土壤学-地学基础

地学基础矿物岩石风化作用主要矿物和岩石的风化土壤母质地质大循环（岩石与土壤循环）地表岩石风化物、土壤沉积岩岩浆变质岩火成岩侵入岩风化搬运岩化作用变质作用融化作用上升隆起岩浆上升变质作用喷出地面第一节矿物概念矿物：在地质作用下形成的化合物或单质固定的成分、稳定的结构、特定的形态和性质矿物的物理性质颜色：自色、他色、假色条痕：矿物粉末的颜色（自色）光泽：金属、半金属、非金属硬度：莫氏硬度10级解理：极完全、完全、中等、不完全、极不完全断口：贝壳、锯齿、参差、土状、平坦第一节矿物常见矿物石英颜色：无色、乳白色、（含杂质）各种颜色光泽：玻璃光泽、脂肪光泽硬度：7解理：无断口：贝壳状第一节矿物石英透明石英称水晶晶体：六方柱状成分：SiO2非晶质石英：玉髓、燧石、玛瑙、蛋白石是土壤颗粒的主要成分：为什么？第一节矿物正长石（钾长石）颜色：肉红色光泽：玻璃光泽硬度：6解理：中等－完全解理成分：KAlSi3O8较难分解土壤钾的重要来源第一节矿物斜长石（钙钠长石）颜色：白－灰白光泽：玻璃光泽硬度：6～6.5解理：中等－完全解理成分：NaAlSi3O8,CaAl2Si2O8容易分解第一节矿物白云母颜色：无－浅色光泽：珍珠或玻璃光泽硬度：2～3解理：片状极完全解理成分：KH2Al3Si3O12化学分解困难土壤钾的重要来源第一节矿物黑云母颜色：黑－深褐色光泽：珍珠或玻璃光泽硬度：2.8～3.2解理：片状极完全解理成分：KH2[Mg/Fe]3AlSi3O12易分解土壤钾的重要来源第一节矿物角闪石颜色：褐色－绿黑色光泽：玻璃光泽硬度：5.5～6解理：完全解理成分：Ca[Mg/Fe]3Si4O12易分解辉石与角闪石相似，Ca稍多分解成绿泥石、绿帘石、方解石长柱状针状纤维状短柱状第一节矿物橄榄石颜色：橄榄绿、淡褐灰红绿粒状晶体光泽：玻璃光泽硬度：6.5～7.1成分：(Mg/Fe)2SiO4条痕：白色、淡黄色中等完全解理，贝壳状断口富含Fe易风化为蛇纹石第一节矿物蛇纹石绿色、白色、褐黄等块状、纤维状、片状等硬度：2.5～4光泽：脂肪、丝绢、土状H4Mg3Si2O3多出现于大理岩、白云岩中第一节矿物绿泥石层状次生矿物含Mg、Fe的铝硅酸盐与云母极相似暗黑、绿黑色玻璃光泽硬度：2～2.5片状极完全解理易分解分解产物：石英、蛋白石、褐铁矿、赤铁矿、氢氧化铁第一节矿物高岭石铝硅酸盐次生矿物H2Al2Si2O8.H2O土状白色、浅红、浅绿有可塑性土壤的重要组成部分第一节矿物方解石CaCO3块状、钟乳状玻璃光泽硬度：3完全解理大理岩、石灰岩主要矿物砂岩、砾岩的胶结物遇稀盐酸急剧反应第一节矿物白云石CaCO3.MgCO3灰白、黄褐色硬度：3.5～4完全解理白云岩造岩矿物玻璃光泽遇盐酸反应微弱，粉末反应剧烈第一节矿物磷灰石Ca5(PO4)3(F/Cl)灰白、淡绿、黄褐色硬度：5氟磷灰石最常见难风化土壤磷的重要来源第一节矿物磁铁矿Fe3O4无解理硬度：5.5～6难风化第一节矿物赤铁矿Fe2O3块状、鲕、肾、粉末状赤红色第一节矿物褐铁矿（针铁矿）铁锈的主要成分Fe2O3.nH2O针铁矿＋水针铁矿条痕：黄褐色使土壤呈黄色第二节岩石岩石：矿物的集合体成分、结构、构造、风化性影响土壤性质岩浆岩（火成岩）概念岩浆岩：熔融岩浆，喷出或上升，冷却，固化喷出岩侵入岩：深成岩、浅成岩成分：硅酸盐、硫化物、氧化物长石、石英、云母、角闪石……分类：依化学成分（SiO2含量）、矿物成分、产状等第二节岩石岩浆岩（火成岩）岩浆岩的分类超基性岩类SiO2<45%，铁镁矿物>95%橄榄石、辉石、角闪石、黑云母易风化基性岩类SiO2=45～52％，深色矿物和浅色矿物含量接近玄武岩、灰长石、辉绿岩第二节岩石岩浆岩（火成岩）岩浆岩的分类中性岩类SiO2=52～65％浅色矿物增多闪长岩－安山岩，正长岩－粗面岩酸性岩类SiO2>65％，浅色矿物为主花岗岩、花岗斑岩、石英斑岩、流纹岩第二节岩石岩浆岩（火成岩）结构和构造结构：结晶程度、颗粒大小和形状、矿物相互结合全晶质、半晶质、玻璃质等粒状、斑状构造：矿物在空间上的排列、配置、充填方式块状、流纹状、气孔状、杏仁状岩浆岩的构造块状流纹状岩浆岩的构造杏仁状气孔状常见岩浆岩玄武岩主要矿物：辉石、斜长石次要矿物：橄榄石、铁钛氧化物、石英、角闪石、云母、磷灰石风化物粘重常见岩浆岩安山岩中性岩主要矿物：角闪石、斜长石，几乎无石英建筑材料，耐酸材料常见岩浆岩花岗岩主要矿物：长石、石英、黑云母、角闪石次要矿物：磷灰石常见岩浆岩流纹岩类似花岗岩第二节岩石沉积岩概念沉积岩：地表原有岩石在外力地质作用下形成的岩石常温常压，风化、剥蚀、搬运、沉积、压紧固结矿物组成：无深色矿物，多石英、云母、长石成层性无矿物结晶往往有化石第二节岩石沉积岩结构碎屑状结构：碎屑岩碎屑＋胶结物碎屑大小：砾状(>2)、砂状(0.05)、粉砂状(0.005)、泥状(<0.005mm)棱角状、次棱角状、半圆状、圆状、极圆状胶结物：泥质、钙质、铁质、硅质泥质结构：粘土岩化学结构：溶液沉淀、晶粒结构生物结构：生物遗体、化石沉积岩的结构沉积岩的结构（内碎屑石灰岩）沉积岩的结构沉积岩的结构（石英砂岩）第二节岩石沉积岩构造层理构造：成层性水平层理：层面平行，海洋湖泊沉积环境稳定斜层理：部分层理倾斜，河流沉积交错层理：层理方向交错，沉积环境频繁变化层面构造：岩面保留的地质作用痕迹波痕、雨痕泥裂足迹、生物化石结核沉积岩的层面构造沉积岩的层面构造沉积岩的层理构造第二节岩石沉积岩常见沉积岩砾岩：石砾砂岩：沙粒，砂性页岩：细腻，易风化，粘重石灰岩：化学沉积，Ca，粘重白云岩：白云石为主砾岩砂岩页岩石灰岩白云岩第二节岩石变质岩变质作用变质作用：内力地质作用（高温高压）下原固态岩石发生变化接触变质：热力变质，重结晶，出现新矿物动力变质：动压力，轻度变质区域变质：高压，高热，片岩，片麻岩变质岩变质作用形成的新岩石定向构造、片麻状构造、矿物重结晶第二节岩石变质岩变质岩的矿物组成与岩浆岩类似石英、长石、辉石、角闪石、云母出现大量次生矿物：碳酸盐矿物、绿泥石、绢云母出现部分变质矿物：石榴子石、硅灰石、红柱石、绿泥石第二节岩石变质岩结构和构造结构变晶结构：重新结晶变余结构：部分组成和物质变化、部分保留不变碎裂结构：弯曲、破裂、磨细构造块状构造：无定向排列，不规则块体片理构造（定向构造）：最主要重结晶，定向压力，平行排列片麻、片状、千枚、板状构造等第二节岩石变质岩主要变质岩板岩：←页岩、泥岩千枚岩：←黏土岩、粉砂岩变晶结构，片理发达（千枚状构造）绿、淡红、灰、黑，丝绢光泽变质程度深片岩：←页岩等（石英多于长石）片麻岩：←花岗岩等（长石多于石英）大理岩：←石灰岩、白云岩石英岩：←石英砂岩板岩页岩→板岩片岩页岩→片岩千枚岩粉砂岩→千枚岩片麻岩花岗岩→花岗片麻岩大理岩石灰岩→大理岩石英岩石英砂岩→石英岩蛇纹岩橄榄岩→蛇纹岩第三节风化作用风化作用：地表岩石在大气、水、温度、生物作用下的崩解和分解作用。物理风化概念：机械破碎，改变大小形状，不改变成分矿物的差异性膨胀冻融吸水与结晶膨胀结果形成土壤中粗粒（大块变小块）表面积增加（理想状况下增加1倍）获得通透性，为化学风化创造条件59物理风化使表面积增大第三节风化作用化学风化概念：改变大小形状、成分，产生新矿物（次生矿物）水的作用溶解水化水解最主要和最基本的化学风化作用H+与矿物中盐基交换，使矿物遭到破坏长石→铝硅酸→高岭石→含水氧化物第三节风化作用化学风化CO2的作用碳酸化氧化作用FeS2氧化后产生H2SO4，使其它矿物进一步遭到分解化学风化的结果改变了原来岩石矿物的组成和性质释放可溶盐产生粘土矿物（成为粘粒）抗风化强的留下来（成为沙粒）第三节风化作用生物风化概念：生物活动物理作用：树根生长、动物挖掘化学作用产生CO2产生各种有机酸、无机酸直接分解矿物吸收营养人类活动第四节主要矿物和岩石的风化主要造岩矿物的抗风化性相对稳定顺序：橄榄石＜辉石＜角闪石＜黑云母＜滑石＜蛇纹石＜绿帘石＜斜长石＜正长石＜白云母＜石英石英最稳定土壤和岩石中最常见长石难风化。正长石较斜长石难风化低pH和还原条件下强烈风化→高岭石，蒙脱石，埃洛石第四节主要矿物和岩石的风化主要造岩矿物的抗风化性云母黑云母易风化，→水云母→粘土矿物白云母难风化，→水云母＋高岭石土壤和沉积岩中可见白云母铁镁矿物（深色矿物）易风化→氧化铁镁＋蛋白石等第四节主要矿物和岩石的风化主要造岩矿物的抗风化性碳酸盐矿物易溶解，物理风化慢易沉淀硫化物矿物易风化，→硫酸盐强酸第四节主要矿物和岩石的风化主要岩石的风化表现花岗岩石英、长石、云母容易物理风化，→崩解南方湿热，化学风化强烈土层深厚，水土流失玄武岩长石，辉石，（橄榄石，角闪石，黑云母）极易风化，→质地粘细盐基多，养分丰富第四节主要矿物和岩石的风化主要岩石的风化表现页岩粘土、（石英、长石）容易物理风化，→吸水膨胀不易化学风化易水土流失矿质养分较多砂岩碎屑（石英，长石），胶结物（硅质、碳酸盐、粘土）较难风化第四节主要矿物和岩石的风化主要岩石的风化表现石灰岩方解石，（白云石、粘土）易化学风化，不易物理风化风化物浅薄，粘重片岩云母、绿泥石、滑石、角闪石、阳起石，石英，长石容易风化石英岩石英很难风化，薄，肥力差第五节土壤母质土壤母质类型残积母质运积母质水风冰川－冰碛母质重力－崩积（重积）母质流水沉积湖积母质海积母质冲积母质洪积母质坡积母质沙丘黄土母质成土母质第五节土壤母质残积母质定义：就地风化残留特征平缓高地粗骨性棱角继承基岩性质厚or薄？第五节土壤母质运积母质坡积物洪积物冲积物（淤积物）湖积物（静水沉积）海水沉积母质风积母质崩积母质（重积母质）第五节土壤母质第四纪沉积物第四纪距今260万年以来（2.6Ma）用Q