土壤地理学课件2

第二章土壤矿物质一、土壤的原生矿物：1、定义：土壤原生矿物是直接来源于母岩的矿物（主要来源于岩浆岩），它只受不同程度的物理风化作用，而其化学成分和结晶构造并没有大的改变。2、种类：土壤中原生矿物的种类很多，主要有石英、磷灰石、白云母、正长石、钠长石、钙长石、黑云母、辉石、角闪石、橄榄石。3、存在的粒级状态：原生矿物主要以砂粒、粉粒、少数为粘粒存在于土壤中.4、原生矿物归纳起来分以下五类：硅酸盐、铝硅酸盐类：氧化类：包括石英、赤铁矿、金红石、蓝晶石等。硫化物类：通常只有铁的硫化物矿物磷酸盐类：分布最广泛的是磷灰石特别稳定的原生矿物：主要是绿帘石，石榴子石，电气石等硅酸盐矿物1）长石类：为较稳定的原生矿物，属K、Na、Ca的无水铝硅酸盐矿物，即它们分化后有较多的K、Na、Ca释放出来，供植物吸收利用。它占岩浆重量的60%，占土壤重量的10~15%。一般集中于土壤的粗砺级中，在土壤中极常见，其代表矿物是呈粉红色或红色的正长石（钾长石KAlSiO8），而钢长石（NaAlSiO8）和钙长石（CaAl2Si2O8）较少见。2）云母类：也是较稳定的原生矿物，占岩浆重量的3%左右，云母类矿物风化产物是土壤及植物营养中K、Mg、Fe的重要来源，属的铝硅酸盐矿物。在土壤的细砂或粉砂级中极易发现云母碎片。常见的有黑云母和白云母3）辉石、角闪石：通称铁镁矿物，属偏铝硅酸盐类，是一种稳定性很低的原生矿物，占岩浆岩重量的17%左右。是岩浆岩中深色矿物的主要成分，多呈暗绿或黑色。在土壤中，普通辉石和普通角闪石含量相当丰富。它们的铁、镁、钙含量都很多，（还有铝）分化后往往形成大量的含铁、铝的次生矿物。如：含水氧化铁、水铝矿等4）橄榄石类：是铁、镁正硅酸盐（不含铝）矿物，极易风化分解，分解后，形成褐铁矿和二氧化硅，是土壤中铁、镁的主要来源。二、土壤的次生矿物1、?定义：次生矿物多数是土壤矿物质中最细小的部分（粒径小于0.001毫米），具有胶体特征，它既是土壤中粘粒和无机胶体的组成部分，也是土壤固体物质中最有影响的部分，通常称之为粘土矿物或粘粒矿物。岩石的风化过程或土壤的成土过程中新形成的矿物。2、次生矿物的种类：通常根据其结构和性质可分为三类:简单盐类、次生氧化物类、次生铝硅酸盐类。1、简单盐类：包括各种碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐和氯化物等。如方解石、苏打、小苏打；白云石；石膏；芒硝；结晶构造很简单，常见于干旱和半干旱地区的土壤中。2、次生氧化物类（1）氧化铁和氢氧化铁类褐铁矿是含水氧化铁，广泛分布在土壤和风化壳中，呈棕褐色、桔红和红色；赤铁矿分布于湿热地区，土壤通气好或由氢氧化铁沉淀而成；地区，土壤通气好或由氢氧化铁沉淀而成；针铁矿呈黄——棕色，有机质含量高，易还原生成；磁铁矿常与赤铁矿共生，呈红棕色，常见于热带、亚热带高度风化的土壤中；水铁矿，在有机质含量丰富的寒温带土壤中较为常见。（2）氧化铝类:包括一水氧化铝和三水氧化铝，它们是铝硅酸盐在强淋溶下高度风化的产物。高岭石是较稳定的矿物，它们比高岭石还稳定（3）氧化锰类氧化锰，二氧化锰常呈盘状、结核状、管状或胶膜等形态存在（4）氧化硅类主要指氧化硅凝胶和蛋白石，土壤溶液中，氧化硅在酸性介质中，可由单体聚合成凝胶，而凝胶老化时又可缩合成蛋白石。此外，还有髓石，次生石英等3、次生铝硅酸盐类又称粘土矿物或粘粒矿物主要有伊利石、蒙脱石、高岭石三大类，它们是构成土壤粘粒的主要成分，直接影响土壤的理化性质。次生粘土矿物的形成：次生粘土矿物一部分是由原生矿物分解过程中产生的，但大部分是风化产物（铁铝氧化物）和游离的硅酸，在一定的水热条件下再结合，再结晶的产物。次生粘土矿物的种类（1）伊利石类（或称水化云母）是一种风化程度较低的矿物，一般在土壤中均有分布。水化云母是在干旱或半干旱的气候条件下，由白云母、正长石脱钾而形成的；绿泥石是富含铁、镁的黑云母，经脱铁、镁、钾而形成的；但进一步风化，绿泥石再脱铁、镁、钾就形成了水化云母和蛭石。2、?蒙脱石类是伊利石进一步风化的产物，也是基性岩浆岩和石灰岩在碱性环境条件下形成的，其在温带干旱地区的土壤中含量最多。在适当的温暖湿润气候条件下，土壤处在弱酸至碱性，富含镁、没有过度淋失等状态下，许多种原生矿物，可以经过风化，再结晶而形成蒙脱石，其他粘土矿物，如水化云母（脱钾），绿泥石（脱镁）；蛭石经变更作用也可形成蒙脱石。（3）高岭石类是风化程度较高的矿物，主要见于湿热的热带和亚热带地区的土壤中。在花岗岩残积母质上发育的土壤中含量也较高。在酸性或强酸性条件下，硅酸盐矿物彻底分解，伴随迅速的脱盐基过程（脱碱金属、碱土金属）释放出来的可溶性铝与硅，在湿热的条件下，再结晶形成高岭石。（三）?次生粘土矿物的结构与性质：铝硅酸盐粘土矿物主要由两种基本的晶片组成，即硅氧四面体和铝氧八面体。1、?硅氧四面体：是由四个半径为1.32埃的氧原子（离子）和一个位于它们中间的半径为0.39埃的硅原子（离子）所构成，氧离子砌成的三角形锥形体，共有四个面。而若干个硅原子位于其中而形成的，称为硅氧四面体。而若干个硅氧四面体连结，通过共用的氧原子形成一个四面体层称为硅氧片。2、?铝氧八面体（也是铝水八面体）是由半径为0.57埃的一个铝原子（离子）和六个氧或氢氧离子所构成的，氧或氢氧离子砌成具有八个面的晶格基本单位，铝原子（离子）位于中央，所以称为铝氧八面体或铝水八面体。3、?高岭石类的结构和性质：典型代表：高岭石和埃洛石，还有富硅高岭石。（1）结构的共同特征：属1：1型非膨涨型矿物（2）高岭石的结构式：（3）高岭石类的性质：高岭石也称为非膨胀性粘土矿物。4、蒙脱石类：典型代表：蒙脱石、蛭石、绿泥石、拜来石（1）蒙脱石结构的共同特性：属2：1型膨胀型矿物（2）蒙脱石的结构式：（3）蒙脱石类的性质：5、伊利石类：（1）结构的共同特性：属2：1型非膨胀型矿物（2）伊利石的结构式：（3）伊利石类的性质：三、土壤矿物的迁移转化过程：（一）土壤矿物的风化过程：矿物的风化过程主要有物理风化，化学风化和生物风化三种过程。1、物理风化：又称物理崩解作用，机械崩解作用。（1）定义：（2）岩石的物理风化主要是受温度的影响（3）物理风化的结果岩石由大块变为碎块，再变为细粒，因此，对空气、水分的透过性有很大的改变。岩石碎块暴露的面积大，促进进一步风化，特别为化学风化提供了更好的条件2、化学风化：主要是指水对矿物质的溶解、水化和水解作用。（1）溶解作用：指矿物和岩石被水溶解的作用。（2）水化作用：矿物与水化合的作用。(二)影响土壤矿物分解和迁移的因素：1、内部因素：2、环境因素：3、生物因素（三）土壤矿物的风化强度的指标：1.硅铝铁率2.迁移系数四、土壤矿物质的化学组成：土壤矿物的化学组成以SiO2,Al2O3,Fe2O3,FeO,CaO,MgO等含量较多。3、生物风化：可分为生物机械作用和生物化学作用两种（3）水解作用：指某些矿物与水产生反应而分解的作用。五、土壤矿物质的机械组成：（一）土壤矿物质的粒级划分：1、土粒的分级：2、分级划分的标准：3、各粒级的主要矿物组成及理化特征：（1）矿物组成（2）化学成分（3）物理性质（二）土壤的机械组成（1）土壤质地分类（2）前苏联制（3）美国制（4）国际制