第二章岩石风化与土壤形成

全文电子教材土壤与土壤资源学（上篇：土壤学）林学专业第二章岩石风化和土壤形成及土壤剖面第一节岩石风化一、风化作用的概念及类型当岩石处在风化它的环境条件下时，它是很稳定的，但一旦条件发生的变化，为了在新的条件下达到平衡，岩石必然发生相应的变化。

位于地壳深部的岩石，由于地质作用的结果露出地表，岩石本身因外压力的减少而产生膨胀，导致岩石产生缝隙和裂纹。

同时岩石与大气接触以后，受到各种自然因素（主要是水、热及空气等）和生物的影响，这种影响是长期的和复杂的。

根据外界因素对岩石作用的性质，可以将风化作用区分为物理风化和化学风化。

当然，在自然界这两类作用是紧密相联系的，有时很难把它们区分开来。

生物的活动，就其对岩石或矿物的作用性质而言，也是以物理或化学的方式作用于岩石矿物的。

也有人将生物活动所引起的岩石或矿物的风化，称为生物风化。

由于地球表面广泛的存在着大量的生物，它们在风化过程中起着积极的影响，以至在自然界中地表物质的风化过程几乎都有生物参加。

从原始幼年土形成来看，风化过程先于土壤形成，风化过程先产生形成原始土壤的母质，因此风化过程可以说是土壤形成的基础。

从现代的土壤形成和发展来看，风化过程则是成土过程本身的一部分。

（一）物理风化过程物理风化又称为机械崩解作用，主要是由温度变化、水分冻结、碎石劈裂以及风力、流水、冰川的磨擦力等物理因素的作用所引起的。

温度变化可以引起物质产生热胀冷缩。

岩石是由各种矿物组成的，而各种矿物的热学性质是不同的，例如石英的热膨胀系数为0.0000075，而正长石为0.000020，当昼夜或季节温度变化时，在矿物之间的接触面上产生张力，使岩石产生裂隙和崩解。

粗粒结晶的花岗岩，由于结晶矿物的膨胀幅度较大，这种作用更为明显。

含有暗色矿物的岩石，由于提高了岩石的热辐射能力，温度变化比较大，因此像玄武岩、辉长岩及辉绿岩等一些深色岩石，常产生剥蚀现象。

而由单一矿物集合的岩石或浅色岩石（如石灰岩、石英岩等），受到温度的影响较小，崩解也比较慢。

土壤地理学第二章/第三章第二章：影响土壤形成的环境因素：俄国道库恰耶夫成土学说：主要观点：土壤成土因素主要有五个气候、生物、母质、地形。

时间影响土壤发育的五个主要因素：1、母质因素（不同岩石风化壳）2、生物因素（不同植被类型：草地与森林）3、气候因素（影响风化，控制植被生长）4、地形因素（影响物质与能量的分配）5、时间因素（控制土壤发育进程）地质大循环和生物小循环的关系：1.大循环是小循环的基础，也是土壤形成的基础（矿质养分）；2.小循环是土壤形成的核心（腐殖质）；3.大循环大于小循环，自然界会发生水土流失现象；4.大循环小于或者等于小循环，自然界水土保持。

总之，土壤的形成过程是物质的地质大循环与生物小循环过程矛盾与统一。

形成土壤的两个基本作用：◆风化作用：致密的岩石被破坏，营养元素得以释放，并形成疏松的风化层；◆生物作用：有机质加入，营养元素积聚。

1）土壤胶体及结构①土壤胶体：通常所说的土壤胶体实际上是指直径在1—100 mµm之间的土壤颗粒。

②土壤胶体的种类土壤矿物质胶体（无机胶体）：次生铝硅酸盐、铁铝化合物有机胶体：腐殖质、有机酸、蛋白质等有机-无机复合胶体③土壤胶体结构微粒核：胶核双电层：内外吸附层、扩散层2）土壤胶体的性质①巨大的比表面积和表面能②带电性带电的原因是什么？电性如何？③土壤胶体离子交换作用④分散和凝聚作用第一：粘土矿物胶体带电土壤中粘土矿物胶体一般都带负电荷，其电荷来源有以下几个方面：同晶置换作用粘土矿物晶质中的一种离子被另一种离子取代的过程。

在这个过程中，只改变了矿物质的化学成分，而矿物的结晶构造不变，故叫做同晶置换作用。

晶格破碎边缘带电矿物质风化破碎过程中，晶格边缘离子一部分电荷未被中和而产生剩余电荷，使晶体边缘带电。

第二：腐殖质胶体带电意义？由于腐殖质分子量大、功能团多，解离后带电量大，对土壤保肥供肥性有重要影响。

第三：两性胶体带电，什么是两性胶体？表面既带负电荷，亦带正电荷的土壤胶体称两性胶体。

第二节矿物岩石的风化作用与土壤母质土壤是在岩石风化形成的母质上发育起来的，土壤的许多性质与成土岩石、矿物和母质类型有关。

因此有必要研究矿物岩石的风化和母质的形成与类型。

一、风化作用的概念和类型（一）风化作用概念机械破碎和化学变化的过程。

（二）风化作用的类型1．物理风化任用是指岩石因受物理因素作用而逐渐崩解破碎的过程。

物理风化只能引起岩石形状大小的改变，而不改变其矿物组成和化学成分。

引起物理风化有主要原因是地球表面温度的变化，所以物理风化在都属于热力学风化。

因为岩石是热的不良导体，而且岩石是由体膨系数不同的多种矿物组成，在昼夜寒暑温度剧变的影响下，岩石内部便产生不均一的胀缩差异，因而发生相互顶挤和拉扯的作用，使矿物颗粒之间的联系容易遭到破坏，导致岩石的破碎。

除温度外，冰冻的挤压，流水的冲刷，风、冰川等自然动力对岩石的磨蚀，以及植物根系的穿插，均能加速岩石的破碎。

物理风化的结果，岩石由大块变成小块再变为细粒，虽然岩石的矿物组成和化学和成分没有发生改变，但却获得了原来岩石所没有的对水和空气的通透性。

由于物理风化只是机械的破碎，产生的粒子一般都在于0.01mm，毛细管作用不发达，故不具有对水分的保蓄能力。

但岩石经过物理风化后，大大增另岩石与空气的牛头马面触面积，为促进风化的进一步发展，特别为化学风化创造了有利条件。

2、化学风化作用是指岩石在化学因素作用下，其组成矿物的化学成分发生分解和改变，直至形成在地表环境中稳定的新矿物。

其特点是不仅使已破碎的岩石进一眇变细，更重要的是使岩石发生矿物组成和化学成分的改变，产生新的物质。

引起化学风化的因素有水、二氧化碳和氧气等大气因素，其中最主要的是水，水分本身的作用很活泼，同时二氧化碳与氧气的作用也只有在水的参与下才级显示出来。

化学风化一般包括：（1）溶解作用。

溶解作用指岩石中的矿物溶解于水的作用。

一般矿物难溶于水，但大量的水或较高的水温则可以加大其溶解度，如1份滑石可溶于110000份水中，1份石英可溶于10000份热水中，1份云母可溶于34000份水中。

岩石风化与土壤形成过程的关系研究岩石风化和土壤形成是地质学和土壤学中一直备受关注的领域。

它们之间存在着深刻的相互关系，岩石风化过程是土壤形成的基础和先决条件。

本文将讨论岩石风化和土壤形成过程之间的关系，并深入探讨其影响因素和作用机制。

岩石风化是指岩石在自然条件下受到物理、化学和生物作用的破碎和溶解现象。

它是地表到地层内岩石破坏、分解和转变的过程。

岩石风化可以通过物理风化、化学风化和生物风化来进行分类。

物理风化是岩石受到温度、压力和水的影响而发生的破碎和剥离过程。

化学风化是指岩石中的矿物质在水和空气的作用下发生溶解、水解、氧化和还原等反应而破坏。

生物风化则是由植物根系、昆虫和微生物等活动的影响下引起的岩石风化。

土壤形成过程是指岩石风化产物通过物质迁移和转化，结构形成等一系列变化逐渐转变为成熟土壤的过程。

土壤形成过程可以分为物质输入、物质转化和物质输出三个阶段。

物质输入是指通过岩石风化和降水等方式将外部物质输入到土壤中。

物质转化则是指输入到土壤中的物质在土壤中进行分解、转化和组合的过程。

物质输出是指土壤中的有机质、水分和溶质等通过水流、蒸发和生物活动等方式迁出土壤。

岩石风化过程对土壤形成具有重要影响。

首先，物理风化过程导致岩石表层的破碎和剥离，形成了颗粒状的风化残渣，为土壤形成提供了母质。

其次，化学风化过程导致岩石中的矿物质发生溶解和转化，释放出大量的养分，为土壤中的植物和微生物提供了营养物质。

最后，生物风化过程通过根系的迁入和微生物的作用，加速了岩石风化的速度和程度。

土壤形成过程也对岩石风化有一定影响。

首先，土壤中的有机质和水分能够渗入岩石裂隙并与岩石表面发生物理、化学和生物反应，从而加速了岩石的风化过程。

其次，土壤中的微生物通过产生酸性物质和酶的作用，进一步促进了岩石的化学风化。

最后，土壤中的植物根系通过生长和代谢，能够改变土壤中的温度、湿度和通气性，从而影响岩石风化的速率和方式。

岩石风化与土壤形成过程的关系受到多种因素的影响。

《土壤学》教学大纲课程编号：A14101学时：32学分：2.0修读专业：林学、林学（双外语）大纲文本一、课程的主要内容土壤学是研究土壤发生分类分布、土壤理化和生物学性状、利用和改良的科学。

本课程主要内容包括土壤的基本物质组成，土壤的形成，土壤物理、化学和生物学性质、土壤分类、分布等。

根据授课专业特点，基本的章节内容分列如下：第一章绪论1、土壤在农林业生产和生态系统中的作用2、土壤及土壤肥力的基本概念3、近代土壤学的发展概况4、土壤学的学科体系及学习土壤学的作用和任务第二章地质学基础1、地球的一般特征地球的形状，大小，地球的物理性质，地球的圈层结构。

2、矿物矿物的概念，矿物的物理性质，常见造岩矿物的识别特征。

3、岩石岩浆岩、沉积岩、变质岩的形成、特征及常见岩石。

4、地质作用与地形地貌地质内力作用和地形地貌，地质外力作用和地形地貌。

第三章岩石风化和土壤形成1、风化过程风化作用及其类型。

2、风化产物的类型风化产物及其地球化学类型、母质类型。

3、土壤形成土壤形成因素，土壤形成过程中的大小循环学说。

4、土壤剖面及形态特征自然土壤、耕作土壤剖面的形成及其形态特征。

第四章土壤生物1、土壤动物土壤主要动物及其与生态环境的关系。

2、土壤微生物土壤细菌、真菌、放线菌、土壤藻类及其与土壤的关系。

3、植物根系及其与微生物的联合植物根系形态，根际与根际效应，根际微生物，菌根，根瘤。

4、土壤酶土壤酶的来源与存在形态，土壤酶的种类与功能，土壤酶活性及其影响因素。

第五章土壤有机质1、土壤有机质的来源、组成2、土壤有机质的转化土壤有机质矿质化和腐殖化过程。

3、土壤腐殖质土壤腐殖质的分组，土壤腐殖酸的性质。

4、土壤有机质的作用与调节土壤有机质在土壤肥力及生态环境方面的作用，土壤有机质的调节。

第六章土壤质地、结构与孔性1、土壤质地土壤固体颗粒及其性质，土壤质地划分，土壤质地与肥力，土壤质地改良等。

2、土壤结构土壤结构体类型及其形成，土壤结构性评价，土壤结构体的改善等。