土壤肥料学-谢德体-第1章土壤的形成与演变概述课件.ppt
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- 土壤 肥料 谢德体 形成 演变 概述 课件
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1、第第1 1章章土壤的形成与演土壤的形成与演本章提要本章提要n本章主要对土壤母质的形成和土壤的形成进行阐述。了解形成土壤母质的主要成土矿物和岩石,掌握矿物岩石的主要风化过程,熟悉土壤形成因素,弄清土壤演变规律及地质大循环与生物小循环的相互关系。n土壤是由裸露在地表的坚硬岩石,在漫长的历史岁月中,经过极其复杂的风化过程和成土过程而形成的。它的演变过程,经历了从岩石在地质大循环作用形成土壤母质,进一步在生物小循环的作用下,形成真正的土壤。1.1 1.1 土壤母质的形成土壤母质的形成 出露地表的岩石经风化后,变成了在地表广泛堆积的疏松的风化产物,而这些堆积物的表层即是形成土壤的重要物质基础成土母质。n
2、1 1 土壤母质的来源土壤母质的来源 土壤由母质发育而成,成土母质由岩石风化而来,岩石又是由一种或数种矿物所组成的复合体地壳物质的元素组成地壳物质的元素组成 就整个地壳来说,其化学组成非常复杂,几乎包括所有的已知化学元素,但这些化学元素在地壳中的含量差别很大,而主要包有10种元素总计占地壳重量的99.96%,其中氧几乎占一半,硅占四分之一强,硅氧合占四分之三,是构成地壳的最基本元素。地壳中主要元素重量百分比 元素元素重量(重量(%)元素元素重量(重量(%)氧氧O O46.9546.95钠钠NaNa2.782.78硅硅SiSi27.8827.88钾钾K K2.582.58铝铝AlAl8.138.
3、13镁镁MgMg2.062.06铁铁FeFe5.175.17钛钛TiTi0.620.62钙钙CaCa3.653.65氢氢H H0.140.14 成土的主要矿物成土的主要矿物 1.1.长石类长石类 为地壳中分布最广的矿物,是构成火成岩及一部分变质岩的主要成分。长石类主要包括正长石和斜长石,是土壤中K素主要来源。成土的主要矿物成土的主要矿物2.2.铁镁类矿物铁镁类矿物 这类矿物主要包括辉石、角闪石、橄榄石等。主要为Fe3+、Mg2+、Ca2+的硅酸盐,一般为黑色或绿色。其稳定性要比长石小得多,易发生化学风化而分解,生成各种次生铝硅酸盐,故为土壤中粘粒和有效性养分的来源之一。3.3.云母类云母类 是
4、硅酸盐类,为各种火成岩的成分之一,代表矿物为黑云母和白云母,其中,黑云母的稳定性较低,风化游离出钾素,为土壤中钾素营养来源之一。成土的主要矿物成土的主要矿物n4.4.氧化硅类矿物氧化硅类矿物 此类矿物在地壳中分布甚广,主要为酸性火成岩的成分,在沉积岩和变质岩中也常存在,在成土母质中,主要矿物为石英,化学性质稳定,硬度高,溶解度小,不易风化,成为地面最稳定的矿物,石英成为土壤中砂粒的主要来源。n5.5.碳酸盐类矿物碳酸盐类矿物 主要为方解石和白云石,此类矿物的风化主要表现为溶解作用。方解石在自然界中含CO2的水作用下发生溶解与移动,成为母质和土壤中碳酸盐的主要来源;为土壤中钙、镁营养元素的来源。
5、成土的主要矿物成土的主要矿物n6.6.硫化物硫化物 这类矿物主要包括黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等,其抗风化能力很低,很容易在水和氧的作用下变为硫酸盐,使风化产物呈酸性反应。n7.7.磷灰石磷灰石 羟磷灰石、氟磷灰石、碳酸磷灰石和氯磷灰石等,羟磷灰石最为常见,主要分布于沉积岩中是土壤中磷素营养的主要来源。成土的主要矿物成土的主要矿物n8.8.铁矿铁矿 主要包括赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿、菱铁矿等。在风化过程中,可形成含水氧化铁类的胶体物质,使土壤染成红色,褐色或黄色,在热带和亚热带土壤最为常见。n9.9.粘土矿物粘土矿物 是原生矿物经风化作用后产生的次生铝硅酸矿物,又称次生粘土矿物。依其内部构造
6、特点分为1:1型和2:1型两大类,主要粘土矿物有高岭石、蒙脱石、水化云母、绿泥石等。是土壤中最活跃的部分,对土壤肥力具有重要意义。成土的主要岩石成土的主要岩石种 类名 称矿物成分岩浆岩(火成岩)花岗岩与流纹岩主要含石英、正长石、云母及少量角闪石等。正长岩与粗面岩正长岩主要含正长石。粗面岩由正长石和角闪石等组成。闪长岩与安山岩主要由斜长岩、角闪石等组成。有少量的云母和辉石。辉长岩与玄武岩辉石和少量的角闪石和黑云母组成。玄武岩主要由辉石、斜长石沉积岩砾岩由直径大于2mm的碎石经胶结物胶结而成。砂岩由0.052mm的砂粒经胶结物胶结而成,主要成分为石英。页岩由0.005mm的粘粒经压实脱水和胶结作用
7、硬化而成。粉砂岩粒径为0.0050.05mm占50%以上,成分以石英为主,以泥质为主。石灰岩由CaCO3沉积结晶而成。变质岩片麻岩由岩浆岩、沉积岩或浅变质岩等经高温高压深度变质而成。板岩由泥质页岩等轻度变质而来,较粗且脆。千枚岩由泥质岩或隐晶质酸性岩浆岩浅变质而成。片岩由泥质岩、页岩、基性岩中度变质而来。石英岩由砂岩、粉砂岩等热接触变质而成。大理岩由石灰岩、白云岩等热接触变质而来。成土的主要岩石成土的主要岩石 1.1.岩浆岩(火成岩)岩浆岩(火成岩)由岩浆冷却而形成的岩石统称岩浆岩岩浆岩,岩浆在地壳深处,冷凝形成的叫深成岩深成岩,在地壳浅处冷凝形成的叫浅成岩浅成岩,岩浆流出地面冷凝而成的叫喷出
8、岩喷出岩。深成岩和浅成岩又合称侵入岩侵入岩。岩浆岩据其SiO2含量又可分为酸性岩(SiO265%)、中性岩(SiO2:5065)、基性岩(SiO2:4550)和超基性岩(SiO245)四种四种。主要的成土岩石有花岗岩、玄武岩等。成土的主要岩石成土的主要岩石n1.1.花岗岩花岗岩 为深成岩,是岩浆岩中最主要的成土母岩。主要矿物有石英(30%左右),钾长石和酸性斜长石,一般是钾长石(平均约40%)多于斜长石(平均约25%)。物理风化为主的情况下,花岗岩最易发生崩解,这与它的粒状结构及矿物组成复杂有关。由花岗岩发育而成的土壤,层次多半深厚,又有长石风化后供给的钾素,稍加培育后,肥力尚佳,但在砂性过强
9、,遭受侵蚀的地方,便十分贫瘠。n2.2.玄武岩玄武岩 是分布最广的喷出岩,主要由辉石和斜长石等矿物组成,富含铁镁,颜色较深,易吸热,。在气候潮湿的热带,玄武岩常风化为富铁的硬壳,成为铁矿。形成的土壤,多呈暗棕或棕红色,含盐基丰富,养分较多。成土的主要岩石成土的主要岩石 2.2.沉积岩沉积岩 沉积岩是在地表和接近地表的常温、常压条件下,原有岩石(岩浆岩、变质岩、原有的沉积岩)经过风化剥蚀的产物,在原地或经过搬运到不同环境的地方沉积下来,再经过固结而形成的岩石,另外生物的遗骸或生物的新陈代谢作用所形成的物质的沉积也可形成沉积岩。分三类:碎屑岩类、粘土岩类(或泥质岩类)、化学岩及生物化学岩类,。沉积
10、岩的重量仅占地壳总量的5%,但在地表分布的面积很广,约占75%。沉积岩沉积岩-1.-1.页岩页岩 属粘土岩类。页岩岩性极不坚固,页理薄,成分以粘土矿物为主,吸水和脱水后胀缩差异较大,硬度小,因而物理风化易于进行,岩石容易破碎,易受侵蚀。若在湿热的气候条件下,岩石碎块进一步风化,破碎呈细颗粒甚至分解,可形成深厚土层,此时形成的母质较粘重,矿质养分较丰富,保水力强,易形成较肥沃的土壤,我国四川的“天府之国”称号就与其广泛分布的含矿质养分丰富的紫色页岩有密切关系。沉积岩沉积岩-2.2.砾岩砾岩 属于粗碎屑岩类。凡碎屑直径2mm,含量50%的岩石都属于此类。砾石的主要成分是比较坚硬的石英、硅质类等岩石
11、碎屑。胶结物常为钙质、铁质、硅质及粘土质等。其风化产物及其形成的土壤多含大小不等的石块,从而形成石质土。养分含量较瘠薄,肥力水平较低。沉积岩沉积岩-3.砂岩 属于碎屑岩类。在地表分布很广。其物质组成大致可分为三类:各种岩石碎屑。石英、长石和重矿物。白云母及粘土矿物。砂岩中石英含量多,抗风化力强,所以由砂岩形成的母质与原来的岩石性质比较接近,含砂量较高,松散,易于透水。含石英较多的砂岩,形成的土壤、质地砂,养分含量少,肥力较低。沉积岩沉积岩-4.-4.粉砂岩粉砂岩 粉砂岩 属细碎屑岩类。粉砂岩与砂岩类似,但颗粒更细,粉砂(碎屑颗粒直径在0.0050.05mm)50%。沉积物以稳定成分居多,岩屑很
12、少或无。矿物组成以石英为主,其次为长石、云母碎片、绿泥石和粘土矿物等。粉砂岩是介于细砂岩与粘土岩之间的过渡岩石,胶结物以泥质为主。其风化特点与砂岩相似,但较砂岩易风化,风化产物为粉粒,养分状况较砂岩略好。沉积岩沉积岩-5.-5.石灰岩石灰岩 石灰岩 属于化学及生物化学岩类。主要由方解石组成,通常含有少量的白云石,以及粉砂、粘土、二氧化硅。在湿润气候条件下,风化作用以溶解为主。形成的母质质地粘重,钙质丰富,酸性较弱。石灰岩风化层下面常有地下水造成的溶洞与起伏不平的基岩面,造成土层厚度多变,同时水分自溶洞中漏失后可引起表土干旱。成土的主要岩石成土的主要岩石 3.3.变质岩变质岩 由岩浆岩、沉积岩与
13、原有的变质岩经高温高压或受岩浆接触的影响而使岩石成分和内部结构、构造发生重大改变,矿物重新结晶或重新排列,甚至化学成分改变,而生成新的岩石称为变质岩。变质岩变质岩n(1)(1)板岩板岩 由粘土岩(如页岩)、粉砂岩或中酸性凝灰岩经区域浅变质而成岩。没有明显的重结晶,矿物颗粒极为细小。n(2)(2)千枚岩千枚岩 为富泥质(包括凝灰岩)岩石经浅变质而成,分布很广。矿物成分主要丝绢云母和石英组成,还有绿泥石等。因含云母较多,含钾素丰富。变质岩变质岩n(3)(3)片岩片岩 主要由页岩等粘土岩类变质而来。片岩呈片状构造,矿物以云母、绿泥石、角闪石等为主。n(4)(4)片麻岩片麻岩 片麻岩的岩石来源较广,主
14、要由花岗岩类岩浆岩和凝灰岩(斜长片麻岩)等岩石经深度变质而成,所以分布很广。由岩浆岩变来的岩石称“正片麻岩”,由沉积岩变来的称“副片麻岩”。原已形成的变质岩经变质作用也可形成片麻岩。变质岩的风化特点与花岗岩相似。变质岩变质岩n(5)(5)大理岩大理岩 是由石灰岩或白云岩经过热接触重结晶作用变质而成。具等粒(细粒到粗粒)变晶结构,块状构造。纯粹的大理岩几乎不含杂质,称汉白玉。多数大理岩因含有杂质,重结晶后可产生若干新矿物而呈现出花纹和不规则条带。大理岩的风化特点与石灰岩相似,但较石灰岩难风化。n(6)(6)石英岩石英岩 是由石英砂岩、粉砂岩、硅质岩等变质而来,石英岩的主要矿物成分为石英,可有少量
15、云母长石等。石英岩坚硬致密,风化最为困难,风化时以机械破碎为主,风化层薄,风化层中含有大小不一的带棱碎石。所以石英岩上形成的土壤,养分含量低,酸性强,质地粗,对养分和水分的保蓄力不强,大多肥力不高。岩石矿物的风化作用岩石矿物的风化作用n 地壳表层的岩石矿物在大气和水的联合作用以及温度变化和生物活动的影响下,所发生的一系列崩解和分解作用,称为风化作用。n 影响岩石风化的主要因素为温度、水、氧气、CO2和生物的作用,同时人类活动也是一个不可忽略的因素。n 分为物理风化、化学风化和生物风化三大类。1.物理风化n 因温度变化和孔隙中水的冻融以及盐类的结晶而产生的机械崩解过程。只有物理形状的改变,由大变
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