第二节-土壤组成ppt课件

,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,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,*,*,第一节 土壤形态,第二节 土壤组成,第三节 土壤性质,第一章 土壤剖析,第一节 土壤形态第一章 土壤剖析,第二节,土壤组成,第二节 土壤组成,第二节-土壤组成ppt课件,一、土壤矿物质,一、土壤矿物质,学习重点,土壤矿物类型及其风化特征,土壤矿物质的迁移转化,矿物风化程度的量度指标,学习重点 土壤矿物类型及其风化特征,（一）土壤矿物质组成,元素组成,地壳和土壤的平均化学组成（重量,%,）,1,、几乎包括元素周期表中所有元素；,2,、,O,、,Si,、,Al,、,Fe,为主，四者共占,88.7%,以上；,3,、植物必需营养元素含量低，分布不平衡。,（一）土壤矿物质组成 1、几乎包括元素周期表中所有元素；,1.,原生矿物,土壤原生矿物是指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，原来的,化学组成和结晶构造未变。,原生矿物的种类和含量，随母质的类型、风化,强度和成土过程的不同而异。土壤中粉沙粒和砂,粒基本都是原生矿物（图,1-7,）。,不同原生矿物的,相对稳定性,与其化学成分密切,相关，如下表：,1.原生矿物,第二节-土壤组成ppt课件,土壤原生矿物种类主要有：,硅酸盐、铝硅酸盐类,矿物、氧化物类矿物、硫化物和磷酸盐类矿物,。,1,）硅酸盐、铝硅酸盐类矿物：,包括长石、云母、,辉石、角闪石和橄榄石等。,长石类：,钾长石、钠长石和钙长石；是岩石中分布最广的一类硅铝酸盐类矿物,。,云母类：,白云母、黑云母，铝硅酸盐类矿物，易,风化，是土壤中,K,的主要来源。,橄榄石：,含铁、镁的硅酸盐矿物，镁橄榄石、铁,橄榄石及绿橄榄石等，极易风化。,辉石、角闪石类：,偏硅酸盐类，颜色呈绿色或黑色，是岩浆岩中暗色矿物的组分。普通辉石和角闪石在土壤中常见，,Fe,、,Mg,和,Ca,含量高。,土壤原生矿物种类主要有：硅酸盐、铝硅酸盐类,2,）氧化物类矿物：,包括,石英、赤铁矿、金红石、蓝晶石、锆石、电气石,等。极稳定，不易风化。其中石英是土壤中分布最广的矿物，占地壳的,12.6%,，以砂粒为主。赤铁矿则是热带、亚热带红色土壤的成因。,3,）硫化物类矿物：,黄铁矿和白铁矿,，同质异构体。,分子式：,FeS,2,，极易风化，土壤中硫的主要来源。,4,）磷酸盐类矿物：,磷灰石,以氟磷灰石最为常见，此外还有氯磷灰石,羟磷灰石，是,土壤中无机磷的重要来源。,2）氧化物类矿物：包括石英、赤铁矿、金红石、蓝晶石、锆石、电,原生矿物的主要特征：,1,、原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐为主,以氧化硅和硅酸盐矿物占绝对优势。如石英、长石、云母、辉石、角闪石等。,2,、原生矿物类型和数量决定于矿物的稳定性,石英最稳定，是粗土粒的主要成分；白云母和长石较稳定，在粗土粒中较多；黑云母、角闪石、辉石等暗色矿物易风化。,3,、原生矿物是植物养分的重要来源,Ca,、,Mg,、,K,、,P,、,S,等,原生矿物的主要特征：,2.,次生矿物,土壤次生矿物是原生矿物风化后重新组成的，,其,化学组成,和,构造发生改变,。主要包括土壤物质中,最细小的部分,(,粒径小于,10,微米,),，呈,胶体性质,，,又称,粘土矿物或粘粒矿物,。,次生矿物有活动的晶格，有强烈的吸附代换性能，,土壤固体物质最有影响力的部分，对土壤吸收性,膨胀收缩性、粘着性等均有影响,。,根据组成、构造和性质可分三类：,简单盐类、次,生氧化物类和次生铝硅酸盐类,。,2.次生矿物,1,）简单盐类：,包括各种,碳酸盐、重碳酸盐、氯化物,等，是原生矿物风化的最终产物，结晶构造简单，常见于,干旱和半干旱地区,的土壤中。,2,）次生氧化物矿物,（,1,）氧化铁和氢氧化铁类：,褐铁矿,(2Fe,2,O,3,3H,2,O),：,土壤呈棕褐、橘红和红色,。,赤铁矿,(2Fe,2,O,3,),：,温暖地带由氢氧化铁沉淀而成，在有机质丰富的土壤，赤铁矿易还原为针铁矿,。,磁赤铁矿,(,Fe,2,O,3,),：,原生磁铁矿氧化或脱水后形成，土壤呈红棕色，热带、亚热带的高度风化土中。,针铁矿,(,2FeOOH),：所处酸碱度范围宽，几乎所有土壤中均存在针铁矿，呈,黄,-,棕褐色,。,纤铁矿,(,FeOOH),：,比针铁矿少见，存在温带湿润地区的非石灰性水成土内，特别是氧化,-,还原交替频繁的层次或有机质含量多的土层尤为常见，呈橙色斑纹。,1）简单盐类：包括各种碳酸盐、重碳酸盐、氯化物等，是原生矿物,水铁矿,(Fe,2,O,3,nH,2,O),：,高铁化合物水解产生的棕色胶体沉淀，多存在于有机质丰富的寒温带土壤中。,（,2,）氧化铝矿物：,由含,铝硅酸盐的风化脱水,后形成，包括一水氧化铝和三水氧化铝，前者少见，后者在灰化土、砖红壤、赤红壤和黄壤中普遍存在。氧化铝矿物是含铝矿物强烈淋溶条件下，高度风化的最终产物，较稳定。,（,3,）氧化锰矿物：,包括一氧化锰和二氧化锰，后者更常见，在土壤表面呈棕、黑色胶膜或结核状存在。,（,4,）次生氧化硅：,指,氧化硅凝胶和蛋白石,（,SiO,2,nH,2,O),。由土壤中氧化硅在酸性介质中聚合呈凝胶，凝胶老化后缩合成蛋白石。,蛋白石,包含有机、无机杂质，呈彩色。,来源于生物的蛋白石可以作为埋藏土层和古地理环境的指示矿物，其中植物蛋白石中的有机碳可用来测定土壤的年龄。,水铁矿(Fe2O3nH2O)：高铁化合物水解产生的棕色胶体,硅氧四面体硅氧四面体的构造图示法,3,）次生铝硅酸盐类,a.,基本结构单位,硅氧四面体（,SiO,4,4-,Si,2,O,5,2-,Si,4,O,10,4-,）,硅氧四面体硅氧四面体的构造图示法3）次生铝硅酸,第二节-土壤组成ppt课件,铝氧八面体,(AlO,6,9-,Al,4,O,12,12-,Al,4,（,OH,）,8,O,4,4-,),铝氧八面体 铝氧八面体的构造图示法,铝氧八面体(AlO69-Al4O1212-Al4（OH）,第二节-土壤组成ppt课件,硅片（硅氧片）图示法,铝片（水铝片）图示法,b.,单位晶片：硅氧四面体,-,硅层；铝氧八面体,-,铝层,硅片（硅氧片）图示法铝片（水铝片）图示法b.单位晶片：硅氧,c.,单位晶格（晶层）,（,1,）,1:1,型 一层硅层与一层铝层重叠而成,1:1,型层状硅酸盐,(,高岭石,),晶体结构示意图,c.单位晶格（晶层）1:1型层状硅酸盐(高岭石)晶体结构,第二节-土壤组成ppt课件,（,2,）,2:1,型 两层硅层中间夹一铝层,2:1,型层状硅酸盐（,蒙脱石,）晶体结构示意图,（2）2:1型 两层硅层中间夹一铝层2:1型,第二节-土壤组成ppt课件,（,3,）,2:1:1,型（,2:2,型）,2:1,型基础上增加一铝层,(,或镁层,),2:1:1,型层状硅酸盐（,绿泥石,）结构示意图,（3）2:1:1型（2:2型）2:1型基,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,4,）硅酸盐矿物的种类,A.,高岭,(,石,),组,(Kaolinite),包括高岭石、埃洛石等,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,同晶替代,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,例：某土壤粘粒部分SiO2含量为41.89%，Al2O3含量,B.,蒙脱石组,(Montmorillonite),包括蒙脱石、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，吸收水分的力强，不利于植物吸水，干燥时发生剧烈收缩，对耕作不利,蒙脱石在温带干旱地区土壤含量高，蛭石分布在风化不太强而排水良好的土壤中,B.蒙脱石组(Montmorillonite)包括蒙脱石、,C.,水云母,(,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,(AlFeMg),4,(SiAl),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),膨胀、收缩和可塑性等性质介于高岭组和蒙脱组之间。,伊利石广布于一般土壤中，以温带干旱地区的土壤含量最多。,C.水云母(伊利石)组(Hydromica)（又称2:1,4,、绿泥石组,(Chlorite),（,以绿泥石为代表，富含镁、铁,）,特点：,(1)2:2,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，石灰性土壤中含量高，河流冲积物和变质岩的冰碛物中较多,4、绿泥石组(Chlorite),(,二）土壤矿物质的迁移与转化,1.,粘土矿物的形成过程,（,1,）粘土矿物形成途径,粘土矿物：即次生铝硅酸盐类，是风化和成土过程中形成的次生矿物,风化过程：,物理风化,机械崩解，在温度变化、水分冻结、碎石劈裂及风力、流水、冰川的摩擦力等物理因素作用下，岩石矿物的分解过程。,矿物本身的化学性质,和,组成,上均未发生变化，在干旱半干旱地区的岩石风化中比较普遍。,(二）土壤矿物质的迁移与转化,化学风化：,水的溶解作用,Ca,3,(PO,4,),2,+2H,2,O+2CO,2,CaH,4,(PO,4,),2,+2CaCO,3,水合作用,CaSO,4,+2H,2,O CaSO,4,2H,2,O,水解作用,脱盐基,:,K,2,Al,2,Si,6,O,16,+H,2,CO,3,KHAl,2,Si,6,O,16,+KHCO,3,脱硅,H,2,Al,2,Si,6,O,16,+H,2,CO,3,H,2,Al,2,Si,2,O,8,2H,2,O+4SiO,2,+CO,2,富铝化作用,H,2,Al,2,Si,2,