土壤的基本组成矿物质幻灯片.ppt

土壤的基本组成矿物质第1页，共25页，编辑于2022年，星期五外文文摘数据库外文文摘数据库BIOSIS Previews Ei Compendex Web ISI Web of Knowledge CSA ProQuest Digital DissertationsB 第2页，共25页，编辑于2022年，星期五中文图书、期刊中文图书、期刊方正方正Apabi数字数字图书馆系系统 维普中国科技普中国科技经济新新闻数据数据库 维普中文科技期刊普中文科技期刊库 中国期刊网中国期刊网 中国科学文献数据中国科学文献数据库 全国期刊全国期刊联合目合目录 超星数字超星数字图书馆 书生数字生数字图书馆 第3页，共25页，编辑于2022年，星期五主要的杂志主要的杂志Environmental Science&TechnologySoil Science Soil Science Society of America JournalEnvironmental PollutionEcotoxicology and Environmental SafetyEnvironment International第4页，共25页，编辑于2022年，星期五土壤学报土壤学报土壤土壤应用生态学报应用生态学报生态学报生态学报环境科学环境科学生态环境生态环境农业环境科学学报农业环境科学学报中文科技期刊数据库中文科技期刊数据库（维普）（维普）中国期刊网专题全文数据库（中国期刊网专题全文数据库（学术期刊网学术期刊网）第5页，共25页，编辑于2022年，星期五环境土壤学环境土壤学 第一章第一章 土壤的组成、形成和分类土壤的组成、形成和分类第6页，共25页，编辑于2022年，星期五土壤的组成土壤的组成土壤是由固相、液相和气相三相物质组成土壤是由固相、液相和气相三相物质组成的疏松层的疏松层 固相物质的体积约占50%，其中包括38%的矿物质和12的有机质。液相物质的体积约占1535%，其中主要是土壤水和溶与水中的物质，气相物质的体积约占1535%，其中包括氧、二氧化碳、氮及其它气体。土壤液相与气相共同存在了固相物质之间，形成一个整体。土壤包括土壤矿物质、有机质、土壤空气土壤包括土壤矿物质、有机质、土壤空气和土壤水分和土壤水分第7页，共25页，编辑于2022年，星期五土壤矿物质的介绍土壤矿物质的介绍矿物的概念及分类矿物的概念及分类粘土矿物的构成及特征粘土矿物的构成及特征土壤矿物质土壤矿物质第8页，共25页，编辑于2022年，星期五矿物质是构成土壤的基本物质，又是植物矿矿物质是构成土壤的基本物质，又是植物矿质营养的源泉，是全面影响土壤肥力高低的一质营养的源泉，是全面影响土壤肥力高低的一个重要因素个重要因素土壤中的矿物质来自岩石的风化物；不同的岩石土壤中的矿物质来自岩石的风化物；不同的岩石经过风化作用，形成土壤中的矿物质经过风化作用，形成土壤中的矿物质1 1 土壤矿物质介绍土壤矿物质介绍第9页，共25页，编辑于2022年，星期五地壳和土壤的平均化学组成（地壳和土壤的平均化学组成（%）第10页，共25页，编辑于2022年，星期五 矿物：矿物：是天然产生于地壳中具有一定的化学组成、物是天然产生于地壳中具有一定的化学组成、物理性质和内在结构的物体，是组成岩石的基本单位理性质和内在结构的物体，是组成岩石的基本单位 矿物都具有一定的化学成分和物理性质，并以各种形态（固矿物都具有一定的化学成分和物理性质，并以各种形态（固态、液态、气态）存在于自然界中，自然界的矿物绝大多数是固态，少数为液态态、液态、气态）存在于自然界中，自然界的矿物绝大多数是固态，少数为液态或胶体状态或胶体状态 矿物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矿物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 2 2 矿物的概念矿物的概念第11页，共25页，编辑于2022年，星期五+按按 成因或来源成因或来源 可分为原生矿物和次生矿物可分为原生矿物和次生矿物 原原生生矿矿物物：由由地地壳壳深深处处熔熔融融状状态态的的岩岩浆浆冷冷凝凝固固结结而而形形成成的的矿物称原生矿物，即直接来源于母岩的矿物矿物称原生矿物，即直接来源于母岩的矿物 次次生生矿矿物物：原原生生矿矿物物经经物物理理、化化学学风风化化作作用用，组组成成和和性性质质发发生生化化学学变变化化，形形成成的的新新矿矿物物称称次次生生矿矿物物，主主要要包包括括各各种种碳碳酸酸盐盐、重重碳碳酸酸盐盐、硫硫酸酸盐盐、氯氯化化物物等等，也也有有成成分分复复杂杂的的各各种种次次生生铝铝硅硅酸酸盐盐；还还有有各各种种晶晶质质和和非非晶晶质质的的含含水水硅硅、铁铁、铝铝的的氯氯化化物物，后后两两类类矿矿物物是是土土壤壤粘粘粒粒的的主主要要组组成成部部分分，因因而而习习惯惯上上将将这这两两类类矿矿物物称称为为次次生生粘粘土土矿矿物物，简简称称为为粘粘粒粒矿矿物物或或粘粘土土矿矿物物，粘粘粒粒矿矿物物与与土土壤壤腐腐殖殖质质一一起起，构构成成土土壤壤的的最最活活跃跃部部分分-土壤复合胶体土壤复合胶体矿物的分类矿物的分类第12页，共25页，编辑于2022年，星期五+按其内部按其内部构造构造不同，分为结晶质和非结晶质两种。不同，分为结晶质和非结晶质两种。结结晶晶矿矿物物：指指各各种种原原子子在在三三维维空空间间有有序序地地重重复复排排列列的矿物的矿物 非非结结晶晶矿矿物物(又又称称无无定定形形矿矿物物)：指指原原子子作作无无序序或或短短程程有有序序排排列列，无无法法用用X射射线线或或电电子子衍衍射射检检测测其其晶晶体体结结构构的的矿矿物物或或其其他他固态物质固态物质 矿物的分类矿物的分类第13页，共25页，编辑于2022年，星期五分为分为层状硅酸盐粘土矿物层状硅酸盐粘土矿物和和非硅酸盐粘非硅酸盐粘土矿物土矿物层状硅酸盐矿物从外部形态看，是一些层状硅酸盐矿物从外部形态看，是一些极微细的结晶颗粒。从内部构造上看，极微细的结晶颗粒。从内部构造上看，是由是由两种基本结构单位组成两种基本结构单位组成，并都含有，并都含有结晶水，只是化学成分和水化程度不同结晶水，只是化学成分和水化程度不同而已而已构成层状硅酸盐粘土矿物晶格的基本单构成层状硅酸盐粘土矿物晶格的基本单位是位是硅氧四面体和铝氧八面体硅氧四面体和铝氧八面体3 3 粘土矿物粘土矿物第14页，共25页，编辑于2022年，星期五v层状硅酸盐粘土矿物基本单位是层状硅酸盐粘土矿物基本单位是硅氧四面体硅氧四面体（由一个硅离子（由一个硅离子（SiSi4+4+)和四个氧离子（和四个氧离子（O O2-2-）构成。硅氧四面体各自聚合，形成）构成。硅氧四面体各自聚合，形成硅片硅片，带负电荷表示为带负电荷表示为 n n（SiSi4 4O O1010)4-4-；铝氧八面体铝氧八面体的基本结构是又一个铝的基本结构是又一个铝离子（离子（AlAl3+3+)和和6 6个氧离子（个氧离子（O O2-2-）或氢氧离子构成，铝氧八面体各自聚）或氢氧离子构成，铝氧八面体各自聚合，形成合，形成铝片铝片，带负电荷表示为，带负电荷表示为 n n（AlAl4 4O O1212)12-12-v由于硅片和铝片都带有负电荷，不稳定，必需通过重叠化合才能由于硅片和铝片都带有负电荷，不稳定，必需通过重叠化合才能形成稳定的化合物。硅片和铝片以不同的方式在形成稳定的化合物。硅片和铝片以不同的方式在C C轴方向上堆叠，轴方向上堆叠，形成层状硅酸盐的形成层状硅酸盐的单位晶层单位晶层。v两种晶片的两种晶片的配合比例配合比例不同，就构成了不同，就构成了1 1：1 1，2 2：1 1，2 2：1 1：1 1型晶层。型晶层。层状硅酸盐粘土矿物构成层状硅酸盐粘土矿物构成第15页，共25页，编辑于2022年，星期五硅所硅氧四面体的顶视图 硅氧四面体的顶视图硅氧四面体的顶视图硅硅氧四面体构造的侧视图示硅氧四面体构造的侧视图示 硅氧四面体硅氧四面体第16页，共25页，编辑于2022年，星期五 铝氧八面体顶视图示铝氧八面体顶视图示铝氧八面体构造的侧视图示铝氧八面体构造的侧视图示 铝氧八面体铝氧八面体第17页，共25页，编辑于2022年，星期五 硅氧四面体相互连接成硅片（硅氧片）的平硅氧四面体相互连接成硅片（硅氧片）的平面图和图示面图和图示第18页，共25页，编辑于2022年，星期五铝氧八面体相互连接成铝片平面及图示法铝氧八面体相互连接成铝片平面及图示法第19页，共25页，编辑于2022年，星期五第20页，共25页，编辑于2022年，星期五2 2：1 1型单位晶层由两个硅片夹一个铝片组成型单位晶层由两个硅片夹一个铝片组成第21页，共25页，编辑于2022年，星期五!2 2：1 1：1 1型单位晶层在型单位晶层在2 2：1 1单位单位晶层的基础上多一个晶层的基础上多一个8 8面体水镁面体水镁片或水铝片片或水铝片第22页，共25页，编辑于2022年，星期五硅酸盐粘土矿物的种类及一般特征硅酸盐粘土矿物的种类及一般特征第23页，共25页，编辑于2022年，星期五 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构造保持不变的现象。格构造保持不变的现象。u替代和被替代的离子的大小要相近替代和被替代的离子的大小要相近，只有这样，才能保证替代后晶形不发生，只有这样，才能保证替代后晶形不发生改变；如改变；如Fe3+离子的半径为离子的半径为0.064nm，与八面体的中心离子，与八面体的中心离子Al3+（半径为（半径为0.057nm）的半径相近，可发生替代而不改变晶形。）的半径相近，可发生替代而不改变晶形。u替代和被替代离子的电性必需相同，电价可以同价或不等价替代和被替代离子的电性必需相同，电价可以同价或不等价u在硅酸盐粘土矿物中，在硅酸盐粘土矿物中，最普遍的同晶替代现象是晶体中的中心离子被低价的离子最普遍的同晶替代现象是晶体中的中心离子被低价的离子所替代所替代，如四面体中的，如四面体中的Si4+被被Al3+离子所替代，如八面体中的离子所替代，如八面体中的Al3+被被Mg 2+离子所离子所替代，所以土壤粘土矿物一般以带负电荷为主。替代，所以土壤粘土矿物一般以带负电荷为主。u同晶替代现象在同晶替代现象在2：1和和2：1：1型的粘土矿物中较普遍型的粘土矿物中较普遍同晶替代同晶替代第24页，共25页，编辑于2022年，星期五&土壤粘土矿物中，结构比较简单，水化程度不等的铁、锰、铝和土壤粘土矿物中，结构比较简单，水化程度不等的铁、锰、铝和硅的氧化物及其水化物和水铝英石。氧化物矿物既可呈结晶质状硅的氧化物及其水化物和水铝英石。氧化物矿物既可呈结晶质状态存在，也可以非晶质状态存在。无论是结晶质还是非晶质的氧态存在，也可以非晶质状态存在。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，而是通过质子化和化物，电荷的产生都不是通过同晶替代获得，而是通过质子化和表面羟基表面羟基H H+的离解。既可带负电荷，也可带正电荷，决定于土的离解。既可带负电荷，也可带正电荷，决定于土壤溶液中壤溶液中H H+离子浓度的高低。离子浓度的高低。式中式中M M代表铁、铝、锰、硅等原子。当表面羟基失去代表铁、铝、锰、硅等原子。当表面羟基失去1 1个氢离子后，表面就带负电个氢离子后，表面就带负电荷。当表面羟基吸附荷。当表面羟基吸附1 1个氢离子后，表面就带正电荷。个氢离子后，表面就带正电荷。非硅酸盐粘土矿物非硅酸盐粘土矿物第25页，共25页，编辑于2022年，星期五