专升本土壤学第一章土壤矿物质
土壤学
第一章土壤矿物质土壤三相组成：固相（矿物质95%、有机质5%）、液相（土壤液体）、气相（土壤气体）矿物：是经各种地质作用，自然产生于地壳中的化合物或化学元素，是具有一定化学成分和物理性质的自然均质体，是组成岩石的基本单位。
原生矿物：是指那些经过不同程度的物理风化，为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、铝硅酸盐占绝对优势。
次生矿物：原生矿物在风化和成土作用下，新形成的矿物，如各种盐类CO32-、SO42- 、SiO42- 、Cl-等。
次生粘土（粒）矿物：层状硅酸盐类和含水氧化物类，是土壤粘粒的主要组成。
粘粒（土）矿物：组成粘粒的次生矿物，主要包括：层状的硅酸盐矿物和氧化物类。
前者是晶型矿物，后者有晶型的，也有非晶型的。
粘土矿物分类：（一）层状硅酸盐a。
硅氧四面体b。
铝氧八面体单位晶层：（1:1型单位晶层铝氧片和硅氧片特点：晶层与晶层间距离稳定，连接紧密内部空隙小，电荷量少，单位个体小，分散度低。
多出现与酸性土壤，如高岭石类。
2:1型单位晶层两层硅氧片夹一层铝氧片，特点：胀缩性大，吸湿性强，易在两边硅氧片中以Al3+代Si4+，有时可在硅铝片中，一般以Mg2+代Al3+→带负电→吸附阳离子。
如蒙脱石，这类矿物多出现于北方土壤。
2:1:1型单位晶层）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结构保持不变的现象。
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。
（可变电荷）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Si4+被Al3+离子所替代，八面体中Al3+被Mg2+替代。
3、同晶替代现象在2:1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。
硅酸盐粘土矿物的种类及一般特性：（1）高岭组1:1型矿物无膨胀性电荷数量少阳离子交换量小胶体特性较弱华北、西北、东北（2）蒙蛭组2:1型胀缩性大电荷数量大同晶替代胶体特性突出东北、华北、西北蒙脱石主要发生在铝片中，一般以Mg2+代Al3+，蛭石的同晶替代主要发生在硅片中。
专升本土壤学第一章土壤矿物质
第一章土壤矿物质一、名词解释1、矿物：2、成土矿物：3、岩石：4、风化作用：5、土壤母质：6、土壤原生矿物7、土壤次生矿物8、同晶替代9、四面体10、八面体11、1：1型单位晶层12、2：1型单位晶层二、填空题1、土壤矿物按来源可分为___________和___________，按矿物的结晶状态，可分为___________和___________。
2、高岭石电荷数量__________蒙脱石。
3、粘土矿物的基本结构单位是___________和___________。
4、___________和___________是地壳中含量最多的两种元素，土壤矿物质主要组成元素中含量最多的金属元素是___________。
5、岩石按照成因分为___________、___________和___________。
6、硅酸盐粘土矿物的种类有___________、___________、___________和___________。
7、非硅酸盐粘土矿物中常见的氧化物类型有___________、___________、___________和___________。
8、无论是结晶质还是非晶质的氧化物，电荷的产生都不是通过同晶替代获得，而是通过___________和____________________。
9、同晶替代的结果是使土壤产生___________电荷。
三、选择题1、下列属于粘土矿物的是（）。
A 长石、云母B 高岭石、伊利石C 蒙脱石、辉石2、在土壤中发生的同晶替代现象（）A、替代和被替代的离子大小要一样B、替代和被替代的离子电性可以不同C、替代和被替代的离子电性相同、大小相近D、替代后晶格构造多数不变，但也可以改变3、下列关于土壤的矿物组成表述正确的是（）A、按结晶状态可分为原生矿物和次生矿物B、按矿物来源可分为结晶质和非晶质C、土壤次生矿物全部为结晶层状硅酸盐粘土矿物D、土壤次生矿物除结晶层状硅酸盐粘土矿物外还含有相当数量的晶态和非晶态的硅、铁铝的氧化物和水化氧化物4、下列选项中关于土壤的矿物组成，表述不正确的是（）A、土壤矿物按矿物的来源可分为原生矿物和次生矿物B、土壤原生矿物中以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势C、土壤原生矿物是直接来源于母岩的矿物D、结晶质以结晶状非硅酸盐粘土矿物为主四、判断题1、三类层状铝硅酸盐粘粒矿物的胶体特性由小到大的顺序：高岭石＜伊利石＜蒙脱石。
《土壤学》第一章地学基础(矿物岩石)
全文电子教材土壤与土壤资源学（上篇：土壤学）林学专业第一章地学基础知识第一节矿物学知识一、概述矿物的定义有狭义和广义之分。
狭义的矿物即通常人们所说的矿物，即指岩石圈中的化学元素的原子或离子通过各种地质作用形成的，并在一定条件下相对稳定的自然产物。
随着科学技术的进步，人们对宇宙的认识范围不断扩大，对矿物的认识也不断加深，因此，矿物还包括地幔矿物、陨石矿物、宇宙矿物和人造矿物等，这是广义的矿物概念。
矿物绝大部分是结晶质的单质或化合物，具有比较固定的化学成分和晶体构造，表现出一定的几何形态和物理化学性质，并以各种形态（固态、液态、气态，多为固态）存在于自然界中。
极少数的矿物以非晶质的液态、气态和胶态存在，其几何形态与其成分、结构之间没有明显的依赖关系。
目前已经发现的矿物有3000多种，其中绝大多数是晶质固态的无机物。
液态、气态及有机矿物总共只有几十种。
按形成矿物的地质作用，主要矿物分成三种成因类型。
1．岩浆矿物：即原生矿物，是由地下深处高温高压条件下的岩浆上升冷凝结晶而成的各种矿物。
如：橄榄石、辉石、角闪石、长石、石英、云母等。
2．表生矿物：是原生矿物在地表常温常压条件下，经过风化、沉积作用所形成的一类矿物。
如：岩盐、石膏、碳酸盐矿物、铁铝的氢氧化物和粘土矿物等。
3．变质矿物：是早期形成的矿物经过变质作用（一般是在高温高压下）所形成的矿物。
如：石榴石、红柱石、蛇纹石等。
变质矿物和表生矿物又成为次生矿物。
二、矿物的概念1、矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用下所形成的自然均质体。
地质作用指火山爆发，地震，岩石风化等。
2、矿物数量世界上矿物有3000多种，常见的有50多种，而和土壤形成有关的造岩矿物有20～30多种。
3、类型根据矿物形成原因可分为：原生矿物——由地壳内部岩浆冷却后形成的矿物。
次生矿物——由原生矿物进一步风化形成的新的矿物。
如：方解石是有碳酸钙溶液沉淀而来的；高岭石是由钾长石风化来的。
三、矿物的主要特征(一)、物理性质矿物的物理性质是多方面的。
农综一土壤学复习资料提纲.
农综⼀⼟壤学复习资料提纲.南农专硕农综⼀考研⼟壤学复习资料部分第⼀章⼟壤矿物质1、层状硅酸盐粘⼟矿物种类及⼀般特性1）⾼岭组：1：1型的晶层结构、⾮膨胀性、电荷数量少、胶体特性较弱2）蒙蛭组：2：1型的晶层结构、张缩性⼤、电荷数量⼤、胶体特性突出3）⽔化云母组：2：1型的晶层结构、⾮膨胀性、电荷数量较⼤、胶体特性⼀般4）绿泥⽯组：2：1：1型的晶层结构、同晶替代较普遍、颗粒较⼩2、⾮硅酸盐粘⼟矿物种类1）氧化铁：针铁矿、⾚铁矿2）氧化铝：三⽔铝⽯3）氧化硅4）⽔铝英⽯3、我国⼟壤粘⼟矿物的分布规律1）⽔云母区：包括新疆、内蒙古⾼原西部、柴达⽊盆地、青藏⾼原⼤部2）⽔云母—蒙脱⽯区：包括内蒙古⾼原东部、⼤⼩兴安岭、长⽩⼭地、东北平原⼤部3）⽔云母—蛭⽯区：包括青藏⾼原东南边缘⼭地、黄⼟⾼原、华北平原4）⽔云母—蛭⽯—⾼岭区：包括秦岭⼭地和长江中下游平原，为⼀狭长的过渡地带5）蛭⽯—⾼岭区：包括四川平原、云贵⾼原、喜马拉雅⼭东南端6）⾼岭—⽔云母区：包括浙、闽、湘、赣⼤部和粤、桂北部7）⾼岭区：包括贵州南部，闽、粤东南沿海，南海诸岛及台湾第⼆章⼟壤有机质1、⼟壤有机质的来源1）⾼等植物的根系、残茬、根系分泌物2）动植物残体3）⼟壤中的微⽣物4）⼯业和⽣活废⽔，废渣，微⽣物制品，施⽤的有机肥农药等有机物2、有机质的三种形态1）新鲜有机质（未分解有机质）2）半分解有机质3）腐殖质3、有机质对植物⽣长的作⽤1）提供植物需要的养分，是⼟壤养分的主要来源2）促进⼟壤团粒结构的形成，改善⼟壤物理性质3）提⾼⼟壤的保⽔保肥能⼒，增强对酸碱度变化的缓冲性能4）腐殖质具有⽣理活性，能促进作物⽣长发育5）腐殖质具有络合作⽤，有助于消除⼟壤污染4、有机质的积累和调控1）种植绿肥，增施有机肥料2）秸秆还⽥，轮作倒茬3）调节⼟壤⽔热状况5、腐殖质分解和转化过程1）腐殖质经过物理化学作⽤和⽣物降解，使其⽅向结构核⼼与其复合的简单有机物分离，或是整个复合体解体。
土壤肥料学 第1章 土壤矿物质土粒
3.生物风化
岩石和矿物在生物影响下发生的物理和化学变化 称生物风化作用。它能使风化产物中的植物营养元素 在母质表层集中，同时累积了有机质，发展肥力。
生物开始参与岩石矿物的风化作用标志着土壤成 土过程的开始
生物风化作用主要有三个方面： 生物的机械破碎作用 由生物的生命活动 引起的岩石机械破碎作用(物理风化)。例如：根 劈作用、动物穴居 生物的化学分解作用 质。 有些生物在生命活
辉石 Ca(Mg,Fe,Al)Si2O6
呈短柱状、致密 块状，棕至暗黑色， 条痕灰色，中等解理， 硬度5.5。辉长岩和玄 武岩中，在岩石中多 呈晶粒状。伴生矿物 为角闪石、斜长石、 辉石等，较角闪石难 风化，风化物为粘土 矿物，富含Fe。
普通辉石
橄揽石(Mg,Fe)2SiO4
橄榄石呈粒状集合体 出现，橄榄绿色，玻璃光 泽或油脂光泽。橄榄石为 超基性岩的主要组成矿物， 伴生矿物为斜长石、辉石， 不与石英共生，易风化， 风化产物有蛇纹石、滑石 等。 蛇纹石呈污绿色，玻 璃光泽或油脂光泽，断口 上有时呈蜡状光泽，比重 2.5，硬度2.0～4.0。
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。
动中靠分泌酸类物质分解岩石，从中吸取营养物
生物的生物化学作用
引起岩石化学风化
的CO2、O2，同时也是生物体生命活动的产物。
上述3种风化类型之间相互影响，相互联 系，只是在不同的外界条件下各有侧重。
环境土壤学第一章(第1节)全解
生物体：包括各类昆虫、线虫、节肢动物，尤其是土壤微 生物，一般1g土壤中数量可达10亿左右。
第一节 土壤矿物质
一、原生矿物
原生矿物：指在土壤形成过程中末改变化学 组成的原始成岩矿物。 1、橄榄石类 ：属岛状结构硅酸盐，其Si-O 四面体以孤岛状排列，典型矿物为橄榄石 (Ca，Mg)2SiO4，极易风化。 其中的 Si/O=1:4。
铝氧八面体
层状硅酸盐晶体结构中的基本构造单元之一。
铝（Al3+）或镁（Mg2+）离子距离稳定地配上六个氧（O2-）或OH-， 三个在上，三个在下，相互错开作最紧密的堆积，配位形成八面体 的形式。
2:1型层状硅酸盐晶体结构
1、高岭石（Kaolinite)
1:1 型矿物：晶架结构都由一层硅氧片和一 层水铝片重叠而成，结构中硅氧片和水铝 片的比例为1:1； 分子式： (OH)8Al4Si4O10 。从式中可见，典 型高岭石的SiO2/R2O3分子比率为2； 电荷为零； 无或很少的同晶替代，颜色纯净灰白，颗 粒细小； c轴间距为70nm 。
第一部分 基础知识
第一章 环境环境组成化学
土壤的三相组成：固相、液相和气相
固相物质
矿物质：占固相重量的95%左右，总体积的38%左 右。 有机质：占固相重量的 5%左右，总体积的12%左 右。
土壤
粒间物质
气相：组成与大气有差异，取决于生物活动及气 体交 换的难易程度。 液相：粒间水分及溶解于其中的多种溶解性物 质。
硅酸盐晶体结构中的基本构造 单元。
由位于中心的一个硅原子与围 绕它的四个氧原子所构成的配 阴离子[SiO4]4-，因周围的四个 氧原子分布成配位四面体的形 式，故名。 在晶体结构中，各硅氧四面体 可以各自孤立地存在，也可以 通过共用四面体角顶上的一个、 两个、三个以至全部四个氧原 子相互连结而形成多种不同形 式的络阴离子，从而形成不同 结构类型的硅酸盐晶体。
第一章 土壤矿物质
阳离子交换量，为10－15 cmol(+)kg-1。
温带半湿润和湿润地区，以及热带地区玄 武岩和火山灰发育的幼年土壤中、有森林覆盖、
高海拔、低温、中高雨量条件下的土壤，其心
土层中也存在水铝英石。
4、氧化硅
结晶态氧化硅： 主要是－石英 非晶质的氧化硅：蛋白石（SiO2· nH2O) 蛋白石经进一步脱水结晶后可变为：玉髓、石
Al2O3· 4SiO2· H2O+nH2O。
蒙脱石晶体结构示意图
2、电荷数量大 在其晶架内，普遍存在同晶替代作用，主要
产生于两边的硅氧片中，通常是Si+4被Al+3所代替，
在水铝片中，以Al+3被Mg2+代替为主。
这样，使蒙脱石类带大量负电荷，蒙脱 石类粘土矿物有很强的吸收阳离子的能力， 可吸附阳离子80～100m· e/100g，或80～100 cmol (+) /kg。
性质，又称为粘土矿物。
次生矿物的重要性：
首先，由于次生矿物能够反应成土条件和
土壤形成过程，它们对于土壤科学研究有重要
意义。它可以帮助人们了解各种土壤在发生学
上的地位，在现代土壤分类中，次生矿物的类
型对鉴别土壤种类起重要作用。
其次，次生矿物类型可以影响土壤的理化 性质，如吸湿性、膨胀性、收缩性、可塑性、 对离子的吸收性能等。
地壳中，矿物总数可达3300多种。
土壤中主要原生矿物有石英、长石、云母、
辉石、方解石、白云石、石膏，各种磷灰石和
铁矿，约40多种。
其中最重要的矿物是石英，其次是长石、
云母、角闪石、辉石等。
原生矿物在土壤中的作用：
1、构成土壤骨架，影响土壤的物理性质。 2、是植物养料的重要来源。长石、云母风 化后提供钾素，辉石、方解石风化后提 供Ca、Mg等元素。
第一章 土壤矿物质1
核心名词：
原生矿物 次生矿物 四面体 八面体 同晶替换 1：1型 2：1型 粘土矿物
思考题
1. 什么叫做矿物?分析原生矿物和次生矿物在土壤中的主要作 用是什么?
2. 试比较高岭石、蒙脱石和伊利石在晶架构造上有何不同? 3. 试比较高岭石组矿物与蒙脱石组矿物在性质上的差异?
（六）高岭－水云母区 包括浙、闽、湘、赣大部和
粤、桂北部。土壤中粘粒部分结晶差的高岭石为主。东部 不少水云母和蛭石伴存，铁铝氧化物含量也显著增多。
（七）高岭区 包括贵州南部、闽粤东南沿海、南海诸
岛及台湾。
本章小结
1、本章的主要内容是土壤矿物质的组成及粘 土矿物的结构与性质。
2、本章的重点是粘土矿物的结构和性质。认 真理解和掌握粘土矿物的结构和性质对学 好以后各章有重要的作用。可以帮助你正 确理解土壤的许多理化性质。
• 第二节 黏土矿物
• 一、层状硅酸盐黏土矿物 • （一）构造特征 • 1、基本结构单位 • （1）硅氧四面体（简称四面体）是由1 个硅离子和
4 个氧离子所构成。
（2）铝氧八面体（简称八面体）是由1 个铝离 子6 个氧离子（或氢氧离子）所构成。
2、单位晶片
从化学结构上来看， 四面体为(SiO4)4- 、 八面体为(AlO6)9-
高岭组粘土矿物是南方热带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。
高岭石的矿物结构
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。
特征：
（1）2:1型的晶层结构中蒙脱石是其典型代表。单位晶胞的分 子式可表示Al4Si8O20(OH)4·nH2O。 （2）胀缩性大 蒙脱石晶层间距变化在0.96-2.14nm之间，蛭 石的膨胀性比蒙脱石小,其晶层间距变化在0.96-1.45nm之间。 （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0.01-1m)，总表面积为 600－800×103 m2kg-1，且80％是内表面。蛭石一般为400×103 m2kg-1。
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第一章土壤矿物质
一、名词解释
1、矿物：
2、成土矿物：
3、岩石：
4、风化作用：
5、土壤母质：
6、土壤原生矿物
7、土壤次生矿物
8、同晶替代
9、四面体
10、八面体
11、1：1型单位晶层
12、2：1型单位晶层
二、填空题
1、土壤矿物按来源可分为___________和___________，按矿物的结晶状态，可分为___________和___________。
2、高岭石电荷数量__________蒙脱石。
3、粘土矿物的基本结构单位是___________和___________。
4、___________和___________是地壳中含量最多的两种元素，土壤矿物质主要组成元素中含量最多的金属元素是___________。
5、岩石按照成因分为___________、___________和___________。
6、硅酸盐粘土矿物的种类有___________、___________、___________和___________。
7、非硅酸盐粘土矿物中常见的氧化物类型有___________、___________、___________和___________。
8、无论是结晶质还是非晶质的氧化物，电荷的产生都不是通过同晶替代获得，而是通过___________和____________________。
9、同晶替代的结果是使土壤产生___________电荷。
三、选择题
1、下列属于粘土矿物的是（）。
A 长石、云母
B 高岭石、伊利石
C 蒙脱石、辉石
2、在土壤中发生的同晶替代现象（）
A、替代和被替代的离子大小要一样
B、替代和被替代的离子电性可以不同
C、替代和被替代的离子电性相同、大小相近
D、替代后晶格构造多数不变，但也可以改变
3、下列关于土壤的矿物组成表述正确的是（）
A、按结晶状态可分为原生矿物和次生矿物
B、按矿物来源可分为结晶质和非晶质
C、土壤次生矿物全部为结晶层状硅酸盐粘土矿物
D、土壤次生矿物除结晶层状硅酸盐粘土矿物外还含有相当数量的晶态和非
晶态的硅、铁铝的氧化物和水化氧化物
4、下列选项中关于土壤的矿物组成，表述不正确的是（）
A、土壤矿物按矿物的来源可分为原生矿物和次生矿物
B、土壤原生矿物中以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势
C、土壤原生矿物是直接来源于母岩的矿物
D、结晶质以结晶状非硅酸盐粘土矿物为主
四、判断题
1、三类层状铝硅酸盐粘粒矿物的胶体特性由小到大的顺序：高岭石＜伊利石＜蒙脱石。
（）
2、根据产生电荷的机制可把土壤胶体电荷可分为永久电荷和可变电荷，同晶替
代产生的电荷属于可变电荷，而有机质所带的电荷则属于永久电荷。
（）
3、一切矿物都是成土矿物。
（）
4、同晶替代是指组成矿物的中心离子被化合价相同大小相近的离子取代而晶格
构造保持不变的现象。
（）
5、在同晶替代中，替代和被替代的离子，电价可以同价或不等价，如果晶体中
心离子被电价较低的阳离子所代替，则晶体带正电荷，反之，晶体带负电荷。
（）
6、矿物是天然产生于地壳中具有一定化学组成、物理性质和内在结构的物体，
是组成岩石的基本单位。
（）
7、同晶替代的结果使土壤胶体通常带正电荷。
（）
8、地壳里面含量最多的金属元素是氧。
（）
9、土壤矿物按矿物的来源可分为原生矿物和次生矿物。
（）
10、Sa硅铝率是反映土壤风化发育的指标，Sa值愈小，表明土壤风化淋溶度愈强。
（）
五、简答题
1、举例说明不同的岩石矿物对土壤的组成和性质也有很大影响，主要表现为：
2、简述硅酸盐粘土矿物的种类及一般特征。
3、简述地壳元素的组成特点？
4、土壤中原生矿物的特点？
5、同晶替代发生替代的条件？
6、我国土壤粘土矿物分布规律？（我国粘土矿物分布有哪几个区域？）。