第二章 土壤矿物质

3、次生铝硅酸盐类 主要有三大类：伊利石类、蒙脱石类、高岭 石类，它们是构成土壤粘粒的主要成分，直 接影响土壤的理化性质。 次生粘土矿物的形成： 次生粘土矿物一部分是由原生矿物分解过程 中产生的，但大部分是风化产物（铁铝氧化 物）和游离的硅酸，在一定的水热条件下再 合成，再结晶的产物。
次生粘土矿物形成条件 （1） 伊利石类（或称水化云母） 是一种风化程度较低的矿物，一般在土壤 中均有分布。 水化云母是在干旱或半干旱的气候条件下， 由白云母、正长石脱钾而形成的；绿泥石 是富含铁、镁的黑云母，经脱铁、镁、钾 而形成的；但进一步风化，绿泥石再脱铁、 镁、钾就形成了水化云母和蛭石。
（2）氧化铝类:
包括一水氧化铝和三水氧化铝，它们是铝硅酸盐在强淋溶下高度风化的产物。 高岭石是较稳定的矿物，它们比高岭石还稳定 。
（3）氧化锰类
氧化锰，二氧化锰常呈盘状、结核状、管状或胶膜等形态存在 。
（4）氧化硅类
主要指氧化硅凝胶和蛋白石，土壤溶液中，氧化硅在酸性介质中，可由单体聚 合成凝胶，而凝胶老化时又可缩合成蛋白石。此外，还有髓石，次生石英等。
1、简单盐类： 包括各种碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐和氯化 物等。如方解石、苏打、小苏打；白云石； 石膏；芒硝；结晶构造很简单，常见于干旱 和半干旱地区的土壤中。
2、次生氧化物类 （1）氧化铁和氢氧化铁类
褐铁矿是含水氧化铁，广泛分布在土壤和风化壳中，呈棕褐色、桔红和红色； 赤铁矿分布于湿热地区，土壤通气好或由氢氧化铁沉淀而成；针铁矿呈黄—— 棕色，有机质含量高，易还原生成；磁铁矿常与赤铁矿共生，呈红棕色，常见 于热带、亚热带高度风化的土壤中；水铁矿，在有机质含量丰富的寒温带土壤 中较为常见。
第二章
土壤矿物质
一、土壤的原生矿物：
1、定义： 土壤原生矿物是直接来源于母岩的矿物（主要 来源于岩浆岩），它只受不同程度的物理风化 作用，而其化学成分和结晶构造并没有大的改 变。 2、种类：土壤中原生矿物的种类很多，主要 有石英、磷灰石、白云母、正长石、钠长石、 钙长石、黑云母、辉石、角闪石、橄榄石。
酸盐矿物。
（1）长石类：
为较稳定的原生矿物，属K、Na、Ca的无水铝硅酸盐 矿物，它们风化后释放出较多的K、Na、Ca，供植物 吸收利用。它占岩浆重量的60%，占土壤重量的 10~15%。一般集中于土壤的粗砺级中，在土壤中极 常见，其代表矿物是呈粉红色或红色的正长石（钾长石 KAlSiO8），而钠长石（NaAlSiO8）和钙长石 （CaAl2Si2O8）较少见。 （2）云母类： 也是较稳定的原生矿物，占岩浆重量的3%左右，云母 类矿物风化产物是土壤及植物营养中K、Mg、Fe 的重 要来源，属铝硅酸盐矿物。在土壤的细砂或粉砂粒级中 极易发现云母碎片。常见的有黑云母和白云母。
土壤矿物的化学组成以SiO2,Al2O3,Fe2O3,FeO,CaO,MgO 等含量较多。
五、土壤矿物质的机械组成： （一）土壤矿物质的粒级划分： 1、土粒的分级： 2、分级划分的标准： 3、各粒级的主要矿物组成及理化特征： （1）矿物组成 （2）化学成分 （3）物理性质 （二）土壤的机械组成 （1）土壤质地分类 （2）前苏联制 （3）美国制 （4）国际制
4、蒙脱石类： 典型代表：蒙脱石、蛭石、绿泥石、拜来石 （1）蒙脱石结构的共同特性：属2：1型膨胀型矿物 （2）蒙脱石的结构式： （3）蒙脱石类的性质： 5、伊利石类： （1）结构的共同特性：属2：1型非膨胀型矿物 （2）伊利石的结构式： （3）伊利石类的性质：
1:1 型
H2O H2O
Expanding H2O
H2O H2O
2:1 型
2:1 型
K
K
K
K
K
K
中间层 K+
没有扩展
三、土壤矿物的迁移转化过程： （一）土壤矿物的风化过程： 矿物的风化过程主要有物理风化，化学风化和生物风化。 1、物理风化：又称物理崩解作用，机械崩解作用。 （1）定义：岩石在破坏时不改变自己的化学成分，但同时 又获得新的性质的过程。物理风化主要是受温度的影响。 （2）物理风化的结果：岩石由大块变为碎块，再变为细粒， 因此，对空气、水分的透过性有很大的改变。岩石碎块暴 露的面积大，促进进一步风化，特别为化学风化提供了更 好的条件
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（4）橄榄石类：
是铁、镁正硅酸盐（不含铝）矿物，极易风化分解。 分解后形成褐铁矿和二氧化硅，是土壤中铁、镁的 主要来源。
二、土壤的次生矿物
1、 次生矿物：岩石的风化过程或土壤的成土过 程中新形成的矿物，通常称之为粘土矿物或粘 粒矿物。 次生矿物多数是土壤矿物质中最细小的部分 （粒径小于0.001毫米），具有胶体特征，它既 是土壤中粘粒和无机胶体的组成部分，也是土 壤固体物质中最有影响的部分， 2、次生矿物种类 通常根据其结构和性质可分为三类: 简单盐类、次生氧化物类、次生铝硅酸盐类。
2、 蒙脱石类
是伊利石进一步风化的产物，也是基性岩浆 岩和石灰岩在碱性环境条件下形成的，其在 温带干旱地区的土壤中含量最多。 在适当的温暖湿润气候条件下，土壤处在弱 酸至碱性，富含镁、没有过度淋失等状态下， 许多种原生矿物，可以经过风化，再结晶而 形成蒙脱石，其他粘土矿物，如水化云母 （脱钾），绿泥石（脱镁）；蛭石经变更作 用也可形成蒙脱石。
氧原子
硅氧面
铝氧面
共用一 个氧
2、 铝氧八面体（也是铝水八面体） 是由半径为0.57埃的一个铝原子（离子） 和六个氧或氢氧离子所构成的，氧或氢氧 离子砌成具有八个面的晶格基本单位，铝 原子（离子）位于中央，所以称为铝氧八 面体或铝水八面体。
铝氧八面体
2个共用氧
3、 高岭石类的结构和性质： 典型代表：高岭石和埃洛石，还有富硅高岭石。 （1）结构的共同特征：属1：1型非膨涨型矿物 （2）高岭石的结构式： （3）高岭石类的性质：高岭石也称为非膨胀性粘土矿物。
3、存在的粒级状态：原生矿物主要以砂粒、粉 粒、少数为粘粒存在于土壤中.
4、原生矿物归纳起来分以下五类：
硅酸盐、铝硅酸盐类：长石类、云母类、辉石及角闪石类、橄
榄石类。
氧化类：包括石英、赤铁矿、金红石、蓝晶石等。 硫化物类：通常只有铁的硫化物矿物 磷酸盐类：分布最广泛的是磷灰石 特别稳定的原生矿物：主要是绿帘石，石榴子石，电气石等硅
2、化学风化：主要是指水对矿物质的溶解、水化和水解作用。 （1）溶解作用：指矿物和岩石被水溶解的作用。 （2）水化作用：矿物与水化合的作用。 （3）水解作用：指某些矿物与水产生反应而分解的作用。
3、生物风化：可分为生物机械作用和生物化学作用两种 (二)影响土壤矿物分解和迁移的因素： 1 、内部因素： 2 、环境因素： 3 、生物因素 （三）土壤矿物的风化强度的指标： 1.硅铝铁率 2.迁移系数 四、土壤矿物质的化学组成：
铝硅酸盐粘土矿物主要由两种基本的晶片组成， 即硅氧四面体和铝氧八面体。 1、 硅氧四面体： 是由四个半径为1.32埃的氧原子（离子）和一 个位于它们中间的半径为0.39埃的硅原子（离 子）所构成，氧离子砌成的三角形锥形体，共 有四个面。而若干个硅原子位于其中而形成的， 称为硅氧四面体。而若干个硅氧四面体连结， 通过共用的氧原子形成一个四面体层称为硅氧 片。
（3）辉石、角闪石：
通称铁镁矿物，属偏铝硅酸盐类，是一种稳定性很 低的原生矿物，占岩浆岩重量的17%左右。是岩浆 岩中深色矿物的主要成分，多呈暗绿或黑色。在土 壤中，普通辉石和普通角闪石含量相当丰富。它们 的铁、镁、钙含量都很多，（还有铝）分化后往往 形成大量的含铁、铝的次生矿物。如：含水氧化铁、 水铝矿等。
（3） 高岭石类
是风化程度较高的矿物，主要见于湿热的热带 和亚热带地区的土壤中。在花岗岩残积母质上 发育的土壤中含量也较高。
在酸性或强酸性条件下，硅酸盐矿物彻底分解， 伴随迅速的脱盐基过程（脱碱金属、碱土金属） 释放出来的可溶性铝与硅，在湿热的条件下， 再结晶形成高岭石。
（三） 次生粘土矿物的结构与性质：