土壤风化发育指标

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1、土壤风化发育指标土壤风化发育指标土壤是由矿物质、有机质、土壤水分及土壤空气四个部分组成的。根据各个组分的含量的不同可以判断土壤的发育程度。红壤根据矿物质的不同阶段可分为砖红壤性红壤、砖红壤及铁质红壤。砖红壤发育在热带雨林或季雨林下强富铝化酸性土壤，在中国分布面积较小。海南岛砖红壤的 分析资料表明：风化度很高，粘粒的二氧化硅/氧化铝比值（以下同）低于1.5,粘土矿物含 有较多的三水铝矿、高岭石和赤铁矿，阳离子交换量很少，盐基高度不饱和。燥红土热带干热地区稀树草原下形成的土壤，分布于海南岛的西南部和云南南部红水河河谷等 地，土壤富铝化程度较低，土体或具石灰性反应。赤红壤发育在南亚热带常绿阔叶林下，

2、具有红壤和砖红壤某些性质的过渡性土壤。红壤和黄壤均为中亚热带常绿阔叶林下生成的富铝化酸性土壤，前者分布在干湿季变化明显的地区, 淀积层呈红棕色或桔红色,剖面下部有网纹和铁镒结核，二氧化硅/氧化铝比值为1.92.2, 粘土矿物含有高岭石、水云母和三水铝矿：后者分布在多云雾，水湿条件较好的地区，以川、 黔两省为主，以土层潮湿、剖面中部形成黄色或蜡黄色淀枳层为其特征，粘土矿物含有较多 的针铁矿和福铁矿。红壤系列的土壤适于发展热带、亚热带经济作物、果树和林木，作物一年可二熟、乃至 三熟、四熟，土壤生产潜力很大。目前尚有较大面积荒山、荒丘有待因地制宜加以改造利用。棕壤系列亦为中国东部湿润地区发育在森林卜

3、的土壤，由南至北包括黄棕壤、棕壤、暗棕 壤和漂灰土等土类。黄棕壤亚热带落叶阔叶林杂生常绿阔叶林下发育的弱富铝化、粘化、酸性土壤，分布于长江下 游，界于黄、红壤和棕壤地带之间，土壤性质兼有黄、红壤和棕壤的某些特征。棕壤主要分布于暖温带的江东半岛和山东半岛，为夏绿阔叶林或针阔混交林下发育的中性至 微酸性的土壤，特点是在腐殖质层以下具棕色的淀积粘化层，土壤矿物风化度不高，二氧化 硅/氧化铝比值3.0左右，粘土矿物以水云母和蛭石为主，并有少量高岭石和蒙脱石，盐基接 近饱和。暗棕壤又称暗棕色森林土，是发育在温带针阔混交林或针叶林卜.的土壤，分布在东北地区的东 部山地和丘陵，介于棕壤和漂灰土地带之间，与棕

4、壤的区别在于腐殖质累积作用较明显，淋 溶淀积过程更强烈，粘化层呈暗棕色，结构面上常见有暗色的腐殖质斑点和二氧化硅粉末。 漂灰土过去称为棕色泰加林土和灰化土，分布在大兴安岭中北部，是北温带针叶林下发育 的土壤，亚表层具弱灰化或离铁脱色的特征，常出现漂白层，强酸性，盐基高度不饱和，属 于生草灰化土和暗棕壤之间的过渡性土类，可认为是在地方性气候和植被影响下的特殊土被。棕壤系列土壤均为很重要的森林土壤资源。目前，不仅分布有较大面积的天然林可供采 伐利用，为中国主要森林业生产基地；旦大部分土壤，尤其是分布在丘陵平原上的黄棕壤和 棕壤有很高的农用价值，多数己垦为农地和果园。一、风化作用岩石的风化是地表常见

5、的一种自然地理过程，儿乎到处都能发生。无论 怎样坚硬的岩石，一旦出露或接近地表，直接与水圈、大气圈、生物圈接触，在 地表的物理和化学环境作用下，都会逐渐发生疏松、崩解和化学成分的改变，变 成大小不等的岩屑和土层。岩石发生物理的和化学的变化称为风化。引起岩石变 化的作用称为风化作用。风化作用的实质就是岩石本身离开地壳深处高温、高压 的条件，在出露或接近地表后，为了适应地表常温、常压的新环境而必然发生的 一种变化过程。通常把风化作用分为物理、化学和生物风化作用三种。因为生物风化对岩石 的破坏效应，可以纳入物理的或化学的过程，所以，我们下面分物理与化学风化 作用来论述。应当指出的是，各种风化作用彼此

6、都是相关的。二、风化壳（一）风化壳的概念被风化了的岩石圈的疏松表层称为风化壳。风化作用所能达到的深度，也就 是风化壳的厚度，其主要决定于气候、岩性、构造、地貌和发育时间等因素。它 的厚度可以从儿十厘米到凡百米不等。在寒冷地区，风化壳的厚度不大，而在湿 热的热带地区，可以达到100200 m,在断裂带发育地区的风化壳可以达到 更大的深度。风化壳按其平面形态特征，可以分为面状、线状及囊状风化壳等儿种类型。 多数风化壳常常是兼有面状和线状特征的复合型风化壳。面状风化壳往往成层分布并覆盖在不同母岩之上。由于岩石各部分抵抗风化 的程度不同，风化壳的厚薄也有很大变化。线状风化壳分布在构造断裂带、强裂 破碎

7、的裂隙分布带或难风化与易风化岩层的接触带等地方。囊状风化壳多分布在 易风化的古老的岩浆侵入体、矿脉或儿组断裂的交汇带。风化壳在剖面上也常常具有明显的垂直分带性。根据风化程度、风化特征以 及其物理力学特性的不同，可将风化壳自上而下划分为土壤层、风化土层（全风 化带）、风化碎石带（强风化带）、风化块石带（弱风化带）、风化裂隙带（微 风化带）以及新鲜未风化的岩层等儿个地带。风化剖面各层之间都是逐步过渡的。（二）风化壳的发育阶段原苏联学者B. B.波雷诺夫对风化过程进行了研究，他发现在化学风化过 程中，各种元素的迁移能力是不一样的。他根据岩浆岩的化学风化过程，建立起 元素迁移序列。不同的化学元素，在化

8、学风化过程中，迁移能力可以相差儿千甚至儿万倍。 因此，在岩体整个风化过程中，大致划分儿个阶段:最先被淋溶带走的是氯和硫； 稍后，释放出大量的盐基（钙、钠比钾、镁淋失快）；然后，丧失大部分呈胶体 状态的S i 0 2 ；最后，残留下来的是铝、铁的氧化物（特别是F e 2 0 3 ） 和S i 0 2 （石英）。根据B. B.波雷诺夫的研究，岩浆岩在最有利的条件下，其风化过程分为 以下凡个阶段，相应地划分为儿种风化壳类型：1. 物理风化为主的阶段（岩屑型风化壳）：基岩初期以物理风化作用为主, 在原地崩解碎裂，形成岩屑型风化壳。它的表层粒径稍小，向深处逐渐变粗，再 往深处是略保持原岩结构的碎块，然后

9、是具有风化裂隙的基岩，风化裂隙随深度 减少而逐步过渡到新鲜的基岩。各层之间也都是过渡的。这个阶段化学风化作用 微弱，元素很少迁移，碎屑成分基本上与母岩一致。2. 化学风化为主的阶段：可以将化学风化过程为主的阶段分为早期、中期和 晚期阶段，分别以富钙、富硅铝、富铝铁为其特征。1）化学风化的早期阶段（硅铝一碳酸盐型及硅铝一硫酸盐型风化壳）：这 时的风化壳，其表层具有极细的土被，愈近下部，残留的碎屑愈粗大。在化学风 化过程中，硅铝酸盐中的碱金属和碱土金属（K、Na、Ca、Mg）等离子， 与溶液中的C 1 一、S 0 4 -离子结合形成氯化物与硫酸盐，如N a C 1、K Cl、N a S 0 4等。

10、它们极易被溶解和迁移，大部分随水淋溶掉。氯化物最 先被淋溶，酸硫盐次之。因之，酸硫盐在一定条件下常在地表较低的地方富集, 称为硅铝一硫酸盐型风化壳。而碳酸盐是比氯化物、硫酸盐相对难溶的盐类，常 在原地富集，称为富钙阶段，形成硅铝一碳酸盐型风化壳。这种风化壳土质多呈黄一灰黄色，类似黄土状，故乂称黄土风 化壳。2）化学风化的中期阶段（硅铝黏土型风化壳或高岭土型风化壳）：风化壳 进一步发育，不但其中的氯化物、硫酸盐己大部分被淋溶迁移，碳酸盐也被大量 淋滤流失，甚至一些溶为胶体状S i 0 2也开始迁移。硅铝酸盐被分解为高岭 土、蒙脱石等黏土矿物残留在原地。由于硅铝相对富集，故乂称硅铝黏土型风化 壳。

11、这种风化壳常因富含腐殖质，大多呈灰色。3）化学风化的晚期阶段（铁铝型风化壳或砖红壤型风化壳）：风化壳发育 到晚期，化学风化作用进行得比较彻底。硅酸盐矿物己全部被分解，可迁移的元 素基本上都被析出，儿乎丧失了全部盐类和呈胶体状态的S 10 2,残留下难 以迁移的铁铝化合物，如A 1 2 0 3、Fe2 0 3以及耐风化的石英。风化 壳中由于富含三氧化二铁，所以呈红色，称为铁铝型风化壳或砖红壤风化壳。（三）影响风化壳发育的因素B. B.波雷诺夫的风化发育阶段学说，揭示出在最有利的条件下风化壳发 育的一般规律。事实上，各地风化壳可能发育到哪个阶段，产生何种类型风化壳， 要看各地具体条件而定。决不能认

12、为在任何地区的风化壳都能达到晚期的铁铝型 或砖红壤型风化壳。影响风化壳发育的因素很多，主要是气候、地貌、岩性以及 风化壳的发育时间。1. 气候条件：气候是控制岩石化学风化作用最普遍、最主要的因素。不同气 候条件下，风化壳发育阶段和形成风化壳的类型都不一样。风化壳具有明显的地 带性特征。气候对风化壳发育的影响，受到下列因素的制约，通常是降水量愈大、植被 愈好、温度愈高，愈有利于风化壳的发育。由图3-8可以看出，风化壳具有明显的水平地带性，同时在剖面上也具有 垂直分带和叠加现象。在苔原冻土以及高山寒冷气候地区的风化壳发育较差，主 要发育岩屑型风化壳，化学风化作用极微弱；在温带森林气候带，化学风化作

13、用 比较强烈，风化壳的厚度增大，剖面上有明显层次，主要发育硅铝黏土型风化壳 或高岭土型风化壳；在温带草原气候带，由于气候比较干旱，化学风化不如森林 地带强烈，主要发育硅铝一碳酸盐型风化壳；在温带半干旱和沙漠地带，气候干 旱，蒸发量大，化学风化作用不强，但盐碱性溶液作用明显，主要发育硅铝一硫 酸盐型风化壳；只有在热带、亚热带湿热气候条件下，化学风化作用与生物风化 作用都极强烈，如有充足的时间，风化壳就可以发育到最后阶段，即铁铝型风化 壳或砖红壤型风化壳。2. 地貌条件：巨厚的残积型风化壳的形成和保存，风化壳剖面的发育也受地 貌条件的控制。在地面起伏较大、新构造运动较强烈的山区，剥蚀作用较强，残

14、积物易被蚀去，不利于风化壳的发育，主要残留一些风化碎屑。在地形低洼的地 方乂是风化碎屑物不断堆积的场所，两者都不利于风化壳的形成和保存。只有在 准平原、分水岭的鞍部以及较平坦的地区，那里剥蚀作用不强，地壳乂长期比较 稳定，才有可能发育成巨厚的残积型风化壳。气候的地带性决定了风化壳的类型。高大山区的地貌特征影响气候垂直分带 性也十分明显。因而在高大山区的风化壳也具有明显的垂直分带现象。如我国喜 马拉雅山中段南坡由山顶到坡麓分别形成岩屑型风化壳、硅铝一碳酸盐型风化壳、 硅铝黏土型风化壳或高岭土型风化壳和铁铝型风化壳或砖红壤型风化壳。3. 岩性和时间：母岩的成分对风化壳的发育也有很大影响。如同在湿热

15、气候 条件下，各种不同岩石经过长期的风化发育，最后大多数可以形成铁铝型风化壳 或砖红壤型风化壳。但是在不同岩性地区，原地残积的风化壳，在结构上以及新 形成的次生矿物成分上都会出现显著的差异。如在岩性单一的纯石英岩地区，即 使在湿热气候条件下，也不可能形成硅铝黏土型风化壳或高岭土型风化壳。乂如 硅铝质岩石即使在干旱条件下，它在原地残积的风化壳也是硅铝质的。风化作用持续时间的长短，直接影响到风化壳的发育程度，形成一定厚度的 铁铝型风化壳或砖红壤型风化壳，常常需要儿十万年或百万年。有人作过测定, 在印度果阿地区的湿热气候条件下，形成铁铝型风化壳或砖红壤风化壳至少需要 70万年到80万年。总之，地球表面绝大多数地区都被风化壳覆盖着。风化作用一方面为其他营 力作用过程作准备，是剥蚀、搬运、堆积整个地貌发育过程的先导，另一方面也 积极地参与了地貌的形成过程。以干燥区地貌发育为例，岩石在强烈的物理风化 作用下，经过剥蚀移去风化产物，形成球状、片状、块状等微地貌形态。风化碎 屑受重力作用，在坡麓可形成各种岩屑堆。在化学风化参与作用下，使岩石表面 形成溶蚀纹沟、铁帽、沙漠漆等微地貌形态，它也参与了诸如盐池、碱滩等地貌 的形成过程。