第一章 土壤组成与性质1

第1章
2 土壤矿物的迁移转化
① 土壤矿物质的风化过程
风化作用是地球表面或近地球表面的岩石在大气圈 各种营力作用下所产生的物理化学变化。岩石发 生物理和化学的变化称为风化。或者：地壳表层 的岩石，在大气和水的联合作用以及温度变化的 生物活动的影响下，所发生的一系列崩解和分解 作用。
② 岩石矿物风化作用的类型
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。
橄揽石（Mg，Fe）2SiO4
第1章 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。
斜长石 Na（AlSi3O8）· Ca（Al2Si2O8） 第1章
常呈板状和柱状 晶体。白色或灰白色。 玻璃光泽，完全解理， 硬度6.0～6.5。在岩 石中多呈晶粒，长方 形板状，白色或灰白 色，玻璃光泽。伴生 矿物主要是辉石和角 闪石。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。
第1章
热 冷
冷 热
岩石的层状剥落示意图
引起物理风化作用的因素很多，主要有： 第1章
★热力作用 岩石受热后引起表层和内部热胀冷缩不
同引起。 ★冰劈作用 进入岩石裂缝中的水反复融化与冻结，
对岩面产生劈裂作用而引起。
★风和流水的作用 主要风和流水把岩石表层剥落的 碎屑吹走、冲走及磨蚀。
★冰川作用 冰川底部和两侧的岩石会受到冰川的压
土壤圈在地理环境中的地位1
第1章
第1章
土 壤 圈 在 地 理 环 境 中 的 地 位 2
结论：土壤圈在地理环境中的地位
第1章

与生物圈进行养分元素的循环 与水圈进行水分平衡与循环 与大气圈进行气体交换 与岩石圈进行金属元素和微量元素的循环
第1章
(2) 土壤的作用
1) 土壤是各圈层之间物质、能量的交汇处；
2 土壤肥力
概念1：土壤为植物生长不断供应和协调养 分、水分、空气和热量的能力。 概念2：土壤为植物生长供应和协调营养因 素（水分和养料）以及环境因素（热量 和空气）的能力。 四大肥力因素：养分、水分、空气和热 量。 四者互相影响、互相制约，不同条件下， 主导肥力因素存在差异。
{
肥力的高低取决于土体中水、肥、气、热四个 因素之间的整体功能的协调程度以及能否满足植 物生长发育过程中行为特征的要求。 肥力高的土壤能“稳、匀、足、适”地供应和 协调作物对水、肥、气、热的需要。 稳－能把水分和养分源源不断地供应给植物； 匀－土壤随时均匀地供应水分和养分； 足－土壤能足够地供应植物生长所需要的水分 和养分； 适－土壤供应的量适当。 稳和适是根本；匀和足是保证条件。 强调动态观点
因土壤有自然土壤和农业（人工）土壤之分，肥力有自然肥力和人工肥力之分。 因此要合理利用土壤，提高肥力水平。
3 土壤圈在地理环境中的地位和作用 第1章
(1)地位
占据一定的不变位臵，处于地球大气圈、
水圈、生物圈和岩石圈之间的界面上，是地球
各圈层中最活跃最富生命力的圈层之一，它们
之间不断进行物质循环与能量转化。
③水解作用：指水解离出H+对矿物的分解作用。是 化学分解的主要作用，可使矿物彻底分解。分解 过程可分为： 脱盐基阶段：即H+交换出矿物中的盐基离子形成 可溶性盐而被淋溶的过程，可表示为（以正长石 为例）： 2K2AI2Si6O16+HOH→KHAI2Si6O16+KOH KHAI2Si6O16+HOH = H2AI2Si6O16+KOH 脱硅阶段：即矿物中硅以游离硅酸形式被析出并 开始淋溶的过程 H2AI2Si6O16+5HOH = H2AI2Si2O8+4H2Si03 富铝化阶段：即矿物被彻底分解、硅酸盐继续淋 溶而氢氧化铝相对富集的过程。 H2AI2Si2O8+4HOH = 2AI（HO）3+2H2Si03
第1章
土壤矿物主要来自成土母质或母岩，是土壤的 主要组成物质。土壤矿物构成了土壤的“骨骼”，它 对土壤组成、性状和功能具有巨大的影响。按照发生 类型可将土壤矿物划分为原生矿物、次生矿物、可溶 性矿物三大类。




1 2 3 4
原生矿物 土壤矿物的迁移转化 次生矿物 成土母质形成的阶段性
第1章
1 原生矿物(primary mineral)
云母类因化学成分不同而分为白 云母和黑云母
黑云母KH2（Mg， Fe）3AlSi3O12 深 褐 色或黑色，其他性 质同白云母。 黑云母主要分布 在花岗岩、片麻岩 和结晶片岩中，伴 生矿物是石英、正 长石等。黑云母较 白云母易于风化， 风化物为碎片状。 白 云 母 KH2Al3Si3O12 常见片状、鳞片状。 白云母无色透明或浅 色（浅黄、浅绿）透 明。极完全解理，薄 片具有弹性，珍珠光 泽，硬度2.0～3.0。 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。
第1章
化学风化是岩石在外界条件的影响下，引起化学 成分的改变，产生新的物质的过程。
(1)水的作用 ①水化作用
2Fe2O3+3H2O2→Fe2O3.3H2O
通常矿物经水的作用后，硬度降低，体积增加，溶解度增加。
②溶解作用 CaCO3+H2O+2CO2 → Ca(HCO3)2+O2
水是一种极性溶剂，岩石中的矿物都是无机盐，在水中多少都能溶



1.直接来源于母岩特别是岩浆岩。其中包括 铝硅酸盐类、长石类矿物、云母类矿物、橄 榄石类矿物、辉石与角闪石类矿物、氧化物 类、硫化物类和磷灰石类。原生矿物的风化 过程不仅在时间上有阶段性，在空间上也有 地带性。 2.主要的土壤原生矿物类型为硅酸盐和铝硅 酸盐，包括石英、长石、云母、辉石、角闪 石、橄榄石等； 3.原生矿物稳定性不同，风化后成为母质和 植物养分的重要来源。
力和磨蚀作用而破碎。 ★卸荷作用 指由岩石卸荷释重而引起的剥离作用。 在花岗岩分布区最为常见。 ★根劈作用 指由于植物的根系发育而造成的风化。
由于冰的冻结扩大了岩石的裂隙
气温变化引起岩石胀缩不均而崩解过程示意图
风蚀残土墩
魔鬼城-准噶尔盆地西北边缘
沟蚀
2）化学风化作用
第1章Leabharlann 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，称化学风化。 引起化学风化作用的主要因素有 ●溶解作用 指岩石矿物溶解于水的作用。 ●水化作用 指水分子与矿物化合生成含水矿物的化 学作用。 ●水解作用 指矿物与水发生反应而分解的作用。 ●氧化作用 岩石中的很多矿物都能被自然界的氧氧 化生成新矿物。 ●碳酸化作用 碳酸与岩石中的金属离子发生反应 形成碳酸盐的作用称之为碳酸化作用。这种现象在 石灰岩地区最为常见。
2）土壤是联系有机界和无机界的枢纽和中心 环节；
3）环境影响土壤，土壤也影响环境； 4）土壤是自然地理环境的一面镜子。
结论： 土壤圈对地理环境的作用
第1章

土壤圈与地球生命作用 土壤圈与人类生存条件 土壤圈与自然环境 土壤圈与全球土壤变化 土壤物质的组成与性质
第二节 土壤矿物
第1章
正长石KalSi3O8
晶体 短柱状 ， 肉红 色、浅黄色、浅黄红色 等，玻璃光泽，完全解 理，硬度6.0。正长石在 岩石中呈晶粒，长方形 的小板状，板面具有玻 璃光泽。伴生矿物为石 英、云母等。正长石易 风化，风化后形成粘土 矿物高岭石等，可为土 壤提供大量K养分。正长 石类矿物一般含氧化钾 16.9％。
第1章
普通角闪石
Ca（Mg，Fe）3Si4O12
角闪石呈细长柱 状，深绿至黑色，玻 璃光泽，完全解理， 硬度5.0～6.0,角闪 石主要分布在岩浆岩 和变质岩中的片麻岩 和片岩中。在岩石中 呈针状或纤维状。伴 生矿物为正长石、斜 长石和辉石，角闪石 易风化，风化产物为 粘土矿物。
第1章
辉石Ca（Mg,Fe）Si2O6
种类的细分
第1章
（1）硅酸盐、铝硅酸盐类矿物：在土壤的原生矿物中硅酸盐、铝硅酸 盐占绝对优势，一般为晶质矿物。 ①长石类：长石类矿物占地壳重要的50-60%，占土壤重量的10-15%，其 代表矿物是呈粉红色或红色的正长石，钠长石和钙长石较少见。 ②云母类 ：常见的有白云母和黑云母。 ③橄榄石类 ：此类矿物是铁、镁比例不定的正硅酸盐类，极易风化。 ④辉石、角闪石类 ：此类矿物属偏硅酸盐类，为暗绿色和黑色的暗色 矿物。 (2)氧化物类矿物 二氧化硅是土壤中分布最广泛的矿物之一，二氧化硅是极稳定的、不活 泼的矿物，实际上它是土壤的基底物。 (3)硫化物类矿物 土壤中只常见铁的硫化物矿物，即黄铁矿和白铁矿，两者为同质异 构物，分子式均为FeS2，是土壤中硫的主要来源。 (4)磷酸盐类矿物 其成分主要为氟磷灰石和氯磷灰石两种。
第1章
土壤位于陆地表面，是覆盖于岩石圈之上的由风 化产物经过生物改造作用而形成的具有肥力的疏松物 质层，一般的土壤概念不包括水下的疏松物质。组成 比较复杂，固相物质是最基本的成分，此外，还有空 隙的存在，空隙中有空气和水分。
土壤是疏松 的物质层
第1章
理想土壤体积比例
孔 隙
空 气 20－30 ％ 水 分 20－30 ％
解一些，绝对不溶于水的无机物质，在自然界是不存在的。 例如云母，看起来很难溶解，但1份重量的云母可溶于340000份重量 水中。 地表的水还常常溶有CO2 ，NO2及有机酸等物质，这大大提高了它的 溶解能力。 据估计，地球上所有的河流，每年把溶解状态的盐类带入海洋的量， 多达40亿kg。
第1章