二岩石的风化和母质的类型
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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。
第二章矿物岩石的风化和土壤形成主要教学目标:使学生了解由岩石经过风化形成母质,再由母质发育成土壤的过程。
在学习过程中要特别注意什么是母质,母质与土壤有什么区别以与土壤层次的发育顺序。
第一节风化作用一、风化作用任何事物只是处于它生存的环境时才能稳定。
而地表的矿物岩石处于和它形成时的不相同的外界条件时,这种稳定性被破坏,从而发生变化,这就是矿物岩石的风化。
二、风化作用的类型1、物理风化:由物理作用引起的矿物岩石发生物理变化的过程。
又叫机械崩解作用。
影响因素:温度变化,水分冻结,风力,流水,冰川的摩擦力等。
风化的结果使大岩石变成碎块,增大接触面,更利于化学风化进行。
2、化学风化:岩石的矿物成分发生化学成分和性质的变化。
主要因素:水、二氧化碳、氧气等主要化学风化作用的类型有4个:溶解作用:矿物在水中溶解的过程。
造岩矿物的溶解度大小顺序为:方解石>白云石>橄榄石>辉石>角闪石>斜长石>正长石>黑云母>白云母>石英。
水化作用:矿物与水相结合。
如赤铁矿变成褐铁矿。
水解作用:矿物与水相遇,引起矿物分解并形成新矿物。
如正长石水解后释放出钾离子,变成了高岭石。
氧化作用:二价铁氧化成三价铁。
使许多矿物和岩石表面染成红褐色。
3、生物风化:生物作用使岩石就地引起的破坏。
主要因素:根系的压力和根系分泌物 10-15磅/cm2微生物分解有机质产生酸,三、岩石风化的产物包括三部分:1、可溶性盐 :硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氯化物等2、合成次生矿物:如伊利石,蒙脱石,高岭石等粘土矿物,以与铁铝的氧化物和氢氧化物。
3、残余的碎屑:难风化的矿物和各种岩屑。
四、矿物风化的难易1、影响因素:外界环境条件和矿物本身的成分和结构。
2、外界条件相同时,矿物风化的相对稳定性,由易到难顺序为:石膏,方解石<辉石<角闪石<黑云母<斜长石<正长石<白云母<石英<粘土矿物五、影响岩石风化难易的因素:1、矿物的组成、结构和构造2、形成时的热力条件与目前所处环境的差异3、岩石的节理和裂隙发育状况。
风化作用的类型1. 物理风化物理风化是指在物理条件下,由于温度变化、压力变化和水的存在等因素引起的岩石破碎和颗粒磨损的过程。
物理风化通常分为以下几种类型:•温度变化风化:由于岩石受到日夜温度变化的影响,发生热胀冷缩的现象,导致岩石发生开裂和剥落现象。
•冻融风化:在寒冷地区,岩石表面的水分会在低温下结冰,由于冰的体积比水大,会对岩石产生强大的冻胀压力,导致岩石破碎。
•蒸发风化:当水中溶有盐类物质时,水分蒸发后,盐类物质会析出沉淀,形成盐结核,扩大岩石孔隙和裂缝,导致岩石分解和破碎。
•压力变化风化:由于地壳的变化或火山活动等造成地下岩石受到压力变化,压力的释放会导致岩石表面发生开裂和剥落。
2. 化学风化化学风化是指在气候条件下,由于空气中的水分、酸性物质、氧化物等化学物质的作用,导致岩石与其中的矿物质发生化学反应,从而改变矿物质的结构和性质。
常见的化学风化类型包括:•水解:水解是指水分子与岩石中的某些矿物质发生反应,导致矿物质的分解和溶解。
常见的水解反应包括酸性水解和碱性水解。
•氧化:氧化是指岩石中的矿物质与氧气发生反应,产生氧化物的过程。
氧化通常会导致岩石颜色的变化,形成锈红色或黄褐色的氧化皮层。
•碳化:碳化是指岩石中的一些碳酸盐矿物质与二氧化碳发生反应,产生碳酸盐溶液和固体残渣的过程。
碳化通常会导致岩石的表面粗糙和孔隙的扩大。
3. 生物风化生物风化是指由于生物活动对岩石和土壤进行机械和化学的破坏作用,主要包括以下几种形式:•根系风化:植物的根系可以通过物理力量和化学分泌物对岩石进行破坏。
当根系长势强盛时,根系会扩大岩石裂隙并渗入其中,当根系代谢分泌物质时,会对岩石矿物质进行化学反应。
•生物磨蚀:生物磨蚀主要是指动物的活动对岩石表面进行磨蚀的过程。
例如,动物在地面上行走、挖掘巢穴或洞穴时,会对岩石表面造成磨损。
•生物侵蚀:生物侵蚀是指生物通过摄食和分泌物质,对岩石表面和结构进行侵蚀。
例如,蚯蚓的进食活动可以改变土壤结构,而微生物可以通过分解有机物质产生酸性物质,加速岩石的溶解。
风化作用与母质的形成岩石经风化作用而形成的疏松的、粗细不同的矿物颗粒的地表堆积体,是形成土壤的母体,称为母质(parent material)。
土壤母质是土壤形成的物质基础,构成土壤的“骨架”。
母质中的一些性质,例如,机械性质、坚实度、渗透性、矿物组成和化学特性等都直接影响成土过程的速度和方向。
母质中的磷、钾、钙、硫和其他元素也影响着土壤的自然肥力。
一、风化作用风化作用(weathering)是指地壳最表层的岩石在空气、水、温度和生物活动的影响下,发生物理和化学变化,逐渐破碎成疏松物质过程。
按其作用因素和风化特点,可分为物理风化、化学风化和生物风化三种类型。
1.物理风化(physical weathering)是指岩石因受物理因素作用而逐渐崩解破碎,但不改变其矿物组成和化学成分的过程。
引起物理风化的主要原因是地球表面温度的变化。
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,均能加速岩石的破碎。
经过物理风化,岩石由大块变成小块再变为细粒。
一般认为岩石破碎到粒径为0.01mm时,物理风化就很难进行了,因此物理风化产生的颗粒基本都大于0.01mm,其间的毛细管作用不发达,不具有对水分的保蓄力,但却获得了原来岩石所没有的对水和空气的通透性,这就大大增加了岩石与空气的接触面积,为化学风化创造了有利条件。
2.化学风化(chemical weathering)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。
引起化学风化的因素有水、二氧化碳和氧气等大气因素。
化学风化一般包括溶解、水化、水解和氧化等作用。
这些反应很少单独进行,常是两种以上同时发生。
经过化学风化,岩石进一步分解,彻底改变了原来的岩石内部矿物的组成和性质,并产生一批新的次生黏土矿物。
这些次生黏土矿物的颗粒很细,一般小于0.001mm,呈胶体分散状态,由此也产生一定的黏结性、可塑性和毛管现象,使水分、养分在一定程度上得以保蓄。
一、名词解释土壤土壤肥力岩石风化成土母质土壤剖面土壤有机质有机质的矿质化有机质的腐殖化土壤质地土壤结构土壤粘结性土壤粘着性土壤可塑性土壤耕性土壤孔隙度土粒密度土壤密度吸湿系数凋萎系数田间持水量阳离子交换量盐基饱和度土壤酸碱度土壤养分肥料有机肥料无机肥料微生物肥料基肥种肥追肥复合肥料绿肥二、填空题1.岩石按其成因可分为()、()和()三大类。
2.岩石风化作用可分为()风化、()风化和()风化三种类型。
3.从坚硬大块的岩石到疏松而具有肥力的土壤,要经过漫长而复杂的变化过程,但可概括为()过程和()过程两个过程。
4.自然成土因素主要有()、()、()、()和(),其中()在土壤形成过程中起主导作用。
5.耕作土壤的剖面分为()、()、()和()4层。
6.土壤有机质的主要类型是()。
7.土壤有机质的组成包括()、()、()、()和()五类有机化合物。
8.自然成土因素主要有()、()、()、()和(),其中()在土壤形成过程中起主导作用。
9.耕作土壤的剖面分为()、()、()和()4层。
10.土壤水的来源是()、()、()和(),以()为主。
11.土壤水分中,()到()之间的水分都是有效的。
12.土壤空气中O2的含量()大气,而CO2含量()大气。
13.土壤空气与大气间气体的交换主要有()和()两种方式,()是土壤空气与大气交换的主要方式。
14.土壤胶体按其基本物质组成可分为()胶体、()胶体和()胶体。
15.根据H+存在的位置不同,可将土壤酸度分为()酸度和()酸度两种类型。
16.根据树种对土壤酸碱度的选择性,可将树种分为()树种、()树种、()树种和()树种四大类。
17.土壤空气与大气间气体的交换主要有()和()两种方式,()是土壤空气与大气交换的主要方式。
18.土壤黏粒含量越高,交换量越(),保肥力就越()。
(1)植物生长特别需要的()、()、()在土壤中的含量都不多,这三种元素常常要靠施肥来补充,被称为植物养分三要素。