第1章 土壤矿物质土粒 《土壤肥料学》课件

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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。
引起物理风化作用主要因素:
★热力作用 ★冰劈作用
岩石受热后引起表层和内部热胀冷缩不 同引起。 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 主要指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。
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。
普通辉石
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。
(二)成土母质的类型
1. 残积物 原积物也称残积物。指基岩风化 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,下层粗,逐渐过渡到母岩层 。
2. 坡积物 坡积物是基岩风化物被雨水或 融雪水在重力作用下,沿斜坡运行,堆积在山坡 和山麓的一种运积母质。肥力较高。
3.洪积物 是山洪夹杂泥沙和碎石沉积在山 前谷口一带的一种运积母质。洪积母质往往形成 扇形,称为洪积扇。洪积物的母质层较深厚,养 分丰富,形成的土壤肥力较高。
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 成的天然集合体。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(火成岩)是地球内部岩浆侵入
1.原生矿物
硅酸盐类 氧化物类 硫化 物类 磷化物类
2.次生矿物
次生铝硅酸盐矿物
氧化物类矿物
简单盐类矿物
(三)主要成土矿物的性质
石英
一般为白色透明,含有杂质 时呈其他颜色 。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。
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。
一般说来,在湿热的南方以化学风化和生 物风化为主,风化较彻底,风化后形成颗粒较 细的粘粒;在干寒的北方主要以物理风化为主, 风化度浅,风化后形成的矿物颗粒较大。
二、土壤母质的形成及我国的主要成土母质

(一)母质的形成
母质指岩石风化后形成的疏松碎屑物,通 过成土过程可发育为土壤。这种物质是形成土 壤的基础,因此称为成土母质,简称母质。
影响因素:H2O、CO2、O2
主要的化学风化:
●溶解作用 指岩石中的矿物溶解于水中的作用。一般 情况下矿物很难溶于水,但当水的量足够大或水的温度较 高时,矿物的溶解度会因此而改变。
●水化作用 指水分子与矿物化合生成含水矿物的化学 作用。经过水化作用后的矿物,体积增大、硬度下降,更 易于崩解破碎,进一步促进化学风化的进行。
绿泥石(Mg,Fe)5Al(AlSi3O10)(OH)8
绿泥石种类多,成 分变化大,结晶体呈片 状、板状,一般呈鳞片 状存在。暗绿色至绿黑 色。完全解理,玻璃光 泽至珍珠光泽。绿泥石 由黑云母、角闪石、辉 石变质而成。存在于变 质岩中,如绿泥石片岩。 较难风化,风化物为细 粒。
白云石 CaCO3·MgCO3
物理风化的结果:
岩石由大变小,再变细碎;岩石的 矿物组成和成分没有发生改变,但岩石 的透气透水性却发生了巨大的变化,为 进一步风化创造了必要的条件。
2、化学风化
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。
特点:岩石进一步破碎变细,矿物组成和化学成 分发生了改变,产生新物质。
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
自然环境中的各种外力作用下所产生的物理、化 学变化。
(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)
正长石K(AlSi3O8)
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 %。
侵入性岩浆岩
花岗岩 喷出性岩浆岩
玄武岩
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 (如粒岩)
形成岩石的矿物称为造岩矿物。
(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(主要来自火成岩 或变质岩)。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(粘土 矿物、氧化物矿物)称次生矿物。如方解 石、高岭石等。
磷灰石 Ca5(PO4)3·(F,Cl)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ磷灰石呈致密块状、土 状等。灰白、黄绿、黄褐等 色 , 不 完 全 解 理 , 硬 度 5.0 。 在矿物上加钼酸铵,再加一 滴硝酸即有黄色沉淀生成, 这是鉴别磷灰石的主要方法。 磷灰石以次要矿物存在于岩 浆岩和变质岩中。较难风化, 风化产物是土壤磷养分的重 要来源。
第一章 土壤矿物质土粒
第一节 形成土壤母质的矿物、岩石
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。 所以矿物能影响土壤的理化性质和土壤养分状况。
地壳或喷出地表冷凝形成的岩石。 岩浆岩的类型:
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
中性岩SiO2 含量52%~65% 如闪长岩,安山岩
的 岩
基性岩SiO2 含量45%~52% 如辉长岩,玄武岩
浆 岩
超基性岩 SiO2含量小于45% 如橄榄岩
脉 岩 如伟晶岩
●水解作用 指矿物与水发生反应而分解的作用。实质 是水中解离的氢离子与岩石矿物中的碱金属或碱土金属起 置换反应。水解作用使矿物彻底分解,引起岩石内部矿物
的组成和性质彻底的改变。水解作用是化学风化中最主要、 最基本的作用。
● 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
4.冲积物 冲积物指被河水或山溪水搬运 而沉积的物质。冲积物因流域广,成分复杂, 养分也比较丰富。
5.湖积物 湖积物指原湖泊底部的沉积物 质,以后由于湖水位的下降或陆地上升而出露 的一种母质。
6.浅海沉积物 浅海沉积物指河流携带泥 沙,在海岸边沉积的物质。
7.风积物 风积物是经风搬运而堆积的 物质,如风成砂和黄土。形成的土壤肥力低。 一般风积物多为砂丘、砂岗等。
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。
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。
(2)使母质开始具有吸附能力、粘结性并出现 毛管现象,有一定的蓄水性;
(3)彻底改变了原来岩石内部矿物的化学组成 和性质;
(4)释放出了一些简单的可溶性盐物质,成为 植物养料的最初来源。
3.生物风化
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。它能使风化产物中的植物营养元素 在母质表层集中,同时累积了有机质,发展肥力。
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。
辉石 Ca(Mg,Fe,Al)Si2O6
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。
现象在石灰岩地区最为常见。实质上这是一种 特殊的水解作用。
●氧化作用 岩石中的很多矿物(含变价元素的) 都能被自然界的氧氧化生成新矿物。氧化作用 的结果不仅使岩石、矿物的体积增大、硬度下 降,而且还有可能产生各种酸,腐蚀原来的岩 石,继续对其他矿物进行分解,从而加快岩石 的风化。
化学风化的结果:
(1)岩石进一步崩解破裂变细,颗粒直径一般 小于0.001mm;
生物开始参与岩石矿物的风化作用标志着土壤成 土过程的开始
生物风化作用主要有三个方面:
生物的机械破碎作用 由生物的生命活动 引起的岩石机械破碎作用(物理风化)。例如:根 劈作用、动物穴居
生物的化学分解作用 有些生物在生命活 动中靠分泌酸类物质分解岩石,从中吸取营养物 质。
生物的生物化学作用 引起岩石化学风化 的CO2、O2,同时也是生物体生命活动的产物。
主要的沉积岩 : 角砾岩,砾岩,砂岩 页岩,石灰岩
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。
主要的变质岩:片麻岩,石英岩,板 岩,千枚岩,大理岩
第二节 矿物岩石的风化作用与土壤母质
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 KH2AlSi3O12 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。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。
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。自然 界的矿物绝大多数是固态,少数为液态或气态。
矿物可以是单一元素所组成的单质矿物,也可以 是几种元素组成的化合物。
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