传导，白天岩石表面受热增温强度大于内部，夜间则相反，这样岩石的表面和内部因增温不均一就产生了上下交错的裂隙。天长日久，岩石则破碎崩解。

如石英的膨胀系数为0.000036，正长石为0.000017，角闪石为0.000028，方解石为0.00002 。

（2）冻结

主要使冰的体积增大，使岩石分裂成大小不同的多角形碎块，一旦岩石有了裂隙，水分便可进入其中促使裂隙扩大加速崩解作用，一般冻结后体积可增大1/11，所产生的压力可高达

960kg/cm2 这种作用对含水的多的岩石（如砂岩含水10%~25%）特别明显。

（3）水分雨水冲刷的重力作用。如屋檐下的砖被雨水滴成洞，河流两岸的岩石，由于浪击，被磨蚀。（4）风将岩石表面的碎屑吹走，使岩石暴露，从而加速岩石的物理风化。

物理风化的结果，使紧密的实体变成了疏松的多孔体，给水分、空气进入创造了条件，风化产物较粗，形成的母质偏砂，石砾多，养分不易释放。

2、化学风化作用(chemical weathering)

岩石在外界条件的影响下，引起化学成分的改变，产生新的物质的过程。影响化学风化的因素

(1)水的溶解作用

指矿物溶于水的作用，一般矿物不溶于水，但在大量水分和较高温度下，也可以使矿物的溶解度增大，尤其是当水中溶有二氧化碳(生物呼吸作用和有机物分解产生)而形成碳酸时，可大大促进矿物的溶解。

例：滑石的溶解度1：115000 云母1：340000

石英1：10000(热水70°以上)

据估计，地球上所有的河流每年把溶解状态的盐类带入海洋的量达40 亿公斤。

(2)水化作用

无水的矿物与水接触后，生成含水矿物的作用。常使矿物体积增大一半至一倍半，因而促进岩石崩解。

(3)水解作用

是化学风化过程中最基本的，也是最重要的作用，当水中含有CO2 或其他酸类时，由于水的解离作用而产生氢离子。