02 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。

第二章土壤发生第一节土壤发生与地理环境的关系一土壤形成因素学说土壤是独立自然体，与地球四大圈层相互作用。

19世纪末道库恰耶夫提出五大成土因素：气候、生物、母质、地形、时间。

Π＝∫（КОГР）ТΠ：土壤、К：气候、О：生物、Г：岩石、Р：地形、Т：时间。

本世纪40年代美国土壤学者詹尼(H.Jenny)提出与道库恰耶夫相似的函数关系式：s = ∫(cl,o,r,p,t…) s 土壤，cl气候,o,生物,r地形，p母质,t时间s = ∫(o, cl,r,p,t…) …代表尚未确定的其他因素。

s = ∫(r,cl,o, p,t…)s = ∫(p,cl,o,r, t…)s = ∫(t cl,o,r,p,…)s = ∫(…cl,o,r,p,t)格林认为气候最重要。

涅斯特鲁耶夫强调地形的作用。

威廉斯提出生物是主导因素，土壤的本质是肥力，肥力的发生、发展是生物的发生、发展、活动与演替的结果。

柯夫达提出土壤形成还受其它因素影响：例如：火山土肥力高；地震使土层混乱；地下水位升高造成沼泽化、盐碱化；新构造运动使地形上升，土壤侵蚀加剧；地形下降，土壤上沉积物积累。

二土壤与成土因素的关系(一) 土壤发育与母质关系：土壤母质是岩石风化的产物，它是土壤形成的物质基础。

母质中的一些性质如机械组成、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、硫等元素也影响着土壤的肥力。

1 影响土壤质地：酸性岩母质含石英、正长石、白云母等抗风化力强的浅色矿物较多，多形成酸性的粗质土；基性岩母质含角闪石、辉石、黑云母等抗风化力弱的深色矿物较多，多形成土层较厚的粘质土壤。

发育在残积物母质上的土壤质地也较粗，石块多；坡积物上的土壤质地较细，夹有带棱角的石块；洪积物与淤积物上的土壤砂粘成层，黄土母质质地均一；南方在石灰岩、玄武岩上的土壤质地粘重。

2影响土壤化学元素成分: 从酸性岩到基性岩母质随含硅量减少,Fe、Mn、Mg、Ca含量增加。

第二章岩石风化与土壤形成答案1 名词解释物理风化：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。

化学风化：又称为化学分解作用。

主要是由水、二氧化碳和氧气等参与下进行的各种过程，包括溶解、水化、水解和氧化等作用。

洪积扇：在干旱与半干旱地区的山地，由于骤融的雪水，或是间歇性的暴雨，形成流速湍急的洪水，将山区的风化碎屑夹杂泥沙，搬运到山谷出口处，由于地势宽坦而水流减缓，使所携带的物质沉积下来，形成扇形地形，称为洪积扇。

第四纪沉积物：第四纪距今一百万年左右，当时在各种外力作用下，进行剥蚀、搬运的风化物，堆积覆盖在地层的最上层，这些沉积物是形成近代土壤的重要母质。

我国的第四纪沉积物主要包括：黄土及黄土性物质、红土和冰碛物。

2 问答题1）根据风化产物对土壤肥力有影响的性状，作为分类标准，简述风化产物的生态类型。

答：根据风化产物对土壤肥力有影响的性状，作为分类标准，将各种风化产物进行生态上的区分，分为以下五种生态类型：（1）硅质风化物：形成这类风化物的岩石种类，主要包括由硅质组成或硅质胶结的岩石。

（2）长石质风化物：长石质岩石包括含有正长石矿物组成的岩石。

（3）铁镁质风化物：由辉石、角闪石、橄榄石等含有铁、镁成分的矿物组成的岩石，属于铁镁质岩类。

（4）钙质风化物：主要由碳酸钙组成的岩石，都称为钙质岩类。

（5）未成岩类物质：这类物质不是某一类岩石的风化物，而是包括多种来源的矿物质或有机物的堆积物。

2）简要辨析定积母质和运积母质。

答：近代形成的母质可根据其搬运方式和堆积特点，分为定积母质和运积母质。

定积母质是未经搬运的风化残留物，或称为残积物。

运积母质则根据不同搬运作用的外力方式，可分为各种自然沉积物。

3）简述耕作土壤剖面的结构。

答：耕作土壤剖面层次，从上到下大体可分为以下三个层次：第一，表土层: 又可分为耕作层和犁底层。

耕作层是受耕作，施肥，灌溉影响最强烈的土壤层。

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。

《土壤地理学》教案第2章--第1讲第2章土壤的形成过程土壤是由地表岩石经风化作用形成的，土壤的形成，大体上可以分为三个阶段：风化作用成土作用人类耕种熟化作用地表岩石－－－－土壤母质－－－－－自然土壤－－－－－－－－－农业土壤。

本章分别讨论土壤形成的这三个阶段。

第1节土壤母质的形成1.什么是土壤母质概念：土壤母质是地表裸岩在阳光、空气、水等因素的作用下，所形成的疏松的但不能生长绿色植物的矿物质颗粒的堆积物。

特点：与岩石相比较：岩石土壤母质外观形态不同：整体状、或大块状；小块状、或颗粒状。

内部结构不同：紧实、致密无通透性；疏松多孔的，有一定的通气透水能力。

物质成分不同：无矿质胶体；养分"冻结"；有少量矿质胶体，释放出少量的养分。

2.土壤母质的来源土壤母质---地表岩石---矿物---元素2.1地壳的元素构成地壳重量的98％是由8种元素构成的：既：O：49％；Si：26％；Al：8％；Fe：5%；Ca：3.2%；Na：3％；K；2.6%；Mg：2.3%。

其余的2％就由各种微量元素所构成，个体数量少，但种类多，几乎包含了元素周期表中所有的元素。

组成特点：地壳的组成，主要是以O、Si为主，其中，O就几乎占了一半；而植物生长所需的大量元素N、P、K，除K有较高含量外，N只有0.04%，P只有0.12% ，远远不能满足植物对N、P的需求，所以，生产中，很容易出现植株缺N、缺P的现象。

元素的存在方式：地壳中的元素，多以含氧酸的盐类存在，如硅酸盐、铝硅酸盐、碳酸盐等。

元素的分布特点：地壳中的元素呈非均匀分布形态，某种元素在某地可能富积成矿，在其他地方则可能缺乏。

如：地壳中K的含量较高，平均达到2.6％，若所形成的土壤都能达到这个含量，则植物不会出现缺K症状。

我州的土壤K的含量都较高，只有冕宁县、巨龙乡的部分土壤K的含量较低，1985年，该乡出现大面积的玉米叶片花叶病，叶脉间条状失绿，然后枯萎死亡；水稻移栽后，老叶从叶缘到叶脉出现褐色斑点斑块，逐步遍及整个叶片，最后，植株呈火烧状焦枯死亡。

第二章矿物岩石的风化和土壤形成主要内容：●第一节风化作用●第二节风化产物的类型●第三节土壤的形成第一节风化作用一、风化作用任何事物只是处于它生存的环境时才能稳定。

当地表的矿物和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，这就是风化作用。

二、风化作用的类型1、物理风化：又叫机械崩解作用。

由物理作用引起的矿物岩石发生物理变化的过程。

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、氧气等化学风化作用的类型有4个：溶解作用：水化作用：水解作用：矿物与含二氧化碳的水相遇，引起矿物分解并形成新矿物。

氧化作用三、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，以及铁铝的氧化物和氢氧化物。

3、残余的碎屑:各种难风化的矿物和岩石的碎屑。

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<粘土矿物第二节风化产物的类型一、风化产物的生态类型有五种：1、硅质风化物:2、长石质风化物:3、铁镁质风化物:4、钙镁质风化物:5、轻软岩风化物:二、风化产物的母质类型●矿物岩石经过风化作用产生的风化层，是土壤形成的母质。

●根据搬运方式和沉积特点将母质分为定积母质和运积母质。

●1、定积母质；●2、运积母质；●3、第四纪沉积物。

1、定积母质:●又叫残积母质，岩石就地风化而形成的产物。

2、运积母质●根据搬运的方式又细分为:（1）坡积母质：（2）洪积母质：（3）冲积母质或冲积物（3）冲积母质或冲积物●是由经常性的水流将风化物侵蚀、搬运和堆积作用下形成的。

●特点：砾石磨圆度好，分选性好。