02 第二章 岩石风化与土壤形成 (2)

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第二章 矿物岩石风化与土壤形成
第一节 矿物与岩石的风化
第二节 土壤的形成 第三节 土壤剖面
第一节 矿物与岩石的风化

一、风化作用
接触过程中产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物 的全过程
1、概念: 地表或接近地表的岩石、矿物与大气、水及生物 驱动机理:
任何事物只是处于它生存的环境时才能稳定,矿物岩石 所处环境发生改变,稳定性破坏而发生变化。
动,以机械破碎为主,其成分基本上与母岩一致 。
风化后 的碎屑 物质
2.钙积阶段
大部分氯和硫已淋失,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,往 往沉积在碎屑孔隙内,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.
中国北方的 黑钙土
3.酸性铝硅阶段(硅铝化类型)
(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
洪 积 物(洪积扇)
河积物 (甘孜道孚县)
湖泊沉积
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。
1)“岩漆”阶段; 2)地衣阶段 3)苔藓阶段
南极洲基岩表面地衣着生与土壤的发生景观
2、腐质化过程(humification)
土壤中的粗有机物质,如根、茎、叶等分解转 化为腐殖质的过程。
土壤腐殖质化过程示意图
(据于天仁等,1990年资料改编)
Cl-
100
SO42- 57
Mg2+ Fe2O3 1.30 0.04
Ca2+ 3.00
K+ Al2O3 1.25 0.02
Na+ 2.40 SiO2 0.20
3 枯枝落叶堆积过程(littering):
植物残体在矿质土表面累积的过程; 4分解(decomposition)与合成(synthesis):土壤中 矿物质和有机物质分解过程与新矿物和新有机 物的形成过程。
美国土壤学家H.詹尼(Jenny H) 对土 壤与成土因素进行了深入研究,于1941年 发表《Factors of Soil Formation》,提 出
S = f ( Cl, O, R, P, T, … )
简称‘clorpt’函数式,成为土壤形 成的通用公式。
1、气候
气候是土壤形成的能量源泉。土壤与大气之 间经常进行水分和热量的交换,气候直接影响着 土壤的水热状况、土壤中物质的迁移转化过程, 并决定着母岩风化与土壤形成过程的方向和强度。
土壤形成过程是一个复杂的物质与能量迁移和 转化过程的总体.
主导过程: 母质与生物之间的物质与能量交换;
基本动力: 母质与气候之间辐射能和水分之间的交换;
实在内容: 土体内部物质和能量的迁移、转化。
物质迁移与转化
土壤形成过程中能量转换示意图
(一) 基本成土过程
基本成土过程可概括为:
有机物与无机物以固体、液体或气体的形式添加 到土壤中(addition) 这些物质从土壤中丧失(loss) ; 在土壤内部有机物或无机物的迁移(translocation); 在土壤内部物质或能量的转化(transformation).
2)运积母质
(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。
图1 土壤温度与大气温度的相关分析图式 (据沃洛布耶夫,1958)
图2 北京大兴通量观测站点
土壤温度(10cm)
土壤温度与大气温度的相关分析 2006年06月
32 30 28 26 24 22 20 10 15 20 25 30 35 40
y = 0.3477x + 16.525 R2 = 0.9813
3)第四纪沉积物
3)第四纪沉积物
海螺沟冰川沉积物
四、成土母质形成的阶段性 (地球化学类型)
风化壳
由风化残余物质组成的地表岩石的表层部分,或者说已 风化了的地表岩石的表层部分,就称为风化壳或风化带。
根据元素的迁移情况,成土母质的形成大致经过4个阶段:
1.碎屑阶段 是岩石风化的最初阶段,物理风化 占优势,化学风化不明显,只有氯和硫元素发生移
5 棕化(braunification)、红棕化(rubification)与 铁化(ferrugination) 从极地到赤道,土壤存在逐渐红化的趋势
6 还原过程:
土体下部,因土壤处于还原状态而产生低价态物质如 二价的铁、锰,形成蓝灰或青灰的还原土层,称为潜育 层,此过程也成为潜育化过程(gleization) 7 熟化过程(ripening) 还原性土壤中有机物质在排水条件下发生的分解反应过 程。

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。
2)化学风化 :
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。 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。
2)土壤发育的主要阶段
随着时间的进展,土壤发育经历幼年、成熟和 老年等阶段。
图16 不同地带土壤剖面发育与成土年龄相关示意图
(据Gerrard,2000)
3)时间作为成土因素则是阐明土壤形成发
展的历史动态过程。母质、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.
图17 在稳定条件下土壤发育的时间序列示意图
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等。
二、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。
三、 风化产物母质类型
1、母质:
地表岩石经风化作用使岩石破碎形成的松散碎屑物质, 是土壤形成的物质基础和植物矿物养分元素(除氮外)的 最初来源。与土壤的本质区别是不含生物体。
2、类型:
根据搬运方式和沉积特点将 分为定积母质和运积母质。
Hale Waihona Puke Baidu
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。 母质特点为:颗粒粗,厚度薄,母质疏松,通透性好。
6 人为活动对土壤发展的影响
1)人为活动的特点:
人为活动具有快速性; 人为影响建立在自然因素基础上; 人为活动具有两重性; 人为活动具有目的性 2)影响途径: 一是通过改变成土条件, 二是通过改变土壤组成和性状来影响成土过程

简答:影响土壤形成的因素及其机理(<150字)
二 土壤形成过程分析 (soil forming process) (本部分为了解内容)
石英、铁和铝的氧 化物、高岭石等
富铝化类型
热带或亚热带
第二节 土壤的形成
一、土壤形成因素分析
二、土壤形成过程分析
一 土壤形成因素分析
道库恰耶夫(1881年) 首次建立了
П=f(К, О, Г, Б) 表示土壤与成土因素之间的发生关系。式中:П 表示土壤;К, О, Г, Б分别表示气候、生物、母 质和时间因素。他还提出土壤是一个独立自然体, 成为现代土壤科学及土壤地理学的独特研究对象。
1 淋溶与淀积过程: 淋溶(eluvation): 下渗水将土壤剖面上部的可溶性盐溶解, 向下运移的过程的过程; 淀积(illuvation): 溶解的物质在土壤剖面下层沉淀积累的 过程。
2 淋洗过程(Leaching)
淋洗:土壤中的盐分被淋洗出土体的过程。
前苏联学者波洛诺夫列举部分土壤成分的相对 活性表:
大气温度
图3 不同地带土壤中苜蓿碎屑分解速率的实 验模拟(据Jenny,1983)
图4 土壤剖面发育与气候湿润度的关系图
2 生物因素的成土作用分析
生物将太阳辐射能转变为化学能引入成土过程,并合成土
腐殖质。在土壤中生活着有数百万种植物、动物和微生物,它
的生理代谢过程构成了地表营养元素的生物小循环,使得养分 土壤中保持与富集,从而促使了土壤的发生与发展,如图
8 疏松(loosening)与紧实(hardening)过程:
即土壤孔隙变化的过程。
9 土壤混合过程:
动物的混合作用; 植物的混合作用; 冻融作用引起的土壤混合; 泥流引起的土壤混合。
(二) 形成土壤发生层的成土过程
1、原始成土过程(formation of primordial soil)
在冰雪复盖、寒冷干燥的条件下,从岩石露出地表而 有微生物着生开始到高等植物定居之前形成的土壤过程, 称之为原始成土过程。包括:
图9 生物小循环 1)生物小循环
岩石碎屑与 可溶性物质
淋溶 搬运 生物吸收
土壤发生和发展
生 物 吸 收
活有机物
死 亡
腐殖质
腐质化
矿质化
松散堆积物
可溶和难溶的 有机质和矿物质
微生物分解
有 机 残 体
图10 生物群落及其对成土过程的作用图 式
图12 不同植 物作用 下形成 土壤的 有机质 垂直分 布比较
黄壤
红壤
风化产物的地球化学类型简表
地球化学 类型
碎屑类型
气候区
淋失成分
残留成分
原岩的碎屑残快
干旱荒漠或北方 可溶性成分及细 山地 粒成分 干旱或半湿润 经化学风化后形 成的可溶性盐
钙化类型
碳酸钙及其次生矿 物
硅铝化类型
温带或暖温带
可溶性盐、碳酸 钙等
可溶性盐、碳酸 钙、硅酸等
伊利石、蛭石、蒙 脱石等次生矿物
图13 地形对水分运动的影响 (据John Gerrard,2000)
5 时间因素在成土过程中的作用
1)土壤发育速度取决于成土条件
有利的土壤发育条件是:温暖湿润的气候、森林 植被、低石灰含量的松散母质、排水良好的平地; 阻碍条件是干冷的气候、草原植被、高石灰含量 且通透性差、紧实的母质和陡峭的地形。

各种海岸地貌
浅海沉积
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。

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。 次生黄土: 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。
2)生物因素包括植物、动物和微生物。
绿色植物是土壤有机质的初始生产者,可吸收土 壤中的营养元素,利用光能制造有机体; 土壤动物的生命活动和机械扰动,参加物质与能 量转化、转换过程,影响土壤的形成和发育; 土壤微生物促进生理生化活动的进行,导致土壤 腐殖质的形成和累积。
3 母质因素的成土作用分析
母质是形成土壤的物质基础,年轻土壤的某些性质主要 是继承母质的。
这一阶段的母质中 Ca、Mg、K、Na 都受到淋失,同 时硅酸盐和铝硅酸盐中的硅酸也部分淋失,母质呈 酸性反应,颜色以棕或红棕色为主,黄棕壤及部分 棕色成土母质的发育至此阶段。
黄棕壤
4.铝阶段(富铝化类型)
母质中的盐基和硅酸全部淋失,残留的只是硅和 铝的氧化物,形成鲜明的红色,母质呈酸性至强酸 性。我国华南的红壤、砖红壤的成土母质发育至此 阶段。
1)母质的质地与土壤性状的关系
母质质地直接决定土壤的颗粒组成,从而影响土壤的物 理性质和养分含量; 母质质地影响土壤发育的速度和程度。
2)母质层理对土壤发育的影响
上砂下粘——蒙金土;上粘下砂——漏风土
3)母质组成和土壤性质的关系
母质组成决定土壤
4 地形因素的成土作用分析
地形是影响土壤与环境之间进行物质和能量交换的重要场 所,它对物质和气候条件的再分配影响土壤的形成。 1)地形通过影响降水和辐射的再分配而影响土壤发生 一般地,阳坡热量条件好,阴坡水分条件好。 2)地形影响土壤形成过程中的物质再分配 重力导致土壤物质运移; 水分淋洗导致土壤养分含量差异及土壤盐化。
相关文档
最新文档