土壤学第一章 土壤矿物质

第一章土壤矿物质、土壤学、SoilScience、2012-2-23，岩石与土壤的关系，土壤固体成分大部分是矿物质(总质量的95% )，岩石是风化形成的。 我们需要知道形成土壤矿物质的岩石。 第一章土壤矿物质，第一节土壤母质，土壤母质：岩石的风化产物，又称成土母质，又称母质。 一些主要岩石的类型和特性主要成土矿物的组成和特性岩石的风化作用和影响因素；风化作用的类型；第一章土壤矿物；第一节土壤母质；一、一些主要岩石的类型和特性；岩浆岩浆岩：指地球内部的熔岩浸入地壳的深度或喷出地表冷凝的岩石； 共性：不含非破片状的无块状结构规则的分层排列化石。 岩浆岩：玄武岩，第一章土壤矿物质，第一节土壤母质，一，几种主要岩石的类型和特性，沉积岩：地壳表面的岩石受到风化、搬运、沉积等作用后，在一定条件下胶着硬化的岩石。 大约占那个占地面积的75%。 共性：具有明显的层理结构的矿物成分呈复杂碎屑状组织时含有化石。 第一章土壤矿物质，第一节土壤母质，一，几种主要岩石的类型和特性，变质岩变质岩：沉积岩、岩浆岩是在受到高温高压或岩浆侵入的影响，矿物的组成、结构、结构以及化学成分急剧变化后形成的。 共性：一般有片理和片麻结构的矿物质致密硬不容易风化。 如片麻岩、石英岩、板岩、片岩、千枚岩、大理岩等。 第一章土壤矿物质，第一节土壤母质，第二，岩石的风化作用及其影响因素，风化作用岩石在地表受到各种外力作用，逐渐破碎成为疏松物质的过程称为风化作用。 产生的疏松物质是土壤母质。 第一章土壤矿物质，第一节土壤母质，三，风化作用的类型，(一)物理风化作用使岩石物理变化成为碎屑状态的过程，其特征是成分不变。 1、主要是温度引起的岩石热力学变化：昼夜温差、冻结。 2、盐类晶体的膨胀作用，流水洗涤和磨削，风砂磨削产物：粒子粗，偏砂多，砂砾多，养分难以释放。 第一章土壤矿物质、第一节土壤母质、第三、风化作用的类型、第一章土壤矿物质、第一章土壤母质、第一章土壤矿物质、第一节土壤母质、第三、风化作用的类型、第一章土壤母质、第一节土壤母质、第三、风化作用的类型、【风蚀残留土脚】、第一风化作用的类型，【风蚀根露】，第一章土壤母质，第三，风化作用的类型，【风蚀残砾】，第一章土壤矿物质，第一节土壤母质，第三，风化作用的类型，【恶魔城】，第一章土壤矿物质，第一节土壤母质，第三，风化作用的类型(二)化学风化作用是指岩石与水(主要的参与下进行的溶解作用、水合作用、水解作用、氧化作用等的总称，其特征是岩石进一步被胶体状微粒破碎，使原生矿物的成分变化，在地表条件下产生比较稳定的二次矿物。1、溶解作用、CaCO3 H2O CO2Ca2 2HCO3-、第一章土壤矿物质、第一节土壤母质、三、风化作用的类型、2、水化作用、caso4h2ocaso42h2o (硬石膏)(石膏)2fe2o3h2o2fe2o33h2o (褐铁矿)、 第一节土壤母质、三、风化作用的类型Fe2O3(赤铁矿)红色2 fe2o3H2O (赤铁矿)浅红茶色fe2o3H2O (赤铁矿)茶色2fe2o33h2o (赤铁矿)茶色黄色Fe2o32h2o 第一章土壤矿物质，第一节土壤母质三，风化作用的类型，三，水解作用最基本，最重要，二kalsi3o8CO2 H2O2al2o8H2O2SiO 2k 2co3 (正长石)(高岭石)(含水二氧化硅)(钾盐)，Ca2 (po4 )2H2O2co 2caco3 (磷灰石)(磷酸二氢钙)(二)化学风化作用，第一章土壤矿物质，第一节土壤母质，三，风化作用的类型，4，氧化作用，2FeS2 16H2O 7O22FeSO47H2O 2H2SO4(黄铁矿)(硫酸亚铁)，(二)化学风化作用，第三、风化作用的类型，(三)生物风化作用指的是动物、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 .根系压迫2、地衣、苔藓保持蓄水分，加强化学风化3 .分解呼吸产生的二氧化碳和有机酸、矿物等。 第一章土壤矿物质，第一节土壤母质，三，风化作用的类型，堆积体的类型，一，残体：风化物后没有运送的二，坂体：风化物因重力和流出作用在坂体上堆积的三，洪体：洪水运送在山前堆积的四，冲积体(河床、河漫滩、牛共轭湖三角洲等)五风集合体：风力输送和堆积七、黄土母质：风成母质八、滨海堆积体：海相堆积体、第二章土壤母质和矿物质、第一节土壤母质、三、风化作用的类型、河流堆积二重构造、延庆盆地、河流堆积二重构造、河流堆积的重要特征。 垂直断面呈下粗细结构，细粒子的河原相堆积物复盖在粗粒子的河床相物质上，下部形成由粗砂和砂砾构成的河床堆积物，上部是由细砂或粘土构成的河漫滩堆积物，下粗上构成细的堆积结构，被称为“双重结构”。 第二章土壤母质和矿物质，第一节土壤母质，第三节风化作用的类型，风体：流动砂地砂波(毛乌素)，第二章土壤母质和矿物质，第一节土壤母质，第三节风化作用的类型，黄土母质：岛境，第一章土壤矿物质，第二节土壤矿物质的矿物组成和化学组成第二章土壤母质和矿物质第二节土壤矿物的矿物组成和化学组成、一、土壤矿物的化学组成、第二节土壤矿物的矿物组成和化学组成，第一、土壤矿物的化学组成，分布规律，(1)氧(o )和硅(Si )是地壳中含量最多的两种元素铁、铝，四者合计占88.7%的重量。 在构成地壳的化合物中，硅酸盐最多。 (2)地壳中植物生长所需的营养素含量低，分布不均衡。 (3)土壤矿物的化学组成反映了成土过程中元素的分散、富集特性和生物积累作用。 根据教材P18-19，第一章土壤矿物，第二节土壤矿物的矿物组成和化学组成，第二节土壤中的矿物组成，矿物的结晶状态，矿物根据结晶矿物的非晶质矿物的矿物源，一般分为原生矿物和二次矿物。第一章土壤矿物质，第一节土壤母质，一、一些主要岩石的类型和特性，又称土壤中的原生矿物(一)长石类矿物正长石、钾长石，是土壤中钾元素的重要来源。 (二)云母类白云母又称为钾云母，是土壤中钾元素的来源之一。 黑云母也是钾元素的来源，容易分解，容易风化。 (三)角闪石和辉石类矿物碱丰富，化学稳定性低，容易完全分解。 (四)石英矿物不易风化，是土壤中沙粒的主要来源。 第一章土壤矿物质、第一节土壤母质、一、几个主要岩石的类型和特性，土壤中的原生矿物(五)氧化铁系矿物赤铁矿(Fe2O3)把土壤染红。 磁铁矿(Fe3O4)具有磁性。 黄铁矿(FeS2 )分解形成硫酸盐。 (6)磷酸盐类矿物磷灰石是制造磷肥的主要原料，也是植物磷元素的主要来源。 (7)方解石是土壤中碳酸钙的主要来源。 (8)铁矿石(Fe2O33H2O )赤铁矿水合的含水氧化铁，是土壤的黄色和茶色染色剂。 第一章土壤矿物、第二节土壤矿物的矿物组成和化学组成、第二、土壤中的矿物组成、原生矿物：指经过不同程度的物理风化，没有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。 土壤中原生矿物的类型和数量的多少很大程度上受矿物的稳定性，如长石和石英的影响。 土壤原生矿物是植物养分的重要来源：中常见的石英、长石、云母、辉石、角闪石和橄榄石、其他硅酸盐类和非硅酸盐类。 第一章土壤矿物，第二节土壤矿物的矿物组成和化学组成，第一章土壤矿物，第二节土壤矿物的矿物组成和化学组成，第一章土壤矿物，第二节土壤矿物的矿物组成和化学组成，第二章土壤矿物的矿物组成和化学组成，第一章土壤矿物第二节土壤矿物的矿物组成和化学组成，第二章土壤母质和矿物， 第二节土壤矿物的矿物组成和化学组成，第一章土壤矿物，第二节土壤矿物的矿物组成和化学组成，第二，土壤矿物的矿物组成，图示：土壤粒的大小和矿物类型的关系，第一章土壤矿物，第三节粘土矿物，粘粒矿物的概念构成粘粒的二次矿物称为粘粒矿物。 主要含有层状的硅酸盐矿物和氧化物类。 前者是结晶型矿物，后者有结晶型，也不是结晶型。 第一章土壤矿物、第三节粘土矿物、粘土矿物的分类、第一、层状硅酸盐粘土矿物(第一)结构特征1、基本结构单元、(第一)硅酸四面体(或简称四面体)硅酸四面体是硅酸盐矿物的最基本的结构单元，以不同的连接组合方式形成不同的硅酸盐矿物。Silicatetrahedron，第一章土壤矿物，第三节粘土矿物，粘土矿物分类，硅四面体，PolyhedralView，第一章土壤矿物，第三节粘土矿物，粘土矿物分类，(2)铝八面体(或简称八面体) aluminoctaedron 第三节粘土矿物粘土矿物分类、铝氧八面体、第一章土壤矿物、第三节粘土矿物、粘土矿物分类、2、单位芯片、四面体芯片(硅芯片)、第一章土壤矿物、粘土矿物分类、2、单位芯片、四面体芯片(硅芯片)、第一章土壤矿物、第三节粘土矿物四面体芯片(硅芯片)，第一章土壤矿物第三节粘土矿物、粘土矿物的分类，2，单位芯片，四面体芯片(硅片)，第一章土壤矿物，第三节粘土矿物，粘土矿物的分类，2，单位芯片，四面体芯片(硅片)，第一章土壤矿物，第三节粘土第三节粘土矿物、粘土矿物的分类、2、单位片、八面体片(铝片)第一章土壤矿物、第三节粘土矿物、粘土矿物分类、2、单位片、八面体片(铝片)、第一章土壤矿物、第三节粘土矿物、粘土矿物分类、第一章土壤矿物、第三节粘土矿第三节粘土矿物、粘土矿物分类、3、单位结晶层第一章土壤矿物、第三节粘土矿物、粘土矿物分类、3、单位结晶层，1:1型单位结晶层：由硅片和铝片构成。 硅片前端的活性氧和铝片下层的活性氧以共同的方式形成单位结晶层。 如上所述，1:1型层状铝硅酸盐的单位结晶层有两个不同的层，即具有六边形空穴的氧原子层和由氢氧构成的层。 第一章土壤矿物、第三节粘土矿物、粘土矿物分类、第一章土壤矿物、第三节粘土矿物、粘土矿物分类、2:1型单位结晶层：由两个硅片夹着一个铝片构成。 两硅晶片前端的氧朝向铝片，铝片的上下两层的氧分别通过与硅片共享前端的氧形成单位结晶层。 这样，2:1型层状硅酸盐的单位结晶层的两层为氧原子面。 3、单位晶体层、第一章土壤矿物、第三节粘土矿物、粘土矿物的分类，2:1型单位晶体层在2:1型单位晶体层上增加了一个八面体板的水镁板或水铝板，2:1型单位晶体层为两个硅板第一章土壤矿物、第三节粘土矿物、粘土矿物分类、第四、同晶替代是指构成矿物的中心离子被电相同大小的离子替代，晶格结构不变的现象。 *该晶体替代的结果是，土壤产生永久性的电荷，吸附土壤溶液中带有相反电荷的离子，使土壤具有保肥能力。 第一章土壤矿物，第三节粘土矿物，土壤中的同晶代替规律：1、昂贵的阳离子多被廉价的阳离子替换，因此，土壤胶体一般净电荷为阴性。 2、四面体的Si4被Al3离子取代，八面体的Al3被Mg2取代。 3 .同晶的替代现象在2:1型和2:1型的粘土矿物中比较普遍，而在1:1型的粘土矿物中比较少。第一章土壤矿物，第三节粘土矿物，土壤中的同晶替代规律：第一章土壤矿物，第三节粘土矿物，晶片中常见的阳离子：第一章土壤矿物，第三节粘土矿物，粘土矿物分类， 112222222222222200000000652 .作为土壤分类的数量指标之一，3 .代表土壤中的酸胶基和碱胶基的数量，第一章土壤矿物、第三节粘土矿物、粘土矿物分类、(二)、硅酸盐粘土矿物的种类和一般特性， 四种组：高岭组蛭组水合云母组绿泥石组矿物、第一章土壤矿物、第三节粘土矿物、粘土矿物分类、高岭组(1:1型矿物)、第一章土壤矿物、第三节粘土矿物、粘土矿物分类高岭土组(1:1型矿物)中特征： (1)1:1型晶体层结构单元晶格的分子式可以用Al4Si4O10(OH)8表示。 (2)在没有膨胀性的两个结晶层间产生结合能强的氢键，膨胀系数一般小于5%。 高岭石层的间距约为0.72nm。 (3)电荷量少的阳离子交换量只有3-15cmol()Kg-1。 (厘摩正电荷每公斤) (4)胶体特性弱粗(0.2-2m )，粒子总表面积相对小，1020103m2kg-1，第一章土壤矿物，第三节粘土矿物，粘土矿物分类，高岭组(1:1型矿物