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1、第一章 土壤矿物质 主要内容 (重点 )： 教学目标与要求： 教学方式与手段： 课时安排与进度： （重点） 构类 型、同晶代换以及不同类型黏土矿物的特性。 幻灯，动画演示；举例分析；分子模型演示 课时数： 3课时 第一节 土壤母质 土壤母质： 岩石的风化产物，又称成土母质，简称母质。 一、几种主要岩石类型和特性 二、主要成土矿物的组成和特性 三、岩石的风化作用及其影响因素 四、风化作用的类型 五、风化作用的产物 六、风化产物的类型 （一） 长石类矿物 正长石，又称钾长石，是土壤中钾元素的重要来源。 （二） 云母类 白云母，又称钾云母，是土壤中钾元素的来源之一。黑云母也是钾元素的来源，更易分解，
2、风化。 （三） 角闪石与辉石类矿物 含盐基丰富，化学稳定性低，容易被彻底分解。 土壤中的原生矿物 （四） 石英矿物 不易风化，是土壤中砂粒的主要来源。 （五） 氧化铁类矿物 赤铁矿 （ ，常使土壤染成红色。 磁铁矿 （ ，具磁性。 黄铁矿 （ ，分解后形成硫酸盐。 （六） 磷酸盐类矿物 磷灰石是制造磷肥的主要原料，是植物磷元素的主要来源。 （七） 方解石 （ 方解石是土壤中碳酸钙的主要来源。 （八） 褐铁矿 （ 3 由赤铁矿水化形成的一种含水氧化铁，是土壤黄色和棕色染色剂。 土壤中的原生矿物 二、岩石的风化作用及其影响因素 风化作用 ：岩石在地表受到种种外力作用，逐渐破碎成为疏松物质，这一过程
3、叫做风化作用。所产生的疏松物质就是 土壤母质 。 三、风化作用的类型 （一） 物理风化作用 指使岩石产生物理变化而成为碎屑状态的过程，特点是成分未变。 1、主要是温度引起岩石的热力学变化 结。 2、盐类结晶的裂胀作用、流水冲刷和磨蚀、风砂磨蚀 产物：颗粒较粗，多偏砂、石砾多，养分不易释放出来。 图 2气温变化引起岩石胀缩不均而崩解过程示意图 a、 b、 c、 d 表示风化过程 图 2由于冰的冻结扩大了岩石的裂隙 风蚀残土墩 风蚀根露 风蚀留砾 魔鬼城 （二） 化学风化作用 指岩石在水和空气（主要是氧气和二氧化碳）的参与下进行的溶解作用、水化作用、水解作用、氧化作用等的总称，特点是岩石可进一步破
4、碎成胶体状微粒，使原生矿物成分发生改变，产生在地表条件下比较稳定的次生矿物。 1、溶解作用 2O+2、水化作用 2硬石膏 ) （石膏） 2 3 2 3赤铁矿 ) (褐铁矿 ) 赤铁矿 ） 红色 2 赤褐铁矿 ） 浅红棕色 针铁矿 ） 棕色 2 3褐铁矿 ） 棕黄色 2褐铁矿 ） 黄色 3、水解作用 重要 4、氧化作用 2 2 + 2+ 正长石 ) (高岭石 ) (含水二氧化硅 ) (钾盐 ) + 2 2 2 + 2磷灰石 ) (磷酸二氢钙 ) 2 167 2 7 2黄铁矿 ) (硫酸亚铁 ) （三） 生物风化作用 指动物、植物、微生物的生命活动及其分解产物对岩石矿物的风化作用。 1、根系的挤压
5、； 2、地衣、苔藓保蓄水分，加强化学风化； 3、呼吸产生的二氧化碳和有机酸，分解矿物等。 一 残积体：风化物后未经搬运 二 坡积体：风化物在重力或径流作用在坡体上沉积 三 洪积体：经洪水的搬运在山前沉积 四 冲积体 （河床、河漫滩，牛轭湖，三角洲等） 五 湖积体：积水沉积 六 风积体：风力搬运和沉积 七 黄土母质：风成母质 八 滨海沉积体：海相沉积体 沉积体的类型 河流沉积二元结构，延庆盆地 风积体：流动沙地沙波纹（毛乌素） 黄土母质：峁边线 第二节 土壤矿物质的矿物组成和化学组成 一、土壤矿物质的化学组成 土壤 矿物质 38%， (95%) 有机质 12%， (5%) 溶液 (15 空气 (
6、15 表 1 - 1 地壳和土壤的平均化学组成 （重量 % ） （维诺格拉多夫， 1950 、 1962 ）*元 素 地壳中 土壤中 元 素 地壳中 根据克拉克等 (1924) 、费尔斯曼 (1939) 和泰勒 (1964) 的估计 , 地壳的化学元素组成与此表稍有不同 , 但总的趋势是一致的。分布规律 （ 1） 氧（ O）和硅（ 地壳中含量最多的二 种元素铁、铝次之，四者相加共占 重量。在组成 地壳的化合物中，以硅酸盐 最多。 （ 2） 在地壳中，植物生长必需要的营养元素含 量很低而且分布很不平衡。 （ 3） 土壤矿物的化学组成反映了成土过程中元素的分散、富集特性和生物积聚作用。 二、土壤中
7、的矿物组成 根据矿物的结晶状态，矿物可分为 结晶质矿物 非晶质矿物 一般常分为 原生矿物和次生矿物。 二、土壤中的矿物组成 原生矿物： 指那些经过不同程度的物理风化，未改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。 土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势。 土壤中原生矿物类型和数量的多少在很大程度上决定于矿物的稳定性，如长石和石英。 土壤原生矿物是植物养分的重要来源 常见的有石英、长石、云母、辉石、角闪石和榄橄石 以及其它硅酸盐类和非硅酸盐类。 图示 土壤颗粒大小与矿物类型的关系 第三节 粘土矿物 粘粒矿物的概念 组成粘粒的次生矿物叫粘粒矿物 。 主要包括 层状的硅酸盐矿物和氧化物类。 前者是晶型矿
8、物，后者有晶型的，也非晶型的。 一、层状硅酸盐粘土矿物 （一）构造特征 1、基本结构单位 （ 1） 硅氧四面体（或简称四面体） 硅氧四面体是硅酸盐矿物的最基本的结构单位，不同的连接组合方式形成不同的硅酸盐矿物。 粘土矿物分类 （ 2）铝氧八面体（或简称八面体） 3、单位晶层 1:1型单位晶层 : 由一个硅片和一个铝片构成。硅片顶端的活性氧与铝片底层的活性氧通过共用的方式形成单位晶层。这样 1:1型层状铝硅酸盐的单位晶层有两个不同的层面，一个是由具有六角形空穴的氧原子层面，一个是由氢氧构成的层面。 2:1型单位晶层 由两个硅片夹一个铝片构成。两个硅片顶端的氧都向着铝片，铝片上下两层氧分别与硅片通
9、过共用顶端氧的方式形成单位晶层。这样 2:1型层状硅酸盐的单位晶层的两个层面都是氧原子面。 2:1:1型单位晶层 在 2:1单位晶层的基础上多了一个八面体片水镁片或水铝片，这样 2:1:1型单位晶层由两个硅片、一个铝片和一个镁片（或铝片）构成。 4、同晶替代 是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。 同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子 ,使土壤具有保肥能力。 土壤中同晶替代的规律： 1、高价阳离子被低价阳离子取代的多；因 此，土壤胶体一般其净电荷为阴性。 2、四面体中的 子所替代，八面体中 代。 3、同晶替代现象在 2:1
10、和 2:1:1型的粘土矿物中较普遍，而 1:1型的粘土矿物中则相对较少。 硅铝铁率 （ 22 1、判断土壤矿物的风化程度与成土阶段； 2、作为土壤分类的数量指标之一； 3、代表土壤中酸胶基和碱胶基的数量； （二）、硅酸盐粘土矿物的种类及一般特性 四个类组： 高岭组 蒙蛭组 水化云母组 绿泥石组矿物 特点： (1） 1:1型的晶层结构 单位晶胞的分子式可表示为 H)8。 （ 2）无膨胀性 两个晶层的层面间产生了键能较强的氢 键，膨胀系数一般小于 5 （ 3）电荷数量少阳离子交换量只有 3) （ 4）胶体特性较弱 较粗（ m），颗粒的总表面积相 对较小，为 10 20 103岭组粘土矿物是南方热带
11、和亚热土壤中普遍而大量存在的粘土矿物，在华北、西北、东北及西藏高原土壤中含量很少。 高岭组 （ 1:1型矿物 ） 包括：高岭石、珍珠陶土、迪恺石及埃洛石等 高岭石的矿物结构 特征： （ 1） 2:1型的晶层结构蒙脱石是其典型代表。单位晶胞的分子式可表示 H)4 （ 2）胀缩性大 蒙脱石晶层间距变化在 虫的膨胀性比蒙脱石小，其晶层间距变化在 （ 3）电荷数量大 同晶替代现象普遍。 （ 4）胶体特性突出 ，较细（有效直径 m），总表面积为 600 800 103 80是内表面。蛭石一般为400 103 蒙蛭组 （ 2:1型膨胀性矿物 包括：蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等。 蒙脱石组在我国东北、华北和西北地区的土壤中分布较广 蒙脱石主要发生在铝片中，一般以 蛭石的同晶替代主要发生在硅片中。 蒙脱石的理想结构式为： （ H)中 蒙托石的矿物结构 特征： （ 1） 2:1型
