大学土壤学课件 风化与土壤形成
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土壤学第二章 岩石风化和土壤形成及土壤剖
全文电子教材土壤与土壤资源学（上篇：土壤学）林学专业第二章岩石风化和土壤形成及土壤剖面第一节岩石风化一、风化作用的概念及类型当岩石处在风化它的环境条件下时，它是很稳定的，但一旦条件发生的变化，为了在新的条件下达到平衡，岩石必然发生相应的变化。
位于地壳深部的岩石，由于地质作用的结果露出地表，岩石本身因外压力的减少而产生膨胀，导致岩石产生缝隙和裂纹。
同时岩石与大气接触以后，受到各种自然因素（主要是水、热及空气等）和生物的影响，这种影响是长期的和复杂的。
根据外界因素对岩石作用的性质，可以将风化作用区分为物理风化和化学风化。
当然，在自然界这两类作用是紧密相联系的，有时很难把它们区分开来。
生物的活动，就其对岩石或矿物的作用性质而言，也是以物理或化学的方式作用于岩石矿物的。
也有人将生物活动所引起的岩石或矿物的风化，称为生物风化。
由于地球表面广泛的存在着大量的生物，它们在风化过程中起着积极的影响，以至在自然界中地表物质的风化过程几乎都有生物参加。
从原始幼年土形成来看，风化过程先于土壤形成，风化过程先产生形成原始土壤的母质，因此风化过程可以说是土壤形成的基础。
从现代的土壤形成和发展来看，风化过程则是成土过程本身的一部分。
（一）物理风化过程物理风化又称为机械崩解作用，主要是由温度变化、水分冻结、碎石劈裂以及风力、流水、冰川的磨擦力等物理因素的作用所引起的。
温度变化可以引起物质产生热胀冷缩。
岩石是由各种矿物组成的，而各种矿物的热学性质是不同的，例如石英的热膨胀系数为0.0000075，而正长石为0.000020，当昼夜或季节温度变化时，在矿物之间的接触面上产生张力，使岩石产生裂隙和崩解。
粗粒结晶的花岗岩，由于结晶矿物的膨胀幅度较大，这种作用更为明显。
含有暗色矿物的岩石，由于提高了岩石的热辐射能力，温度变化比较大，因此像玄武岩、辉长岩及辉绿岩等一些深色岩石，常产生剥蚀现象。
而由单一矿物集合的岩石或浅色岩石（如石灰岩、石英岩等），受到温度的影响较小，崩解也比较慢。
东北林业大学土壤与土壤资源学课件∶第三章 土壤形成和土壤剖面
脱硅富铝化过程是在湿热条件下的主要
成土过程，形成具有富铝化特征的土壤（红、 黄壤，砖红壤等）。
（1）脱硅富铝化过程
在土体中进行的脱硅富铁铝过程，简称富铝化
过程。
在热带、亚热带高温多雨，并有一定的干湿季
节条件下，铝硅酸盐类发生强烈分解，释放出大量盐
基物质，硅和盐基大量淋失，铁铝相对富集，使土体
呈现鲜红色，甚至形成铁盘（下图）。
第三章
土壤形成和土壤剖面
第一节
土壤形成的因素
土壤形成因素可分为两大类：自然因素/人为因素。 美国土壤学家H.詹尼(Jenny H) 于1941年发表了 《Factors of Soil Formation》，提出 土壤形成的 ‘clorpt’函数式:
S = f ( Cl, O, R, P, T, … )
5 土壤形成的时间因素
时间是决定一切事物存在的基本因素。时
间作为成土因素，决定了土壤形成发展的历 史动态过程。气候、生物、水文和地形等对 成土过程的作用随着时间延续而加强，母质 的作用则随着时间延续而逐渐减弱。如图。
不同地带土壤剖面发育与成土年
龄相关示意图(据Gerrard，2000)
在稳定条件下土壤发育的时间序列
图3-2 由土壤粘化过程所形成的模式土层示意图
（2）粘化过程的类型
★ 残积粘化
粘粒未经移动，原地发生的粘化（残积母质）.
★ 淋淀粘化
上部形成的粘粒经机械淋洗聚积在下部土层。
请注意：由粘化过程形成的粘化层，是一些土
类（棕壤，褐土，黄棕壤）的重要诊断层，在土壤
发生分类中具有重要的意义。
3. 脱硅富铝化过程
土壤剖面 soil profile 剖面发育 profile development 发生层 horizon（layer） 有机质层 organic layer 腐殖质层 humus layer 矿质土层 mineral horizon A、 B、 C层 A、B、C horizon 淋溶层 eluvil horizon 淀积层 illuvial horizon 潜育层 gleying horizon
成土过程，形成具有富铝化特征的土壤（红、 黄壤，砖红壤等）。
（1）脱硅富铝化过程
在土体中进行的脱硅富铁铝过程，简称富铝化
过程。
在热带、亚热带高温多雨，并有一定的干湿季
节条件下，铝硅酸盐类发生强烈分解，释放出大量盐
基物质，硅和盐基大量淋失，铁铝相对富集，使土体
呈现鲜红色，甚至形成铁盘（下图）。
第三章
土壤形成和土壤剖面
第一节
土壤形成的因素
土壤形成因素可分为两大类：自然因素/人为因素。 美国土壤学家H.詹尼(Jenny H) 于1941年发表了 《Factors of Soil Formation》，提出 土壤形成的 ‘clorpt’函数式:
S = f ( Cl, O, R, P, T, … )
5 土壤形成的时间因素
时间是决定一切事物存在的基本因素。时
间作为成土因素，决定了土壤形成发展的历 史动态过程。气候、生物、水文和地形等对 成土过程的作用随着时间延续而加强，母质 的作用则随着时间延续而逐渐减弱。如图。
不同地带土壤剖面发育与成土年
龄相关示意图(据Gerrard，2000)
在稳定条件下土壤发育的时间序列
图3-2 由土壤粘化过程所形成的模式土层示意图
（2）粘化过程的类型
★ 残积粘化
粘粒未经移动，原地发生的粘化（残积母质）.
★ 淋淀粘化
上部形成的粘粒经机械淋洗聚积在下部土层。
请注意：由粘化过程形成的粘化层，是一些土
类（棕壤，褐土，黄棕壤）的重要诊断层，在土壤
发生分类中具有重要的意义。
3. 脱硅富铝化过程
土壤剖面 soil profile 剖面发育 profile development 发生层 horizon（layer） 有机质层 organic layer 腐殖质层 humus layer 矿质土层 mineral horizon A、 B、 C层 A、B、C horizon 淋溶层 eluvil horizon 淀积层 illuvial horizon 潜育层 gleying horizon
第一章 岩石风化与土壤形成
1
（2）平原河流地形及冲积物 平原常为新构造运动的下沉地区， 平原河流多以堆积作用为主，河流在其自身堆积的松散冲积层中 发育，水流得以自由摆动以塑成适应其水力和泥沙条件的河床形 态。
1
①弯曲型河流
②微弯型河流 ③游荡型河流 （3）山地河流地形及冲积物 在山地和丘陵地区，由于复杂的地 质构造和坚硬的岩层的影响，河床的演变不再单纯地由水流和泥 沙因素所控制。 ①河谷地形宽谷与峡谷 宽谷与峡谷是山间河谷的主要形态特征 之一，二者于沿河是呈交替状态分布的。 ②山间河流的冲积物 上部的河漫滩常是砂土，下部的河床常是 砾石层 （4）河流阶地 阶地是在河谷谷坡上发育的一种阶梯状地形，它 高出于河漫滩，洪水时河水也不能淹没。 河流阶地的存在说明河流曾经在阶地面上流过，阶地面曾经 是河谷的谷底，由于地壳的隆起，河床抬高，坡降增大，致使河 流下切，并把原有的谷底抬升到一般的洪水位之上，形成阶地。 由下往上分为一级、二级、三级等 阶地。
平原和高原
二、地质外力作用和地形
地质的外力作用是向着与内力作用相反的方向进行，各种外营
1
力均在雕刻着地表，侵蚀着和破坏着地势高低的基本形态和地壳构 造。外力作用的总的趋势是要削平大山和高原，并且将破坏它们所 产生的物质，搬到低的地方堆积起来，以消弥地球表面高低崎岖的 地形。外力作用主要是通过流水、冰川、风和海流等作用进行的。
1
1
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。 变质岩的结构 : 主要有斑状变晶结构、粒状 变晶结构、鳞片状变晶结构。 变质岩的构造 块状构造，岩石中的矿物无定向排列，均匀分 布在岩石中形成不规则的块状体，如石英岩； 片理构造，片状矿物受力的作用而平行排列， 并沿平行方向易于裂开，如各种片岩； 片麻状构造，片状矿物与粒状、块状矿物呈断 续的平行相间排列，如片麻岩。 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。
第二章 岩石风化和土壤形成2
（一）湿度因子对土壤形成的影响
表 1
气候大区 湿润 半湿润 半干旱 干旱 极干旱 表 7.2 中国气候分区 年干燥度 <1.0 1.0～1.6 1.6～3.5 3.5～16.0 >16.0
中国气候大区划分 自然景观 森林 森林草原 草原 半荒漠 荒漠
据《中国自然地理》（1981）
湿度对土壤形成的作用主要表现在以下方面： 1、影响土壤中物质的迁移(emigration)
五、地形与土壤发生的关系
（一）地形与母质的关系
坡积物
冲积物 洪积物
残积物
（二）地形与水热条件的关系
地形对土壤水分状况的影响
（三）地形与土壤发育的关系
例如，随着河谷地形的演化，在不同地形部位上， 可构成水成土（河漫滩） → 半水成土(低级阶地) → 地带性ห้องสมุดไป่ตู้(高级阶地)的发生系列。
六、成土时间对土壤发育的影响 （一）土壤年龄 土壤年龄是指土壤发生发育时间的长短，通 常把土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。
（1）土壤粘化层的形成
特别在温带，暖温带生物气候条件下，一般在 土体内部（20～50 cm）发生着强烈的原生矿物（岩 浆冷凝形成的矿物）的分解和次生粘土矿物的形成过 程，或者上层粘粒向下机械淋洗过程。因此，在心土 层粘粒明显聚积，形成相对粘重的层次，叫做粘化层 （下图）。
由土壤粘化过程所形成的模式土层示意图
第二节 土壤形成过程
自然界中土壤的形成过程是非常复杂的（一系列生 物，物理，化学和生物化学过程构成）。由于成土条 件的复杂性，决定了土壤形成过程总体的内容、性质 及其表现形式也是多种多样的。根据土壤形成中物质 能量迁移、转化的各自特点，我们可将土壤形成过程 总体，区分出各个具体的成土过程。
2风化与土壤形成
洪积物：干旱与半干旱地区的山地，由于骤融的雪
水，或是间歇性的暴雨，形成流速湍急的洪水，将山 区的风化碎屑夹杂泥沙，搬运到山谷出口处，由于地 势宽坦而水流减缓，使所携带的物质沉积下来，形成 扇面地形，称为洪积扇。
洪积物具粗略的分选性，但分选性很差，地势高处含 较多砾石和粗砂，在洪积扇的边缘多为细砂质或粉砂 质。山前交接洼地(扇缘与冲积平原衔接处)，地下水 位过高，易形成沼泽化，或因地下水含盐量较多，产 生土壤盐渍化。
第二章 岩石风化和土壤形成
主要内容
矿物和岩石风化 土壤母质类型 土壤形成 土壤剖面及其形态特征
掌握风化作用的类型、风化产物的母质类型 理解土壤的形成过程和实质。
风化类型(weathering)
物理、化学及生物风化
物理风化：机械崩解作用，由温度变化、
水分冻结、碎石劈裂以及风力、流水、冰川 的摩擦力等物理因素的作用引起，使岩石由 大块变成碎块，再逐渐变成细粒，其形状、 大小改变(增大接触面)，为化学风化创造条 件，但成分发生的变化很小。
2)静水沉积母质：如湖积物。质地粘重，有机质含量高，
呈暗褐色或黑色。湖积物中的铁质，在嫌气条件下，与 磷酸结合形成蓝铁矿(Fe3(PO4)2.8H2O)或菱铁矿(FeCO3)， 使湖泥呈青灰色(湖积物的重要特征)。
3)海水沉积母质：如海积物。硅质含量高。滨海盐土的
一种成土母质。
4)风积母质：风力所夹带的矿物碎屑，经吹扬(风蚀)作
3.气候
直接影响水、热条件，很大程度上决定着 各种植被类型的分布，从而影响土壤矿物和 土壤有机质的分解和合成；温度、降水量等 影响矿物风化、矿质元素迁移速率。
4.地形
对母质、水、热条件、植被的再分配。
5.时间
土壤的基本知识ppt课件
由岩石每形成1cm厚的土壤约需300年之久。
17
三、土壤的基本物质组成
矿物质：由岩石风化而来的各种碎屑、矿物质颗粒、
固相
无机盐组成，占固相的 90％－98％。
有机质：由动物、植物、微生物等生物残体及其腐败
的物质组成，占固相的 2％－10％。还有 各种土壤生物。 土壤包括 液相：土壤水（土壤溶液）：由地上水、地下水进入土壤中
22
一、 矿物质土粒的分级
2．各级土粒的物理性质和化学性质 （1）砂粒： a.粒径＞0.05mm，通透性能好，但毛管水上升 高度低。 b.单位体积的比表面积小，土粒间成对物质间的吸 持力弱，故土壤松散，易于耕耙，保水力差，易 干旱，胀缩性小，无可塑性等。 c.无吸附Ca、Mg、K、NH4＋等离子的能力。
（二）土壤肥力
土壤肥力：指土壤能够同时地、不断地供应和 调节植物生长发育所必需的水分、养料、空气 和热量等生活因素的能力。
6
一、土壤及土壤肥力的概念
土壤肥力可分为： 自然肥力：单纯受自然因素的影响而形成的土壤肥力。
自然肥力是自然成土过程的产物。
人为肥力：人类通过生产活动而创造出来的土壤肥力。
随着生物量增加，各种营养元素、能量也逐渐聚集在 母质表层，从而逐渐使母质中积累和保存了植物生长 发育所必需的全部营养元素，并具备肥力因素，从而 使母质发展为土壤。
15
成土过程
冰
坡
积
积
物
物
湖 积 物
海 积 物
洪 积 物
风 积 物
各种类型母质
各种泥土
各类土壤 16
（二）农业土壤的形成
1. 农业土壤的含义
26
二、土壤矿物质
（二）次生矿物
次生矿物：指岩石风化过程和成土过程中，由原 生矿物进一步分化后再重新形成的矿物。
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三、土壤的基本物质组成
矿物质：由岩石风化而来的各种碎屑、矿物质颗粒、
固相
无机盐组成，占固相的 90％－98％。
有机质：由动物、植物、微生物等生物残体及其腐败
的物质组成，占固相的 2％－10％。还有 各种土壤生物。 土壤包括 液相：土壤水（土壤溶液）：由地上水、地下水进入土壤中
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一、 矿物质土粒的分级
2．各级土粒的物理性质和化学性质 （1）砂粒： a.粒径＞0.05mm，通透性能好，但毛管水上升 高度低。 b.单位体积的比表面积小，土粒间成对物质间的吸 持力弱，故土壤松散，易于耕耙，保水力差，易 干旱，胀缩性小，无可塑性等。 c.无吸附Ca、Mg、K、NH4＋等离子的能力。
（二）土壤肥力
土壤肥力：指土壤能够同时地、不断地供应和 调节植物生长发育所必需的水分、养料、空气 和热量等生活因素的能力。
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一、土壤及土壤肥力的概念
土壤肥力可分为： 自然肥力：单纯受自然因素的影响而形成的土壤肥力。
自然肥力是自然成土过程的产物。
人为肥力：人类通过生产活动而创造出来的土壤肥力。
随着生物量增加，各种营养元素、能量也逐渐聚集在 母质表层，从而逐渐使母质中积累和保存了植物生长 发育所必需的全部营养元素，并具备肥力因素，从而 使母质发展为土壤。
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成土过程
冰
坡
积
积
物
物
湖 积 物
海 积 物
洪 积 物
风 积 物
各种类型母质
各种泥土
各类土壤 16
（二）农业土壤的形成
1. 农业土壤的含义
26
二、土壤矿物质
（二）次生矿物
次生矿物：指岩石风化过程和成土过程中，由原 生矿物进一步分化后再重新形成的矿物。
第三章 岩石风化与土壤形成
崩解：岩石由大块变成碎块， 崩解：岩石由大块变成碎块，再渐 变成细粒，其形状和大小改变了， 变成细粒，其形状和大小改变了， 但化学成分不发生变化。 但化学成分不发生变化。 自然界中， 自然界中，三种风化作用 通常是联合进行与相互助 长的， 划分它是为了讨 长的， 论方便。 论方便。 物理风化 生物风化 分解：岩石风化过程中化学 分解：岩石风化过程中化学 成分发生变化 化学风化
土壤形成速率和所需的时间
许多土壤中在100年内就可使土壤有机质达到准平衡； 在较有利的条件下，一个弱发育的B层可在数百年内形成; 在400～500年的成土时间内,就可看出粘粒由A层向B层的迁移。
二 人类生产活动对土壤形成的影响 人类的生产活动直接影响土壤的肥力性质，而且也会对自然成土 因素产生影响。有的生产活动，如耕作，绿化荒山，封山育林等， 对土壤形成起促进作用； 相反，炼山，掠夺性地利用土地,土壤污染等则会对土壤造成很 大的破坏。
水解和碳酸化作用的实质是，矿物中的盐基离子被子氢离子取代。 水解和碳酸化作用的实质是，矿物中的盐基离子被子氢离子取代。
石灰岩的化学风化
CaCO3 ＋ H2CO3
溶解度很低
(H2O+CO2)
Ca(HCO3) 2
溶解度较高
平衡的变化： 平衡的变化： (1)当CO2充足时，且有一定的湿度，平衡一直向右 充足时，且有一定的湿度，
岩石经各种自然因子作用发生各种风化作用，由大变小，由粗变细，最后 形成了疏松多孔的松散物质。 这类物质具有松散，多孔的特性，并可通气透水和保存少量水分，另外有 极少的一点养分。我们称之为母质。它是土壤的骨架部分，也是植物矿质 营养的最初来源。 当地球上出现生物后，低等植物开始在母质上生长，其分泌物和残落物及整 个枯死的植物体使母质中有机质含量增加，随着时间的推移，母质协调和供 应水，肥，气，热的能力不断提高，最后母质产生质的变化，具备了能够不 间断地供给植物水肥协调水气热的能力，这时母质就成了土壤。
土壤形成速率和所需的时间
许多土壤中在100年内就可使土壤有机质达到准平衡； 在较有利的条件下，一个弱发育的B层可在数百年内形成; 在400～500年的成土时间内,就可看出粘粒由A层向B层的迁移。
二 人类生产活动对土壤形成的影响 人类的生产活动直接影响土壤的肥力性质，而且也会对自然成土 因素产生影响。有的生产活动，如耕作，绿化荒山，封山育林等， 对土壤形成起促进作用； 相反，炼山，掠夺性地利用土地,土壤污染等则会对土壤造成很 大的破坏。
水解和碳酸化作用的实质是，矿物中的盐基离子被子氢离子取代。 水解和碳酸化作用的实质是，矿物中的盐基离子被子氢离子取代。
石灰岩的化学风化
CaCO3 ＋ H2CO3
溶解度很低
(H2O+CO2)
Ca(HCO3) 2
溶解度较高
平衡的变化： 平衡的变化： (1)当CO2充足时，且有一定的湿度，平衡一直向右 充足时，且有一定的湿度，
岩石经各种自然因子作用发生各种风化作用，由大变小，由粗变细，最后 形成了疏松多孔的松散物质。 这类物质具有松散，多孔的特性，并可通气透水和保存少量水分，另外有 极少的一点养分。我们称之为母质。它是土壤的骨架部分，也是植物矿质 营养的最初来源。 当地球上出现生物后，低等植物开始在母质上生长，其分泌物和残落物及整 个枯死的植物体使母质中有机质含量增加，随着时间的推移，母质协调和供 应水，肥，气，热的能力不断提高，最后母质产生质的变化，具备了能够不 间断地供给植物水肥协调水气热的能力，这时母质就成了土壤。
第二章 岩石风化和土壤形成1
三、成土母质的类型（略） 成土母质的类型（
原积物也称残积物。 原积物 原积物也称残积物。指基 岩风化后残留于原地的物质。 岩风化后残留于原地的物质。母质的性 质受母岩影响较大，一般上层颗粒细， 质受母岩影响较大，一般上层颗粒细， 下层粗， 下层粗，逐渐过渡到母岩层 。
●
坡积物
●
坡积物
坡积物是基岩风化
●
指第四纪温暖 潮湿气候下形成的红色粘质残积物或 运积物。质地粘重，呈红色、棕红色， 运积物。质地粘重，呈红色、棕红色， 养分含量少，酸至强酸反应。 养分含量少，酸至强酸反应。
●第四纪红色粘土
●冰川沉积物和冰水沉积物 冰川沉积物由冰川搬运的粉砂、 冰川沉积物由冰川搬运的粉砂 、 沙砾石和漂砾等 混合的非层状沉积的物质。冰水沉积物指由冰川搬运， 混合的非层状沉积的物质。冰水沉积物指由冰川搬运， 以后为冰川融水的水流所分选、沉积物质。 以后为冰川融水的水流所分选、沉积物质。在我国分 布较广，但多不连续，呈小片分布。 布较广，但多不连续，呈小片分布。
1．碎屑阶段 ． 是岩石风化的最初阶段， 是岩石风化的最初阶段，物 理风化占优势，化学风化不明显， 理风化占优势，化学风化不明显，只有氯和 硫元素发生移动，母质中主要是碎屑物质， 硫元素发生移动，母质中主要是碎屑物质， 其成分基本上与母岩一致。 其成分基本上与母岩一致。
2．钙积阶段 ． 这一阶段大部分氯和硫已淋失， 这一阶段大部分氯和硫已淋失， Ca、Mg、 Na等元素大部分保留下来 等元素大部分保留下来， Ca、Mg、K、Na 等元素大部分保留下来 ， 有 些钙游离出来，形成碳酸钙， 些钙游离出来，形成碳酸钙，往往沉积在碎 屑孔隙内，母质呈中至碱性反应。黑钙土、 屑孔隙内，母质呈中至碱性反应。黑钙土、 栗钙土等土类的发育就停留在这一阶段。 栗钙土等土类的发育就停留在这一阶段。
土壤学第二章 岩石风化物与土壤形成
第二章矿物岩石的风化和土壤形成主要内容：●第一节风化作用●第二节风化产物的类型●第三节土壤的形成第一节风化作用一、风化作用任何事物只是处于它生存的环境时才能稳定。
当地表的矿物和岩石处于和它形成时的不相同的外界条件时，这种稳定性被破坏，从而发生变化，这就是风化作用。
二、风化作用的类型1、物理风化：又叫机械崩解作用。
由物理作用引起的矿物岩石发生物理变化的过程。
风化的结果使大岩石变成碎块，增大接触面，更利于化学风化进行。
2、化学风化：岩石的矿物成分发生化学成分和性质的变化。
主要因素：水、二氧化碳、氧气等化学风化作用的类型有4个：溶解作用：水化作用：水解作用：矿物与含二氧化碳的水相遇，引起矿物分解并形成新矿物。
氧化作用三、岩石风化的产物包括三部分：1、可溶性盐:硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氯化物等.2、合成次生矿物:如伊利石,蒙脱石,高岭石等粘土矿物，以及铁铝的氧化物和氢氧化物。
3、残余的碎屑:各种难风化的矿物和岩石的碎屑。
四、矿物风化的难易1、影响因素：外界环境条件和矿物本身的成分和结构。
2、外界条件相同时，矿物风化的相对稳定性。
由易到难顺序为:石膏，方解石<辉石<角闪石<黑云母<斜长石<正长石<白云母<石英<粘土矿物第二节风化产物的类型一、风化产物的生态类型有五种：1、硅质风化物:2、长石质风化物:3、铁镁质风化物:4、钙镁质风化物:5、轻软岩风化物:二、风化产物的母质类型●矿物岩石经过风化作用产生的风化层，是土壤形成的母质。
●根据搬运方式和沉积特点将母质分为定积母质和运积母质。
●1、定积母质；●2、运积母质；●3、第四纪沉积物。
1、定积母质:●又叫残积母质，岩石就地风化而形成的产物。
2、运积母质●根据搬运的方式又细分为:（1）坡积母质：（2）洪积母质：（3）冲积母质或冲积物（3）冲积母质或冲积物●是由经常性的水流将风化物侵蚀、搬运和堆积作用下形成的。
●特点：砾石磨圆度好，分选性好。
土壤学课件：第二章岩石风化和风化类型
（３）岩石的构造 坚硬而致密结构的岩石，比疏松多孔的岩石抗风化能力强， 有层理、片理、节理和裂隙的岩石，水分、空气容易侵入而 引起风化。
影响因素
总结
岩石的形成环境与所处环境差别越大越容易风化。 岩浆岩、变质岩主要是在高温高压下形成的， 在
地表极易风化； 沉积岩抗风化能力比岩浆岩等强； 花岗岩、片麻岩露头多呈疏松分解状态； 砂岩露头则常常保持良好。
3
力和稳定性的大小，主要和四面
体的连接程度、盐基性强弱四面
体与铝氧四面体的相对含量有关。
原生硅酸盐矿物稳定性的实际情
况和上述原一致的。
3
图2-2 土壤矿物的风化及稳定性序列图
粘土矿物的构造特征
层状铝硅酸盐 的基本构造单 元为硅氧四面 体和铝氧八面 体，二者组合 为
1：1型、 2：1型 2：1：1型， 从而使土壤在
征
岩石的构造
影响因素
（1）组成岩石的矿物成分和性质 组成岩石的矿物颜色、颗粒大小。 组成岩石的矿物的化学结构 即稳定性
注：在外界环境条件大致相同的情况下，常见的各种矿物 抗风化的稳定性顺序如下： 石英>白云母>正长石>斜长石>黑云母>角闪石>辉石>橄榄石 （结合矿物结晶顺序图）
影响因素
（２）岩石的结构 隐晶或等粒细粒的稳定性大于等粒粗粒或斑状（物理风化）。 但是一当岩石破碎崩解，细粒由于表面积大，容易受到水、 空气、CO2等化学物质作用而发生化学风化。
●溶解作用 指岩石矿物溶解于水的作用。 ●水化作用 指水分子与矿物化合生成含水矿物的化 学作用。 ●水解作用 指矿物与水发生反应而分解的作用。 ● 氧化作用 岩石中的很多矿物都能被自然界的氧氧 化生成新矿物。 ● 碳酸化作用 碳酸与岩石中的金属离子发生反应形 成碳酸盐的作用称之为碳酸化作用。这种现象在石灰 岩地区最为常见。
影响因素
总结
岩石的形成环境与所处环境差别越大越容易风化。 岩浆岩、变质岩主要是在高温高压下形成的， 在
地表极易风化； 沉积岩抗风化能力比岩浆岩等强； 花岗岩、片麻岩露头多呈疏松分解状态； 砂岩露头则常常保持良好。
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力和稳定性的大小，主要和四面
体的连接程度、盐基性强弱四面
体与铝氧四面体的相对含量有关。
原生硅酸盐矿物稳定性的实际情
况和上述原一致的。
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图2-2 土壤矿物的风化及稳定性序列图
粘土矿物的构造特征
层状铝硅酸盐 的基本构造单 元为硅氧四面 体和铝氧八面 体，二者组合 为
1：1型、 2：1型 2：1：1型， 从而使土壤在
征
岩石的构造
影响因素
（1）组成岩石的矿物成分和性质 组成岩石的矿物颜色、颗粒大小。 组成岩石的矿物的化学结构 即稳定性
注：在外界环境条件大致相同的情况下，常见的各种矿物 抗风化的稳定性顺序如下： 石英>白云母>正长石>斜长石>黑云母>角闪石>辉石>橄榄石 （结合矿物结晶顺序图）
影响因素
（２）岩石的结构 隐晶或等粒细粒的稳定性大于等粒粗粒或斑状（物理风化）。 但是一当岩石破碎崩解，细粒由于表面积大，容易受到水、 空气、CO2等化学物质作用而发生化学风化。
●溶解作用 指岩石矿物溶解于水的作用。 ●水化作用 指水分子与矿物化合生成含水矿物的化 学作用。 ●水解作用 指矿物与水发生反应而分解的作用。 ● 氧化作用 岩石中的很多矿物都能被自然界的氧氧 化生成新矿物。 ● 碳酸化作用 碳酸与岩石中的金属离子发生反应形 成碳酸盐的作用称之为碳酸化作用。这种现象在石灰 岩地区最为常见。
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土壤形成的因素
自然成土因素：
母质、生物、气候、地形和时间
人为作用:
有益(精耕细作、合理施肥、灌溉排水等提高肥力)；破坏
S = f (P, C, B, G, T, H) 1.母质(内因)
岩石风化的产物，是自然土壤形成的物质基础。对土壤 的物理(质地)和化学性质(养分组成、酸碱性)影响明显。
2.生物
养分积累，改善土壤的肥力性状；增加有机质，改善结 构。
化学风化：化学分解作用，由水、二氧化碳 和氧气等参与下进行的各种过程，包括 溶解 水化－矿物与水化合 水解－由于水的H+从硅酸盐矿物中，部分取 代了碱金属和碱土金属的盐基离子， 生成可溶性盐类 氧化－湿润条件下，含铁、硫的矿物，实质 为强酸化过程。
生物风化： 生活在岩石表面和土壤中的各 种生物的生命活动，可直接参与岩石矿物的 分解破坏，且加强了物理和化学风化的作用。
结构--土壤固体颗粒的空间排列方式 ①单粒，②复粒：团聚体(粒间相连，利于根 系发展；体间相连，多孔、沟通，通气、水， 供肥)和微团聚体，③核状、片状、棱角状， ④柱状、棱柱状，⑤块状 质地 机械分析准确测定; 野外指测法，分砂土、砂壤土、轻壤土、 中壤土、重壤土、粘土。
松紧和孔隙状况 影响土壤通气、透水和保水性，也影响土壤 的温度状况。
藏土壤剖面，是山区的主要成土母质。在山麓的坡积 物常形成宽阔的裙状地形，称为坡积裙。
淤积物/冲积物/沉积物：受河流(经常性水流)侵蚀、
搬运和堆积而成。具明显的分层性，淤积沙、石的磨 圆度很好，淤积物的分选性很好。多属近代的河流沉 积物。如我国三大冲积平原。
洪积物 ：干旱与半干旱地区的山地，由于骤融的雪
2)静水沉积母质：如湖积物。质地粘重，有机质含量高，
呈暗褐色或黑色。湖积物中的铁质，在嫌气条件下，与 磷酸结合形成蓝铁矿(Fe3(PO4)2.8H2O)或菱铁矿(FeCO3)， 使湖泥呈青灰色(湖积物的重要特征)。
3)海水沉积母质：如海积物。硅质含量高。滨海盐土
的一种成土母质。
4)风积母质：风力所夹带的矿物碎屑，经吹扬(风蚀)作
铝水八面体(octahedra) 半径0.57 Å的一个铝离子和六个氧和 氢氧离子构成
硅酸盐层 层状硅酸盐粘土矿物的基本单位，由铝 水八面体的两个面上通过共用氧离子和 硅氧四面体片结合。
硅酸盐矿物抵抗风化的稳定性，从硅氧
四面体和铝水八面体结晶来看，取决于 中央阳离子的大小对基本构造单位中央 空间的适合程度。
影响土壤形成的因素有哪些？它们是如
何影响土壤形成的？
淋溶作用 土壤中的下渗水，从土壤剖面的上层淋溶或浮 悬土壤中某种成分的作用。 淀积作用 下渗水到达剖面下层沉淀其中某些溶解物或悬浮 物的作用。 淋溶层 土壤剖面的上层。该土层中某些易溶性盐类、 含水氧化铁、含水氧化铝、硅酸和通过土壤有 机质分解和腐殖质形成产生的各种有机酸和无 机酸被土壤中的下渗水淋溶或浮悬。 淀积层 土壤剖面的下层。该土层中的某些溶解物或悬浮 物被到达剖面下层的下渗水所沉淀。
3.气候
直接影响水、热条件，很大程度上决定着 各种植被类型的分布，从而影响土壤矿物和 土壤有机质的分解和合成；温度、降水量等 影响矿物风化、矿质元素迁移速率。
4.地形
对母质、水、热条件、植被的再分配。
5.时间
任何一个成土因素对土壤的影响都随时间的 延长而不断加深。土壤形成过程的程度是以 时间为转移的，随着成土过程持续的时间不 同，土壤中物质的淋溶与聚积的程度不同， 故受当地地质年龄的影响。
营养物质的生物小循环 风化产生的母质给植物生长提供水分、空气、 养分等条件。原始幼年土壤上生活的、养分 需求较少的低等植物，能吸收保存地质大循 环过程中的一些可溶性养分，来建造自身的 有机体。植物死亡后，经微生物的分解作用， 有机残体中的营养元素又变成无机物质，一 部分又重新进入地质大循环的过程中，另一 部分可为植物重新吸收利用。通过植物(包括 所有参与这一过程的生物)的反复吸收利用和 累积营养物质的过程。
三、母质类型
定积母质/残积物 未经搬运的风化残留物，分布在山区较平缓的 高地上，是山区主要成土母质之一。
地面上的残积物经水流淋洗后，具粗骨性特征， 其组成和性质与原岩有较大的差别。下层的风 化物逐渐过渡至基岩，具连续性特征。
运积母质
据不同搬运作用的外力方式，可分为： 1)流水沉积母质—据流水的性质和沉积的地形， 分坡积物、洪积物和淤积物。 坡积物：分选性较差，质地多为含砾质壤土，常存在埋
表土层：分耕作层(0-20 cm)和犁底层(耕作层下 6-8 cm) 心土层：保水保肥，生长后期供应水肥的主要 层次 底土层：生土或死土
土壤剖面形态特征
重要的形态特征:
颜色、结构、质地、坚实度、孔隙、湿度、新 生体、侵入体、动物孔穴
颜色 物质成分①腐殖质含量(多，黑色；少，暗灰色)， ②氧化铁(铁锈色/黄色)，③石英、斜长石、方 解石、高岭石、二氧化硅粉末、碳酸钙粉末等 (白色)，④氧化亚铁(沼泽土、潜育土中，蓝色 或青灰色)； 土壤的物理性状(湿度、粗细、光线强弱)
物质的转移作用
土壤水携带着溶解或悬浮的物质产生的移动。
1)物理性转移
矿物质与有机物质胶粒以及其他微粒，从A层 移动到B层而沉淀下来。
2)化学性转移
矿物在风化过程中产生的可溶性盐类等，从A 层随着下渗水下移，或淀积在B层或到达地下 水层而流失。
耕作土壤剖面 人类生产活动和自然成土因素的综合作用
含钾丰富的黑云母和长石易受到分解，是与 细菌、真菌和藻类从中吸取钾素分不开的。
岩石风化的产物
可溶性盐：硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、 氯化物等。
合成次生矿物：如伊利石、蒙脱石、高 岭石等粘土矿物，以及铁铝 的氧化物和氢氧化物。
残余的碎屑：难风化的矿物和各种岩屑。
矿物风化的难易
影响因素：外界环境条件
水，或是间歇性的暴雨，形成流速湍急的洪水，将山 区的风化碎屑夹杂泥沙，搬运到山谷出口处，由于地 势宽坦而水流减缓，使所携带的物质沉积下来，形成 扇面地形，称为洪积扇。 洪积物具粗略的分选性，但分选性很差，地势高处含 较多砾石和粗砂，在洪积扇的边缘多为细砂质或粉砂 质。山前交接洼地(扇缘与冲积平原衔接处)，地下水 位过高，易形成沼泽化，或因地下水含盐量较多，产 生土壤盐渍化。
土壤形成和土壤剖面
土壤形成的实质：
地质大循环(海洋↔大陆，元素流失) 生物小循环(植物↔植物，元素富集)
植物营养物质的地质大循环
风化产物流入海洋后，与流入海洋的岩块和 泥沙等在浓缩、沉淀、堆积的过程中，经胶 结和硬化的成岩作用，形成沉积岩。在地壳 上升的运动中，沉进行 风化和淋溶，反复进行。植物营养物质由大 陆流到海洋，海洋又变为大陆后，这些物质 又由新的大陆流向新的海洋。
同晶代换(isomorphous substitution)
阳离子间的取代作用。只在原生矿物及 次生矿物成矿时产生，其代替条件是价 荷、半径差异较小，将造成构造不稳， 价荷剩余。
影响风化的主要因子
矿物风化
构造：孤立<单链<双链<层状<架状 电荷平衡 同晶代换量大小 盐基离子种类和数量 能量状态
湿度 分干、潮、湿、重湿、极湿。 新生体 土壤形成过程中新产生或聚积的物质，是判断 土壤性质、土壤组成和发生过程等重要特性。 按外观分，盐霜、盐斑、结核等；按化学组成 分，可由易溶性盐类组成，可由晶质或非晶质 的化合物组成。 侵入体 位于土体中，但不是土壤形成过程中聚积和产 生的物体。如砖头、瓦片、铁器等。常见于耕 作土壤中。
第二章 岩石风化和土壤形成
主要内容
矿物和岩石风化 土壤母质类型 土壤形成 土壤剖面及其形态特征
掌握风化作用的类型、风化产物的母质类型 理解土壤的形成过程和实质。
风化类型(weathering)
物理、化学及生物风化
物理风化： 机械崩解作用，由温度变化、 水分冻结、碎石劈裂以及风力、流水、冰川 的摩擦力等物理因素的作用引起，使岩石由 大块变成碎块，再逐渐变成细粒，其形状、 大小改变(增大接触面)，为化学风化创造条 件，但成分发生的变化很小。
矿物的成分和结构
在外界风化环境条件大致相同的情况下，
常见的各种矿物抵抗风化的相对稳定性：
橄榄石(孤立的硅氧四面体通过盐基离子相互结 合)<辉石(硅氧四面体单链)<角闪石(硅氧四面体 双/复链)<黑云母<钙斜长石<钙钠斜长石<钠斜 长石<钾长石<白云母<石英
硅酸盐的基本构造
硅氧四面体(tetrahedra) 四个半径1.32 Å的氧离子和一个位于 它们中间的半径0.39 Å的硅离子构成
岩石风化
矿物的组成、结构和构造 形成时的热力条件与目前所处环境的差异 岩石的节理和裂隙发育状况
风化产物的类型
一、生态类型
硅质、长石质、铁镁质、钙质风化物 和未成岩类物质
岩石种类、矿物组成、化学成分 风化物的厚度、通气透水性、养分、酸碱度等
二、地球化学类型
地球表面疏松的风化层，是形成土壤的母质。 风化层的物质组成、化学成分及进一步风化的 速率，决定于风化物的种类及其特性，也决定 于风化环境的生物气候条件。 迁移速率：Na > K > Mg > Ca >Al, Fe； Cl-/SO42- > CO32-
在一定的生物气候条件下出现的风化产物，可分为 几种地球化学类型。
母岩→碎屑类型 (物理风化，干旱、半干旱、寒冷地
区或山地；风化物的化学成分和矿物组成与原岩基本相 同)→钙化类型(化学风化，干旱和半湿润条件；K, Na, Ca, Mg/Cl-/SO42-淋溶流失，CaCO3相对富集；浅层地下 水中常含可溶性盐分，矿化度较高；形成内陆盐土分布 区)→硅铝化类型 (温带或暖温带雨量适中的条件；Cl/SO42- 强烈淋失，甚至溶解度较小的CaCO3 也被淋溶， 而Al, Fe, Si等元素尚有残留；风化物的反应由碱性或中 性变成微酸性，且形成伊利石、蛭石、蒙脱石等次生粘 土矿物)→富铝化类型 (热带、亚热带，长期强烈的化 学分解，盐基成分全部淋失，硅酸也产生淋溶，风化物 中只残存一些最难风化的石英、铁和铝的氧化物及次生 粘土矿物高岭石)