地质学基础知识PPT课件.pptx

1、第一章第一章 地质学基础地质学基础第一节第一节 矿物学知识矿物学知识 矿物质是构成土壤的矿物质是构成土壤的基本基本物质，又是植物矿质营养的物质，又是植物矿质营养的源源泉泉，是全面影响土壤肥力，是全面影响土壤肥力高低高低的一个重要因素。土壤中的矿物的一个重要因素。土壤中的矿物质来自岩石的风化物。而岩石又是由矿物组成的，不同的矿物质来自岩石的风化物。而岩石又是由矿物组成的，不同的矿物构成不同的岩石。不同的岩石经过风化作用，形成土壤中的矿构成不同的岩石。不同的岩石经过风化作用，形成土壤中的矿物质。物质。所以矿物能影响土壤的理化性质和所以矿物能影响土壤的理化性质和土土壤养分状况。壤养分状况。一、矿物的

2、概念一、矿物的概念 矿物矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的自然是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的自然产物，是岩石的组成单位产物，是岩石的组成单位 。矿物都具有一定的化学成分和矿物都具有一定的化学成分和物理性质。物理性质。 矿物矿物可以是单一元素所组成的，也可以是几种元素组成可以是单一元素所组成的，也可以是几种元素组成的化合物。形成岩石的矿物称为造岩矿物。自然界的矿物绝的化合物。形成岩石的矿物称为造岩矿物。自然界的矿物绝大多数是固态，少数为液态或胶体状态。大多数是固态，少数为液态或胶体状态。 构成土壤的骨骼构成土壤的骨骼 决定土壤性质决定土壤性质 鉴别土壤类型，认识成土过程的基础

3、鉴别土壤类型，认识成土过程的基础次生矿物次生矿物 原生矿物经物理、化学风化作用，组成和性质发生原生矿物经物理、化学风化作用，组成和性质发生 化学变化，形成的新矿物称次生矿物。如高岭石等。化学变化，形成的新矿物称次生矿物。如高岭石等。1 原生矿物和次生矿物原生矿物和次生矿物原生矿物原生矿物 由地壳深处熔融状态的岩浆冷凝固结而形成的矿物，由地壳深处熔融状态的岩浆冷凝固结而形成的矿物， 如石英、长石、云母、辉石、角闪石等如石英、长石、云母、辉石、角闪石等 非结晶矿物非结晶矿物 指原子作无序或短程有序排列，无法用指原子作无序或短程有序排列，无法用X射线或电射线或电 子衍射检测其晶体结构的矿物或其他固态

4、物质，如子衍射检测其晶体结构的矿物或其他固态物质，如 蛋白石等。蛋白石等。2 结晶矿物和非结晶矿物结晶矿物和非结晶矿物固体矿物按其内部构造不同，分为结晶质和非结晶质两种。固体矿物按其内部构造不同，分为结晶质和非结晶质两种。结晶矿物结晶矿物 指各种原子在三维空间有序地重复排列的矿物指各种原子在三维空间有序地重复排列的矿物1 1 颜色颜色 颜色是鉴定矿物的颜色是鉴定矿物的重要特征重要特征之一。根据矿物呈色的原因，之一。根据矿物呈色的原因，分为自色、他色和假色三种。分为自色、他色和假色三种。二、矿物的物理性质二、矿物的物理性质2 条痕条痕 条痕就是条痕就是矿物粉末矿物粉末的颜色，将矿物在未上釉的瓷板

5、上进行的颜色，将矿物在未上釉的瓷板上进行刻划，其留下的粉末痕迹就是条痕，条痕色可以消去假色，减刻划，其留下的粉末痕迹就是条痕，条痕色可以消去假色，减弱他色，保存自色，所以条痕比矿物本身呈现的颜色更为固弱他色，保存自色，所以条痕比矿物本身呈现的颜色更为固定，因而更具有鉴定意义。定，因而更具有鉴定意义。5 解理和断口解理和断口 矿物受外力作用后，沿着一定方向的平行面裂开，这种现象矿物受外力作用后，沿着一定方向的平行面裂开，这种现象称为解理，而裂开后形成的光滑平面则称为称为解理，而裂开后形成的光滑平面则称为解理面解理面。如矿物受外。如矿物受外力作用后，不沿一定的方向裂开，而是破裂成不平坦、不规则的力

6、作用后，不沿一定的方向裂开，而是破裂成不平坦、不规则的断面，则称之为断面，则称之为断口断口。3 光泽光泽 光泽是光泽是矿物表面矿物表面对光线反射所呈现的光亮。矿物的光泽可分对光线反射所呈现的光亮。矿物的光泽可分为金属光泽、半金属光泽和非金属光泽为金属光泽、半金属光泽和非金属光泽. 4 硬度硬度 矿物矿物抵抗外力抵抗外力摩擦或刻划的能力称为硬度。摩擦或刻划的能力称为硬度。解理按其完善程度分为解理按其完善程度分为极完全解理极完全解理 如云母如云母完全解理完全解理 如方解石如方解石中等解理中等解理 如普通如普通辉石辉石 不完全解理不完全解理，如，如磷灰石磷灰石等等极不完全解理极不完全解理 ，如石英，

7、如石英三、主要的造岩矿物及其特性三、主要的造岩矿物及其特性一般为一般为白色透明白色透明，含有杂质时，含有杂质时呈其他颜色呈其他颜色 。石英是最主要的石英是最主要的造岩矿物，造岩矿物，分布最广分布最广，为，为酸性酸性岩浆的主要成分，在沉积岩和岩浆的主要成分，在沉积岩和变质岩中也常见。石英在岩石变质岩中也常见。石英在岩石中常呈不透明或半透明晶粒状，中常呈不透明或半透明晶粒状，烟灰色，油脂光泽。石英的伴烟灰色，油脂光泽。石英的伴生矿物是云母、长石。石英生矿物是云母、长石。石英硬硬度度大，化学性质稳定，大，化学性质稳定，不易风不易风化化，岩石风化后，石英形成砂，岩石风化后，石英形成砂粒，含砂粒多的土壤

8、，含盐基粒，含砂粒多的土壤，含盐基少，形成的母质养分一般贫乏，少，形成的母质养分一般贫乏，酸性酸性也较强。也较强。 石英石英正长石正长石晶体短柱状，肉红色、晶体短柱状，肉红色、浅黄色、浅黄红色等，浅黄色、浅黄红色等，玻璃光泽，玻璃光泽，完全解理完全解理，硬度硬度6 6.0.0。正长石在岩正长石在岩石中呈晶粒，长方形的石中呈晶粒，长方形的小板状，板面具有玻璃小板状，板面具有玻璃光泽。伴生矿物为石英、光泽。伴生矿物为石英、云母等。正长石易风化，云母等。正长石易风化，风化后形成粘土矿物高风化后形成粘土矿物高岭石等，可为土壤提供岭石等，可为土壤提供大量大量K K养分。正长石类养分。正长石类矿物一般含矿

9、物一般含氧化钾氧化钾16.916.9。斜长石斜长石常呈板状和柱状晶体。常呈板状和柱状晶体。白色或灰白色。玻璃光白色或灰白色。玻璃光泽 ，泽 ， 完 全 解 理完 全 解 理 ， 硬 度， 硬 度6 6.0.06 6.5.5。在岩石中多在岩石中多呈晶粒，长方形板状，呈晶粒，长方形板状，白色或灰白色，玻璃光白色或灰白色，玻璃光泽。伴生矿物主要是辉泽。伴生矿物主要是辉石和角闪石。斜长石比石和角闪石。斜长石比正长石正长石容易容易风化，风化风化，风化产物主要是产物主要是粘土矿物粘土矿物，能为土壤提供能为土壤提供K K、NaNa、CaCa等矿物养分。等矿物养分。白云母白云母常见片状、常见片状、鳞片状。白云

10、母无鳞片状。白云母无色透明或浅色（浅色透明或浅色（浅黄、浅绿）透明。黄、浅绿）透明。极完全解理极完全解理，薄片，薄片具有弹性，珍珠光具有弹性，珍珠光泽，硬度泽，硬度2.02.03 3.0.0。较难风化较难风化，风化产，风化产物为细小的鳞片状，物为细小的鳞片状，强烈风化后能形成强烈风化后能形成高岭石高岭石等粘土矿物。等粘土矿物。云母类云母类因化学成分不同而分为因化学成分不同而分为白云母白云母和和黑云母黑云母。 黑云母黑云母深褐色或深褐色或黑色，其他性质黑色，其他性质同白云母。主要同白云母。主要分布在花岗岩、分布在花岗岩、片麻岩和结晶片片麻岩和结晶片岩中，伴生矿物岩中，伴生矿物是石英、正长石是石英

11、、正长石等。黑云母较白等。黑云母较白云母云母易于风化易于风化，风化物为碎片状。风化物为碎片状。角闪石呈细长柱状，深绿角闪石呈细长柱状，深绿至黑色，玻璃光泽，至黑色，玻璃光泽，完全完全解理解理，硬度，硬度5.06.0,角闪角闪石主要分布在岩浆岩和变石主要分布在岩浆岩和变质岩中的片麻岩和片岩中。质岩中的片麻岩和片岩中。在岩石中呈针状或纤维状。在岩石中呈针状或纤维状。伴生矿物为正长石、斜长伴生矿物为正长石、斜长石和辉石，角闪石易风化，石和辉石，角闪石易风化，风化产物为风化产物为粘土矿物粘土矿物。 普通角闪石普通角闪石呈短柱状、致密块状，棕至暗呈短柱状、致密块状，棕至暗黑色，条痕灰色，中等解理，黑色，

12、条痕灰色，中等解理，硬度硬度5 5.5.5。辉长岩和玄武岩中，。辉长岩和玄武岩中，在岩石中多呈晶粒状。伴生矿在岩石中多呈晶粒状。伴生矿物为角闪石、斜长石、辉石等，物为角闪石、斜长石、辉石等，较角闪石难风化，风化物为较角闪石难风化，风化物为粘粘土矿物土矿物，富含，富含FeFe。辉石辉石普通辉石普通辉石 橄榄石呈粒状集合体出现，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，物，伴生矿物为斜长石、辉石，不与石英共生，不与石英共生，易风化易风化，风化产，风化产物有物有蛇纹石、滑石蛇

13、纹石、滑石等。等。 蛇纹石呈污绿色，玻璃光泽蛇纹石呈污绿色，玻璃光泽或油脂光泽，断口上有时呈或油脂光泽，断口上有时呈蜡状蜡状光泽，比重光泽，比重2 2.5.5，硬度，硬度2 2.0.04 4.0.0。橄揽石橄揽石绿泥石种类多，成分变化大，绿泥石种类多，成分变化大，结晶体呈片状、板状，一般结晶体呈片状、板状，一般呈鳞片状存在。暗绿色至绿呈鳞片状存在。暗绿色至绿黑色。黑色。完全解理完全解理，玻璃光泽，玻璃光泽至珍珠光泽。绿泥石由黑云至珍珠光泽。绿泥石由黑云母、角闪石、辉石变质而成。母、角闪石、辉石变质而成。存在于变质岩中，如绿泥石存在于变质岩中，如绿泥石片岩。片岩。较难风化较难风化，风化物为，风化

14、物为细粒。细粒。绿泥石绿泥石方解石为方解石为次生矿物次生矿物，呈菱形，半透，呈菱形，半透明，乳白色，含杂质时呈灰色、黄明，乳白色，含杂质时呈灰色、黄色、红色等，完全解理，玻璃光泽。色、红色等，完全解理，玻璃光泽。与稀盐酸反应生成与稀盐酸反应生成COCO2 2气泡。无色透气泡。无色透明者称冰洲石。方解石分布很广，明者称冰洲石。方解石分布很广，是大理岩、石灰岩的主要矿物，常是大理岩、石灰岩的主要矿物，常为砂岩、砾岩的胶结物，也可在基为砂岩、砾岩的胶结物，也可在基性喷出岩气孔中出现。性喷出岩气孔中出现。方解石的风方解石的风化主要是受含化主要是受含COCO2 2的水的溶解作用，的水的溶解作用，形成重碳

15、酸盐随水流失，石灰岩地形成重碳酸盐随水流失，石灰岩地区的溶洞就是这样形成的。区的溶洞就是这样形成的。方解石方解石白云石是由白云石是由方解石方解石、菱美矿菱美矿结结合而成，呈弯曲的马鞍状、粒合而成，呈弯曲的马鞍状、粒状、致密块状等，灰白色，有状、致密块状等，灰白色，有时带微黄色，玻璃光泽，性质时带微黄色，玻璃光泽，性质与方解石相似，但较稳定，与与方解石相似，但较稳定，与冷盐酸反应微弱，只能与热盐冷盐酸反应微弱，只能与热盐酸反应，粉末遇稀盐酸起反应，酸反应，粉末遇稀盐酸起反应，这是与方解石的主要区别。白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，云石是组成白云岩的主要矿物，也存在于石灰岩

16、中。风化物是也存在于石灰岩中。风化物是土壤土壤CaCa、MgMg养分的主要来源。养分的主要来源。白云石白云石磷灰石呈致密块状、土磷灰石呈致密块状、土状等。灰白、黄绿、黄状等。灰白、黄绿、黄褐等色，不完全解理，褐等色，不完全解理，硬度硬度5 5.0.0。在。在矿物上加矿物上加钼酸铵，再加一滴硝酸钼酸铵，再加一滴硝酸即有黄色沉淀生成即有黄色沉淀生成，这，这是鉴别磷灰石的主要方是鉴别磷灰石的主要方法。磷灰石以次要矿物法。磷灰石以次要矿物存在于岩浆岩和变质岩存在于岩浆岩和变质岩中。较难风化，风化产中。较难风化，风化产物是物是土壤磷土壤磷养分的重要养分的重要来源。来源。磷灰石磷灰石石膏呈板状、块状、石膏

17、呈板状、块状、无色或白色。玻璃无色或白色。玻璃光泽或丝绢光泽。光泽或丝绢光泽。硬度硬度2. .0，是干旱，是干旱炎热气候条件下的炎热气候条件下的盐湖沉积。常作盐湖沉积。常作土土壤改良剂壤改良剂。 石膏石膏第二节第二节 岩石学知识岩石学知识岩岩 石石 是一种或几种矿物组合而成的是一种或几种矿物组合而成的自然集合体自然集合体。岩石都有。岩石都有一定的矿物组成，结构和构造。按成因可分为岩浆岩、沉一定的矿物组成，结构和构造。按成因可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。积岩、变质岩三大类。岩岩浆浆岩岩侵入岩侵入岩 喷出岩喷出岩 深成岩深成岩 浅成岩浅成岩 类型类型一、岩一、岩 浆浆 岩岩概念概念 地球内部

18、岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石地球内部岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石结构结构 指岩石中矿物的颗粒大小、结晶程度与结合方式指岩石中矿物的颗粒大小、结晶程度与结合方式 。分为。分为全晶质等粒结构、斑状结构、隐晶质（致密状）结构和玻璃质全晶质等粒结构、斑状结构、隐晶质（致密状）结构和玻璃质结构结构 。构造构造 指岩石各组成矿物的排列方式和填充方式所赋予岩石的外指岩石各组成矿物的排列方式和填充方式所赋予岩石的外貌特征。分为：块状构造，如花岗岩；流纹状构造，如流纹貌特征。分为：块状构造，如花岗岩；流纹状构造，如流纹岩；气孔状构造，如玄武岩，和杏仁状构造岩；气孔状构造，如玄武岩，和杏仁状构造

19、。主要的岩浆岩主要的岩浆岩 酸性岩酸性岩 SiO2含量在含量在65以上以上。如。如花岗岩，流纹岩花岗岩，流纹岩 中性岩中性岩SiO2 含量含量52- -65。如闪。如闪长岩，安山岩长岩，安山岩 基性岩基性岩SiO2 含量含量45- -52。如。如辉辉长岩，玄武岩长岩，玄武岩 超基性岩超基性岩 SiO2含量小于含量小于45。如如橄榄岩橄榄岩 脉岩。如伟晶岩脉岩。如伟晶岩 沉积岩沉积岩是由地壳表面早期形成的岩石经风化、搬运、沉积、是由地壳表面早期形成的岩石经风化、搬运、沉积、压实、胶结硬化而形成的岩石。一般分为压实、胶结硬化而形成的岩石。一般分为机械沉积岩、化学沉机械沉积岩、化学沉积岩积岩和和生物

20、沉积岩生物沉积岩三类。三类。二、沉二、沉 积积 岩岩 沉积岩的沉积岩的构造构造：指沉积物空间分布的相互关系。主要有层：指沉积物空间分布的相互关系。主要有层理构造，层面构造等。理构造，层面构造等。沉积岩的沉积岩的结构：结构：指沉积颗粒的大小和形状。指沉积颗粒的大小和形状。以以颗粒大小颗粒大小分为分为: 砾状结构砾状结构 ，粒状结构，中粒状结构。，粒状结构，中粒状结构。以以颗粒形状颗粒形状分为分为: 角砾状结构，颗粒有棱角；圆滚状结构，颗角砾状结构，颗粒有棱角；圆滚状结构，颗粒无棱角。粒无棱角。主要主要的沉积岩的沉积岩: 角砾岩，砾岩，砂岩，页岩，石灰岩角砾岩，砾岩，砂岩，页岩，石灰岩 原来存在的

21、岩石在新的地壳变动或岩浆活动产生的高原来存在的岩石在新的地壳变动或岩浆活动产生的高温、高压下，使岩石的矿物重新结晶，重新排列，改变其温、高压下，使岩石的矿物重新结晶，重新排列，改变其结构、构造和化学成分，而形成的新岩石，称变质岩。结构、构造和化学成分，而形成的新岩石，称变质岩。三、变质岩三、变质岩 斑状变晶结构、粒状变晶结构、鳞片状变晶结构。斑状变晶结构、粒状变晶结构、鳞片状变晶结构。概念概念结构结构块状构造块状构造 岩石中的矿物无定向排列，均匀分布在岩石中岩石中的矿物无定向排列，均匀分布在岩石中 形成不规则的块状体，如石英岩；形成不规则的块状体，如石英岩；片理构造片理构造 片状矿物受力的作用

22、而平行排列，并沿平行方片状矿物受力的作用而平行排列，并沿平行方 向易于裂开，如各种片岩；向易于裂开，如各种片岩；片麻状构造片麻状构造 片状矿物与粒状、块状矿物呈断续的平行相片状矿物与粒状、块状矿物呈断续的平行相 间排列，如片麻岩。间排列，如片麻岩。 岩片，麻岩，石英，岩板岩，结晶片岩，千枚岩，大岩片，麻岩，石英，岩板岩，结晶片岩，千枚岩，大理岩。理岩。构造构造种类种类第三节第三节 岩石矿物的风化和风化产物岩石矿物的风化和风化产物 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

23、生矿物等。一、土壤矿物一、土壤矿物氧化物氧化物硅酸盐硅酸盐微溶性盐微溶性盐易溶性盐易溶性盐铁铁氧化物氧化物层状硅酸盐层状硅酸盐碳酸盐碳酸盐氯化钠氯化钠铝铝氧化物氧化物架状架状硅酸盐硅酸盐硫酸盐硫酸盐氯化钾氯化钾锰锰氧化物氧化物环状硅酸盐环状硅酸盐硫化物硫化物硝酸盐硝酸盐硅硅氧化物氧化物磷酸盐磷酸盐重重碳酸盐碳酸盐钛钛氧化物氧化物土壤矿物质的组成土壤矿物质的组成二、土壤原生矿物的风化和次生矿物的形成二、土壤原生矿物的风化和次生矿物的形成 直接来源于母岩特别是直接来源于母岩特别是岩浆岩岩浆岩。其中包括铝硅酸盐类、。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、辉石与角闪石类长石类矿物、

24、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。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原生矿物的风化过程不仅在时间上有阶段性阶段性，在空间上，在空间上也有也有地带性地带性。1. 原生矿物原生矿物 （primary mineral）土壤矿物的风化及稳定性序列图土壤矿物的风化及稳定性序列图 辉石、角闪石类辉石、角闪石类 ：此类矿物属偏硅酸盐类，为暗绿色和黑色此类矿物属偏硅酸盐类，为暗绿色和黑色 的暗色矿物。的暗色矿物。 原生矿物种类原生矿物种类（1）硅酸盐、铝硅酸盐类矿物硅酸盐、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

25、，一般为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。晶质矿物。 长石类：长石类：长石类矿物占地壳重要的长石类矿物占地壳重要的50-60%，占土壤重量的，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，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。钠长石和钙长石较少见。 云母类云母类 ：常见的有白云母和黑云母。常见的有白云母和黑云母。 橄榄石类橄榄石类 ：此类矿物是铁、镁比例不定的正硅酸盐类，极易此类矿物是铁、镁比例不定的正硅酸盐类，极易 风化。风化。（4）磷酸盐类矿物磷酸盐类矿物 其成分主要为氟磷灰石和氯磷灰石两种。其成分主要为氟磷灰石和氯磷灰石

26、两种。（2）氧化物类矿物氧化物类矿物 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。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，分子式均为为同质异构物，分子式均为FeS2，是土壤中硫的主要来源。，是土壤中硫的主要来源。 原生矿物特点原生矿物特点 土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势。土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势。 土壤中原生矿物类型和

27、数量的多少在很大程度上决定于矿土壤中原生矿物类型和数量的多少在很大程度上决定于矿物的稳定性。石英最稳定，是粗土粒的主要成分；白云母和物的稳定性。石英最稳定，是粗土粒的主要成分；白云母和长石较稳定，在粗土粒中较多；黑云母、角闪石、辉石等暗长石较稳定，在粗土粒中较多；黑云母、角闪石、辉石等暗色矿物易风化。色矿物易风化。 土壤原生矿物是植物养分的重要来源土壤原生矿物是植物养分的重要来源.Ca、Mg、K、P、S等等 。2. 次生矿物次生矿物 脱硅脱硅 脱硅脱硅蒙脱石蒙脱石 高岭石高岭石 水铝石水铝石复硅复硅 复硅复硅 原生矿物分解产物经过絮凝、吸收、交换等物理化原生矿物分解产物经过絮凝、吸收、交换等物

28、理化学作用，重新合成成新的次生粘土矿物。其规律如下：学作用，重新合成成新的次生粘土矿物。其规律如下：图2-4 不同地理环境中次生矿物形成的一般模式类型类型形成过程形成过程矿物名称矿物名称分布分布易溶盐类易溶盐类原生矿物脱盐基土原生矿物脱盐基土壤溶液中易溶盐析壤溶液中易溶盐析出出碳酸盐、重碳酸盐、碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐、氯化物硫酸盐、氯化物干旱半干旱区和大干旱半干旱区和大陆性季风气候区及陆性季风气候区及滨海滨海次生氧次生氧化物类化物类原生矿物脱盐基、原生矿物脱盐基、水解和脱硅形成水解和脱硅形成二氧化硅二氧化硅氧化铝氧化铝氧化铁、氧化锰氧化铁、氧化锰酸性介质酸性介质SiO2聚凝聚凝高湿高温风化高

29、湿高温风化高湿高温潴育高湿高温潴育次生铝次生铝硅酸盐硅酸盐原生矿物化学风化。原生矿物化学风化。基本构造单元：硅基本构造单元：硅氧四面体和铝氧八氧四面体和铝氧八面体面体AI2O32SiO22H2OAI2O34SiO22H2O+nH2OOH4Ky（AI4Fe4）Mg4Mg6（Si8-yAIy）O20硅铁铝率硅铁铝率2，氢健，氢健硅铁铝率硅铁铝率4硅铁铝率硅铁铝率4次生矿物的类型次生矿物的类型中国次生矿物分布的地带性中国次生矿物分布的地带性新疆、甘肃西部和内蒙古西部为新疆、甘肃西部和内蒙古西部为水云母水云母地带；地带；内蒙中部、黄土高原北部和东北西部为内蒙中部、黄土高原北部和东北西部为水云母水云母

30、- 蒙脱石蒙脱石地带；地带；华北大部和东北平原为华北大部和东北平原为水云母水云母 - 蛭石蛭石地带；地带；北亚热带湿润区为北亚热带湿润区为水云母水云母 - 蛭石蛭石 - 高岭石高岭石地带；地带；江南丘陵、四川盆地及云贵高原为江南丘陵、四川盆地及云贵高原为高岭石高岭石 - 水云水云母地带；母地带；华南及云南南部为华南及云南南部为高岭石高岭石 - 二三氧化物二三氧化物地带。地带。 土壤矿物质的风化过程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营力作用下所产生的物理化学变化

31、。岩石发生物理和化学的变化称为风化。或者是地壳表层的岩石，在大气和水的联合变化称为风化。或者是地壳表层的岩石，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。解和分解作用。 岩石矿物风化作用的类型岩石矿物风化作用的类型 由于作用因子的不同，岩石风化作用过程的特点各异，由于作用因子的不同，岩石风化作用过程的特点各异，可分为可分为物理风化物理风化，化学风化化学风化和和生物风化生物风化三大类型。三大类型。3. 土壤矿物的形成土壤矿物的形成物理风化物理风化引起物理风化作用的因素引起物理风化作用的因素热力作用热力作用-

32、岩石受热后引起表层和内部热胀冷缩不同引起。岩石受热后引起表层和内部热胀冷缩不同引起。冰劈作用冰劈作用-进入岩石裂缝中的水反复融化与冻结，对岩面产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。生劈裂作用而引起。风和流水作用风和流水作用-主要风和流水把岩石表层剥落的碎屑吹走、主要风和流水把岩石表层剥落的碎屑吹走、 冲走及磨蚀。冲走及磨蚀。冰川作用冰川作用-冰川底部和两侧的岩石会受到冰川的压力和磨蚀冰川底部和两侧的岩石会受到冰川的压力和磨蚀 作用而破碎。作用而破碎。卸荷作用卸荷作用-指由岩石卸荷释重而引起的剥离作用。在花岗岩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。

33、分布区最为常见。化学风化作用化学风化作用 岩石和矿物在大气，水及生物的相互作用下发生的化学岩石和矿物在大气，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。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引起化学风化作用的主要因素溶解作用溶解作用 指岩石矿物溶解于水的作用。指岩石矿物溶解于水的作用。水化作用水化作用 指水分子与矿物化合生成含水矿物的化学作用。指水分子与矿物化合生成含水矿物的化学作用。水解作用水解作用 指矿物与水发生反应而分解的作用。指矿物与水发生反应而分解的作用。氧化作用氧化作用 岩石中的很多矿物都能被自然界的氧氧化生成新岩石中的很多矿物都能被自然界

34、的氧氧化生成新 矿物。矿物。 碳酸化作用碳酸化作用 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。的作用称之为碳酸化作用。 水的作用水的作用 水化作用水化作用通常矿物经水的作用后，硬度降低，体积增加，溶解度增加。通常矿物经水的作用后，硬度降低，体积增加，溶解度增加。 溶解作用溶解作用 水是一种水是一种极性溶剂极性溶剂，岩石中的矿物都是，岩石中的矿物都是无机盐无机盐，在水中多，在水中多少都能溶解一些，绝对不溶于水的无机物质，在自然界是不存少都能溶解一些，绝对不溶于水的无机物质，在自然界是不存在的。在的。 地表的水还常常溶有地表的水还常常

35、溶有CO2 ，NO2及及有机酸有机酸等物质，这大大等物质，这大大提高了它的溶解能力。提高了它的溶解能力。 水解作用水解作用 指水解离出指水解离出H+对矿物的分解作用。是化学分解的主要作对矿物的分解作用。是化学分解的主要作用，可使矿物彻底分解。用，可使矿物彻底分解。 CO2 的作用的作用 溶解在水中的溶解在水中的CO2成为成为H2CO3 ，可以分解岩石，称做碳，可以分解岩石，称做碳酸化作用，酸化作用，CO2主要是增强水的作用。例如当水中含主要是增强水的作用。例如当水中含H2CO3时，对碳酸盐的溶解力比纯水可增加几十倍。时，对碳酸盐的溶解力比纯水可增加几十倍。 矿物质中的一些非氧化态矿物，最容易发

36、生氧化，促使矿物质中的一些非氧化态矿物，最容易发生氧化，促使矿物分解，同时使被氧化矿物活化，从而促使其发生迁移转矿物分解，同时使被氧化矿物活化，从而促使其发生迁移转化，如黄铁矿。化，如黄铁矿。 氧化作用氧化作用 生物风化作用生物风化作用 岩石和矿物在岩石和矿物在生物影响生物影响下发生的物理和化学变化称生物下发生的物理和化学变化称生物风化作用。风化作用。生物的机械破碎作用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由生物的生命活动引起的岩石机械破 碎作用（物理风化）。碎作用（物理风化）。生物的化学分解作用生物的化学分解作用-有些生物在生命活动中靠分泌酸类有些生物在生命活动中靠分泌酸类 物

37、质分解岩石，从中吸取营养物质。物质分解岩石，从中吸取营养物质。 影响风化作用强弱的因素影响风化作用强弱的因素 成分单一抗风化；成分复杂，膨胀系数不一致，易风化。成分单一抗风化；成分复杂，膨胀系数不一致，易风化。 矿物成分矿物成分 颜色复杂易风化，深色比浅色吸热多且快、易风化。颜色复杂易风化，深色比浅色吸热多且快、易风化。 矿物稳定性高，则抗风化。矿物只有处在它形成时的外矿物稳定性高，则抗风化。矿物只有处在它形成时的外界条件下，才是最稳定的。矿物形成时的外界条件与地表条界条件下，才是最稳定的。矿物形成时的外界条件与地表条件差异越大，其稳定性越小。件差异越大，其稳定性越小。 矿物晶格结构越稳定，越

38、抗风化。矿物晶格结构越稳定，越抗风化。 岩石结构与构造岩石结构与构造 岩石中矿物颗粒细小，且呈粒状结构比粗粒状和板状的岩石岩石中矿物颗粒细小，且呈粒状结构比粗粒状和板状的岩石 抗物理风化能力强。抗物理风化能力强。 坚硬致密的岩石比疏松多孔隙的岩石抗风化能力强坚硬致密的岩石比疏松多孔隙的岩石抗风化能力强 岩石有层理或片理裂隙的，水分、空气易侵入，则易风化。岩石有层理或片理裂隙的，水分、空气易侵入，则易风化。 岩石有节理或处于断裂带的易风化。岩石有节理或处于断裂带的易风化。不同气候地带水热条件不同，风化特点不一。不同气候地带水热条件不同，风化特点不一。 极地气候区：冻结融化所产生的物理风化强烈，风

39、化产物中极地气候区：冻结融化所产生的物理风化强烈，风化产物中 粘土少。粘土少。 沙漠干旱气候区：以温度变化带动的物理风化为主。沙漠干旱气候区：以温度变化带动的物理风化为主。 温带湿润气候区：温和多雨，植物茂盛，以化学风化和生物温带湿润气候区：温和多雨，植物茂盛，以化学风化和生物 风化为主。风化为主。 热带湿润气候区：高温多雨，以化学风化和生物风化为主。热带湿润气候区：高温多雨，以化学风化和生物风化为主。 环境条件环境条件气候气候 坡地陡崖，表面风化产生的岩屑不断下坠，使新鲜岩石不坡地陡崖，表面风化产生的岩屑不断下坠，使新鲜岩石不 断外露，加快风化断外露，加快风化 植被覆盖，地表温差小，物理风化

40、弱，由水分和生物活动植被覆盖，地表温差小，物理风化弱，由水分和生物活动 引起的风化作用加强。引起的风化作用加强。 由地形、植被引起的小范围气候差异影响风化作用，例由地形、植被引起的小范围气候差异影响风化作用，例 如：阴坡与阳坡、岗地与洼地、林下与秃山等。如：阴坡与阳坡、岗地与洼地、林下与秃山等。 地形与植被地形与植被 矿物分解的阶段性矿物分解的阶段性 碎屑阶段：碎屑阶段：在在物理风化物理风化作用下，岩石矿物发生机械粉碎，形成作用下，岩石矿物发生机械粉碎，形成碎屑风化壳。风化壳中细土粒很少，主要为粗大岩石碎块，化学风碎屑风化壳。风化壳中细土粒很少，主要为粗大岩石碎块，化学风化作用微弱，所以岩石矿

41、物的化学成分没有改变，也未发生迁移。化作用微弱，所以岩石矿物的化学成分没有改变，也未发生迁移。属风化的最初阶段。多出现在高山区、极地以及干旱荒漠地区。属风化的最初阶段。多出现在高山区、极地以及干旱荒漠地区。 钙淀积阶段：钙淀积阶段：岩石进入风化第二阶段，岩石进入风化第二阶段，化学和生物化学和生物作用加强，作用加强，原生矿物进一步遭到分解破坏，原生矿物进一步遭到分解破坏，最易移动最易移动的元素的元素Cl、S及一部分及一部分Na被分解淋失，一部分被生物吸收。被分解淋失，一部分被生物吸收。Ca、Mg、K等大部分保留在风化等大部分保留在风化壳中，有些被分解出来并与碳酸根生成不易溶解的碳酸盐，如壳中，有

42、些被分解出来并与碳酸根生成不易溶解的碳酸盐，如CaCO3等，在土壤或风化壳中聚积，形成钙淀积风化壳，故弥钙淀等，在土壤或风化壳中聚积，形成钙淀积风化壳，故弥钙淀积风化阶段。同时生成的次生粘土矿物，主要有蒙脱石、拜来石、积风化阶段。同时生成的次生粘土矿物，主要有蒙脱石、拜来石、方解石、白云石、白云母、绢云母等。钙淀积阶段主要出现在森林方解石、白云石、白云母、绢云母等。钙淀积阶段主要出现在森林草原地区，在半荒漠、荒漠地区多属这个阶段。草原地区，在半荒漠、荒漠地区多属这个阶段。 硅铝风化阶段：硅铝风化阶段：在降水量大于蒸发量的潮湿气候条件下，风化在降水量大于蒸发量的潮湿气候条件下，风化壳中的盐类受到

43、大量分解淋溶，硅酸盐和铝硅酸盐分解形成的硅酸，壳中的盐类受到大量分解淋溶，硅酸盐和铝硅酸盐分解形成的硅酸，也很快被淋失，风化壳中的阳离子显著减少，残留在风化壳中的主也很快被淋失，风化壳中的阳离子显著减少，残留在风化壳中的主要是高岭石、伊利石等次生粘土矿物，因风化过程中盐基大量淋失，要是高岭石、伊利石等次生粘土矿物，因风化过程中盐基大量淋失，并相对地堆积了并相对地堆积了Si、Al、Fe组成的次生粘土矿物，所以叫硅铝风化组成的次生粘土矿物，所以叫硅铝风化阶段。阶段。酸性硅铝风化阶段酸性硅铝风化阶段-随着随着Ca、Mg的淋失，吸收性复合体不为的淋失，吸收性复合体不为Ca、Mg所饱和，而且有了交换性所

44、饱和，而且有了交换性H+和和Al3+出现，溶液中酸性加强。出现，溶液中酸性加强。中性（饱和）硅铝风化阶段中性（饱和）硅铝风化阶段-初级阶段是岩矿中的初级阶段是岩矿中的Ca、Mg相当丰相当丰富，吸收体被富，吸收体被Ca、Mg所饱和，溶液呈中性反应，所饱和，溶液呈中性反应， 由于由于H+的存在决定硅铝风化阶段的地球化学特性，因此，可的存在决定硅铝风化阶段的地球化学特性，因此，可以把以把H+作为硅铝风化阶段的标志离子。作为硅铝风化阶段的标志离子。 富铝化阶段：富铝化阶段：这是岩石风化的最后阶段。硅铝风化壳进这是岩石风化的最后阶段。硅铝风化壳进一步受到高温多雨的风化淋溶，不但风化壳中的盐基彻底淋一步受

45、到高温多雨的风化淋溶，不但风化壳中的盐基彻底淋失，而且硅铝酸盐分解出的硅酸也大量淋失，失，而且硅铝酸盐分解出的硅酸也大量淋失，Al2O3和少量和少量Fe2O3残积在风化壳或土壤中，故称富铝化阶段。残积在风化壳或土壤中，故称富铝化阶段。Fe2O3水化水化物含量虽然很少，但常使风化壳染成砖红色，故又称为砖红物含量虽然很少，但常使风化壳染成砖红色，故又称为砖红壤风化壳。富铝风化壳很深厚常达几十米，甚至几百米，呈壤风化壳。富铝风化壳很深厚常达几十米，甚至几百米，呈酸性反应，粘土矿物主要是高岭石、水铝石、赤铁矿和硬锰酸性反应，粘土矿物主要是高岭石、水铝石、赤铁矿和硬锰矿等。矿等。富铝风化壳富铝风化壳形成

46、于高温多雨的热带和赤道带气候条件下，同时形成于高温多雨的热带和赤道带气候条件下，同时要经历长久的地质年代，如印度南部、刚果河、亚马孙河流域、要经历长久的地质年代，如印度南部、刚果河、亚马孙河流域、我国雷州半岛、海南岛、云南南部。风化壳形成多始于第三纪。我国雷州半岛、海南岛、云南南部。风化壳形成多始于第三纪。 土壤矿物风化程度的量度指标土壤矿物风化程度的量度指标 硅铁铝率硅铁铝率 土壤矿物质部分的元素组成很复杂，包括原子表中大部分元土壤矿物质部分的元素组成很复杂，包括原子表中大部分元素，其中以素，其中以氧、硅、铝、铁氧、硅、铝、铁所占比例最多。如以所占比例最多。如以SiO2、Al2O3、Fe2O

47、3的形式表示，三者之和占土壤矿物质部分的的形式表示，三者之和占土壤矿物质部分的75%，为土壤，为土壤的骨干成分，其中的骨干成分，其中SiO2Al2O3Fe2O3。土壤颗粒越粗，含石英。土壤颗粒越粗，含石英和长石越多，则和长石越多，则SiO2含量愈多；反之，含量愈多；反之，SiO2含量愈少，含量愈少，R2O3（指（指Al2O3与与Fe2O3 ）及）及CaO、 MgO、 P2O5、K2O越多。越多。 粘粒的化学组成中硅铁铝率计算粘粒的化学组成中硅铁铝率计算 可以判断粘粒矿物的组成特征及大体类型（不同矿物的硅铁可以判断粘粒矿物的组成特征及大体类型（不同矿物的硅铁 铝率不同）铝率不同） 与母岩对照，说

48、明成土过程的特征。如与母岩对照，说明成土过程的特征。如SiO2/ R2O3分子比值增分子比值增 大，说明成土过程中有脱铝现象（酸性淋溶）。反之，则由大，说明成土过程中有脱铝现象（酸性淋溶）。反之，则由 富化作用。（红壤）富化作用。（红壤） 对照剖面上下层对照剖面上下层SiO2/ R2O3分子比值变化，说明剖面淋溶情分子比值变化，说明剖面淋溶情 况。况。土壤粘粒部分的硅铁铝率的意义在于土壤粘粒部分的硅铁铝率的意义在于 迁移系数迁移系数 x为任一种化学元素为任一种化学元素, Kmx为从为从x到到m元素的一系列元素。元素的一系列元素。例如例如K元素：元素：如如Kmx1则意味着有积累。则意味着有积累。

49、 指风化壳或土层中盐基的淋溶损失或累积状况，用盐基总指风化壳或土层中盐基的淋溶损失或累积状况，用盐基总量与氧化铝的摩尔比率表示。量与氧化铝的摩尔比率表示。Ba1可以是可以是: 淋溶率淋溶率 对岩石中稳定和不稳定风化物含量进行对比，判断风化程度。对岩石中稳定和不稳定风化物含量进行对比，判断风化程度。其中：其中：R0，R1分别为未风化岩石和所研究岩层中氧化物含量；分别为未风化岩石和所研究岩层中氧化物含量； S0，S1分别为未风化岩石和所研究岩层中标准氧化物含量。分别为未风化岩石和所研究岩层中标准氧化物含量。 若若EAR1，为累积型；，为累积型；EAR 1为淋溶型。为淋溶型。风化指数（风化指数（EA

50、R）风化指数风化指数标准矿物标准矿物矿物类型矿物类型稳定度稳定度出现土层出现土层备注备注1石膏石膏原原生生矿矿物物易易溶溶存在于未风存在于未风化层化层矿质养分结矿质养分结晶晶2方解石方解石3橄榄石辉石橄榄石辉石风风化化快快存在于弱风存在于弱风化幼年土层化幼年土层具有丰富的具有丰富的矿质养分矿质养分4黑云母黑云母5长石长石6石英石英风风化化缓缓慢慢正常土壤中正常土壤中之黏土矿物之黏土矿物矿质养分以矿质养分以交换吸附态交换吸附态存在存在7伊利石伊利石次次生生矿矿物物8蛭石蛭石9蒙脱石蒙脱石10高岭石高岭石11三水铝石三水铝石风化风化极为极为缓慢缓慢热带极古老热带极古老土壤土壤矿质养分贫矿质养分贫乏