土壤肥料学_谢德体_第1章土壤的形成与演变概述

第1 章 土壤的形成与演
本章提要


本章主要对土壤母质的形成和土壤的形成进行阐 述。了解形成土壤母质的主要成土矿物和岩石， 掌握矿物岩石的主要风化过程，熟悉土壤形成因 素，弄清土壤演变规律及地质大循环与生物小循 环的相互关系。 土壤是由裸露在地表的坚硬岩石，在漫长的历史 岁月中，经过极其复杂的风化过程和成土过程而 形成的。它的演变过程，经历了从岩石在地质大 循环作用形成土壤母质，进一步在生物小循环的 作用下，形成真正的土壤。
页岩
粉砂岩 石灰岩 片麻岩 板岩
由＜0.005mm的粘粒经压实脱水和胶结作用硬化而成。
粒径为0.005—0.05mm占50%以上，成分以石英为主，以泥质为主。 由CaCO3沉积结晶而成。 由岩浆岩、沉积岩或浅变质岩等经高温高压深度变质而成。 由泥质页岩等轻度变质而来，较粗且脆。 由泥质岩或隐晶质酸性岩浆岩浅变质而成。 由泥质岩、页岩、基性岩中度变质而来。 由砂岩、粉砂岩等热接触变质而成。 由石灰岩、白云岩等热接触变质而来。
成土的主要矿物

4. 氧化硅类矿物
此类矿物在地壳中分布甚广，主要为酸性火成岩的成 分，在沉积岩和变质岩中也常存在，在成土母质中， 主要矿物为石英，化学性质稳定，硬度高，溶解度小， 不易风化，成为地面最稳定的矿物，石英成为土壤中 砂粒的主要来源。

5. 碳酸盐类矿物
主要为方解石和白云石，此类矿物的风化主要表现为 溶解作用。方解石在自然界中含CO2的水作用下发生溶 解与移动，成为母质和土壤中碳酸盐的主要来源；为 土壤中钙、镁营养元素的来源。
成土的主要岩石

1. 花岗岩 为深成岩，是岩浆岩中最主要的成土母岩。
主要矿物有石英（30% 左右），钾长石和酸性斜长石，一 般是钾长石（平均约40%）多于斜长石（平均约25%）。物 理风化为主的情况下，花岗岩最易发生崩解，这与它的粒 状结构及矿物组成复杂有关。 由花岗岩发育而成的土壤，层次多半深厚，又有长石 风化后供给的钾素，稍加培育后，肥力尚佳，但在砂性过 强，遭受侵蚀的地方，便十分贫瘠。
成土的主要岩石
种 类 名 称 矿物成分
主要含石英、正长石、云母及少量角闪石等。 正长岩主要含正长石。粗面岩由正长石和角闪石等组成。 主要由斜长岩、角闪石等组成。有少量的云母和辉石。 辉石和少量的角闪石和黑云母组成。玄武岩主要由辉石、斜长石 由直径大于2mm的碎石经胶结物胶结而成。 由0.05—2mm的砂粒经胶结物胶结而成，主要成分为石英。 花岗岩与流纹岩 岩浆岩 （火成 岩） 正长岩与粗面岩 闪长岩与安山岩 辉长岩与玄武岩 砾岩 砂岩 沉积岩

2. 玄武岩 是分布最广的喷出岩，主要由辉石和斜长
石等矿物组成，富含铁镁，颜色较深，易吸热，。在气候 潮湿的热带，玄武岩常风化为富铁的硬壳，成为铁矿。形 成的土壤，多呈暗棕或棕红色，含盐基丰富，养分较多。
成土的主要岩石
2. 沉积岩 沉积岩是在地表和接近地表的常温、常压条件下， 原有岩石（岩浆岩、变质岩、原有的沉积岩）经过 风化剥蚀的产物，在原地或经过搬运到不同环境的 地方沉积下来，再经过固结而形成的岩石，另外生 物的遗骸或生物的新陈代谢作用所形成的物质的沉 积也可形成沉积岩。 分三类：碎屑岩类、粘土岩类（或泥质岩类）、 化学岩及生物化学岩类，。沉积岩的重量仅占地壳 总量的5%，但在地表分布的面积很广，约占75%。
成土的主要矿物


6. 硫化物 这类矿物主要包括黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪 锌矿等，其抗风化能力很低，很容易在水和氧的 作用下变为硫酸盐，使风化产物呈酸性反应。 7. 磷灰石 羟磷灰石、氟磷灰石、碳酸磷灰石和氯磷灰石等， 羟磷灰石最为常见，主要分布于沉积岩中是土壤 中磷素营养的主要来源。
成土的主要矿物
成土的主要矿物
2. 铁镁类矿物 这类矿物主要包括辉石、角闪石、橄榄石等。主 要为Fe3+、Mg2+、Ca2+的硅酸盐，一般为黑色或绿色。 其稳定性要比长石小得多，，易发生化学风化而分 解，生成各种次生铝硅酸盐，故为土壤中粘粒和有 效性养分的来源之一。 3. 云母类 是硅酸盐类，为各种火成岩的成分之一，代表矿物 为黑云母和白云母，其中，黑云母的稳定性较低， 风化游离出钾素，为土壤中钾素营养来源之一。
变质岩
千枚岩 片岩 石英岩 大理岩
成土的主要岩石
1. 岩浆岩（火成岩）
由岩浆冷却而形成的岩石统称岩浆岩， 岩浆在地壳深处，冷凝形成的叫深成岩， 在地壳浅处冷凝形成的叫浅成岩， 岩浆流出地面冷凝而成的叫喷出岩。 深成岩和浅成岩又合称侵入岩。 岩浆岩据其SiO2含量又可分为酸性岩（SiO2＞65%）、中 性岩(SiO2 ：50％—65％)、基性岩（SiO2 ：45％—50％） 和超基性岩（SiO2％＜45％）四种。主要的成土岩石有花 岗岩、玄武岩等。
1.1
土壤母质的形成

出露地表的岩石经风化后，变成了在地 表广泛堆积的疏松的风化产物，而这些堆 积物的表层即是形成土壤的重要物质基础 ━成土母质。 1 土壤母质的来源 土壤由母质发育而成，成土母质由岩石风 化而来，岩石又是由一种或数种矿物所组 成的复合体
地壳物质的元素组成
就整个地壳来说，其化学组成非常复杂， 几乎包括所有的已知化学元素，但这些化 学元素在地壳中的含量差别很大，而主要 包有 10 种元素总计占地壳重量的 99.96% ， 其中氧几乎占一半，硅占四分之一强，硅 氧合占四分之三，是构成地壳的最基本元 素。
地壳中主要元素重量百分比
元素 重量（%） 元素 重量（%） 氧O 46.95 钠Na 2.78
硅Si
27.88
钾K
2.58
铝Al
8.13
镁Mg
2.06
铁Fe
5.17
钛Ti
0.62

钙Ca
3.65
氢H
0.14
成土的主要矿物
1. 长石类 为地壳中分布最广的矿物，是构成火 成岩及一部分变质岩的主要成分。长石 类主要包括正长石和斜长石，是土壤中K 素主要来源。

8. 铁矿
主要包括赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿、菱铁矿等。在风化 过程中，可形成含水氧化铁类的胶体物质，使土壤染成红 色，褐色或黄色，在热带和亚热带土壤最为常见。

9. 粘土矿物
是原生矿物经风化作用后产生的次生铝硅酸矿物，又称 次生粘土矿物。依其内部构造特点分为1：1型和2：1型两 大类，主要粘土矿物有高岭石、蒙脱石、水化云母、绿泥 石等。是土壤中最活跃的部分，对土壤肥力具有重要意义。