土壤矿物质与岩石风化

正长石 KalSi3O8
晶体短柱状，肉红色、 浅黄色、浅黄红色等， 玻璃光泽，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。伴生矿物为石英、 云母等。正长石易风化， 风化后形成粘土矿物高 岭石等，可为土壤提供 大量 K 养分。正长石类 矿物一般含氧化钾 16.9 ％。
石膏
CaSO4·2H2O8
石膏呈板状、块 状、无色或白色。 玻璃光泽或丝绢 光泽。硬度2．0， 是干旱炎热气候 条件下的盐湖沉 积。常作土壤改 良剂。
二、主要成土岩石
（一）岩石的概念
岩石 ---- 是一种或几种矿物组合
而成的自然集合体。岩石都有一定的矿
物组成，结构和构造。
（二）岩石的类型
1.岩 浆 岩 岩浆岩是地球内部岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成 的岩石。 岩浆岩的类型:
（二）矿物的类型
矿物按成因可分为原生矿物和次生矿物.
原生矿物---由地壳深处熔融状态的岩浆冷凝固结而形成的矿物称原 生矿物。如石英、长石、云母、辉石、角闪石等。 次生矿物--原生矿物经物理、化学风化作用，组成和性质发生化学 变化，形成的新矿物称次生矿物。如方解石、高岭石等。
(三)主要成土矿物的性质 一般为白色透明，含有杂质时呈其 石 英
他颜色 。石英是最主要的造岩矿 物，分布最广，为酸性岩浆的主要 成分，在沉积岩和变质岩中也常见。 石英在岩石中常呈不透明或半透明 晶粒状，烟灰色，油脂光泽。石英 的伴生矿物是云母、长石。石英硬 度大，化学性质稳定，不易风化， 岩石风化后，石英形成砂粒，含砂 粒多的土壤，含盐基少，形成的母 质养分一般贫乏，酸性也较强。
项目三目标作物生产环境因子分析与调控
单元一 土壤矿物质与岩石风化
任务一 任务二 任务三
形成土壤母质的矿物、岩石分析 矿物岩石的风化作用与土壤母质分析 土壤矿物质土粒的组成及特性分析
任务一
形成土壤母质的矿物、岩石
土壤：土壤是疏松多孔、含有各种化学元素、通气 透水的物质。它是由固相、液相和气相三相 物质组成的。 固相：矿物质（骨架） ，有机物，微生物。 土壤 液相：土壤水分。
白云母较难风化，风化 产物为细小的鳞片状， 强烈风化后能形成高岭 石等粘土矿物。
普通角闪石
Ca（Mg，Fe）3Si4O12
角闪石呈细长柱状，深绿 至黑色，玻璃光泽，完全 解理，硬度 5.0 ～ 6.0, 角 闪石主要分布在岩浆岩和 变质岩中的片麻岩和片岩 中。在岩石中呈针状或纤 维状。伴生矿物为正长石、 斜长石和辉石，角闪石易 风化，风化产物为粘土矿 物。
分解岩石，从中吸取营养物质。 ▲▲上述3种风化类型之间相互影响，相互联系,只是在不同的外界 条件下各有侧重。
拓展内容：岩石的景观地貌
自然界中有不同岩石，不同地质作用下可形成千奇百怪的地貌特征，从观 赏角度这里择其中一部分供同学们学习。 1.红砂岩地貌（丹霞地貌）：是水平层理的砂岩在遭受风化剥蚀后所形成 的一种地貌。以广东省韶关地区丹霞山最为典型，故命名为丹霞地貌。 水平层理的砂页若岩性变化较大即风化难易不同，则常形成孤峰， 丛峰和塔状的峰峦景观。若岩性较一致的则形成馒头山或方形山地貌景 观。
白云石 CaCO3·MgCO3白云石是由方解石、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， 这是与方解石的主要区别。白 云石是组成白云岩的主要矿物， 也存在于石灰岩中。风化物是 土壤Ca、Mg养分的主要来源。
天涯海角
花岗岩垂直节理
华山
3. 玄武岩地貌 玄武岩浆粘度小，流动性大，喷溢地表易形成大规模熔岩流和熔岩被， 如长白山。但也有呈层状侵入体的，如岩床等。在高原地区常形成面积 达数千至数十万平方千米的熔岩台地，有人称其为高原玄武岩，如印度 的德干高原玄武岩。在海洋则构成海岭和火山岛，如夏威夷群岛。
斜长石 Na（AlSi3O8）· Ca（Al2Si2O8）
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。伴生矿物主要是辉 石和角闪石。斜长石比 正长石容易风化，风化 产物主要是粘土矿物， 能为土壤提供K、Na、Ca 等矿物养分。
项目三
目标作物生产环境因子分析与调控
固相组成
固相组成 理化性质 环境调控
理化性质
环境调控
单元一 土壤矿物质与岩石风化
教学要点与 教学要点：理解由矿物岩石至形成母质的过程中，各种风 目标 化过程的作用；土壤三相组成，土壤质地及对作物生产的 影响及调控措施。 教学目标:了解不同粒径矿质土粒在矿物组成，化学组成及 元素组成上的变化规律；土壤三相组成的特点，土壤矿物 质及土壤质地，掌握土壤质地与土壤肥力的关系；掌握不 良质地土壤利用改良原理和方法。 重点与难点 重点：土壤矿物质和岩石的性质、类型；粒径对矿质土粒 的矿物组成与化学组成的影响及掌握不同质地土壤的肥力 特点和利用改良的基本原理。 难点：主要矿物、岩石风化特点、产物；怎样区别不同类 型的母质；矿物质土粒的机械组成和质地分类的关系。 方法材料 教学形式：多媒体教学参考书：《植物生长与环境》，高 等教育出版社，2004,第1版,邹良栋主编
方解石 CaCO3
方解石为次生矿物，呈菱形，半 透明，乳白色，含杂质时呈灰色、 黄色、红色等，完全解理，玻璃 光泽。与稀盐酸反应生成 CO2 气泡。 无色透明者称冰洲石。方解石分 布很广，是大理岩、石灰岩的主 要矿物，常为砂岩、砾岩的胶结 物，也可在基性喷出岩气孔中出 现。方解石的风化主要是受含 CO2 的水的溶解作用，形成重碳酸盐 随水流失，石灰岩地区的溶洞就 是这样形成的。
岩浆岩
喷出岩 侵入岩
深成岩
浅成岩
酸性岩 SiO2含量在65％以上 如花岗岩,流纹岩
主 要 的 岩 浆 岩
中性岩SiO2 含量52％～65％
如闪长岩,安山岩
基性岩SiO2 含量45％～52％ 如辉长岩,玄武岩 超基性岩 SiO2含量小于45％ 如橄榄岩 脉 黄 山 天 都 峰 岩 如伟晶岩
花岗岩 喷出性岩浆岩
例子: 和田玉 主要矿物透闪石（角闪石变种） 由白云石【 CaMg(CO3)2,可含 有Fe、Mn、Pb、Zn等元素】 和石英混合沉积后形成的变质岩。 晶体陈辐射状或柱状排列。 翡翠 主要矿物是(链状结构硅酸盐) 辉石(XY(Si,Al)2O6，其中X代表 钙、钠、镁和2价铁，也有一些 锌、锰和锂等种类的离子。 Y代表较小的离子如氯、铝、3价铁、 钒、钪等。如色彩鲜艳且透明 的锂辉石，如紫锂辉石和 翠绿锂辉石，
丹霞地貌（广东）
2. 花岗岩风化地貌 花岗岩是岩浆侵入地壳深处冷却而形成的岩浆岩。在漫 长的地质处年代中，当花岗岩出露地表后，它就开始风 化向形成独特的地貌景观。花岗岩的特点是垂直三向节 理或垂直节理，使其风化形成各种陡峭的地貌和怪石。
花岗岩的格状节理
黄山
（奇峰、奇石）
花岗岩的垂直三 向节理发育，常 形成非常陡险的 地貌（黄山），或 者石蛋地形（天涯 海角）。
之为碳酸化作用。这种现象在石灰岩地区最为常见。
3.生物风化作用
岩石和矿物在生物影响下发生的物理和化学变化称生物风化
作用。生物风化作用主要有两个方面： A:生物的机械破碎作用 B:生物的化学分解作用 由生物的生命活动引起的岩石机械破碎 有些生物在生命活动中靠分泌酸类物质
作用(物理风化)。例如：根劈作用。
发生物理和化学的变化称为风化。
（二）风化作用的类型 由于作用因子的不同，岩石风化作用过程的特点各异，可分为物理 风化，化学风化和生物风化三大类型。 1.物理风化：岩石发生疏松、崩解等机械破坏过程，只造成岩石结构、构 造的改变，一般不引起化学成分的变化的过程称为物理风化。(见下图）
岩石的层状剥落示意图
辉石
Ca（Mg，Fe）Si2O6
普通辉石
呈短柱状、致密块状， 棕至暗黑色，条痕灰色， 中等解理，硬度5．5。 辉长岩和玄武岩中，在 岩石中多呈晶粒状。伴 生矿物为角闪石、斜长 石、辉石等，较角闪石 难风化，风化物为粘土 矿物，富含Fe。
橄揽石（Mg，Fe）2SiO4
橄榄石呈粒状集合体出现， 橄榄绿色，玻璃光泽或油脂 光泽。橄榄石为超基性岩的 主要组成矿物，伴生矿物为 斜长石、辉石，不与石英共 生，易风化，风化产物有蛇 纹石、滑石等。 蛇纹石呈污绿色 ，玻璃光 泽或油脂光泽，断口上有时 呈蜡状光泽，比重 2 ． 5 ，硬 度2 ．0 ～4 ．0 。
具有丹霞地貌的我国有武夷山， 河北承德风景名胜区（棒锤 山），庐山，我省的江郎山，永康方岩等。 丹霞地貌景观特点：丹霞地貌主要表现在既“秀”又“险”， 孤峰林立，迂回曲折。例描写武夷山有“三三秀水清如玉，六
六奇峰翠插天”称她为“碧水丹山”“奇秀东南”。但丹霞地 貌也常形成绝壁， 因而十分险。例庐山有众多陡峭奇险的地 方。江郎山则更称为一绝。
引起物理风化作用的因素很多，主要有：
★ 热力作用：岩石受热后引起表层和内部热胀冷缩不同引起。 ★ 冰劈作用：进入岩石裂缝中的水反复融化与冻结，对岩面产生劈 裂作用而引起。 ★ 冰劈作用：进入岩石裂缝中的水反复融化与冻结，对岩面产生劈 裂作用而引起。 ★ 风和流水的作用：主要风和流水把岩石表层剥落的碎屑吹走、冲 走及磨蚀。 ★ 冰川作用：冰川底部和两侧的岩石会受到冰川的压力和磨蚀作用 而破碎。 ★ 卸荷作用：指由岩石卸荷释重而引起的剥离作用。在花岗岩分布 区最为常见。
2.化学风化作用 岩石和矿物在大气，水及生物的相互作用下发生的化学成分和矿物组 成的变化，称化学风化。 溶解作用 水化作用 指岩石矿物溶解于水的作用。 指水分子与矿物化合生成含水矿物的化学作用。
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水解作用
氧化作用 碳酸化作用
指矿物与水发生反应而分解的作用。
岩石中的很多矿物都能被自然界的氧氧化生成新矿物。 碳酸与岩石中的金属离子发生反应形成碳酸盐的作用称
云母类因化学成分不同而分为白云母和黑云母。
黑云母
KH2 （ Mg,Fe ） 3AlSi3O12 深褐色或黑色，其他 性质同白云母。 黑云母主要分布在花 岗岩、片麻岩和结晶 片岩中，伴生矿物是 石英、正长石等。黑 云母较白云母易于风 化，风化物为碎片状。 白云母
KH2Al3Si3O12 常见片状、 鳞片状。白云母无色透 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。
3.变质岩
原来存在的岩石在新的地壳 变动或岩浆活动产生的高温、高 压下，使岩石的矿物重新结晶， 重新排列，改变其结构、构造和 化学成分，而形成的新岩石， 称变质岩。
(三)主要的变质岩:
岩片,麻岩,石英,岩板岩, 结晶片岩,千枚岩,大理岩 庐山
任务二 矿物岩石的风化作用与土壤母质
一、风化作用的概念和类型 （一）风化作用概念 风化作用是地球表面或近地球表面的岩石在大 气圈各种营力作用下所产生的物理化学变化。岩石
气相：土壤空气。
(为什么矿物能影响土壤的理化性质和土壤养分状况?)
矿物质是构成土壤的基本物质，又是植物矿质营养的源泉，是全面影响土壤 肥力高低的一个重要因素。 土壤中的矿物质来自岩石的风化物。而岩石又是由矿物组成的，不同的矿物构 成不同的岩石。不同的岩石经过风化作用，形成土壤中的矿物质。
一、主要的成土矿物 （一）矿物的概念 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，是 岩石的组成单位 。 矿物都具有一定的化学成分和物理性质，并以各种形态（固态、液 态、气态）存在于自然界中。 矿物可以是单一元素所组成的，也可以是几种元素组成的化合物。 形成岩石的矿物称为造岩矿物。 自然界的矿物绝大多数是固态，少数为液态或胶体状态。
玄武岩
侵入性岩浆岩
2.沉 积 岩 沉积岩是由地壳表面早期形成的 岩石经风化、搬运、沉积、压实、胶结 硬化而形成的岩石。一般分为机械沉积
岩、化学沉积岩和生物沉积岩三类。
以颗粒大小分为: 砾状结构 (如砾岩),粒状结构(如沙 岩),中粒状结构(如沙岩) 以颗粒形状分为: 角砾状结构，颗粒有棱角(如角砾 岩)，圆滚状结构，颗粒无棱角(如砾岩) 主要的沉积岩 : 角砾岩,砾岩,砂岩,页岩,石灰岩