大学土壤学课件-风化与土壤形成

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1、第二章岩石风化和土壤形成主要内容矿物和岩石风化土壤母质类型土壤形成土壤剖面及其形态特征掌握风化作用的类型、风化产物的母质类型理解土壤的形成过程和实质。风化类型(weathering)物理、化学及生物风化物理风化：机械崩解作用，由温度变化、水分冻结、碎石劈裂以及风力、流水、冰川的摩擦力等物理因素的作用引起，使岩石由大块变成碎块，再逐渐变成细粒，其形状、大小改变(增大接触面)，为化学风化创造条件，但成分发生的变化很小。化学风化：化学分解作用，由水、二氧化碳和氧气等参与下进行的各种过程，包括溶解水化－矿物与水化合水解－由于水的H+

2、从硅酸盐矿物中，部分取代了碱金属和碱土金属的盐基离子，生成可溶性盐类氧化－湿润条件下，含铁、硫的矿物，实质为强酸化过程。生物风化：生活在岩石表面和土壤中的各种生物的生命活动，可直接参与岩石矿物的分解破坏，且加强了物理和化学风化的作用。含钾丰富的黑云母和长石易受到分解，是与细菌、真菌和藻类从中吸取钾素分不开的。岩石风化的产物可溶性盐：硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氯化物等。合成次生矿物：如伊利石、蒙脱石、高岭石等粘土矿物，以及铁铝的氧化物和氢氧化物。残余的碎屑：难风化的矿物和各种岩屑。矿物风化的难易影响因素：外界环境条件矿物的成分和

3、结构在外界风化环境条件大致相同的情况下，常见的各种矿物抵抗风化的相对稳定性：橄榄石(孤立的硅氧四面体通过盐基离子相互结合)<辉石(硅氧四面体单链)<角闪石(硅氧四面体双/复链)<黑云母<钙斜长石<钙钠斜长石<钠斜长石<钾长石<白云母<石英硅酸盐的基本构造硅氧四面体(tetrahedra)四个半径1.32Å的氧离子和一个位于它们中间的半径0.39Å的硅离子构成铝水八面体(octahedra)半径0.57Å的一个铝离子和六个氧和氢氧离子构成硅酸盐层层状硅酸盐粘土矿物的基本单位，由铝水八面体的两个面上通过共用氧离子和硅氧四面体片结

4、合。硅酸盐矿物抵抗风化的稳定性，从硅氧四面体和铝水八面体结晶来看，取决于中央阳离子的大小对基本构造单位中央空间的适合程度。同晶代换(isomorphoussubstitution)阳离子间的取代作用。只在原生矿物及次生矿物成矿时产生，其代替条件是价荷、半径差异较小，将造成构造不稳，价荷剩余。影响风化的主要因子矿物风化构造：孤立<单链<双链<层状<架状电荷平衡同晶代换量大小盐基离子种类和数量能量状态岩石风化矿物的组成、结构和构造形成时的热力条件与目前所处环境的差异岩石的节理和裂隙发育状况风化产物的类型一、生态类型硅质、长石质、

5、铁镁质、钙质风化物和未成岩类物质岩石种类、矿物组成、化学成分风化物的厚度、通气透水性、养分、酸碱度等二、地球化学类型地球表面疏松的风化层，是形成土壤的母质。风化层的物质组成、化学成分及进一步风化的速率，决定于风化物的种类及其特性，也决定于风化环境的生物气候条件。迁移速率：Na>K>Mg>Ca>Al,Fe；Cl-/SO42->CO32-在一定的生物气候条件下出现的风化产物，可分为几种地球化学类型。母岩→碎屑类型(物理风化，干旱、半干旱、寒冷地区或山地；风化物的化学成分和矿物组成与原岩基本相同)→钙化类型(化学风化，干旱和半湿润

6、条件；K,Na,Ca,Mg/Cl-/SO42-淋溶流失，CaCO3相对富集；浅层地下水中常含可溶性盐分，矿化度较高；形成内陆盐土分布区)→硅铝化类型(温带或暖温带雨量适中的条件；Cl-/SO42-强烈淋失，甚至溶解度较小的CaCO3也被淋溶，而Al,Fe,Si等元素尚有残留；风化物的反应由碱性或中性变成微酸性，且形成伊利石、蛭石、蒙脱石等次生粘土矿物)→富铝化类型(热带、亚热带，长期强烈的化学分解，盐基成分全部淋失，硅酸也产生淋溶，风化物中只残存一些最难风化的石英、铁和铝的氧化物及次生粘土矿物高岭石)三、母质类型定积母质/残

7、积物未经搬运的风化残留物，分布在山区较平缓的高地上，是山区主要成土母质之一。地面上的残积物经水流淋洗后，具粗骨性特征，其组成和性质与原岩有较大的差别。下层的风化物逐渐过渡至基岩，具连续性特征。运积母质据不同搬运作用的外力方式，可分为：1)流水沉积母质—据流水的性质和沉积的地形，分坡积物、洪积物和淤积物。坡积物：分选性较差，质地多为含砾质壤土，常存在埋藏土壤剖面，是山区的主要成土母质。在山麓的坡积物常形成宽阔的裙状地形，称为坡积裙。淤积物/冲积物/沉积物：受河流(经常性水流)侵蚀、搬运和堆积而成。具明显的分层性，淤积沙、石的磨

8、圆度很好，淤积物的分选性很好。多属近代的河流沉积物。如我国三大冲积平原。洪积物：干旱与半干旱地区的山地，由于骤融的雪水，或是间歇性的暴雨，形成流速湍急的洪水，将山区的风化碎屑夹杂泥沙，搬运到山谷出口处，由于地势宽坦而水流减缓，使所携带的物质沉积下来，形成扇面地形，称为洪积扇。洪积物具粗略的