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1、第二章 土壤的基本组成,第一节 土壤的形成,一：地壳的元素组成,a:主要成分是O（46.40%49.52%）、Si（25.75%29.50%）、Al（7.45%8.80%）、Fe（4.20%5.10%）这四种元素。,b：某些植物生长的必需营养元素：比如：Mn、Zn、Cu、B、Mo等不仅含量少，而且都以难溶性的化合物封闭在坚硬的岩石中，处于极分散的状态，植物难于吸收利用。,矿物：天然存在于地壳中有一定的化学组成、物理特性、 内部构造的化合物或单质元素。,二：主要的成土矿物,绝大多数：化合物、结晶质、固态的。,少数： 单质、非结晶质、液态的。,矿物,起源,原生矿物：起源于岩浆岩，存在于岩浆岩中的矿
2、物。,次生矿物：原生矿物经过风化作用，其组成和性质发生 改变而形成的新矿物。,(一)土壤中的原生矿物（1）硅酸盐类 包括长石类、云母类、闪石类、辉石类。（2）氧化物类 主要有石英类、其次是赤铁矿类、氧化钛类（3）硫化物类 主要有黄铁矿类。（4）磷酸盐类 主要有氟磷灰石、氯磷灰石。,(二)土壤中的次生矿物粘土矿物（1）结晶次生层状铝硅酸盐类矿物 土壤中粘粒的主体，主要有1 ：1型的高岭石组和2 ：1型的蒙脱石、伊利石组。（2）二、三氧化物类矿物 有针铁矿（Fe2O3 .H2O ）、褐铁矿（2Fe2O3 .3H2O）、三水铝石（ AI2O3 .3H2O ）、水铝石 （Al2O3 .H2O ）、水锰
3、矿（MnO(H2O)）、软锰矿（ MnO2）等， 有结晶态的和非结晶态的。（3）简单盐类 土壤中最常见盐类有碳酸盐、硫酸盐类、氯化物盐类等。,(三)主要成土矿物的性质,石英是最主要的造岩矿物，分布最广。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。石英硬度大，化学性质稳定，不易风化，岩石中其它矿物风化后，石英仍然以粗粒壮保存下来，是土壤中砂粒的主要来源。,石 英,正长石 KalSi3O8,晶体短柱状，肉红色、浅黄色、浅黄红色等，玻璃光泽，硬度6.0。正长石易风化，风化后形成粘土矿物比如高岭石等，可为土壤提供大量K。正长石类矿物一般含氧化钾16.9。是土壤中K和粘粒的主要来源。,斜长石
4、 Na（AlSi3O8）Ca（Al2Si2O8）,常呈板状和柱状晶体。白色或灰白色。玻璃光泽，硬度6065。在岩石中多呈晶粒，长方形板状，白色或灰白色，玻璃光泽。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。是土壤中K和粘粒的主要来源。,黑云母深褐色或黑色，其他性质同白云母。黑云母较白云母易于风化，风化物为碎片状。是土壤中K和粘粒的主要来源,黑云母KH2（Mg，Fe）3AlSi3O12,白云母：片状、鳞片状；无色透明或浅色（浅黄、浅绿）透明。薄片具有弹性，珍珠光泽，硬度2030。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。是
5、土壤中K和粘粒的主要来源。,白云母KH2Al3Si3O12,角闪石呈细长柱状，深绿至黑色，玻璃光泽，硬度5.06.0。，角闪石易风化，风化产物为含水氧化铁、含水氧化硅和粘土矿物。并释放出少量的Ca和Mg,角闪石 Ca（Mg，Fe）3Si4O12,呈短柱状、致密块状，棕至暗黑色，条痕灰色，中等解理，硬度55。较角闪石难风化，风化物基本同角闪石，但富含Fe。,辉石 Ca（Mg，Fe）Si2O6,普通辉石,橄榄石呈粒状集合体出现，橄榄绿色，玻璃光泽或油脂光泽。风化产物有蛇纹石、滑石、褐铁矿、二氧化硅等。,橄揽石（Mg，Fe）2SiO4,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、
6、红色等，玻璃光泽。与稀盐酸反应生成CO2气泡。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。,方解石 CaCO3,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。,白云石 CaCO3MgCO3,磷灰石呈致密块状、土状等。灰白、黄绿、黄褐等色，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，
7、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。,磷灰石 Ca5（PO4）3（F，Cl）,石膏呈板状、块状、无色或白色。玻璃光泽或丝绢光泽。硬度20，是干旱炎热气候条件下的盐湖沉积。常作土壤改良剂。,石膏 CaSO42H2O8,三：主要的成土岩石,岩石：一种或多种矿物的集合体称为岩石。前者为单质岩后者为复 成岩。不同的岩石具有不同的矿物组成和结构形态。,1.岩浆岩 又称火成岩，指地球内部岩浆侵入地壳或喷出地面冷凝结晶而形成的岩石，前者称侵入岩，后者称喷出岩。 主要有花岗岩、流纹岩、闪长岩、辉长岩、玄武岩橄榄岩，等等。组成岩浆岩的主要矿
8、物有橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、斜长石、正长石石英等7种。岩浆岩根据二氧化硅含量分为： 酸性岩浆岩 65% 中性岩浆岩 52%65% 基性岩浆岩 45%52% 超基性岩浆岩 45%共同特征：没有层次，没有化石，也不含有机沉淀物,2.沉积岩 又称次生岩是裸露于地表的各种类型的岩石经风化作用而破坏，经各种地质动力作用搬运后沉积，再经压力胶结作用重新固结成岩，也有由生物遗体、残骸堆积沉积而成。,共同特征：有层次，常可见化石。,沉积岩分为：机械性沉积岩 指砂粒、粉粒、粘粒等物质机械堆积而成的岩石。化学性沉积岩 指原先为水溶性物质，后因外界条件改变结晶析出 而形成的岩石，如石膏岩、部分石灰岩。生物性沉
9、积岩 指水中生物的介壳及微生物遗体堆积成岩，如大部 分石灰岩、白云岩、珊瑚岩、硅藻岩等。,沉积岩,3.变质岩 指各类岩石受高温作用或受岩浆侵入发生接触变质，使原来岩石中的矿物重新排列，重新结晶而成的岩石。常见的有大理岩、片麻岩、片岩、板岩、石英岩等。共同特征：构造上具有定向排列，致密坚硬，片状组织，不 易风化,四：岩石的风化与土壤母质的形成,（一）岩石的风化作用：,岩石的风化作用：地壳表面坚硬而巨大的岩石，在外界因素的作用下逐渐发生崩解破碎和分解作用，岩石由大块小块细粒，同时岩石的矿物组成和化学组成发生改变的过程。,1.物理风化,岩石在物理因素的作用下发生疏松、崩解等机械破坏过程，只造成岩石结
10、构、构造等物理形状的改变，一般不引起化学成分的变化的过程称为物理风化。,物理风化的因素：温度、冰冻、风、流水、冰川、动物、人类 生产活动。,物理风化的结果：使岩石由大块小块细粒，使岩石有了对水分和空气的通透性，为岩石的进一步风化，尤其是化学风化创造条件，但没有改变岩石的矿物组成和化学组成。,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，并释放盐基、磷、铁、硫等养分,同时生成新的次生矿物,2.化学风化作用,A.溶解作用 ：,水是自然界分布最广泛的溶剂，组成岩石的矿物都是无机盐，在自然界绝对不溶解以水的无机盐是不存在的，或多或少都能溶解一些，1份滑石可溶于110000份水中
11、。再加上自然界中纯水极少，广泛分布有CO2，溶解H2O后形成H2CO3，这就大大加强了水的溶解能力。,B：水化作用,结果：体积膨大，硬度降低，处在容易崩解破碎的状态，为进 一步风化创造条件。,C.水解作用,水部分解离后产生的H+能与矿物中碱金属因素（K、Na）碱土金属因素（Ca、Mg）产生交换，从而使矿物破坏。,纯水的解离度很小，不能对岩石产生深刻的化学反应，但自然界广泛分布有CO2，溶解H2O后形成H2CO3，这就大大促进了水的解离，促进水解作用。,水解作用能引起岩石矿物的彻底改变所以它被认为是化学风化中最主要的作用和基本环节。,正长石的水解,脱盐基,脱硅质,高岭石是比较稳定的黏土矿物，一般
12、不会向下风化，但是在热带、亚热带等高温多雨地区，在高温高湿条件下，高岭石还能分解成更加简单的矿物。,D：氧化作用,Fe(OH)3脱水可形成褐铁矿：,结果：低价铁转变成高价铁，体积增大而疏松为进一步风化创造条件，产生的酸也能促进矿物的腐蚀。,化学风化的结果,使岩石进一步分解，彻底改变了原来岩石的矿物组成和性质，产生了一批新的次生粘土矿物，它们的颗粒很细，一般均0.001，呈胶体分散状态，使母质开始具有吸附能力、粘性和可塑性，并出现了毛管现象，有一定的蓄水性，同时也释放了一些可溶性盐，是植物养分的最初来源。,3、生物风化：,矿物在生物影响下所引起的破坏作用；主要表现为植物根系的穿插作用，动物的穴居
13、习性对岩石引起的机械破碎作用，以及生物生命活动产生的CO2、O2以及分泌的各种有机酸、无机酸能加速化学风化的进程。,生物风化的结果：一方面加速岩石的风化，更重要的能使风化产物中的植物营养元素能在母质表层累积和集中，同时累积了OM，发展了肥力，所以生物参与风化作用，也就意味着成土作用的开始。,五：母质特性的发育,岩石风化产生了母质，母质与岩石相比产生了一些新的特性 ：,a：物理风化：使岩石由大块小块碎屑，由致密坚硬态疏松态，这种物理状态的改变，使母质产生了通气、透水性，为进一步风化创造条件。,b：化学风化：产生了许多细微的粘粒，粘粒之间有毛管孔隙，产生了保蓄水分的能力，即蓄水性。同时粘粒的产生，
14、增加了颗粒的表面积，产生了一些胶体性能，比如：吸附性能，可以保存风化释放的可溶性养分，为肥力的发展创造条件。另外化学风化释放出一些可溶性盐基物质，这是植物矿质养分的最初来源。,c：由于母质的疏松多孔性，使气体能流通和交换，有利于根系的呼吸作用和营养物质的分解作用。同时由于母质能吸附一定的水分，增加了导热率和热容量，使母质初步具备了调节温度的能力，而不是象岩石那样激烈的升温和降温，这有利于植物的生长。 总体上讲，母质初步具备了肥力要素中的水肥气热条件，但它还不是土壤，它还不具备完整的肥力。,a：作为土壤肥力要素之一的养分还不能得到充分保障，尤其是植物最需要的氮素。因为风化所释放出来的养分处于分散
15、状态，会随水流失，母质微弱的吸附力，还不能将它们保存下来，更不能累积和集中。,母质还不是土壤：,b：母质虽然初步产生了透气性、透水性、蓄水性，但它们还没有完整的统一起来，尤其是水分和空气在母质孔隙中是对立的，水多则空气少，两者还不能很好地协调，这远远不能满足植物生长的需要。,所以母质与岩石相比，初步具备了水肥气热条件，但与土壤相比，水肥气热还不能很好地统一，它只是为肥力的进一步发展打下基础，为成土作用创造条件。,六母质的类型（一）母质的概念母质是指经各种风化作用形成的疏松、粗细不同的矿物颗粒.它是岩石的风化产物,是形成土壤的基础物质.（二）母质的形成与类型由于母质在形成时所受的地质动力不同，沉积部位不同，因而类型有区别，分为几种类型：,土壤的形成是多种因素综合作用的结果。19世纪俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫，总结认为成土因素主要有五个：母质、气候、生物、地形、时间。土壤是在这五大成土因素综合作用下形成的。,首先：母质的矿物组成、理化性状、在其它因素的制约下， 直接影响着成土过程的速度、性质和方向。,
