矿物岩石的风化和土壤形成

第二章矿物岩石的风化和土壤形成

主要教学目标：使学生了解由岩石经过风化形成母质，再由母质发育成土壤的过程。在学习过程中要特别注意什么是母质，母质与土壤有什么区别以及土壤层次的发育顺序。

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。而地表的矿物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，这就是矿物岩石的风化。

二、风化作用的类型

1、物理风化：由物理作用引起的矿物岩石发生物理变化的过程。又叫机械崩解作用。

影响因素:温度变化,水分冻结,风力,流水,冰川的摩擦力等。

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

主要化学风化作用的类型有4个：

溶解作用：矿物在水中溶解的过程。造岩矿物的溶解度大小顺序为：方解石>白云石>橄榄石>辉石>角闪石>斜长石>正长石>黑云母>白云母>石英。

水化作用：矿物与水相结合。如赤铁矿变成褐铁矿。

水解作用：矿物与水相遇，引起矿物分解并形成新矿物。如正长石水解后释放出钾离子，变成了高岭石。

氧化作用：二价铁氧化成三价铁。使许多矿物和岩石表面染成红褐色。

3、生物风化：生物作用使岩石就地引起的破坏。

主要因素：

根系的压力和根系分泌物 10-15磅/cm2

微生物分解有机质产生酸,

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:难风化的矿物和各种岩屑。

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

五、影响岩石风化难易的因素：

1、矿物的组成、结构和构造

2、形成时的热力条件与目前所处环境的差异

3、岩石的节理和裂隙发育状况。在有棱和角的地方，岩石的自由表面积最大，首先遭受风化，棱角首先消失变成球形，这种现象称为球状风化。

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: 石英岩,硅质砾岩,石英砂岩

2、长石质风化物: 花岗岩,正长岩,正长斑岩,流纹岩,粗面岩,长石砂岩

3、铁镁质风化物: 安山岩,闪长岩,闪长玢岩,玄武岩,辉长玢岩

4、钙镁质风化物: 大理岩,石灰岩,白云岩

5、轻软岩风化物: 黄土,次生黄土,软页岩,板岩

二、风化产物的地球化学类型

1、碎屑类型:在干旱的荒漠,寒冷的高山地带,主要是碎屑、岩块。

2、钙化类型:降水量多,半干旱,半湿润,有一部分盐类流失,残留了很多碳酸盐类和粘土矿物

3、硅铝化类型:温带和暖温带,化学物理风化强烈,形成了伊利石、蒙脱石等粘土矿物,土壤呈中性或微酸性

4、富铝化类型:热带、亚热带的潮湿地区,剩下大量Fe,Al,形成高岭石,三水铝石,赤铁矿

三、风化产物的母质类型

岩石风化形成的成土母质，有的堆积在原处，但大多数风化产物在外力用下（重力、水流、风力、冰川等）搬运到其他地方，形成各种沉积物。

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:

又叫残积母质，就地风化而未经搬运的岩石风化物，多分布在山区较平缓的高地。母质特点为：颗粒粗，厚度薄，母质疏松，通透性好。

2、运积母质，又细分为:

（1）坡积母质：

山坡上部的风化物，在雨水的冲刷下，其中一些较细小的碎屑发生搬运，并在山坡的中下部发生堆积，形成坡积母质。母质特点：颗粒粗细不匀，其中石砾含量较高，矿物成分不稳定。

（2）洪积母质：

又叫洪积物或洪积扇，主要是由于洪水搬运沉积。母质特点：粗细混杂，分选性差，在山口处以砾石、粗砂为主，向外逐渐为细砂和粘土，土层薄，易透水。

（3）冲积母质或冲积物，这种母质是由于风化物在河水的侵蚀、搬运和堆积作用下形成的。母质特点：有明显的层理，而且各层中的颗粒粗细均匀。

此外还有风积母质、海水沉积母质、湖积母质等

3、第四纪沉积物:

第四纪距今一百万年左右。在第四纪有多次的冰川活动。

沉积物包括黄土、次生黄土、红土和冰碛物

黄土：黄色风积沉积物，由风力搬运、堆积形成，以粉砂为主，质地均一，垂直节理显著，是没有被固结的黄色堆积物。分布在陕西,山西,甘肃,宁夏,河南,河北等。

黄土经流水搬运后的沉积物，常带有砾石，称次生黄土。

红土：在第四纪间冰期形成。矿物岩石强烈风化，富含铁、铝的红色粘土。质地粘重，通透性差，常呈酸性反应。

冰碛物：冰川携带的物质沉积形成。

第三节土壤的形成

一. 影响土壤形成的因素

1、自然因素

气候:温度、水分起主要作用。

植被(生物)：主要是高等绿色植物。

地形:对热量、水分以及母质进行再分配。

母岩（母质）:影响土壤的性状。

时间：陆地土壤的形成大约于4亿年左右的古生代中期，为原始幼年土。

2、人为因素:通过改变地形、人工排水、人工灌溉等各种活动影响土壤的发育。

二.土壤形成的实质

苏联道库恰耶夫指出了五大成土因素。

苏联威廉士提出：在五大因素中生物起主要作用，认为生物产生以前,地球上仅存在物质的地质大循环,即岩石风化——搬运——沉积——岩石——风化——搬运。生物出现后，改变了物质的去向，形成了物质的生物小循环，即营养元素——有机体——营养元素。

土壤形成的实质就是物质的地质大循环和物质的生物小循环矛盾统一。

第四节土壤的形态特征

土壤形态特征是土壤的外部特征，这种外部特征通过人们的感官（视觉，触觉，嗅觉）来实现。

一、概念

1、土壤剖面：从地表凋落物向下直到土壤母质的垂直切面。

2、土壤发生层：由于成土作用形成的土层。

二、典型的森林土壤的发生层

O层：枯枝落叶层由覆盖在矿质土壤中的有机物构成。

A层：腐殖质层（淋溶层）颜色较暗，根系多，动物活动明显。

B层：淀积层由上层淋溶来的物质淀积而成。

C层：母质层由岩石风化物的残积物或运积母质形成。

坚实岩层用D表示，过渡层用相邻层的符号表示。

在黄土高原地区由于水土流失，土壤受到侵蚀作用而失去A层，保留B，C层的剖面构型。

三、耕作土壤的层次

耕作层：受耕作影响，疏松，暗质，根系多集中于这层。

犁底层：颜色较浅, 较紧实。

心土层：犁底层之下，颜色浅，根系少。

底土层：不受耕作影响，人们把这层土称为生土或死土。

四、土壤剖面形态特征

1、颜色：是土壤最重要的形态特征之一，是划分土壤层次的重要依据，也是一些土壤命名的依据之一。土壤颜色主要决定于土壤化学组成和矿物组成。

2、质地

3、结构

4、坚实度

5、孔隙状况

6、新生体：土壤形成过程中，由于物质的迁移、淋洗和聚积所产生的物质。

7、侵入体：由人类活动影响产生的。

1、根量

10、石砾含量

11、碳酸钙含量

12、pH值：用混合指示剂测定。

13、层次过渡状况

本章重点：岩石的风化产物、及岩石的风化产物的母质类型，土壤的发生层次和形态特征描述术语。

本章难点：土壤的发生层次。自然土壤的发育先从A层开始，然后再发育B层。母质层一般没有生物活动。另外各层的界限并不十分明显。这需配合土壤教学实习来学习。

第二章岩石风化和土壤形成复习思考题