第二章土壤矿物质ppt课件.ppt

病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第二章第二章土壤矿物质（土壤矿物质（Soilminerals）土壤中各种粗细不同的矿物颗粒。土壤中各种粗细不同的矿物颗粒。它们来源于它们来源于岩石风化物岩石风化物，即由，即由成土母质成土母质继承和演变而来，是继承和演变而来，是土壤的土壤的主要组成物质之一主要组成物质之一，约占土体固相重量的，约占土体固相重量的95以上，占土以上，占土体容积的体容积的38以上，故称之为土壤的以上，故称之为土壤的“骨架骨架”。土壤矿物质又是土壤矿物质又是植物矿质营养的源泉植物矿质营养的源泉，是全面，是全面影响土壤肥力影响土壤肥力高低高低的一个重要因素。的一个重要因素。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第一节第一节 土壤矿物质的化学组成和矿物组成土壤矿物质的化学组成和矿物组成矿物矿物是天然产生于地壳中是天然产生于地壳中具有一定化学组成具有一定化学组成、物理性质物理性质和和内在结构内在结构的物体，是组成岩石的基本的物体，是组成岩石的基本单位。矿物的种类很多，共约单位。矿物的种类很多，共约3300种以上。种以上。从学习土壤学角度讲，着重关注的是从学习土壤学角度讲，着重关注的是成土矿成土矿物物，以及某些，以及某些作为肥料和土壤改良剂作为肥料和土壤改良剂来源的矿物。来源的矿物。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程土壤中矿物质主要由岩石中矿物变化土壤中矿物质主要由岩石中矿物变化而来。而来。为此，讨论土壤矿物的化学组为此，讨论土壤矿物的化学组成，必须知道地壳的化学组成。成，必须知道地壳的化学组成。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程一、岩石的化学组成和矿物组成一、岩石的化学组成和矿物组成（一）岩石的化学组成（一）岩石的化学组成岩石的化学成分极其复杂，岩石的化学成分极其复杂，元素周期表中的全元素周期表中的全部元素几乎都能从岩石部元素几乎都能从岩石中发现，但主要的约有中发现，但主要的约有2020余种，包括氧、硅、铝、铁、钙、镁、钛、余种，包括氧、硅、铝、铁、钙、镁、钛、钾、钠、磷、硫以及一些微量元素如锰、锌、钾、钠、磷、硫以及一些微量元素如锰、锌、铜、钼等。铜、钼等。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程地壳和土壤的平均化学组成（重量地壳和土壤的平均化学组成（重量地壳和土壤的平均化学组成（重量地壳和土壤的平均化学组成（重量%）元素地壳中土壤中元素地壳中土壤中O47.049.0Mn0.100.085Si29.033.0P0.0930.08Al8.057.13S0.090.085Fe4.653.80C0.0232.0Ca2.961.37N0.010.1Na2.501.67Cu0.010.002K2.501.36Zn0.0050.005Mg1.370.60Co0.0030.0008Ti0.450.40B0.0030.001H（0.15）?Mo0.0030.0003（1）地壳中的元素以）地壳中的元素以氧、硅、铝、铁氧、硅、铝、铁四种元四种元素为主。其中又以素为主。其中又以氧和硅氧和硅的含量最多，分别的含量最多，分别占地壳重量的占地壳重量的47%和和29%；铝和铁铝和铁次之，分次之，分别占地壳重量的别占地壳重量的8.05%和和4.65%。所以，在组。所以，在组成岩石的各种化合物中，绝大多数是成岩石的各种化合物中，绝大多数是含氧化含氧化合物合物，其中又以，其中又以硅酸盐硅酸盐最多。最多。1.地壳元素组成的特点地壳元素组成的特点病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（2）作为）作为植物必需营养元素植物必需营养元素含量低。含量低。例如，其中的磷、硫均不到例如，其中的磷、硫均不到0.1%，而氮只有，而氮只有0.01%。（3）岩石中的植物必需营养元素）岩石中的植物必需营养元素不仅含量低不仅含量低，而且这些营，而且这些营养元素都以养元素都以难溶的化合物形式难溶的化合物形式被封闭在坚硬的岩石中。被封闭在坚硬的岩石中。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程坚硬的坚硬的岩石岩石必须经过破碎分解而成为必须经过破碎分解而成为母质母质，植物营养元素才可能被植物营养元素才可能被释放、被集中释放、被集中，水分，水分与空气才可能与空气才可能通过和贮存通过和贮存，从而肥力才有可，从而肥力才有可能能发生和发展发生和发展，土壤才有可能，土壤才有可能形成形成。2.地壳如何变成具有肥力的土壤？地壳如何变成具有肥力的土壤？病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（二）岩石的矿物组成（二）岩石的矿物组成n构成岩石的矿物称为造岩矿物构成岩石的矿物称为造岩矿物，包括石英、，包括石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石等十长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石等十几种。几种。一般为白色透明，含有杂质时呈其他颜色。石英是最主要的造岩矿物，分布最广，为酸性岩浆的主要成分，在沉积岩和变质岩中也常见。石英在岩石中常呈不透明或半透明晶粒状，烟灰色，油脂光泽。石英的伴生矿物是云母、长石。石英硬度大，化学性质稳定，不易风化，岩石风化后，石英形成砂粒，含砂粒多的土壤，含盐基少，形成的母质养分一般贫乏，酸性也较强。石石 英英正长石正长石 KalSi3O8 晶晶体体短短柱柱状状，肉肉红红色色、浅浅黄黄色色、浅浅黄黄红红色色等等，玻玻璃璃光光泽泽，完完全全解解理理，硬硬度度6.0。正正长长石石在在岩岩石石中中呈呈晶晶粒粒，长长方方形形的的小小板板状状，板板面面具具有有玻玻璃璃光光泽泽。伴伴生生矿矿物物为为石石英英、云云母母等等。正正长长石石易易风风化化，风风化化后后形形成成粘粘土土矿矿物物高高岭岭石石等等，可可为为土土壤壤提提供供大大量量K养养分分。正正长长石石类矿物一般含氧化钾类矿物一般含氧化钾16.9。斜长石斜长石 Na（AlSi3O8）Ca（Al2Si2O8）常常呈呈板板状状和和柱柱状状晶晶体体。白白色色或或灰灰白白色色。玻玻璃璃光光泽泽，完完全全解解理理，硬硬度度6.06.5。在在岩岩石石中中多多呈呈晶晶粒粒，长长方方形形板板状状，白白色色或或灰灰白白色色，玻玻璃璃光光泽泽。伴伴生生矿矿物物主主要要是是辉辉石石和和角角闪闪石石。斜斜长长石石比比正正长长石石容容易易风风化化，风风化化产产物物主主要要是是粘粘土土矿矿物物，能能为为土土壤壤提提供供K、Na、Ca等矿物养分。等矿物养分。白白云云母母KHKH2 2AlAl3 3SiSi3 3O O12 12 常常见见片片状状、鳞鳞片片状状。白白云云母母无无色色透透明明或或浅浅色色（浅浅黄黄、浅浅绿绿）透透明明。极极完完全全解解理理，薄薄片片具具有有弹弹性性，珍珠光泽，硬度珍珠光泽，硬度2.0-3.02.0-3.0。白白云云母母较较难难风风化化，风风化化产产物物为为细细小小的的鳞鳞片片状状，强强烈烈风风化化后后能能形形成成高高岭岭石石等粘土矿物。等粘土矿物。黑黑云云母母KH2(Mg，Fe)3AlSi3O12深深 褐褐色色或或黑黑色色，其其他他性性质同白云母。质同白云母。黑黑云云母母主主要要分分布布在在花花岗岗岩岩、片片麻麻岩岩和和结结晶晶片片岩岩中中，伴伴生生矿矿物物是是石石英英、正正长长石石等等。黑黑云云母母较较白白云云母母易易于于风风化化，风风化物为碎片状。化物为碎片状。云母类因云母类因化学成分不同化学成分不同而分为白云母和黑云母。而分为白云母和黑云母。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程普通角闪石普通角闪石 Ca(Mg,Fe)3Si4O12角角闪闪石石呈呈细细长长柱柱状状，深深绿绿至至黑黑色色，玻玻璃璃光光泽泽，完完全全解解理理，硬硬度度5.05.06.06.0，角角闪闪石石主主要要分分布布在在岩岩浆浆岩岩和和变变质质岩岩中中的的片片麻麻岩岩和和片片岩岩中中。在在岩岩石石中中呈呈针针状状或或纤纤维维状状。伴伴生生矿矿物物为为正正长长石石、斜斜长长石石和和辉辉石石，角角闪闪石石易易风风化化，风风化化产产物物为为粘粘土土矿矿物。物。呈呈短短柱柱状状、致致密密块块状状，棕棕至至暗暗黑黑色色，条条痕痕灰灰色色，中中等等解解理理，硬硬度度5.5。辉辉长长岩岩和和玄玄武武岩岩中中，在在岩岩石石中中多多呈呈晶晶粒粒状状。伴伴生生矿矿物物为为角角闪闪石石、斜斜长长石石、辉辉石石等等，较较角角闪闪石石难难风风化化，风风化化物物为粘土矿物，富含为粘土矿物，富含Fe。辉石辉石 Ca(Mg,Fe)Si Ca(Mg,Fe)Si2 2O O6 6普通辉石普通辉石橄橄榄榄石石呈呈粒粒状状集集合合体体出出现现，橄橄榄榄绿绿色色，玻玻璃璃光光泽泽或或油油脂脂光光泽泽。橄橄榄榄石石为为超超基基性性岩岩的的主主要要组组成成矿矿物物，伴伴生生矿矿物物为为斜斜长长石石、辉辉石石，不不与与石石英英共共生生，易易风风化化，风风化化产产物有蛇纹石、滑石等。物有蛇纹石、滑石等。蛇蛇纹纹石石呈呈污污绿绿色色，玻玻璃璃光光泽泽或或油油脂脂光光泽泽，断断口口上上有有时时呈呈蜡蜡状状光光泽，比重泽，比重2.5，硬度，硬度2.04.0。橄揽石橄揽石(Mg,Fe)2SiO4 方方解解石石为为次次生生矿矿物物，呈呈菱菱形形，半半透透明明，乳乳白白色色，含含杂杂质质时时呈呈灰灰色色、黄黄色色、红红色色等等，完完全全解解理理，玻玻璃璃光光泽泽。与与稀稀盐盐酸酸反反应应生生成成CO2气气泡泡。无无色色透透明明者者称称冰冰洲洲石石。方方解解石石分分布布很很广广，是是大大理理岩岩、石石灰灰岩岩的的主主要要矿矿物物，常常为为砂砂岩岩、砾砾岩岩的的胶胶结结物物，也也可可在在基基性性喷喷出出岩岩气气孔孔中中出出现现。方方解解石石的的风风化化主主要要是是受受含含CO2的的水水的的溶溶解解作作用用，形形成成重重碳碳酸酸盐盐随随水水流流失失，石石灰灰岩岩地地区区的的溶溶洞洞就就是是这这样样形形成的。成的。方解石方解石 CaCO3 白白云云石石是是由由方方解解石石、菱菱美美矿矿结结合合而而成成，呈呈弯弯曲曲的的马马鞍鞍状状、粒粒状状、致致密密块块状状等等，灰灰白白色色，有有时时带带微微黄黄色色，玻玻璃璃光光泽泽，性性质质与与方方解解石石相相似似，但但较较稳稳定定，与与冷冷盐盐酸酸反反应应微微弱弱，只只能能与与热热盐盐酸酸反反应应，粉粉末末遇遇稀稀盐盐酸酸起起反反应应，这这是是与与方方解解石石的的主主要要区区别别。白白云云石石是是组组成成白白云云岩岩的的主主要要矿矿物物，也也存存在在于于石石灰灰岩岩中中。风风化化物物是是土土壤壤CaCa、MgMg养养分分的的主要来源。主要来源。白云石白云石 CaCO CaCO3 3MgCOMgCO3 3石膏呈板状、块状、石膏呈板状、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，是干旱炎，是干旱炎热气候条件下的盐热气候条件下的盐湖沉积。湖沉积。常作土壤常作土壤改良剂。改良剂。石膏石膏 CaSO CaSO4 42H2H2 2O O8 8病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二、土壤矿物质的化学组成及矿物组成二、土壤矿物质的化学组成及矿物组成（一）土壤矿物质的化学组成（一）土壤矿物质的化学组成由于土壤矿物质来自于岩石的风化，所以土由于土壤矿物质来自于岩石的风化，所以土壤矿物质的化学组成与岩石的化学组成壤矿物质的化学组成与岩石的化学组成有相有相似之处似之处，但也存在，但也存在一定的区别一定的区别。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程地壳和土壤的平均化学组成（重量地壳和土壤的平均化学组成（重量%）元素元素地壳中地壳中土壤中土壤中元素元素地壳中地壳中土壤中土壤中O47.049.0Mn0.100.085Si29.033.0P0.0930.08Al8.057.13S0.090.085Fe4.653.80C0.0232.0Ca2.961.37N0.010.1Na2.501.67Cu0.010.002K2.501.36Zn0.0050.005Mg1.370.60Co0.0030.0008Ti0.450.40B0.0030.001H（0.15）?Mo0.0030.0003病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程具体来看，土壤矿物质的化学组成有以下具体来看，土壤矿物质的化学组成有以下三个特点：三个特点：（1）O、Si是含量最多的两种元素，是含量最多的两种元素，Al、Fe次之。次之。它们分别占土壤矿物质重量的它们分别占土壤矿物质重量的49%、33%、7.13%和和3.80%。上述四种元。上述四种元素相加素相加共占土壤矿物质重量的共占土壤矿物质重量的92.93%。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程也就是说，土壤矿物质中也就是说，土壤矿物质中其余其余90多种元素多种元素合合在一起，也不过在一起，也不过占土壤矿物质重量的占土壤矿物质重量的7.07%。所以，在组成所以，在组成土壤矿物质的化合物中土壤矿物质的化合物中，绝大，绝大多数多数也是含氧化合物也是含氧化合物，其中，其中又以又以硅酸盐最多硅酸盐最多。土壤矿物质化学组成的这一特点与岩石是相土壤矿物质化学组成的这一特点与岩石是相似的。似的。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（2）植物生长必需的营养元素）植物生长必需的营养元素不仅含量很不仅含量很低，而且分布很不平衡。低，而且分布很不平衡。例如，例如，N只有只有0.1%，而，而P、S均不到均不到0.1%。这样低的含量远远不能满足植物和微生物营这样低的含量远远不能满足植物和微生物营养的需要。这一化学组成特点与岩石也是相养的需要。这一化学组成特点与岩石也是相似的。似的。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（3 3）两者的区别之处就在于：）两者的区别之处就在于：与岩石相比，有的化学元素在成土过程中与岩石相比，有的化学元素在成土过程中增增加加了，而有的则显著了，而有的则显著下降下降了。了。例如，与岩石相比，土壤矿物质中例如，与岩石相比，土壤矿物质中O O、SiSi、C C、N N等元等元素的含量增加了，而素的含量增加了，而CaCa、MgMg、K K、NaNa等元素的含量则等元素的含量则显著下降了。显著下降了。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（二）土壤矿物质的矿物组成（二）土壤矿物质的矿物组成土壤矿物质按照土壤矿物质按照来源来源的不同，可以分为的不同，可以分为原生矿物原生矿物和和次生矿物次生矿物两大类。两大类。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1、原生矿物（、原生矿物（primary minerals）（1 1）原生矿物的概念）原生矿物的概念自然界中，矿物的种类很多，其中长石、石自然界中，矿物的种类很多，其中长石、石英、辉石、角闪石、云母等数种矿物是构成英、辉石、角闪石、云母等数种矿物是构成岩石的主要矿物，称为岩石的主要矿物，称为造岩矿物造岩矿物，它们约占，它们约占大陆岩石圈的大陆岩石圈的90%90%。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程在风化成土过程中未改变化学组成的原始造在风化成土过程中未改变化学组成的原始造岩矿物，称为原生矿物。岩矿物，称为原生矿物。原生矿物主要是一些原生矿物主要是一些抗风化能力较强抗风化能力较强的造岩的造岩矿物，其中大部分为矿物，其中大部分为石英和长石类石英和长石类矿物。此矿物。此外，还包括外，还包括云母、角闪石及辉石云母、角闪石及辉石等。等。岩浆岩岩浆岩是其主要来源是其主要来源。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程正长石正长石斜长石斜长石黑云母黑云母白云母白云母辉石辉石铁锰硅酸盐铁锰硅酸盐闪石闪石橄榄石橄榄石磷灰石磷灰石石英石英 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程含有锰离子的石英含有锰离子的石英紫水晶紫水晶含有机质的石英含有机质的石英烟水晶烟水晶含铁锰的石英含铁锰的石英芙蓉石芙蓉石 普通石英普通石英正长石正长石（KAlSi3O8）：钾长石，肉红色，晶体为短柱状，易化学分解，为土壤提供钾 斜长石斜长石Na(AlSi3O8)Ca(Al2Si2O8)：板状或粒状，灰白色，硬度板状或粒状，灰白色，硬度6.5左右，左右，较易分解，较易分解，为土壤提供钙。为土壤提供钙。辉石辉石Ca(Mg,Fe)Si2O6：绿黑色，短柱状或近似粒状，硬度绿黑色，短柱状或近似粒状，硬度56，玻璃光泽，玻璃光泽;易风化，易风化，为土壤提供钙、铁、镁等养分。为土壤提供钙、铁、镁等养分。角闪石角闪石Ca(Mg,Fe)Si4O12：黑绿色，长柱状或近似细长条状，硬度黑绿色，长柱状或近似细长条状，硬度56，玻璃光泽；，玻璃光泽；易风化，为土壤提供钙、铁、镁等养分。易风化，为土壤提供钙、铁、镁等养分。白云母白云母(KH2Al3Si3O12)：无色，片状，具弹性，硬度无色，片状，具弹性，硬度23，极完全解理。，极完全解理。易发生物理崩解，很发生化学分解，易发生物理崩解，很发生化学分解，为土壤提供钾。为土壤提供钾。橄榄石橄榄石(Mg,Fe)2SiO4：橄榄绿色，立方形晶粒，断口常为贝壳状，硬度橄榄绿色，立方形晶粒，断口常为贝壳状，硬度6.57。富含铁，易分解，为土壤提供铁、镁等养分。富含铁，易分解，为土壤提供铁、镁等养分。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（2）原生矿物的特点）原生矿物的特点土壤原生矿物土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势。占绝对优势。土壤中原生矿物类型和数量多少在很大程度上决土壤中原生矿物类型和数量多少在很大程度上决定于定于矿物的稳定性矿物的稳定性。如，石英是极稳定的矿物，具。如，石英是极稳定的矿物，具有很强的抗风化能力，因而土壤的有很强的抗风化能力，因而土壤的粗颗粒粗颗粒中，中，其含其含量就高量就高。土壤原生矿物是土壤原生矿物是植物养分的重要来源植物养分的重要来源。原生矿物。原生矿物中含有丰富的中含有丰富的Ca、Mg、K、Na、P、S等等常量元素常量元素和多种微量元素和多种微量元素，经过，经过风化作用风化作用释放释放供植物和微生供植物和微生物吸收利用。物吸收利用。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程土壤土壤矿物矿物的风的风化及化及稳定稳定性序性序列图列图病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程A.A.构成土壤的构成土壤的构成土壤的构成土壤的“骨架骨架骨架骨架”；粗的土粒粗的土粒粗的土粒粗的土粒土壤中的原生矿物土壤中的原生矿物土壤中的原生矿物土壤中的原生矿物主要存在于粗粒组分中主要存在于粗粒组分中主要存在于粗粒组分中主要存在于粗粒组分中，粒径为，粒径为，粒径为，粒径为1-0.011-0.01毫米的砂粒和粉砂粒毫米的砂粒和粉砂粒毫米的砂粒和粉砂粒毫米的砂粒和粉砂粒几乎都是原生矿物。几乎都是原生矿物。几乎都是原生矿物。几乎都是原生矿物。B.B.风化后释放出营养元素。风化后释放出营养元素。风化后释放出营养元素。风化后释放出营养元素。土壤原生矿物也是土壤土壤原生矿物也是土壤土壤原生矿物也是土壤土壤原生矿物也是土壤中各种化学元素的最初来源。中各种化学元素的最初来源。中各种化学元素的最初来源。中各种化学元素的最初来源。另外，由于原生矿物颗粒较粗，比表面积小，所以另外，由于原生矿物颗粒较粗，比表面积小，所以另外，由于原生矿物颗粒较粗，比表面积小，所以另外，由于原生矿物颗粒较粗，比表面积小，所以它们给土壤带来它们给土壤带来它们给土壤带来它们给土壤带来疏松通透疏松通透疏松通透疏松通透的物理性质。的物理性质。的物理性质。的物理性质。（3）原生矿物（对土壤肥力）的作用：）原生矿物（对土壤肥力）的作用：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程原生矿物的组成和比例很少能反映土壤形成原生矿物的组成和比例很少能反映土壤形成原生矿物的组成和比例很少能反映土壤形成原生矿物的组成和比例很少能反映土壤形成过程特点，但是，它们说明成土母质成因特过程特点，但是，它们说明成土母质成因特过程特点，但是，它们说明成土母质成因特过程特点，但是，它们说明成土母质成因特征。征。征。征。土壤中原生矿物丰富，说明土壤相当年土壤中原生矿物丰富，说明土壤相当年土壤中原生矿物丰富，说明土壤相当年土壤中原生矿物丰富，说明土壤相当年轻。随着土壤年龄增长，原生矿物含量和种轻。随着土壤年龄增长，原生矿物含量和种轻。随着土壤年龄增长，原生矿物含量和种轻。随着土壤年龄增长，原生矿物含量和种类逐渐减少。类逐渐减少。类逐渐减少。类逐渐减少。不同种类的原生矿物，由于其构造特点及元不同种类的原生矿物，由于其构造特点及元不同种类的原生矿物，由于其构造特点及元不同种类的原生矿物，由于其构造特点及元素组成不同，抗风化的能力及提供养分的能素组成不同，抗风化的能力及提供养分的能素组成不同，抗风化的能力及提供养分的能素组成不同，抗风化的能力及提供养分的能力也不同。力也不同。力也不同。力也不同。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2、次生矿物、次生矿物（secondaryminerals）（1）概念）概念土壤中的次生矿物，是土壤中的次生矿物，是在岩石的风化和成土过程在岩石的风化和成土过程中，由原生矿物经化学蚀变或由其分解产物重新中，由原生矿物经化学蚀变或由其分解产物重新合成的新生矿物。合成的新生矿物。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（2）特点）特点通过电子显微镜对其通过电子显微镜对其外部形态外部形态进行观察可以清进行观察可以清楚地看出，楚地看出，次生矿物次生矿物可呈板状、小球状及短栅状可呈板状、小球状及短栅状等各种形状。等各种形状。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程从其从其内部的构造及成份内部的构造及成份来看，它们大都为来看，它们大都为层状硅层状硅酸盐酸盐，故有时也称为，故有时也称为次生层状硅酸盐矿物次生层状硅酸盐矿物。由于次生矿物的由于次生矿物的颗粒较细颗粒较细，主要存在于土壤的粘主要存在于土壤的粘粒组分中，是粘粒的主要成分，故也称为粒组分中，是粘粒的主要成分，故也称为次生粘粒次生粘粒矿物矿物，或直接称，或直接称粘粒矿物、粘土矿物粘粒矿物、粘土矿物。(claymineral)土壤中常见的次生矿物包括土壤中常见的次生矿物包括高岭石、蒙脱石、伊利高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石以及针铁矿、三水铝石、水铝英石等。石、绿泥石以及针铁矿、三水铝石、水铝英石等。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程粘土矿物的类型和特征综合地反映土壤的风化和成土条件。粘土矿物的类型和特征综合地反映土壤的风化和成土条件。粘土矿物的类型和特征综合地反映土壤的风化和成土条件。粘土矿物的类型和特征综合地反映土壤的风化和成土条件。研究和鉴定它的类型、数量和特征具有以下意义：研究和鉴定它的类型、数量和特征具有以下意义：研究和鉴定它的类型、数量和特征具有以下意义：研究和鉴定它的类型、数量和特征具有以下意义：A A、可以帮助人们了解各种土壤在发生学上的地位，在土壤、可以帮助人们了解各种土壤在发生学上的地位，在土壤、可以帮助人们了解各种土壤在发生学上的地位，在土壤、可以帮助人们了解各种土壤在发生学上的地位，在土壤分类学中，分类学中，分类学中，分类学中，次生矿物成为鉴别土类的主要依据。次生矿物成为鉴别土类的主要依据。次生矿物成为鉴别土类的主要依据。次生矿物成为鉴别土类的主要依据。B B、有助于了解土壤一系列理化性状（吸湿性、可塑性、胀、有助于了解土壤一系列理化性状（吸湿性、可塑性、胀、有助于了解土壤一系列理化性状（吸湿性、可塑性、胀、有助于了解土壤一系列理化性状（吸湿性、可塑性、胀缩性、离子吸附性），缩性、离子吸附性），缩性、离子吸附性），缩性、离子吸附性），判断土壤肥力特征判断土壤肥力特征判断土壤肥力特征判断土壤肥力特征。（必须更加关注粘土矿物）（必须更加关注粘土矿物）（必须更加关注粘土矿物）（必须更加关注粘土矿物）（3）粘土矿物意义：）粘土矿物意义：次生矿物的类型次生矿物的类型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易溶盐类类原生矿物脱盐基原生矿物脱盐基土壤溶液中易溶盐土壤溶液中易溶盐析出析出碳酸盐、重碳酸盐、硫碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐、氯化物酸盐、氯化物干旱半干旱区和大陆干旱半干旱区和大陆性季风气候区及滨海性季风气候区及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Al2O32SiO22H2OAI2O34SiO22H2O+nH2OOH4Ky（Al4Fe4）Mg4Mg6（Si8-yAly）O20硅铝铁率硅铝铁率2，氢健，氢健硅铝铁率硅铝铁率4硅铝铁率硅铝铁率4 高岭石（高岭石（H2Al2Si2O8.H2O）致密细粒状、土状集合体，白色或浅红色，硬度致密细粒状、土状集合体，白色或浅红色，硬度1，比重比重2.6，具粗糙性，加水有可塑性。，具粗糙性，加水有可塑性。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（三）硅铝率、硅铝铁率（三）硅铝率、硅铝铁率硅铝率（硅铝率（silica-alumina ratio)silica-alumina ratio)又称又称Sa Sa 值：值：土壤粘粒中二氧化硅与三氧化二铝的分子比土壤粘粒中二氧化硅与三氧化二铝的分子比率。率。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程硅铝铁率（硅铝铁率（silica-sesquioxide ratiosilica-sesquioxide ratio）又称又称SafSaf值：值：土壤粘粒矿物的二氧化硅分子土壤粘粒矿物的二氧化硅分子数与三氧化二铁、三氧化二铝分子数之和数与三氧化二铁、三氧化二铝分子数之和的比率。的比率。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程例例题题v某土壤粘粒部分某土壤粘粒部分SiO2含量为含量为41.89%，Al2O3含量为含量为33.27%，Fe2O3含量为含量为11.85%，计算其硅铝率（，计算其硅铝率（Sa）、硅铝铁率）、硅铝铁率（Saf）。（）。（SiO2、Al2O3、Fe2O3的分子量分别为的分子量分别为60、102和和160）vSiO2的分子含量的分子含量=41.89/60=0.698vAl2O3的分子含量的分子含量=33.27/102=0.326vFe2O3的分子含量的分子含量=11.85/160=0.074vSa=0.698/0.326=2.14vSaf=0.698/（0.326+0.074）=1.75病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程硅铝铁率的意义硅铝铁率的意义u判断粘粒矿物的大体类型判断粘粒矿物的大体类型：因为不同种类的粘粒矿物，其因为不同种类的粘粒矿物，其SiO2/R2O3分子比率不同。分子比率不同。u可根据土体的可根据土体的Saf值在同一剖面中的分异，说明粘粒在剖面值在同一剖面中的分异，说明粘粒在剖面中的富集情况：中的富集情况：如果剖面某土层中，全土的如果剖面某土层中，全土的Saf降低，则该降低，则该土层中往往有粘粒土层中往往有粘粒(小于小于1微米微米)相对富集。相对富集。u与母质对照起来，说明成土过程的特征：与母质对照起来，说明成土过程的特征：如果如果Sa或或Saf增大，增大，则说明有脱铝现象则说明有脱铝现象(酸性淋溶酸性淋溶)；反之，则有富铝化作用；反之，则有富铝化作用(如如红壤的形成过程红壤的形成过程)。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第二节第二节 粘土矿物粘土矿物一、层状硅酸盐粘土矿物一、层状硅酸盐粘土矿物（一）构造特征（一）构造特征1 1、基本结构单位、基本结构单位从外部形态上看，层状硅酸盐粘土矿物是一些从外部形态上看，层状硅酸盐粘土矿物是一些极微细的结晶颗粒极微细的结晶颗粒；从内部构造上看，它们是；从内部构造上看，它们是由两种基本结构单位即由两种基本结构单位即硅氧四面体硅氧四面体和和铝氧八面铝氧八面体体所构成。所构成。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程硅氧四面体和铝氧八面体硅氧四面体和铝氧八面体病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（1）硅氧四面体（或简称四面体）硅氧四面体（或简称四面体）四面体基本的结构是四面体基本的结构是由由1个硅离子（个硅离子（Si4+）和）和4个氧离子个氧离子（O2-）所构成。）所构成。其排列方式：以其排列方式：以3个个O2-构成三角形为底，构成三角形为底，Si4+位于底部位于底部3个个O2-之上的中心处，第之上的中心处，第4个个O2-则位于则位于Si4+的顶部，恰好的顶部，恰好把把Si4+盖在盖在O2-的下面。像这样的构造单位，如果连接相的下面。像这样的构造单位，如果连接相邻的邻的3个个O2-的中心，可构成假想的的中心，可构成假想的4个三角形的面，个三角形的面，Si4+位于这位于这4个面的中心，这种结构单位为个面的中心，这种结构单位为硅氧四面体（或硅氧四面体（或简称四面体）简称四面体）。硅硅硅硅氧氧氧氧四四四四面面面面体体体体我们还带一个我们还带一个负电荷，么办负电荷，么办?由于硅离由于硅离子为子为+4价，价，氧离子为氧离子为-2价，所以价，所以每个氧离每个氧离子子只需用只需用1个价电子个价电子与硅离子与硅离子结合，另结合，另一个价电一个价电子是子是自由自由的。的。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程硅、氧两元素能组成一个单位的原因：硅、氧两元素能组成一个单位的原因：一是硅具有正原子价，而氧具有负原子价，二者可相互吸引。一是硅具有正原子价，而氧具有负原子价，二者可相互吸引。二是二是与原子大小有关，四个氧原子堆积成四面体时，其间所与原子大小有关，四个氧原子堆积成四面体时，其间所形成的空隙与硅原子的大小基本相似。形成的空隙与硅原子的大小基本相似。但但四面体的价键并不平衡四面体的价键并不平衡(SiO4)4-，因此许多，因此许多四面体可共用氧四面体可共用氧原子形成一层原子形成一层。此时键价。此时键价仍不平衡仍不平衡，可，可与铝氧八面体结合形成与铝氧八面体结合形成各类粘土矿物。各类粘土矿物。中心孔0.32埃Si0.39埃（2）铝氧八面体（或简称八面体）铝氧八面体（或简称八面体）v八面体的基本结构是由八面体的基本结构是由1个铝离子（个铝离子（Al3+）和）和6个个氧离子（氧离子（O2-）或氢氧离子（）或氢氧离子（OH-）所构成。）所构成。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程其排列方式：以其排列方式：以6个个O2-或或OH-排成两层，每层都由排成两层，每层都由3个个O2-或或OH-排成三角形，但上层排成三角形，但上层O2-的位置与下层的位置与下层O2-交交错排列错排列，Al3+位于两层位于两层O2-的中心孔穴内。的中心孔穴内。像这样的构造单位，如果连接相邻的像这样的构造单位，如果连接相邻的3个个O2-的中心，的中心，可构成假想的可构成假想的8个三角形的面，个三角形的面，Al3+位于这位于这8个面的中个面的中心，这种结构单位为心，这种结构单位为铝氧八面体（或简称八面体）铝氧八面体（或简称八面体）。分子式：分子式：(AlO6)9-病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 2、单位晶片、单位晶片硅氧四面体和铝氧八面体在形成硅酸盐粘土矿物之前，硅氧四面体和铝氧八面体在形成硅酸盐粘土矿物之前，首先要分别各自聚合。聚合的结果：首先要分别各自聚合。聚合的结果：四面体在水平方向上无限延伸，排列成四面体片（简四面体在水平方向上无限延伸，排列成四面体片（简称硅片、硅氧片），硅片可用称硅片、硅氧片），硅片可用n(Si4O10)4-表示；表示；八面体在水平方向上无限延伸，排列成八面体片（简八面体在水平方向上无限延伸，排列成八面体片（简称铝片、水铝片），铝片可用称铝片、水铝片），铝片可用n(Al4O12)12-表示，两层表示，两层O都有剩余的负电荷。都有剩余的负电荷。硅氧四面体在平面硅氧四面体在平面图上相互连接成硅图上相互连接成硅片图形（图中片图形（图中A A、B B均为由六个氧离子均为由六个氧离子所构成的晶穴）所构成的晶穴）-1-1-1-1aabbcdcd硅片（硅氧片）图示法硅片（硅氧片）图示法N(Si4O10)4-铝片（水铝片）图示法铝片（水铝片）图示法-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1aabbcdcdN(Al4O12)12-六个氧原子所构成的八面体空隙与铝原子的大小相近似。许六个氧原子所构成的八面体空隙与铝原子的大小相近似。许多铝八面体相互连接，形成铝氧片。铝氧片有两个层面的电多铝八面体相互连接，形成铝氧片。铝氧片有两个层面的电价不平衡，可与价不平衡，可与氢原子氢原子连接形成连接形成水铝矿水铝矿，或与，或与硅氧片硅氧片通过不通过不同方式的连接结合成为同方式的连接结合成为铝硅酸盐铝硅酸盐。中心孔径0.58埃Al离子半径0.57埃病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3、单位晶层、单位晶层硅氧四面体和铝氧八面体分别各自聚合形成硅氧四硅氧四面体和铝氧八面体分别各自聚合形成硅氧四面体片和铝氧八面体片后