第一章土壤矿物质.pptx

17 二月 20231 1 土壤矿物质 1-1土壤矿物质的矿物组成和化学组成 一、土壤矿物质 二、土壤矿物质的主要元素组成 三、土壤的矿物组成 1.原生矿物 2.次生矿物 1-2 黏土矿物(次生矿物的一种)一、层状硅酸盐黏土矿物 1.铝硅酸盐黏土矿物的构造特征 2.硅酸盐黏土矿物的基本类型与特性 二、非硅酸盐黏土矿物 1-3 黏土矿物的形成与我国黏土矿物分布规律 一、黏土矿物的形成 1.原生矿物风化脱盐形成 2.风化沉淀学说(自然合成学说)3.风化和成土作用与黏土矿物组成的关系 二、次生矿物质的地理分布 三、我国土壤黏土矿物分布规律 四、黏土矿物的应用第1页/共33页17 二月 20232 1 土壤矿物质1-1土壤矿物质的矿物组成和化学组成一、土壤矿物质第2页/共33页17 二月 20233 1 1 土壤矿物质土壤矿物质 二、土壤矿物质的主要元素组成土壤矿物质元素组成特点：1.土壤矿物质主要元素组成为O、Si、Al、Fe.O+Si=76%,O+Si+Fe+Al=88.7%2.不同粒级颗粒(石砾、砂粒、粉砂粒和粘粒四级)的矿物质化学组成有所不同 3.在地壳中植物生长的必需营养元素含量很低，其中:P+S0.1%N0.001%,且分布不均匀。C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg、B、Fe、Cu、Zn、Mn、Mo、Cl这16种元素目前被认为是植物必需元素。4.土壤矿物的化学组成 岩石圈和土壤的主要化学组成（重量%）第3页/共33页17 二月 20234 1 土壤矿物质三、土壤的矿物组成 土壤矿物按其成因土壤矿物按其成因(母质、气候、生物、地形和时间母质、气候、生物、地形和时间)可分为原生矿物和次生矿物。可分为原生矿物和次生矿物。1.1.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称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称原生矿物(各种岩石受到不同程度的物理风化而未经化学风各种岩石受到不同程度的物理风化而未经化学风化的碎屑物，其原来的化学组成和结晶构造都没有改变，是植物养分的重要来源化的碎屑物，其原来的化学组成和结晶构造都没有改变，是植物养分的重要来源 )。风化作用是指地表和近地表的岩石、矿物等长期受气候冷热变化、风吹雨打、氧化作用风化作用是指地表和近地表的岩石、矿物等长期受气候冷热变化、风吹雨打、氧化作用,遭到破坏和发生变化的过程。物理风化作遭到破坏和发生变化的过程。物理风化作用是指使岩石发生机械破碎用是指使岩石发生机械破碎,而没有显著的化学成分变化的作用；化学风化作用是指岩石在水、氧气、二氧化碳等作用下发生化学分解作用。而没有显著的化学成分变化的作用；化学风化作用是指岩石在水、氧气、二氧化碳等作用下发生化学分解作用。岩石经过化学风化作用岩石经过化学风化作用,不仅原来的化学成分要发生改变不仅原来的化学成分要发生改变,而且会产生新的矿物。而且会产生新的矿物。原生矿物中，石英最难风化，长石次之，辉石、角闪石、黑云母易风化。因而石英常成为较粗的颗粒，遗留在土壤中，构成土壤原生矿物中，石英最难风化，长石次之，辉石、角闪石、黑云母易风化。因而石英常成为较粗的颗粒，遗留在土壤中，构成土壤的砂粒部分；辉石、角闪石和黑云母在土壤中残留较少，一般都被风化为次生矿物。的砂粒部分；辉石、角闪石和黑云母在土壤中残留较少，一般都被风化为次生矿物。原生矿物的种类和含量，随母质原生矿物的种类和含量，随母质(地表岩石经风化作用形成的松散碎屑，是形成土壤的基本的原始物质地表岩石经风化作用形成的松散碎屑，是形成土壤的基本的原始物质)的类型、风化的类型、风化强度和成土过程的不同而异。强度和成土过程的不同而异。土壤中原生矿物主要有四类：硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物类矿物和磷酸盐类矿物。其中硅土壤中原生矿物主要有四类：硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物类矿物和磷酸盐类矿物。其中硅酸盐类矿物占岩浆岩酸盐类矿物占岩浆岩(由岩浆凝结形成的岩石，约占地壳总体积的由岩浆凝结形成的岩石，约占地壳总体积的65%)65%)重量的重量的80%80%以上。以上。第4页/共33页17 二月 20235 1 1 土壤矿物质土壤矿物质(1)硅酸盐类矿物 一类由金属阳离子与硅酸根化合而成的含氧酸盐矿物。在自然界分布极广,是构成地壳、上地幔(厚度为20400千米)的主要矿物,估计占整个地壳的90以上。常见的有长石、云母、辉石、角闪石和橄榄石以及其他硅酸盐类等。硅酸盐类矿物大都不很稳定比较容易风化而释放出钠、钾、钙、镁、铁等元素，同时形成次生矿物。(2)氧化物类矿物 包括石英(SiO2)、赤铁矿(Fe2O3)、金红石(TiO2)等，相当稳定，不易风化。石英是土壤中分布最广的一种矿物砂粒的主要成分。(3)硫化物类矿物 硫化物矿物类似于自然金属元素矿物，具金属光泽，透明度低，光反射率强等。常见的硫化物类矿物有方铅矿(PbS)、闪锌矿(ZnS)、磁黄铁矿(Fe1-xS,x=0-0.2)等。极易风化，成为土壤中硫的主要来源。(4)磷酸盐类矿物 土壤中分布最广的是磷灰石，包括氟磷灰石Ca5(PO4)3F和氯磷灰石Ca5(PO4)3Cl两种，是土壤中无机磷的重要来源。第5页/共33页17 二月 20236 1 土壤矿物质2.次生矿物 岩石或母质在地表经风化或生物作用由原生矿物转变而来或重新合成形成的新矿物称次生矿物。其化学组成和晶体结构较原生矿物有所改变。据其性质与结构可分为三类：简单盐类、三氧化物类、次生铝硅酸盐类。简单盐类：属水溶性盐，易淋溶流失，一般土壤中较少，多存在于盐渍土中。如方解石(CaCO3)、白云石Ca、Mg(CO3)2、石膏(CaSO42H2O)、泻盐(MgSO47H2O)、芒硝(Na2SO410H2O)、水氯镁石(MgCl26H2O)等简单盐类就是由原生矿物经化学风化后的最终产物，结晶构造也较简单，常见于干旱和半干旱地区的土壤中。特别说明：土壤可溶性盐过量形成盐碱土，高浓度的钠、镁硫酸盐，影响了土壤水分的可利用性和土壤的物理性质。由于盐首先作用于根，使植株吸水困难，进而表现萎蔫，这种症状类似于根腐病。土壤中过量的钠盐，特别是碳酸钠等，引起土壤pH提高，导致植物的碱伤害。症状表现为褪绿、矮化、叶焦枯和萎蔫等。第6页/共33页17 二月 20237 1 土壤矿物质1-2 黏土矿物（次生矿物的一种）土壤矿物质中细小部分，粒径小于0.25m。土壤很多重要物理、化学过程和性质都和结晶层状铝硅酸盐(包括伊利石、蒙脱石和高岭石等)种类和数量有关。这类矿物在土壤中普遍存在，种类很多，是由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成(结晶层状铝硅酸盐)，是构成土壤的主要成分，故又称为黏土矿物。此外，像针铁矿(Fe2O3H2O)、褐铁矿(2Fe2O33H2O)、三水铝石(Al2O33H2O)属于三氧化物类次生黏土矿物,是硅酸盐矿物彻底风化后的产物，结晶构造较简单，常见于湿热的热带和亚热带地区土壤中。第7页/共33页17 二月 20238 1 土壤矿物质一、层状硅酸盐黏土矿物 1.1.铝硅酸盐黏土矿物的构造特征铝硅酸盐黏土矿物的构造特征(几个概念几个概念)(1)(1)黏土矿物的基本结构单元黏土矿物的基本结构单元黏土矿物的基本结构单元硅氧四面体铝氧八面体第8页/共33页17 二月 20239 1 土壤矿物质硅氧四面体硅氧四面体SiO44-中心孔0.32A0Si-0.39埃第9页/共33页17 二月 202310 1 1 土壤矿物质土壤矿物质铝氧八面体铝氧八面体中心孔径0.58埃Al离子半径0.57埃每个氧原子带1.5个负电荷化学结构式AlO69-为什么氧原子和硅原子形成四面体构造，而铝原子和氧原子形成八面体构造？电性平衡 几何原因 追求稳定性第10页/共33页17 二月 202311 1 1 土壤矿物质土壤矿物质(2)单位晶片(硅氧四面体硅层 铝氧八面体铝层)硅氧四面体片 n(Si4O10)4-公用底角氧原子第11页/共33页17 二月 202312 1 1 土壤矿物质土壤矿物质硅氧四面体片底层有六角形网眼要记住！网眼半径1.32埃。第12页/共33页17 二月 202313 1 1 土壤矿物质土壤矿物质铝氧八面体片 n(Al4O12)12-公用上下两层氧原子形成片第13页/共33页17 二月 202314 1 土壤矿物质铝氧八面体片(水铝片)铝硅酸盐黏土矿物的晶体是由硅氧四面体片和铝氧八面体片两种基本晶片连接而成的薄片层状结晶体。第14页/共33页17 二月 202315 1 1 土壤矿物质土壤矿物质(3)(3)单位晶层单位晶层 1:1 1:1型型 一层硅层与一层铝层重叠而成一层硅层与一层铝层重叠而成 2:1 2:1型型 两层硅层中间夹一铝层两层硅层中间夹一铝层 2:1:1 2:1:1型型 2:12:1型基础上增加一铝层型基础上增加一铝层(或镁层或镁层)(4)同晶替代(同晶置换，同形异质现象)黏土矿物晶架结构中原子被另外一个大小相近、类型相同的离子代替，但不破坏晶架结构的现象。同晶替代条件：大小相近；电性相同。产生结果：晶架结构可能产生了剩余负电荷(以低价代替高价较为普遍)。同价离子相互取代，晶价电荷数量不变 低价离子代替高价，负电荷增加(常见)高价代替低价正电荷增加(自然界很少见)高价代替低价和低价代替高价同时发生在相邻部位，无剩余负电荷产生。现象：四面体中硅被铝取代;八面体中铝被镁、铁取代。土壤带电原因之一第15页/共33页17 二月 202316 1 1 土壤矿物质土壤矿物质2.2.硅酸盐黏土矿物的基本类型与特性硅酸盐黏土矿物的基本类型与特性(1)(1)高岭组高岭组(1:1(1:1型矿物型矿物)1:11:1型单位晶层构造型单位晶层构造 高岭石结构模型高岭石结构模型瞧：氢键在这里（牢固）外表面单位晶层无内表面(高岭石)第16页/共33页17 二月 202317 1 1 土壤矿物质土壤矿物质高岭组高岭组(1:1(1:1型矿物型矿物)特性特性 这一组矿物主要有这一组矿物主要有:高岭石、珍珠陶土高岭石、珍珠陶土AlAl4 4(OH)(OH)8 8SiSi4 4O O1010、埃洛石埃洛石 AlAl4 4SiSi4 4O O1010(OH)(OH)8 8 4H4H2 2O O等等 晶层结构为晶层结构为1:11:1型型 分子式分子式 AlAl2 2SiSi2 2O O5 5(OH)(OH)4 4-Al-Al2 2O O3 3.2SiO.2SiO2 2.2H.2H2 2O SaO Sa值值(硅铝率硅铝率 )=SiO)=SiO2 2/Al/Al2 2O O3 3=2=2 晶架结构内部同晶替代少晶架结构内部同晶替代少(永久电荷少永久电荷少)，阳离子交换量，阳离子交换量:3-15cmol(+)/kg:3-15cmol(+)/kg 晶层之间为晶层之间为H H键，胀缩性小键，胀缩性小 只有外表面，无内表面只有外表面，无内表面 高岭石外表面高岭石外表面H H+可以被解离，表面带负电荷可以被解离，表面带负电荷(可变电荷多可变电荷多)外形是片状外形是片状(明显的六角形片状，粒径在明显的六角形片状，粒径在0.10-50.10-5 m m。多数在。多数在0.2-20.2-2 m m 粘着力、可塑性弱。粘着力、可塑性弱。这类矿物主要分布在南方热带和亚热带土壤中，而华北、东北、西北及西这类矿物主要分布在南方热带和亚热带土壤中，而华北、东北、西北及西藏高原土壤中含量较少藏高原土壤中含量较少第17页/共33页17 二月 202318 1 1 土壤矿物质土壤矿物质硅铝铁律概念硅铝铁律概念 硅铝率：土壤粘粒中二氧化硅与三氧化二铝的分子数硅铝率：土壤粘粒中二氧化硅与三氧化二铝的分子数(物质的量物质的量)之之比。比。Sa=SiO Sa=SiO2 2/Al/Al2 2O O3 3 硅铝铁率：土壤粘粒矿物的二氧化硅分子数与三氧化二铁、三氧化二硅铝铁率：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的比。铝分子数之和的比。Saf=SiOSaf=SiO2 2/(Fe/(Fe2 2O O3 3+Al+Al2 2O O3 3)=SiO)=SiO2 2/R/R2 2O O3 3意义意义:(1)(1)判断黏土矿物的组成及大体特征。判断黏土矿物的组成及大体特征。(2)(2)与土壤母岩对比，分析土壤成土过程；与土壤母岩对比，分析土壤成土过程；SaSa增大，土壤有脱铝增大，土壤有脱铝 现象现象(酸性淋溶酸性淋溶-灰化土灰化土)；SaSa减小，土壤有富铝化作用减小，土壤有富铝化作用(红壤）。红壤）。(3)(3)对照土壤剖面上下各层硅铝率，说明物质淋溶状况。对照土壤剖面上下各层硅铝率，说明物质淋溶状况。(4)(4)判断土壤带电性。判断土壤带电性。SiOSiO2 2叫酸胶基，带负电；叫酸胶基，带负电；R R2 2O O3 3叫碱胶基，叫碱胶基，带正电。带正电。第18页/共33页17 二月 202319 1 1 土壤矿物质土壤矿物质(2)(2)蒙蛭组蒙蛭组(2:1(2:1型膨胀性矿物型膨胀性矿物)2:1 2:1型型(蒙脱石蒙脱石)单位晶层构造单位晶层构造第19页/共33页17 二月 202320 1 1 土壤矿物质土壤矿物质蒙蛭组(2:1型膨胀性矿物)特性 这一组矿物主要有：蒙脱石(Al3.34Mg0.66)Si8O20(OH)4(X0.66 X-补偿异价离子置换引起的电荷亏缺的层间可交换阳离子)，拜来石Al4Si8O20(OH)4nH2O，绿脱石Al2(Si4O10)(OH)2nH2O 等 晶层结构为2:1型 分子式 Al2Si4O10(OH)2.nH2O-Al2O34SiO2H2On H2O Sa=4 电荷数量大，晶架结构内部同晶替代较普遍主要发生在硅层蒙脱石阳离 子交换量:80-120cmol(+)/kg，又有少量发生Mg2+代替Al3+。晶层之间为分子键，胀缩性强 既有外表面，又有丰富的内表面 外形是片状，颗粒较小，有效直径0.01-1.0m.粘着力、可塑性强。这类矿物主要分布在东北的黑钙土和华北的栗钙土中，华北褐 土、西北灰钙土也有少量。第20页/共33页17 二月 202321 1 1 土壤矿物质土壤矿物质蒙脱石晶层间距变化:0.96-2.14nm单位晶层第21页/共33页17 二月 202322 1 1 土壤矿物质土壤矿物质 (3)水化云母组(2:1型非胀缩性矿物或伊利组)2:1型(水云母-伊利石)单位晶层构造第22页/共33页17 二月 202323 1 1 土壤矿物质土壤矿物质伊利石特征（水化云母组）伊利石特征（水化云母组）(2:1(2:1型非胀缩性矿物）型非胀缩性矿物）这一组矿物主要代表矿物为伊利石这一组矿物主要代表矿物为伊利石K K11AlAl2 2(Al,Si)Si(Al,Si)Si3 3O O1010(OH)(OH)2 2nHnH2 2O O 晶层结构为晶层结构为2:12:1型型AlAl2 2O O3 34SiO4SiO2 2HH2 2OnHOnH2 2O SaO Sa值值=SiO=SiO2 2/Al/Al2 2O O3 3=3-4=3-4晶架结构内部同晶替代较普遍晶架结构内部同晶替代较普遍,主要发生在硅层，很少发生在主要发生在硅层，很少发生在AlAl层层(永久永久电荷多电荷多)。阳离子交换量：阳离子交换量：20-40cmol(+)/kg20-40cmol(+)/kg晶层之间为钾键，胀缩性弱晶层之间为钾键，胀缩性弱既有外表面，又有一定的内表面既有外表面，又有一定的内表面伊利石晶层厚伊利石晶层厚1nm1nm，晶层间距变化，晶层间距变化:1-1.3nm:1-1.3nm，颗粒直径，颗粒直径0.1-2.0 0.1-2.0 m m粘着力、可塑性强。粘着力、可塑性强。这类矿物主要分布在西北干旱半干旱土壤中，钾素丰富，南方雨这类矿物主要分布在西北干旱半干旱土壤中，钾素丰富，南方雨量大淋溶强的土壤中少。量大淋溶强的土壤中少。第23页/共33页17 二月 202324 1 1 土壤矿物质土壤矿物质三大类次生层状铝硅酸盐矿物区别三大类次生层状铝硅酸盐矿物区别性质性质次生层状铝硅酸盐矿物次生层状铝硅酸盐矿物蒙脱石蒙脱石伊利石伊利石高岭石高岭石晶架结构晶架结构2:12:12:12:11:11:1SaSa值值4 43-43-42 2晶层间连接键晶层间连接键分子引力分子引力钾键钾键氢键氢键颗粒大小（颗粒大小（m m）0.01-1.00.01-1.0（小）（小）0.1-2.00.1-2.0（中）（中）0.1-5.00.1-5.0（大（大)形状形状不规则片状不规则片状不规则片状不规则片状六方形晶体六方形晶体总表面（总表面（m m2 2/g/g）大大 600-800600-800中中 70-12070-120小小 10-2010-20外表面外表面大大中中小小内表面内表面很大很大中中无无胀缩性胀缩性高高中中低低阳离子交换量阳离子交换量(cmol/kg)(cmol/kg)80-12080-12020-4020-403-153-15第24页/共33页17 二月 202325 1 1 土壤矿物质土壤矿物质(4)(4)绿泥石组绿泥石组(2:1:1(2:1:1 或或2:22:2型矿物型矿物)(MgFeAl)(MgFeAl)1212(SiAl)(SiAl)8 8O O2020(OH)(OH)1616 绿泥石是富含镁、铁及少量绿泥石是富含镁、铁及少量铬的硅酸盐黏土矿物。铬的硅酸盐黏土矿物。4Al 4Al2 2O O3 3 8SiO 8SiO2 28H8H2 2O O SaSa值值=SiO=SiO2 2/Al/Al2 2O O3 3=2=2 阳离子交换量为阳离子交换量为10-40cmol/kg10-40cmol/kg 在我国土壤中少见，主在我国土壤中少见，主 要存在于一些漠境、半漠境要存在于一些漠境、半漠境 地带的某些黄土母质发育的地带的某些黄土母质发育的 土壤里。土壤里。水镁石或水铝石滑石第25页/共33页17 二月 202326 1 1 土壤矿物质土壤矿物质层状硅酸盐黏土矿物的构造特征层状硅酸盐黏土矿物的构造特征 层状结构硅酸盐矿物是由一系列层状结构硅酸盐矿物是由一系列SiOSiO4 4 4-4-四面体以角顶相连成二维无四面体以角顶相连成二维无限延伸的层状硅氧骨干的硅酸盐矿物。硅氧骨干中最常见的是每个四面体限延伸的层状硅氧骨干的硅酸盐矿物。硅氧骨干中最常见的是每个四面体均以三个角顶与周围三个四面体相连而成六角网孔状的单层，其所有活性均以三个角顶与周围三个四面体相连而成六角网孔状的单层，其所有活性氧都指向同一侧。四面体片通过活性氧再与其他金属阳离子氧都指向同一侧。四面体片通过活性氧再与其他金属阳离子(主要是主要是MgMg2+2+、FeFe2+2+、AlAl3+3+等等)相结合。这些阳离子都具有八面体配位，各配位八面体均共相结合。这些阳离子都具有八面体配位，各配位八面体均共棱相连而构成二维无限延展的八面体片。四面体片与八面体片相结合，便棱相连而构成二维无限延展的八面体片。四面体片与八面体片相结合，便构成了结构单元层。构成了结构单元层。如果结构单元层只由一片四面体片与一片八面体片组成，则是如果结构单元层只由一片四面体片与一片八面体片组成，则是1:11:1型型结构单元层结构单元层(如高岭石中的层如高岭石中的层)；如果是由活性氧相对的两片四面体片夹一；如果是由活性氧相对的两片四面体片夹一片八面体片构成，则为片八面体片构成，则为2:12:1型结构单元层型结构单元层(如云母、滑石、蒙脱石中的层如云母、滑石、蒙脱石中的层)；如果晶层构造是由两层硅片夹一层铝片组成，再加上与之重叠的水镁片或如果晶层构造是由两层硅片夹一层铝片组成，再加上与之重叠的水镁片或水铝片水铝片(八面体片八面体片)，则是，则是2:1:12:1:1型结构单元层型结构单元层(如绿泥石中的层如绿泥石中的层)。第26页/共33页17 二月 202327 1 1 土壤矿物质土壤矿物质二、非硅酸盐黏土矿物氧化铁氧化铁氧化铝氧化铝水铝英石水铝英石氧化硅氧化硅针铁矿（针铁矿（-FeOOH-FeOOH）（温带）（温带热带亚热带土壤中）。晶体热带亚热带土壤中）。晶体呈针状。呈针状。赤铁矿（赤铁矿（-Fe-Fe2 2O O3 3）：在高）：在高温、潮湿、风化程度很深的温、潮湿、风化程度很深的红色土壤中存在红色土壤中存在.黄色和棕色黄色和棕色土壤中没有。氧化铁使土壤土壤中没有。氧化铁使土壤呈现棕色、褐色、桔红色和呈现棕色、褐色、桔红色和红色。氧化铁往往以胶膜态红色。氧化铁往往以胶膜态包被在土壤颗粒表面包被在土壤颗粒表面形成形成坚硬的物质坚硬的物质(铁盘铁盘)。-Fe-Fe2 2O O3 3，刚玉型刚玉型结构结构，在自，在自然界稳定，然界稳定，称称赤铁矿赤铁矿。三水铝石，又称三羟三水铝石，又称三羟铝石。铝石。AlAl（OH)OH)3 3,分分布在热带和亚热带高布在热带和亚热带高度风化的孙兴土壤中。度风化的孙兴土壤中。我国我国30300 0C C以南地区土以南地区土壤中才有。因含有三壤中才有。因含有三氧化二铁等杂质（氧化二铁等杂质（2%2%以下）而呈不同颜色。以下）而呈不同颜色。白色、浅灰色、浅绿白色、浅灰色、浅绿或浅红色。单斜晶系。或浅红色。单斜晶系。有的成钟乳状或豆状有的成钟乳状或豆状或球状。或球状。水铝英石水铝英石x Ax Al l2 2O O3 3.ySiO.ySiO2 2.nH.nH2 2O O是火山灰土壤的主要是火山灰土壤的主要黏土矿物。温带半湿黏土矿物。温带半湿润和湿润地区土壤。润和湿润地区土壤。非晶质，常有葡萄状非晶质，常有葡萄状的外型，也会呈现聚的外型，也会呈现聚集状集合体附在其他集状集合体附在其他岩石表面上。蜡状光岩石表面上。蜡状光泽，白色、绿色、蓝泽，白色、绿色、蓝色、黄色到棕色皆有。色、黄色到棕色皆有。半透明。半透明。蛋白石：蛋白石：SiOSiO2 2.nH.nH2 2O O 火山灰土壤。灰化土壤，火山灰土壤。灰化土壤，来源于有机体形成有机酸产来源于有机体形成有机酸产生酸性淋溶的土壤中。是非生酸性淋溶的土壤中。是非晶质结构断口为贝壳状。如晶质结构断口为贝壳状。如果沉淀在生物遗骸中，则形果沉淀在生物遗骸中，则形成成“树化玉树化玉”。如果含铁、钙、镁、铜等，如果含铁、钙、镁、铜等，蛋白石一般具有玻璃光泽或蛋白石一般具有玻璃光泽或蜡状光泽；如果出现色彩光蜡状光泽；如果出现色彩光泽随角度变化，则是贵重的泽随角度变化，则是贵重的宝石。澳大利亚是蛋白石出宝石。澳大利亚是蛋白石出产最多的国家，蛋白石也是产最多的国家，蛋白石也是澳大利亚的澳大利亚的“国石国石”。第27页/共33页17 二月 202328 1 1 土壤矿物质土壤矿物质1-3 黏土矿物的形成与我国黏土矿物分布规律 一、黏土矿物的形成 1.1.原生矿物风化脱盐形成原生矿物风化脱盐形成 2.2.风化沉淀学说风化沉淀学说(自然合成学说自然合成学说),),由风化的简单盐类在一定条件下合成的由风化的简单盐类在一定条件下合成的 简单来说，原生矿物经风化分解作用后，分解产物经过絮凝、吸收、交换等简单来说，原生矿物经风化分解作用后，分解产物经过絮凝、吸收、交换等物理化学作用重新合成新的次生黏土矿物。其过程大致是：在岩石风化过程中，首物理化学作用重新合成新的次生黏土矿物。其过程大致是：在岩石风化过程中，首先从原生矿物晶格上将先从原生矿物晶格上将SiOSiO2 2、FeFe2 2O O3 3和和AlAl2 2O O3 3分离出来，然后它们互相化合，形成黏分离出来，然后它们互相化合，形成黏土矿物。土矿物。由于风化过程形成的由于风化过程形成的SiOSiO2 2是带负电的，当它在酸性或中性环境中遇到胶体状是带负电的，当它在酸性或中性环境中遇到胶体状态带正电荷的态带正电荷的Al(OH)Al(OH)3 3、Fe(OH)Fe(OH)3 3时，互相凝聚，生成类似黏土的非晶形矿物水铝时，互相凝聚，生成类似黏土的非晶形矿物水铝石类，随后再生成晶形的次生黏土矿物，如高岭石、蒙脱石、拜来石等。石类，随后再生成晶形的次生黏土矿物，如高岭石、蒙脱石、拜来石等。3.3.风化和成土作用与黏土矿物组成的关系风化和成土作用与黏土矿物组成的关系 黏土矿物是在原生矿物风化和成土过程中所形成的次生矿物。黏土矿物是在原生矿物风化和成土过程中所形成的次生矿物。气候因素影响：气候因素影响母岩、母质的风化进程。气候因素影响：气候因素影响母岩、母质的风化进程。母质因素影响：不同成土母质对黏土矿物组成和化学性质有较大影响。母质因素影响：不同成土母质对黏土矿物组成和化学性质有较大影响。地形因素影响：地形影响水热条件重新分配，从而影响母质的物理风化和地形因素影响：地形影响水热条件重新分配，从而影响母质的物理风化和化学风化强度。化学风化强度。第28页/共33页17 二月 202329 1 1 土壤矿物质土壤矿物质二、次生矿物质的地理分布 热带和亚热带地区，土壤含有较多的高岭石、水铝石、氧化铁、氧化铝等次生热带和亚热带地区，土壤含有较多的高岭石、水铝石、氧化铁、氧化铝等次生矿物。矿物。干旱寒冷地区，黏土矿物以伊利石、蛭石、蒙脱石比较普遍。干旱寒冷地区，黏土矿物以伊利石、蛭石、蒙脱石比较普遍。温暖或温湿条件比较适中地区，黏土矿物也以伊利石为主，但还出现了少量高温暖或温湿条件比较适中地区，黏土矿物也以伊利石为主，但还出现了少量高岭石。岭石。第29页/共33页17 二月 202330 1 1 土壤矿物质土壤矿物质三、我国土壤黏土矿物分布规律附表：我国主要土类中胶体矿物分布表附表：我国主要土类中胶体矿物分布表(小于小于5 5微米土粒中的微米土粒中的%)%)地区地区土壤土壤伊利石伊利石蒙脱石蒙脱石型伊利型伊利石石蛭石蛭石蒙脱石蒙脱石高岭石高岭石水铝石水铝石赤铁矿赤铁矿钛铁矿钛铁矿西北西北华北华北东北东北南方南方棕漠土棕漠土灰漠土灰漠土淡栗土淡栗土暗栗土暗栗土棕棕 壤壤灰化土灰化土红红 壤壤砖红壤砖红壤 353535353535353530301515101010102 22 20 00 00 00 00 00 04 44 44 44 45 58 85 55 52 210102 22 22 21 11 1痕迹痕迹3 32 21010101015152020505015150 00 00 00 00 00 01 125258 88 88 88 88 88 8101020201 11 11 11 11 1151520205 5 黏土矿物的形成与环境条件有密切关系，在偏碱性条件下，如有富足盐基离子，特别是具有较多镁离子，则有利于蒙脱石粘粒形成；如果钾离子特别丰富，则形成的粘粒矿物可能以伊利石为主；南方土壤淋溶作用强，盐基离子少，所形成的粘粒矿物以高岭石为主，其次为氧化物矿物；北方以水云母(伊利石)为主；秦岭、长江中下游水云母、蛭石、高岭石交错分布区；西北和青藏高原水云母区，土壤风化程度最低。第30页/共33页17 二月 202331 1 1 土壤矿物质土壤矿物质四、黏土矿物的应用 黏土矿物具有强烈的吸附特性，可塑性等，被广泛地应用在环境修复、黏土矿物具有强烈的吸附特性，可塑性等，被广泛地应用在环境修复、医药工业、陶瓷工业和工程建筑方面。当前应用改性黏土矿物应用在纺医药工业、陶瓷工业和工程建筑方面。当前应用改性黏土矿物应用在纺织、造纸工业等。土壤中广泛存在的黏土矿物成为土壤一系列性质决定织、造纸工业等。土壤中广泛存在的黏土矿物成为土壤一系列性质决定因素。因素。第31页/共33页17 二月 202332思考题（作业）：1地壳和土壤的元素组成有哪些异同点？2比较高岭石、蒙脱石、水云母、蛭石、绿泥石在晶体结构上的差异。3什么是同晶替代？为什么土壤黏土矿物一般以带负电荷为主？4影响土壤黏土矿物类型的主要因素有哪些？我国土壤黏土矿物的分布规律如何?1 1 土壤矿物质土壤矿物质第32页/共33页17 二月 202333感谢您的观看！第33页/共33页