土壤矿物质与岩石的风化

（2）风化作用：岩石、矿物在外界因素和内部因素的 共同作用下，逐渐发生分解和崩解的过程。
物理、化学、生物作用三种作用同时进行。
（3）风化作用的类型 ①物理风化作用 指使岩石产生物理变化而成为碎屑状态的过程。 特点:成分未变。 a、主要是温度引起岩石的热力学变化--昼夜温差、冻结。 b、盐类结晶的裂胀作用、流水冲刷和磨蚀、风砂磨蚀。 产物：颗粒较粗，多偏砂、石砾多，养分不易释放出来。
岩石圈三大岩类的物质循环
➢沉积岩和岩浆岩通过变质作用形 成变质岩。
➢岩浆岩和变质岩通过母岩的风、 剥蚀和一系列的沉积作用而形成 沉积岩。
➢变质岩和沉积岩进入地下深处后， 在高温高压条件下发生熔融形成 岩浆，经结晶作用而变成岩浆岩。
2、岩石矿物对土壤性质的影响
➢ 质地：石英含量多，质地粗，通透性好，保水肥差（花岗 岩、石英岩）；粘粒多，通透性差，保水肥力强（黑云母， 角闪石、辉石等）。
铝氧八面体
由六个氧原子环绕着 一个中心铝离子排列而成， 氧原子排列成两层，铝原 子居于两层中心孔穴内。
②单位晶片
（1）硅片： 四面体聚合后，在水平方向上四面体通过共用底部氧的方式在
平面两维方向上无限延伸，排列成近似六边形蜂窝状的四面体片。 （2）铝片
八面体在水平方向上相邻八面体通过共用两个氧离子的方式， 在平面两维方向上无限延伸，排列成八面体片。
物质演化规律----无止境运动
➢ 高山 ：最终将被风化和剥蚀为平地； ➢ 湖泊：终将被沉积物和植被填满； ➢ 沙漠：随着气候的变化而行踪不定。
岩石 风化 母质 风化 土壤
3、岩石的风化作用
岩石→风化破碎→疏松的堆积物→成土母质（地质堆积， 重新沉积）→土壤
（1）母质：原生基岩经过风化、搬运、堆积等作用在地表 形成的一层疏松的堆积物，是形成土壤的基础。
沉积物的类型
沉积和搬运特点依次（从上→下）
残积物→坡积物→洪积物→冲积物→河流及中下游两岸及入
海口形成
1、 残积物：风化物后未经搬运 2、 坡积物：风化物在重力或径流作用在坡体上沉积 3、洪积物：经洪水的搬运在山前沉积 4 、冲积物 （河床、河漫滩，牛轭湖，三角洲等） 5、 湖积物：积水沉积 6、 风积物：风力搬运和沉积 7、 黄土母质：风成母质 8、 滨海沉积体：海相沉积体
侵入性岩浆岩
花岗岩 喷出性岩浆岩
玄武岩
（2）沉积岩：
各种先成的岩石经风化、搬运、沉积重新固积形成或 由生物遗体堆积而成。如水成岩。
特点：有明显的层理构造；矿物成分复杂并呈碎屑状 组织；有时含有化石。
（3）变质岩：
高温高压下岩石中的矿物发生重新结晶或结晶定向排列而成。
特点：一般具有片理及片麻构 造；矿物质地致密，坚硬；不 易风化。 例如片麻岩，石英岩，板岩， 片岩，千枚岩，大理岩等。
次生粘土（粒）矿物：层状铝硅酸盐类和含水氧化物类， 是土壤粘粒的主要组成。
（2） 粘土矿物分类
① 层状硅酸盐粘土矿物
构造特征：硅氧四面体和铝氧八面体是硅酸盐矿 物的最基本的结构单位，不同的连接组合方式形 成不同的硅酸盐矿物。
硅氧四面体
硅氧四面体可以共用 氧原子而形成一层，氧原 子排列成为中空的六角形， 称硅氧片或硅氧层。
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②化学风化作用
指岩石在水和空气（主要是氧气和二氧化碳）的参与下进行的溶解 作用、水化作用、水解作用、氧化作用等的总称。
特点：是岩石可进一步破碎成胶体状微粒，使原生矿物成分发生改 变，产生在地表条件下比较稳定的次生矿物。
溶解作用
CaCO3+H2O+CO2 Ca2++2HCO3-
< 15%：砂质质地和壤质质地 15%-25%：粘壤质 >25%：粘土质 ➢ 粉粒含量>45%：粉质 ➢ 砂粒含量>85%：壤砂土或砂土
质地三角图：
根据砂粒(2-0.02毫米)、粉粒(0.02-0.002毫米)和粘粒(<0.002毫米) 三粒级含量的比例，划定12个质地名称，可从三角图上查质地名称。 以粘粒含量为主要标准，<15%者为砂土质地组和壤土质地组;15％－ 25％者为粘壤组;>25%者为粘土组。 土壤含粉粒 >45%：“粉质” ； 砂粒含量 55%-85%：“砂质” ， 砂粒含量>85%时，称壤砂土或砂土。
➢ 养分：K（正长石、云母）、P（磷灰石）、Ca、Mg、Fe （橄榄石、角闪石等）。
酸碱性：
a. 酸性岩：SiO2>65% 易风化，K丰富，砂粘 适中，花岗岩
b. 中性岩：SiO252-65% 大量粘土矿物，K丰富， 正长岩
c. 基性岩：（碱性）SiO242-52% Ca、Mg、Fe 盐基，辉长岩、玄武岩
2）四面体中的Si4+被Al3+离子所替代，八面体中Al3+被Mg2+替代。
3）同晶替代现象在2:1和2:1:1型的粘土矿物中较普遍，而1:1型 的粘土矿物中则相对较少。
三、土壤颗粒组成及质地分类
1、土壤机械（颗粒）组成
土壤机械组成（颗粒组成）：据机械分析，分别计算各粒级的 相对含量。划分土壤质地的依据。
小。 透水、透气性差，耕作困难，宜耕期短 对植物生长的影响：发老不发小
壤质土类
含有适量的砂粒、粉粒和粘粒，兼砂质土和粘质土 的优点，是理想的农业 土壤。
特点：含水量适宜，耕性好，通透性好，相当的毛 管孔隙。
（3）土壤质地的层次性及地理分布
地理分布特点： 水平方向，自西向东，从北向南由粗变细
自然分布特点：土壤的上下层之间表现为上粘下砂，下粘上 砂，或砂粘相间：与母质，水分等因素有关。
矿物质 45%
溶液 (20-30%)
有机质5%
空气 (20-30%)
二、岩石的风化
1、主要成土矿物、岩石 岩石：一种和数种矿物的集合体 岩浆岩、变质岩、沉积岩
（1）岩浆岩：
指地球内部熔融岩浆上浸地壳的一定深度或 喷出地表冷却凝固所形成的岩石。
特点：非碎屑的块状构造；没有规则的层 次排列；不含化石。
1、直接影响着成土过程的速度、性质和方向。 2、母质对矿物学和化学组成有很大的影响。 成土过程进行得愈久，母质与土壤的性质差别就愈大。 但母质的某些性质却仍会顽强地保留在土壤中。
3、地形因素
对母质在地表的再分配； 对水、热、气的再分配。
地势起伏大的山区，风化产物易被外力剥蚀而使基岩裸露， 加速风化。山坡的方向涉及到气候和日照强度，如山体的向阳坡 日照强，雨水多，风化强烈。
③生物风化作用 指动物、植物、微生物的生命活动及其分
解产物对岩石矿物的风化作用。
A 根系的挤压； B 地衣、苔藓保蓄水分，加强化学风化； C 呼吸产生的二氧化碳和有机酸，分解矿物等。
三、成土因素：影响土壤形成和分布规律的自然因素。 五大成土因素（俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫）: 气候-climate 母质-parent material 生物-biology 地形-topographty 时间-time
极重粘土
中国土壤质地分类
砂粒(1-0.05) >80
70～80 60～70 50～60
≥20 <20 ≥20 <20
颗粒组成%（粒径：mm）
粗粉粒(0.05-0.01)
细粘粒(<0.001)
≥40 <40
<30
30～35 35～40 40～60
>60
（2）质地与肥力的关系
质地与肥力的关系？
砂土类
②卡庆斯基质地制
砂土、壤土、粘土
质地组 砂土 壤土
粘土
卡钦斯基土壤质地分类
质地名称
松砂土 紧砂土
砂壤 轻壤 中壤 重壤 轻粘土 中粘土 重粘土
不同土壤类型的<0.01 毫米粒级含量(%)
灰化土
草原土壤、红黄壤 碱化土、碱土
0～5
0～5
0～5
5～10
5～10
5～10
10～20
10～20
10～15
20～30
质地特点：松散的土壤固相骨架，砂粒多（>50%），粘粒少粒间空隙大。
肥力特点： ➢优点：通气性、透水性强，易耕作 ➢缺点：蓄水弱，抗旱能力弱 ➢养分含量少，保肥能力差，有机质分解快，养分供应快 ➢土温变化快：暖性土
对植物生长影响：发小苗不发老
粘质土类
质地特点：孔隙小，粘粒含量高（>30%），多为极细的毛管孔隙。 肥力特点： 保水保肥性强，养分含量丰富（肥效缓慢，劲长），土温较稳定，温差
①土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势。
②土壤中原生矿物类型和数量的多少在很大程度上决定于矿物的稳 定性，如长石和石英。
③土壤原生矿物是植物养分的重要来源
常见的有石英、长石、云母、辉石、角闪石和榄橄石
以
及其它硅酸盐类和非硅酸盐类。
次生矿物：原生矿物在风化和成土作用下，新形成的矿 物，如各种盐类CO32-、SO42- 、SiO42- 、Cl- 。
如蒙脱石，这类矿物多 出现于北方土壤。
硅氧片 铝氧片 硅氧片
③ 同晶替代
是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。
同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相 反电荷的离子,使土壤具有保肥能力。
同晶替代的特点：
1）高价阳离子被低价阳离子取代的多；因此，土壤胶体一般其 净电荷为阴性。
（3）我国土粒分级：
石块： 3mm；石砾：1-3mm; 砂粒：1-0.05mm; 粉粒：0.05-0.002mm; 粘粒：0.002mm；
3、土壤质地
土壤质地（soil texture）：据土壤中各粒级 土粒含（质量）百分率的组合划分的土壤类型。
种类：砂土、壤土、粘土
（1） 土壤质地划分
① 国际质地制 ➢ 以粘粒含量为主要标准：
第二章 土壤的基本物质组成
土壤的组成？
第一节 土壤矿物质与岩石的风化
知识点：1、土壤的三相组成 2、岩石的风化 3、土壤矿物质的化学组成和矿物组成 4、土壤颗粒组成及质地分类
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一、土壤的三相组成
固相：固体土粒占50%，其中矿物质（45%） 有机质（5%）。
液相：20-30% 气相：20-30%
4、生物因素（动物、植物、微生物）
营养元素的生物积累，腐殖质的形成。
5、时间因素
土壤年龄：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。 绝对年龄：指该土壤在当地新鲜风化层或新母质上开始发育时算起迄今 所经历的时间，通常用年表示； 相对年龄：指土壤的发育阶段或土壤的发育程度。
1、气候因素
温度、湿度（气温、降雨量） 影响土壤中物质的迁移； 影响土壤中物质的分解、 合成和转化。 温暖和潮湿的环境下，植物茂密，微生物活跃，化学风化作用速度 快而充分，岩石的分解向纵深发展可形成巨厚的风化层。 在极地和沙漠地区，由于气候干冷，化学风化的作用不大，岩石易 破碎为棱角状的碎屑。
2、母质因素（遗传性）
土粒分级：石砾、砂粒、粉砂粒、黏粒
粒径：由大变小 组成：原生矿物
次生矿物
2、 土壤粒级分类
（1）国际制土粒分级： 石砾：1mm; 砂粒：1-0.05mm; 粉粒： 0.05-0.002mm; 粘粒：0.002mm；
（2）前苏联土粒分级： 物理性砂粒：>0.01 mm；物理性粘粒：<0.01 mm 粗、中、细砂粒；粗、中、细粉粒； 粗、细粘粒及胶体
上砂下粘：托水托肥
特点： ➢ 冲积性母质发育，水流速度有关，紧出砂，慢出淤 ➢ 淋洗：剖面水分自上而下淋洗，上轻下粘 ➢ 人为耕作：犁底层上部出现砂质
上粘下砂：漏水漏肥
（4）不同质地土壤的利用和改良
①土壤质地和作物生长的关系
二、土壤矿物质的化学组成和矿物组成
1、土壤矿物质的化学组成 土壤
SiO2、Al2O3、Fe2O3 占土壤矿质总质量75%
2、土壤中的矿物组成
（1） 矿物分类 根据矿物的结晶状态，矿物可分为：结晶质矿物； 非晶质矿物。 一般常分为：原生矿物；次生矿物。
原生矿物：指那些经过不同程度的物理风化，未改变化学组成和结 晶结构的原始成岩矿物。
20～30
15～20
30～40
30～45
20～30
40～50
45～60
30～40
50～65
60～75
40～50
65～80
75～85
50～65
>80
>85
>65
③我国质地制
砂土、壤土、粘土
质地组 砂土 壤土
粘土
质地名称
极重砂土 重砂土 中砂土 轻砂土 砂粉土 粉土 砂壤 壤土 轻粘土 中粘土 重粘土
1:1型晶层单位
特点：晶层与晶层间距离稳
定，连接紧密，内部空隙小， 铝氧片
电荷量少，单位个体小，分
散度低。多出现于酸性土壤。 硅氧片
如高岭石类。
2:1型晶层单位
特点：胀缩性大，吸湿性 强，易在两边硅氧片中以 Al3+代Si4+，有时可在硅铝 片中，一般以Mg2+代Al3+→ 带负电→吸附阳离子。