第一章-地学基础课件.ppt

1、岩石岩石母质母质土壤土壤紧实、通透性紧实、通透性差、蓄水性差、差、蓄水性差、无吸附性、无无吸附性、无生物活动。生物活动。疏松多孔、通疏松多孔、通透性强、有一透性强、有一定的蓄水性、定的蓄水性、具有吸附性、具有吸附性、很少有生物活很少有生物活动。动。疏松多孔、通疏松多孔、通透性较强、有透性较强、有一定的蓄水性、一定的蓄水性、具有吸附性、具有吸附性、生物活动强。生物活动强。养分含量高。养分含量高。岩石、母质与土壤的关系和区别岩石、母质与土壤的关系和区别第一章第一章 地学基础地学基础岩石岩石n岩石是由矿物所构成，是矿物的天然集合体。n复矿岩：由两种以上的矿物组成。如花岗岩由石英、正长石和云母集合而成

2、。n单矿岩：由一种矿物组成。如纯大理岩（汉白玉）常常是由方解石组成。n根据岩石成因可分为三大类：岩浆岩沉积岩（地表分布达75%以上）变质岩（一）岩浆岩：由岩浆冷凝而成的岩石。特征：无层次和化石n岩浆是硅酸盐与金属硫化物、氧化物的熔融体，含有挥发性的成分和地壳中的其它各种元素。n岩浆根据其化学成分的不同可分为三类：超基性岩浆。SiO2一般小于45，含铁、镁多，含挥发成分少，色暗。基性岩浆，或称玄武岩岩浆。含SiO2 5245，含铁、镁亦较多，但比超基性岩浆少，含挥发成分较多，色暗。中性岩浆。含SiO2 5265，含铁、镁亦较少，色浅；酸性岩浆，含SiO265，含铁、镁少，含钾、钠、铝多，并含有大

3、量挥发成分，色浅。玄武岩侵入岩冷却慢，结晶粗，包括花岗岩花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩、橄榄岩。喷出岩冷却快、结晶细，呈多孔斑状结构，如玄武玄武岩岩、流纹岩、安山岩等。（二）沉积岩概念：由各种先成的岩石经风化、搬运、沉积、重新固积而成或由生物遗体堆积而成的岩石。其约占地表的其约占地表的75%。特征：有层次性，常含有生物化石。碎屑岩类：组成物质主要为碎屑物质砾岩砂岩粘土岩类：组成主要为粘土矿物页岩泥岩化学及生物化学岩类：化学或生物化学作用沉淀而成石灰岩白云岩砾岩：各种不同的石砾经胶结形成的岩石。砾岩：各种不同的石砾经胶结形成的岩石。砂岩：沉积的砂粒经过胶结作用形成的岩石。砂岩：沉积的砂粒经过胶结

4、作用形成的岩石。页岩：页岩具有致密状泥质结构，呈页片状或层状构造页岩：页岩具有致密状泥质结构，呈页片状或层状构造 石灰岩：可由化学沉积或生物沉积作用形 成，呈块状构造，岩体层理构造明显。白云岩：由含碳酸钙和碳酸镁成分的白云石白云岩：由含碳酸钙和碳酸镁成分的白云石 形成，与石灰岩相似，颜色为灰白色。形成，与石灰岩相似，颜色为灰白色。（三）变质岩概念：在高温高压下岩石中的矿物发生重新结晶或结晶定向排列而形成的岩石。特征：致密坚硬，不易风化，呈片状组织。板岩：呈平坦的似板状平面。千枚岩：具绢丝光泽。片岩：具有片状构造。片麻岩：具有典型片麻状构造的岩石。大理岩：是由碳酸盐类岩石（石灰岩和白云岩）在高温

5、或高压下经过重结晶作用所形成的。石英岩是砂岩(主要是石英砂岩)在充分热力和压力的作用下，经过重结晶变质而成的岩石。矿物矿物n矿物(mineral)的定义：地壳及上地幔中的各种化学元素在各种地质作用下形成的，并在一定条件下相对稳定的自然产物。n矿物的物理性质包括颜色、条痕、光泽、硬度、颜色、条痕、光泽、硬度、解理和断口解理和断口。n颜色：颜色：自色、他色、假色。n条痕条痕条痕就是矿物粉末的颜色，将矿物在未上釉的瓷板上进行刻划，其留下的粉末痕迹就是条痕.可以消除假色，减弱他色，保存自色，所以条痕比矿物本身呈现的颜色更为固定，因而更具有鉴定意义。如：黄铁矿是淡黄色的，条痕却是黑色；黄铜矿是铜黄色的，

6、而条痕却是绿黑色。n光泽：光泽：金属光泽、半金属光泽和非金属光泽。n硬度硬度：矿物抵抗外力磨擦或刻划的能力。一般采用摩氏硬度计来确定矿物的相对硬度摩氏硬度表硬度硬度12345678910矿物矿物滑石滑石石膏石膏方解石方解石萤石萤石磷灰石磷灰石正长石正长石石英石英黄玉黄玉刚玉刚玉金刚石金刚石指甲硬度为：2-3.5小刀硬度为：5.5n解理：解理：矿物受外力作用后，沿着一定结晶方向裂开成光滑平面的性能。n裂开后的光滑平面称解理面。n根据解理裂开的难易和解理片的厚薄、大小及平整光滑的程度，解理面可分为：极完全解理（云母）、完全解理（方解石）、中等解理、不完全解理、无解理（石英）。解理按其完善程度分为：

7、极完全解理 如云母完全解理 如方解石中等解理 如普通辉石 不完全解理，如磷灰石、锡石 等极不完全解理，如石英n断口断口：若矿物受外力作用后，沿任意方向裂开，同时破裂面成凹凸不平的表面。n断口可按形状分为：贝壳状（石英）、锯齿状(纤维石膏)、参差状(黄铁矿)、土状(高岭石)及平坦状(蛇纹石)断口。土壤中常见矿物种类土壤中常见矿物种类n石英 普通石英呈透明或半透明的晶粒状的集合体，无解理，贝壳状断口，脂肪光泽，一般呈乳白色或无色透明，土壤颗粒重要矿物之一。水晶，六方柱状晶体，玻璃光泽，平行线纹。紫水晶、墨水晶、蔷微水晶、烟水晶 正长石正长石 KAlSi3O8（钾长石）（钾长石）晶体短柱状，肉红色，

8、玻璃光泽，硬度6.0。正长石在岩浆岩中呈晶粒。抗风化能力较石英弱，伴生矿物有石英、云母、角闪石等。正长石风化后形成粘土矿物高岭石等，可为土壤提供大量K元素。斜长石斜长石 Na（AlSi3O8）Ca（Al2Si2O8）（钙长石和钠长石统称）（钙长石和钠长石统称）常呈板状和柱状晶体，白色或灰白色，玻璃光泽，硬度6.06.5。在岩石中多呈晶粒。伴生矿物主要是辉石和角闪石。斜长石比正长石容易风化，风化产物主要是粘土矿物，能为土壤提供K、Na、Ca等矿物养分。白云母白云母KH2Al3Si3O12，常见常见片状、鳞片状。片状、鳞片状。无色透明或浅色无色透明或浅色（浅黄、浅绿）透（浅黄、浅绿）透明，极完全解

9、理，明，极完全解理，薄片具有弹性，珍薄片具有弹性，珍珠光泽，硬度珠光泽，硬度2.03.0。土壤钾重要来源土壤钾重要来源之一。之一。黑云母黑云母KH2（Mg，Fe）3AlSi3O12，深深褐色或黑色。褐色或黑色。主要分布在花岗主要分布在花岗岩、片麻岩和结晶岩、片麻岩和结晶片岩中，伴生矿物片岩中，伴生矿物是石英、正长石等。是石英、正长石等。黑云母较白云母黑云母较白云母易于风化。易于风化。云母类因化学成分不同而分为白云母和黑云母云母类因化学成分不同而分为白云母和黑云母 角闪石呈细长柱状，深绿至黑色，绢丝光泽，完全解理，硬度5.06.0。主要分布在岩浆岩和变质岩中的片麻岩和片岩中，在岩石中呈针状或纤维

10、状。伴生矿物为正长石、斜长石和辉石，角闪石易风化，风化产物为粘土矿物。普通角闪石普通角闪石 Ca（Mg，Fe）3Si4O12呈短柱状、致密块状，棕至暗黑色，玻璃光泽，条痕灰色，中等解理，硬度5.5。分布在辉长岩和玄武岩中，在岩石中多呈晶粒状。伴生矿物为角闪石、斜长石、辉石等，较角闪石难风化，风化物为粘土矿物。辉石辉石 Ca（Mg，Fe）Si2O6n方解石（CaCO3）方解石是大理岩、石灰岩的主要组成矿物，易溶于酸，化学性质不稳定，是土壤中碳酸钙的主要来源。n石膏（CaSO4）石膏不含结晶水称为硬石膏。含结晶水石膏（CaSO4 2H2O）称为结晶石膏。白色，玻璃光泽，有时呈珍珠光泽、纤维状、解理

11、完全，是土壤中钙和硫元素的重要来源。n磷酸盐类矿物1）磷灰石Ca5(PO4)3(FCl)。呈六方柱状晶体，颜色灰白、黄、绿、黄褐色，是制造磷肥的主要原料，土壤磷重要来源。n氧化铁类矿物 n赤铁矿（Fe2O3）：红色、条痕樱红色、常使土壤染成红色。褐铁矿（Fe2O3 3H2O）：一般为棕色、黄色，是土壤黄色和棕色染色剂。磁铁矿（Fe3O4）：常呈八面体晶形，铁黑色，条痕为黑色，具有磁性。黄铁矿（FeS2）：金黄色，类似金属铜，断口参差状，金属光泽，条痕绿色至深棕色，较易风化，分解后形成硫酸盐。岩石的风化作用及其影响因素岩石的风化作用及其影响因素风化作用：岩石在地表受到种种外力作用，逐渐破碎成为疏

12、松物质，这一过程叫做风化作用。所产生的疏松物质就是土壤母质。（一）风化作用的类型（一）风化作用的类型（一）（一）物理风化物理风化岩石产生物理变化而成为碎屑状态的过程，特点是成分未变。1、温度引起岩石的热力学变化昼夜温差、冻结。2、盐类结晶的裂胀作用、流水冲刷和磨蚀、风蚀产物：颗粒较粗，多偏砂、石砾多，养分不易释放。气温变化引起岩石胀缩不均而崩解过程示意图气温变化引起岩石胀缩不均而崩解过程示意图a、b、c、d 表示风化过程表示风化过程图图2-18 由于冰的冻结扩大了岩石的裂隙由于冰的冻结扩大了岩石的裂隙 物理风化使表面积增大一倍物理风化使表面积增大一倍（二）（二）化学风化化学风化岩石在水和空气（

13、主要是氧气和二氧化碳）的参与下进行的溶解、水化、水解、氧化作用等的总称，特点是岩石可进一步破碎成胶体状微粒，使原生矿物成分发生改变，产生在地表条件下比较稳定的次生矿物。1、溶解作用CaCO3+H2O+CO2Ca2+2HCO3-2、水化作用CaSO4+2H2O CaSO4 2H2O(硬石膏)（石膏）2Fe2O3+3H2O 2Fe2O3 3H2O(赤铁矿)(褐铁矿)3、水解作用4、氧化作用2KalSi3O8+CO2+2H2O H2Al2Si2O8 H2O +2SiO2 +K2CO3(正长石)(高岭石)(含水二氧化硅)(钾盐)Ca2(PO4)+2H2O+2CO2 Ca(H2-PO4)2+2CaCO3

14、(磷灰石)(磷酸二氢钙)2FeS2+16H2O+7O2 2FeSO4 7H2O+2H2SO4(黄铁矿)(硫酸亚铁)（三）（三）生物风化生物风化动物、植物、微生物的生命活动及其分解产物对岩石矿物的风化作用。1、根系的挤压；2、地衣、苔藓保蓄水分，加强化学风化；3、呼吸产生的二氧化碳和有机酸分解矿物。植物根的机械破坏作用植物根的机械破坏作用 波浪谷（美国亚利桑那州，砂岩）波浪岩（澳大利亚，花岗岩）布莱斯峡谷（美国犹他州，石林）拱石国家公园（美国犹他州，砂岩）“巨人之路”，远古时期的一次火山爆发导致这些柱状结构的形成，位于北爱尔兰自治区的海岸上。“十二使徒岩”，波浪冲击创造了这些石灰石柱，位于澳大利

15、亚维多利亚州的海岸上。母质的类型按风化搬运与沉积特点的不同，可将成土母质分为：1 1残积母质：残积母质：n指就地风化而未指就地风化而未经搬运的岩石风经搬运的岩石风化物。化物。n它多分布在丘陵它多分布在丘陵顶部等较高部位顶部等较高部位上，母质性质深上，母质性质深受下垫基岩的影受下垫基岩的影响，表层质地较响，表层质地较细，往下渐粗。细，往下渐粗。2坡积母质：n指风化物在重力或流水的作用下，移动并沉积在较低处的疏松的沉积体。n它多分布在山坡或山麓处。n在陡坡，多为重力坡积，在缓坡，多是在流水作用下形成的。n由于经过长途搬运，其成分与性质不一定与下垫的基岩相同，层次稍厚，无分选性。大冶实习点3洪积母质

16、：n指山洪将山上的各种岩石风化物携至山前的坡麓、山口及平原边缘沉积而成的沉积物。n洪积体往往形成洪积扇地形，扇顶沉积物分选性差，多为石砾、粘粒与沙粒混存，在扇缘多为粘粒及粉砂粒。n分布在河流两岸；n一般较深厚；n分选性强；n成层性（突变）。n由于流水的分选作用，使颗粒呈明显的沉积规律（上游粗，下游细，山区卵石、砾石等较多；在同一地区，近河床的较粗，远离河床的较细。）n由于河水泛滥的次数和强度不同，沉积体中有多层不同质地的层次。n我国三大冲积平原(东北平原、华北平原、长江中下游平原)。河床相沉积5湖泊沉积母质：指湖水泛滥时的沉积体，多在大湖周围分布。质地偏粘，夹杂有生物遗体。洞庭湖、鄱阳湖和太湖

17、周围的农田就是在这种母质上形成的。6、海积母质7风积母质：由风力吹来的泥沙堆积而成的母质。8冰碛母质：是由冰川夹带的物质搬运沉积而成的。9第四纪沉积物:定义：第四纪是地质历史中的最近一个阶段，从第四纪以来的各种风化产物一般以松散堆积物的状态保留下来，而未能形成各类沉积岩。因此，将这些松散堆积物称为第四纪沉积物。我国第四纪沉积物主要包括：黄土及黄土性物质（次生黄土）、红土和冰碛物 n我国黄土一般是在气候干旱或半干旱，季节变化极明显的条件下形成的。在我国主要分布在太行山以西，大别山、秦岭以北，遍及陕西、甘肃、宁夏、山西、河南等省。n次生黄土是由黄土经流水侵蚀、搬运后，再沉积而形成的。如在江苏省西部

18、，南京至镇江一线，广泛分布着由次生黄土构成的丘陵，通常称下蜀黄土。特点是土层深厚，无明显层次，颗粒细小均匀，为棕黄色粉沙质粘土，具有棱柱状结构，并含有大量铁锰结核及胶膜。n红土在气候炎热潮湿，各种堆积物强烈风化条件下形成的。含有较多的铁铝氧化物和高岭石等。n红土质地粘重，通气透水性不良，常呈酸性至强酸性反应，广泛分布于我国南方各地，尤其以华南地区发育最好，也零星分布于太行山麓、周口店和辽东半岛等北方地区。种类：种类：按其堆积年代和当时的气候特点，可分为：按其堆积年代和当时的气候特点，可分为：我国南方我国南方 我国北方我国北方Q1 早更新世堆积物早更新世堆积物 午城黄土（老黄土）午城黄土（老黄土）Q2 中更新世堆积物中更新世堆积物 红土或网纹红土红土或网纹红土 离石黄土（老黄土）离石黄土（老黄土）Q3 晚更新世堆积物晚更新世堆积物 下蜀黄土下蜀黄土 马兰黄土（新黄土）马兰黄土（新黄土）Q4 全新世堆积物全新世堆积物 现代黄土现代黄土Q2