《土壤学》课件3第二章岩石风化和风化类型

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章,岩石风化和风化类型,内容提要,三种风化作用类型,影响风化作用因素,风化产物三种类型,土壤形成的五大因素,土壤形成实质,第一节 风化作用（风化过程）,地表的岩石在大气和水的联合作用以及温度变化和生物活动影响下，所发生的一系列,崩解,和,分解,作用。,岩石发生风化作用的原因,岩石处在它生成的环境条件下是稳定的（处于一种平衡状态），但条件发生变化，为了适应新的环境，必然发生变化，以达到适应新环境的新平衡。这种变化是慢长的，如果环境不断发生变化，则岩石或风化物可能一直在变化。,一、风化作用的概念,一、岩石风化作用的类型,（一）物理风化,岩石发生疏松、崩解等机械破坏过程，只造成岩石结构、构造的改变，一般不引起化学成分的变化的过程称为物理风化。(见下图）,岩石的层状剥落示意图,寒,裂风化,风化作用,引起物理风化作用的因素很多，主要有,：,冰劈作用,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。,风和流水的作用 主要风和流水把岩石表层剥落的碎屑吹走、冲走及磨蚀。,热力作用 岩石受热后引起表层和内部热胀冷缩不同引起。,球状风化,冰劈作用,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作用而破碎。,卸荷作用 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。,玉龙雪山冰川槽,（二）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有,溶解作用 指岩石矿物溶解于水的作用。,水化作用 指水分子与矿物化合生成含水矿物的化学作用。,水解作用 指矿物与水发生反应而分解的作用。,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矿物。,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的作用称之为碳酸化作用。这种现象在石灰岩地区最为常见。,（,1,）溶解作用,水是一种极性溶剂，岩石中的矿物都是无机盐， 虽然占绝大部分的硅酸盐和铝硅酸盐矿物溶解度很小， 但很大的地质年代中，水溶解的规模是相当大的， 况且地表的水常常溶有,CO,2,、,NO,2,以及有机酸等， 这样大大提高了水的溶解能力。,风化作用,（,2,）水化作用,指无水矿物与水结合成为含水矿物的作用。,CaSO,4,2H,2,O CaSO,4,.2H,2,O,2Fe,2,O,3,3H,2,O 2Fe,2,O,3,.nH,2,O,赤铁矿 褐铁矿,风化作用,（）水解和碳酸化作用,水解,2KAlSi,3,O,8,3H,2,O Al,2,Si,2,O,5,(OH),4SiO,2,2KOH,钾长石 高岭石,碳酸化水解作用,2KAlSi,3,O,8,CO,2,2H,2,O AlSi,2,O,5,(OH),4SiO,2,K,2,CO,3,CO,2,溶于水时，对碳酸盐的溶解力，较纯水增强几十倍。,水解和碳酸化作用的实质，矿物中的盐基离子被子氢离子取代。,风化作用,CaCO,3,H,2,CO,3,Ca(HCO,3,),2,溶解度很低 溶解度较高,平衡的变化,：,(1),当,CO,2,充足时，且有一定的湿度，平衡一直向右,(2),当湿度较小，,Ca(HCO,3,),2,脱水并放出,CO,2,，,平衡向左进行,。,(H,2,O+CO,2,),石笋,石灰岩的风化,风化作用,自然界的许多石灰岩溶洞不断地进行着以上反应， 形成千姿百态的地。如石笋、石钟乳、石柱、石林等，,（）氧化作用,空气中的氧在有水的条件下，氧化能力很强。,2FeS,2,2H,2,O,7O,2,FeSO,4,2H,2,SO,4,湿润的条件下含铁、硫的矿物（含变价元素）普遍地进行着氧化过程。深色矿物（因含二价铁）容易风化。,风化作用,（三）生物风化作用,岩石和矿物在生物影响下发生的物理和化学变化称生物风化作用。生物风化作用主要有两个方面：,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碎作用(物理风化)。例如：根劈作用（图）。,微生物、植物根系、动物等，在岩石风化初期主要是低等生物如细菌,、,真菌,、,地衣等。,根 劈 作 用,根劈作用,生物的化学分解作用,有些生物在生命活动中靠分泌酸类物质分解岩石，从中吸取营养物质。,上述3种风化类型之间相互影响，相互联系,只是在不同的外界条件下各有侧重。,风化作用实质上表现为一系列,崩解,和,分解,风化作用,崩解,：,岩石由大块变成碎块，再渐变成细粒，其形状和大小改变了，但化学成分不发生变化。,自然界中，三种风化作用通常是联合进行与相互助长的， 划分它是为了讨论方便。,物理风化,化学风化,分解：,岩石风化过程中,化学成分发生变化,生物风化,花岗岩节理和球状风化,1.,内因,（岩石的性质）,岩石本身的性质以及组成岩石的矿物纯度影响着风化的速度和强度,。,组成岩石的矿物成分和性质,岩石的结构,岩石的构造,岩石特征,有无层理、片理结构及垂直节理等。,二、影响风化作用强弱的因素,（,1,）组成岩石的矿物成分和性质,组成岩石的矿物颜色、颗粒大小。,组成岩石的矿物的化学结构 即稳定性,注：在外界环境条件大致相同的情况下，常见的各种矿物抗风化的稳定性顺序如下：,石英,白云母,正长石,斜长石,黑云母,角闪石,辉石,橄榄石,（结合矿物结晶顺序图）,影响因素,（）岩石的结构,隐晶或等粒细粒的稳定性大于等粒粗粒或斑状（物理风化）。 但是一当岩石破碎崩解，细粒由于表面积大，容易受到水、空气、,CO,2,等化学物质作用而发生化学风化。,（）岩石的构造,坚硬而致密结构的岩石，比疏松多孔的岩石抗风化能力强，有层理、片理、节理和裂隙的岩石，水分、空气容易侵入而引起风化。,影响因素,岩石的形成环境与所处环境差别越大越容易风化。,岩浆岩、变质岩主要是在高温高压下形成的，在,地表极易风化；,沉积岩抗风化能力比岩浆岩等强；,花岗岩、片麻岩露头多呈疏松分解状态；,砂岩露头则常常保持良好。,影响因素,总 结,2.,外因,（岩石所处的环境条件）,（,1,）气候 ：控制风化作用的类型和速度,a.,极地气候区,b.,沙漠干旱气候区,c.,温带湿润气候区,d.,热带炎热气候区,（,2,）地形和植被,：,地形可影响风化作用的速度、 深度及风化产物的堆积厚度和分布状况。,影响因素,土壤矿物风化强度指数,1,）原理,土壤矿物质脱盐基，脱硅，富铁铝化的程度，可表明其分解迁移的强度。,2,）矿物风化程度的量度指标：,土壤学中采用土体中某些化学元素被淋溶的程度来表示风化强度。,硅铁铝率：即,SiO,2,/R,2,O,3,摩尔数比率。该值小，表明脱硅富铝化过程强。,迁移系数：,Km=,（任一土层的,x/AI,2,O,3,）,/,（母质（岩）层中,x/AI,2,O,3,）,x,代表,K,、,Ca,、,Na,、,Mg,、,Fe,等元素。,Km,小于,1,表示该元素在该土层有淋溶，反之有富集。,以,AI,2,O,3,为标准是因其为土壤中最为稳定的的化合物。,3,土壤矿物风化强度指数,风化指数：,Jackson,按矿物在环境中的稳定度由小到大划分为,13,级，称为稳定指数。,风化指数,标准矿物,矿物类型,稳定度,出现土层,备注,1,石膏,原,生,矿,物,易,溶,存在于未风化层,矿质养分结晶,2,方解石,3,橄榄石辉石,风,化,快,存在于弱风化幼年土层,具有丰富的矿质养分,4,黑云母,5,长石,6,石英,风,化,缓,慢,正常土壤中之黏土矿物,矿质养分以交换吸附态存在,7,伊利石,次,生,矿,物,8,蛭石,9,蒙脱石,10,高岭石,11,三水铝石,风化,极为,缓慢,热带极古老土壤,矿质养分贫乏,12,赤铁矿,13,锐钛矿,次生矿物,原生矿物在风化和成土过程中新形成的矿物称为次生矿物，它包括简单盐类、次生氧化物和铝硅酸盐类。它们是土壤矿物中最细小的部分，具有活动的晶格、呈现高度分散性，并具有强烈的吸附代换性能、能吸收水分和膨胀，因而具有明显的胶体特性，又称为黏土矿物。如图,2-4,、,2-5,、,2-6,、,2-7,、,2-8,所示。,3,次生矿物,许多次生矿物是在原生矿物分解过程中，因晶体结构尚未完全解体而降解形成的新矿物。一个系列为：,具体分解过程见下图,吸水脱钾,脱钾,脱硅,正长石,水化云母,蒙脱石,高岭石,彻底分解,铁铝氧化物,3,图,2-4,不同地理环境中次生矿物形成的一般模式,次生矿物的类型,类型,形成过程,矿物名称,分布,易溶盐类,原生矿物脱盐基,土壤溶液中易溶盐析出,碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐、氯化物,干旱半干旱区和大陆性季风气候区及滨海,次生氧化物类,原生矿物脱盐基、水解和脱硅形成,二氧化硅,氧化铝,氧化铁、氧化锰,酸性介质,SiO,2,聚凝,高湿高温风化,高湿高温潴育,次生铝硅酸盐,原生矿物化学风化。基本构造单元：硅氧四面体和铝氧八面体,AI,2,O,3,2,SiO,2,2H,2,O,AI,2,O,3,4SiO,2,2H,2,O+nH,2,O,OH,4,K,y,（,AI,4,Fe,4,）,Mg,4,Mg,6,（,Si,8-y,AI,y,）,O,20,硅铁铝率,2,，氢健,硅铁铝率,4,硅铁铝率,4,在相同的外界条件下，不同的矿物和岩石表现出风化的难易程度不同，这是由于矿物、岩石本身内在的化学组成、结晶构造不同而造成的。地壳岩石中最普遍的矿物是原生硅酸盐类和石英，它们的化学结构中的基本单位是硅氧四面体。,第二节 矿物岩石的成分、结构及其稳定性,37,（一）层状硅酸盐粘土矿物,1.,层状硅酸盐矿物的晶体构造,颗,粒,晶,层,晶,片,基本结构单元,基本结构单元有：,硅氧四面体,铝氧八面体,图,2-5,铝硅酸盐类矿物的基本结构单元示意图,3,图,2-6,铝硅酸盐类矿物的基本结构单元示意图,3,40,Si, O,Al,OH,41,硅氧片,铝氧片,硅氧四面体的联结主要有以下几种类型：,（一）,岛状结构,（二）单链结构,（三）双链结构,（四）层状结构,（五）架状结构,3,这种四面体相互联结的程度与矿物的稳定性有密切关系。从硅氧四面体的联结程度来看，矿物稳定性大小，即风化难易的次序是：,架状结构 层状结构 双链结构 单链结构 岛状结构,（石英、长石）（云母、滑石）,（角闪石）,(,辉石,),（橄榄石）,3,总的来看，矿物抵抗风化的能力和稳定性的大小，主要和四面体的连接程度、盐基性强弱四面体与铝氧四面体的相对含量有关。,原生硅酸盐矿物稳定性的实际情况和上述原一致的。,3,图,2-2,土壤矿物的风化及稳定性序列图,3,粘土矿物的构造特征,层状铝硅酸盐的基本构造单元为硅氧四面体和铝氧八面体，二者组合为,1,：,1,型、,2,：,1,型,2,：,1,：,1,型,，,从而使土壤在性质上表现出极大的差异。,1,：,1,型粘土矿物的构造示意图,由于硅片和铝片都带有负电荷，不稳定，必须通过重叠化合才能形成稳定的化合物。,1:1,型单位晶层由一个硅片和一个铝片构成。,2,：,1,型粘土矿物的构造图,2:1,型单位晶层由两个硅片夹一个铝片构成。,2,：,1,：,1,型粘土矿物的构造图,2:1:1,型单位晶层在,2:1,单位晶层的基础上多了一个八面体片水镁片或水铝片，,4,、同晶替代,指硅酸盐矿物的中心离子被电性相同、大小相近的其它离子所代替而矿物晶格构造保持不变的现象。,发生同晶替代后，硅酸盐矿物产生负电荷,(,二,),硅酸盐矿物的种类,1,、高岭,(,石,),组,(,Kaolinite,),包括高岭石、埃洛石、珍珠陶土等,特点：,(1) 1:1,型 单位晶胞（层）化学式：,Al,4,Si,4,O,10,(OH),8,SiO,2,/Al,2,O,3,=4/2=2,硅铝铁率：,土壤粘粒部分的,SiO,2,和,Fe,2,O,3,、,Al,2,O,3,（,R,2,O,3,）,含量的分子比,硅铝率：,土壤粘粒部分,SiO,2,和,Al,2,O,3,的分子比,硅铁率：,土壤粘粒部分,SiO,2,和,Fe,2,O,3,的分子比,例：,某土壤粘粒部分,SiO,2,含量为,41.89%,，,Al,2,O,3,含量,33.27%,，,Fe,2,O,3,含量,11.85%,，计算其硅铝铁率、硅铁率。,解：,41.89,33.27,SiO,2,的分子含量,0.698 Al,2,O,3,的分子含量,0.326,60 102,11.85,SiO,2,0.698,Fe,2,O,3,的分子含量,0.074 ,1.75,160,R,2,O,3,0.326+0.074,硅铝铁率可以反映土壤母质的化学风化程度,硅铝铁率还可以反映土壤的成土过程和保肥能力,(2),膨胀性小,晶层间距约,0.72nm,硅片和铝片之间存在氢键,(3),电荷数量少,同晶替代极少,(4),颗粒较大,（,有效直径,0.2,2,m,）,可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性弱,2,、蒙脱石组,(,Montmorillonite,),包括蒙脱石、绿脱石、蛭石等,特点：,(,1),2:1,型,单位晶胞的理论化学式：,Al,4,Si,8,O,20,(OH),4,nH,2,O,蒙脱石理论硅铝率,SiO,2,/Al,2,O,3,=8/2=4,(2),膨胀性大,晶层以分子引力联结，晶层间距：,蒙脱石,0.96,2.14nm,蛭石,0.96,1.45nm,(3),电荷数量大,同晶替代现象普遍,(4),颗粒较细，呈片状,可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性显著，对耕作不利,蒙脱石在我国北方土壤分布较广，蛭石分布在风化不太强而排水良好的土壤中,3,、水化云母,(,伊利石,),组,(,Hydromica,),（,又称,2 :1,型非膨胀性矿物）,特点：,(1),2 :1,型,单位晶胞化学式：,K,2,(Al,Fe,Mg),4,(Si,Al),8,O,20,(OH),4,nH,2,O,SiO,2,/Al,2,O,3,:3,4,(2),非膨胀性,晶层之间吸附的,K,+,的强吸附力，,层间距,1.0nm,(3),电荷数量大,同晶替代现象普遍，,主要发生在硅片，电荷量较大，但部分被层间,K,+,中和，有效电荷量少于蒙脱石,(4),可塑性等性质介于高岭组和蒙脱组之间。,伊利石主要存在于我国北方干旱地区土壤中,四川盆地紫色土和河流冲积土一般以伊利石为主,4,、绿泥石组,(Chlorite),（,以绿泥石为代表，富含镁、铁,）,特点：,(1) 2:1:1,型,三八面体，化学式为,MgFeAl),12,(SiAl),8,O,20,(OH),16,(2),同晶替代现象普遍,硅片、水铝片和水镁片上均有发生，硅片中,Al,3+,代,Si,4+,、,铝片中,Mg,2+,代,Al,3+,产生负电荷，水镁片中,Al,3+,代,Mg,2+,产生正电荷，两者相抵为净负电荷，介于伊利石与高岭石之间,(3),颗粒较小,可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性居中,土壤中绿泥石大部分来自母质遗留，沉积岩和沉积物中较多,二、非硅酸盐粘土矿物,铁、铝、硅、锰等的氧化物及其水合物、水铝英石,结晶质和非晶质,可变电荷，表面羟基的质子化或离解，因介质,pH,而异， 可正可负（两性胶体）,低,pH M-OH + H,+,M-OH,2,+,（,水合基）,高,pH M-OH + OH,-,M-O,-,+ H,2,O,1,、,氧化铁,(Iron oxide),土壤主要矿质染色剂,（,1,）氧化铁的类型,针铁矿,(,-FeOOH,),晶体较大者为黄色，较小者为棕色，存在于湿润土壤有较高氧化性的亚表层，锈纹锈斑，铁结核,赤铁矿,(-Fe,2,O,3,),红色，存在于干燥的氧化性表土层及胶膜,纤铁矿,(,-FeOOH,),棕橙色，存在于排水不良而富含有机质土壤,磁赤铁矿,(-Fe,2,O,3,),暗红棕色，存在于高度风化且有机质少的表土,磁铁矿（,Fe,3,O,4,）,棕黑色，多存在于母质中,有时与磁赤铁矿共存,无定形铁（,Fe(OH),3,）,棕色，胶膜，锈水,（,2,）氧化铁的形态及转化,非游离铁,全铁,（,Fet,）,游离铁,结晶质,（,Fed,）,无定形或活性铁,非络合铁,（,Feo,）,络合铁（,Fep,）,土壤铁的游离度（,%,）,= Fed/,Fet, 100,土壤铁的活化度（,%,）,=,Feo,/ Fed 100,土壤铁的络合度（,%,）,=,Fep,/ Fed 100,无定形,隐晶质,晶质,2,、氧化铝,(,Aluminium,oxide),硅酸盐矿物彻底分解产物，常见的有三水铝石,Al,2,O,3,3H,2,O,，,Al(OH),3,和,粘土矿物,湿热强度风化,脱硅富铝化的指标之一,我国北纬,30,度以南土壤（红壤、砖红壤等）中才出现。,花岗岩风化土壤中较多。山地土壤中也有三水铝石存在,无定形铁铝氧化物比表面大，包被土粒，改变表面性质,可吸附固定,H,2,PO,4,-,等阴离子，减低其有效性,3,、氧化硅,(Silicon oxide),（,粘粒）,（结晶质和非晶质）,晶质以,石英为主,非晶质为蛋白石,(SiO,2,nH,2,O),，,脱水结晶为玉髓、石英、方石英、鳞石英等变体。,土壤中部分蛋白石来源于有机体，其含量常与有机质含量有关。可作为古土壤埋藏表层的指示性矿物。,4,、水铝英石,(,Allophane,),非晶质硅酸盐矿物，火山灰土壤的主要粘土矿物,Si/Al,变化在,1-2,之间。比表面较大，带较多负电荷，数量决定于水化程度和溶液,pH,三、粘土矿物的形成和分布规律,1,、粘土矿物形成途径,粘土矿物：,风化和成土过程中形成的次生矿物,（,1,）原生矿物风化淋溶直接演变,+H,2,O,，,-K -K,-Mg,-Si,-Si,云母类 伊利石 蛭石 蒙脱石 高岭石 三水铝石,（,2,）风化沉淀（自然合成）学说,原生矿物彻底风化产物重新组合沉淀而成。,SiO,2,nH,2,O,土壤,pH,条件下带负电荷，酸胶基,Al,2,O,3,nH,2,O,，,Fe,2,O,3,nH,2,O,带正电荷，碱胶基,盐基离子,Ca,2+,、,Mg,2+,、,K,+,、,Na,+,等，决定溶液,pH,，,并参与矿物形成,正负电荷胶体相互中和沉淀组成新矿物,沉淀,老化、结晶,溶胶 凝胶（非晶质） 结晶质,当溶胶,SiO,2,/Al,2,O,3,3,，,可形成,2:1,型矿物,当溶胶,SiO,2,/Al,2,O,3,3,，,可形成,1:1,型矿物及氧化铝矿物,风化液,pH,与盐基淋溶有关，并影响胶体的正、负电荷数量和沉淀凝胶中正负电荷胶体的比例。,盐基离子,Mg,2+,、,K,+,等直接参与新矿物合成，分别形成富钾（伊利石）、富镁（蛭石、绿泥石）等矿物。,2,、粘土矿物的形成条件,粘土矿物形成与气候等成土条件密切相关,南方热带砖红壤、亚热带红壤矿物风化程度高，粘土矿物以,1,:,1,型为主，并有三水铝石，粘粒硅铝铁率为,2,左右，属铁铝土,北方温带地区，粘粒矿物为各种,2:1,型,(,伊利石、蒙脱石等,),，粘粒硅铝铁率多在,3,以上。风化度低，属硅铝土,硅酸盐粘土矿物的种类及特性,高岭石组,蒙脱石组,水化云母组,绿泥石组,构造类型,1,：,1,2,：,1,2,：,1,2,：,1,：,1,键,合力,氢键,分子键,离子键,胀缩性,胀缩性弱,胀缩性强,胀缩性弱,胀缩性较强,晶层,间距,nm,0.72,12,1.0,同晶,置换,少,多,较多,较多,阳离子交换量,cmol,（,+,）,/kg,土,315,80150,2040,1040,颗粒表面,m,2,/kg*,10*10,3,700* 10,3,100* 10,3,100* 10,3,分布,南方酸土,温带草原,干旱土壤,我国粘土矿物的分布规律,1,水,云母区,2,水云母,蒙脱区,3,水云母,蛭石区,4,水云母,蛭石,高岭区,5,蛭石,高岭区,6,高岭,水云母区,7,高岭区,高岭石,逐渐代替水云母，,铁铝氧化物,也迅速增多。,我国土壤粘土矿物的分布,温带干旱的漠境和半漠境地带：,风化程度低，化学风化程度弱，以形成水化度低的,水云母为主,，蒙脱石不多。,半干旱草原地区：,蒙脱石迅速增加，结晶良好，以,蒙脱石和水云母为主,。,暖温带湿润地区：,蛭石显著增加，以,水云母,蛭石为主,，说明环境有利于进一步脱钾。,中亚热带以南地区：,全国土壤粘土矿物分布划分为,7,个区,1.,水云母区,2.,水云母,蒙脱石区,3.,水云母,蛭石区,4.,水云母,蛭石,高岭区,5.,蛭石,高岭区,6.,高岭,水云母区,7.,高岭区,在中国次生矿物分布的地带性表现为：,新疆、甘肃西部和内蒙古西部,为水云母地带；,内蒙中部、黄土高原北部和东北西部为水云母,-,蒙脱石地带；,华北大部和东北平原为水云母,蛭石地带；,北亚热带湿润区为水云母,-,蛭石,-,高岭石地带；,江南丘陵、四川盆地及云贵高原为高岭石,-,水云母地带；,华南及云南南部为高岭石,-,二三氧化物地带。,3,矿物、岩石风化后形成的疏松碎屑物即风化产物，它是形成土壤的基础，又称为成土母质，简称母质。,第三节 风化产物与风化产物类型,四 、风化产物的类型,地表的风化产物构成一层薄薄的外壳,-,风化壳,碎屑物质,风化产物,难溶物质 形成不同类型的风化壳。,溶解性物质,生态类型 （根据风化产物对土壤肥力性状的影响作为分类）,地球化学类型,（根据风化物,化学成分特点分类,）,母质类型,（根据风化产物的成因分类）,一、风化产物的生态类型：,硅质风化物、长石质风化物、铁镁质风化物、钙质风化物，未成岩风化物,与成土岩石特性有关。,二、成土母质的特性,1,表面积的增加,2,孔隙性的发展,3植物营养元素的释放,三、成土母质形成的阶段性（地球化学,类型）,1,、风化壳,地表风化作用的产物，由经搬运或未经搬运的物质构成的外壳。,（类似土壤剖面）,根据元素的迁移情况，成土母质的形成大致经过4个阶段：,1碎屑阶段,是岩石风化的最初阶段，物理风化占优势，化学风化不明显，只有氯和硫元素发生移动，以机械破碎为主，其成分基本上与母岩一致。,多发生在高山及两极地区,风化后的碎屑物质,2,钙积阶段,这一阶段大部分氯和硫已淋失，,Ca、Mg、K、Na,等元素大部分保留下来，有些钙游离出来，形成碳酸钙，往往沉积在碎屑孔隙内，母质呈中至碱性反应。黑钙土、栗钙土等土类的发育就停留在这一阶段。,中国北方的黑钙土,3酸性铝硅阶段（硅铝化类型）,这一阶段的母质中,Ca、Mg、K、Na,都受到淋失，同时硅酸盐和铝硅酸盐中的硅酸也部分淋失，母质呈酸性反应，颜色以棕或红棕色为主，黄棕壤及部分棕色成土母质的发育至此阶段。,黄棕壤,4,铝阶段（富铝化类型）,这一阶段母质中的盐基和硅酸全部淋失，残留的只是硅和铝的氧化物，形成鲜明的红色，母质呈酸性至强酸性。我国华南的红壤、砖红壤的成土母质发育至此阶段。,黄壤,红壤,（,1,）硅质岩石风化物,SiO,2,含量很高的岩石 ：如石英岩、石英砂岩、由硅质胶结的岩石（硅质砾岩或页岩）。,特 点,：,硅质岩类,抗物理风化和化学能力强,土壤肥力性状：,硅质岩类风化物的厚度极薄，砂质，多石砾，各种营养元素也十分贫乏，分散的石英颗粒及岩石碎屑保水能力很低。,生态类型,1.,生态类型,（,2,）长石质岩石风化物,富含正长石成分的岩石：花岗岩、正长岩、酸性斑岩、流纹岩长石砂岩、片麻岩,特 点：,抗物理风化能力差，易崩解，形成厚层风化壳,土壤肥力性状,：,由于这类岩石除了含有较多的长石外，还有一定量的石英，正长石在湿热的环境下易分解生成次生粘矿， 粘土矿物和石英混合存在，使土壤砂粘适中，表现出较好的肥力。,生态类型,（,3,）铁镁质岩石风化物,富含深色矿物的岩石：辉长岩、玄武岩、闪长岩、安山岩等。,特 点：,抗物理风化和化学风化均较弱，形成厚层风化壳。,土壤肥力性状：,由于这类岩石中,SiO,2,含量很少，发育形成的土壤质地较粘，含有较丰富的营养成分（,除,K,以外），,pH,微酸性，虽然质地偏重，但是林地一般排水条件好，所以这种岩石发育的土壤一般肥力较高，宜林性好。,生态类型,（,4,）钙质岩石风化物,含,CaCO,3,的岩石：石灰岩、大理岩、泥灰岩、白云质灰岩、钙质砂岩和页岩,特 点：,抗物理风化强，抗化学风化弱，形成薄层土壤。,土壤肥力特性：,风化过程主要是碳酸钙淋溶，残留下来的主要是粘土矿物（,10,），所以土层薄质地较粘，,富钙少磷钾,，,pH,呈中性至碱性，肥力水平一般较低。,生态类型,岩石与土壤肥力的关系,土壤肥 水气热：受土壤中不同粗细颗粒的控制,力性质,养 分,：,(1),受母岩释放的养分多少控制,(2),受土壤细粒部分吸持养分能力的 影响,(1),土壤颗粒的粗细取决于母岩中稳定性矿物和易分解矿物的比例,(2),土壤养分取决于母岩中含有的盐基离子即金属离子的数量，如,K,、,Na,、,Ca,、,Mg,、,Fe,、,Zn,、,Cu,、,Co,、,Mo,等。岩石是由矿物组成的， 所以要充分分析矿物的性质（元素组成及稳定性）和矿物的组合规律，及不同地区的风化特点,。,2.,地球化学类型,因元素化学活性不同，岩石风化随着时间的推移，元素依活性强弱依次从岩石中淋失，因此，不同风化阶段形成不同类型的风化物。,（,1,）碎屑类型,：,岩石风化的最初期类型，以,物理风化作用,为主。,分布：,主要在寒冷地区，,碎屑类型风化物的化学成分和矿物组成与原岩基本相同。,（,2,）钙化类型,：,因为岩石矿物经化学风化生成的易溶性钾、钠、钙、镁的氯化物和硫酸盐，受流水作用逐渐淋溶流失，而,碳酸钙,相对积累,。,分布：,主要在,干旱和半湿润,地区,地球化学类型,（,3,）硅铝化类型,岩石中的矿物受长期风化，可溶性氯化物及硫酸盐遭到强烈淋失，甚至溶解度较小的碳酸钙也被淋溶，而,铝、铁、硅,等元素尚有残留。,分布：,温带或暖温带雨量适中的,地区,。,地球化学类型,（,4,）富铝化类型,由于长期强烈的化学分解，原生和次生的硅酸盐矿物，均遭到很大破坏，不仅盐基成分全部淋失殆尽，而且硅酸也产生淋溶。,特点：,风化物中只残存着一些最难风化的石英、铁和铝的氧化物以及次生粘土矿物高岭石等。,分布：,热带的砖红壤或亚热带地区。,地球化学类型,3.,母质类型（成因）,（,1,）定积母质,：,又称为残积物。,（,2,）运积母质,坡积物：山坡的中、下部,A,流水运积母质,洪积物,：,山谷出口,冲积物：河流,B,静水沉积母质 （湖相静水沉积 ）,C,海水沉积母质,D,风积母质,E,重积母质又称塌积物,黄土及黄土性物质,（,3,）,第四纪沉积物,红土,冰碛物,特点,：,第四纪距今一百万年左右,，,第四纪沉积物 是一种古风化物。,母质类型,原积物,局部,沐川县,水土保持定位观测站,山顶（紫色土）,原积物,原积物也称残积物。指基岩风化后残留于原地的物质。母质的性质受母岩影响较大，一般上层颗粒细，下层粗，逐渐过渡到母岩层 。,四、成土母质的类型,坡积物,沐川县,水土保持定位观测站,坡下部,（紫色土）,坡积物 坡积物是基岩风化物被雨水或融雪水在重力作用下，沿斜坡运行，堆积在山坡和山麓的一种运积母质。肥力较高。,洪积物,是山洪夹杂泥沙和碎石沉积在山前谷口一带的一种运积母质。洪积母质往往形成扇形，称为洪积扇。洪积物的母质层较深厚，养分丰富，形成的土壤肥力较高。,冲积物 冲积物指被河水或山溪水搬运而沉积的物质。,冲积物因流域广，成分复杂，养分也比较丰富。,洪 积 物（洪积扇）,河积物,（甘孜道孚县）,湖泊沉积,湖积物 湖积物指原湖泊底部的沉积物质，以后由于湖水位的下降或陆地上升而出露的一种母质。,各种海岸地貌,浅海沉积,浅海沉积物 浅海沉积物指河流携带泥沙，在海岸边沉积的物质。,风积物,沙尘暴,风积物 风积物是经风搬运而堆积的物质，如风成砂和黄土。形成的土壤肥力低。一般风积物多为砂丘、砂岗等。,黄土及黄土状物质,黄土是由风搬运沉积的第四纪陆相粉砂质富含碳酸钙的土状沉积物。中国北方黄土面积为,38,万,Km,2,。分布在陕西,山西,甘肃,宁夏,河南,河北等。,黄土经流水搬运后的沉积物，常带有砾石，称次生黄土。,次,生,黄,土,第四纪红色粘土,第四纪红色粘土,指第四纪温暖潮湿气候下形成的红色粘质残积物或运积物。质地粘重，呈红色、棕红色，养分含量少，酸至强酸反应。,冰川沉积物和冰水沉积物,冰川沉积物由冰川搬运的粉砂、沙砾石和漂砾等混合的非层状沉积的物质。冰水沉积物指由冰川搬运，以后为冰川融水的水流所分选、沉积物质。在我国分布较广，但多不连续，呈小片分布。,冰川沉积物和冰水沉积物,海螺沟冰川沉积物,化学风化,(1),水的作用,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。,溶解作用,水是一种极性溶剂，岩石中的矿物都是无机盐，在水中多少都能溶解一些，绝对不溶于水的无机物质，在自然界是不存在的。,例如云母，看起来很难溶解，但,1,份重量的云母可溶于,340000,份重量水中。,地表的水还常常溶有,CO,2,，,NO,2,及有机酸等物质，这大大提高了它的溶解能力。,据估计，地球上所有的河流，每年把溶解状态的盐类带入海洋的量，多达,40,亿公斤。,3,化学风化,水解作用,：指水解离出,H,+,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。分解过程可分为：,脱盐基阶段：即,H,+,交换出矿物中的盐基离子形成可溶性盐而被淋溶的过程，可图示为（以正长石为例）：,2K,2,AI,2,Si,6,O,16,+HOH,KHAI,2,Si,6,O,16,+KOH,KHAI,2,Si,6,O,16,+HOH =,H,2,AI,2,Si,6,O,16,+KOH,脱硅阶段：即矿物中硅以游离硅酸形式被析出并开始淋溶的过程,H,2,AI,2,Si,6,O,16,+5HOH,=,H,2,AI,2,Si,2,O,8,+4H,2,Si0,3,富铝化阶段：即矿物被彻底分解、硅酸盐继续淋溶而氢氧化铝相对富集的过程。,H,2,AI,2,Si,2,O,8,+4HOH,= 2,AI,（,HO,）,3,+2H,2,Si0,3,3,CaCO,3,H,2,CO,3,Ca(HCO,3,),2,溶解度很低 溶解度较高,平衡的变化：,(1),当,CO,2,充足时，且有一定的湿度，平衡一直向右,(2),当湿度较小，,Ca(HCO,3,),2,脱水并放出,CO,2,，,平衡向左进行,。,(H,2,O+CO,2,),石笋,石灰岩的风化,风化作用,自然界的许多石灰岩溶洞不断地进行着以上反应， 形成千姿百态的地。如石笋、石钟乳、石柱、石林等，,（）氧化作用,空气中的氧在有水的条件下，氧化能力很强。,2FeS,2,2H,2,O,7O,2,FeSO,4,2H,2,SO,4,湿润的条件下含铁、硫的矿物（含变价元素）普遍地进行着氧化过程。深色矿物（因含二价铁）容易风化。,风化作用,化学风化与生物风化,（,2,）,CO,2,的作用,溶解在水中的,CO,2,成为,H,2,CO,3,，可以分解岩石，称做碳酸化作用，,CO,2,主要是增强水的作用。如当水中含,H,2,CO,3,时，对碳酸盐的溶解力比纯水可增加几十倍。,(3),氧化作用,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化，如黄铁矿。,3,水解和碳酸化作用的实质，矿物中的盐基离子被子氢离子取代。,