土壤学课件：第一章 地学基础知识

第一章土壤母质和矿物质一、名词●原生矿物，指那些经过不同程度的物理风化，未改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。

●次生矿物，原生矿物在水、二氧化碳、氧气、生物等作用下，矿物组成、结构、性质发生改变形成的矿物。

●四面体，在硅酸盐结构中，每个Si一般被4个0所包围，构成sio4四面体，它是硅酸盐的基本构造单位。

●八面体，是层状硅酸盐晶体结构中的基本构造单元之一。

它是铝离子等距离地配上六个氧，三个在上，三个在下，相互错开作最紧密的堆积，配位形成八面体的形式。

●同晶替换，组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。

●硅铝铁率，土壤黏粒中氧化硅和氧化铝、氧化铁的摩尔比率，又叫Saf值。

二、思考题●1、什么叫做矿物？分析原生矿物和次生矿物在土壤中的主要作用是什么？矿物是天然产生于地壳中具有一定化学组成、物理性质和内在结构的物体，是岩石的基本单位。

土壤矿物按来源分为原生矿物和次生矿物。

土壤原生矿物是植物养分的重要来源，经过风化作用释放供植物和微生物吸收利用；上壤很多物理、化学性质，如都和土壤所含的粘土矿物，特别是次生铝硅酸盐的种类和数量有关。

●3矿物的Si02/R203比值大小说明什么问题？土壤黏粒的氧化硅与氧化铝、氧化铁的摩尔比率。

以Si02 /(Al203+Fe203)或SiO2IR2O3表示，为硅铝铁率又称Saf值。

土壤胶中Si02/R203比值越打，阳离子交换量越高。

第二章土壤有机质●土壤有机质，指存在于土壤中的所有含碳的有机物，它包括土壤中各种动植物残体，微生物及其分解和合成的各种有机物质。

●土壤腐殖质，是指未分解和半分解动植物残体及微生物体以外的有机物质的总称。

土壤腐殖质由非腐殖物质和腐殖物质组成。

●矿化作用，有机化合物进入土壤后，一些在微生物酶的作用下发生氧化反应，彻底分解而最终释放出二氧化碳、水和能量，所含N、P、K等元素在一系列特定反应后，释放成为植物可利用的矿质养料。

第一章土壤矿物质土壤三相组成：固相（矿物质95%、有机质5%）、液相（土壤液体）、气相（土壤气体）矿物：是经各种地质作用，自然产生于地壳中的化合物或化学元素，是具有一定化学成分和物理性质的自然均质体，是组成岩石的基本单位。

原生矿物：是指那些经过不同程度的物理风化，为改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。

土壤原生矿物以硅酸盐、铝硅酸盐占绝对优势。

次生矿物：原生矿物在风化和成土作用下，新形成的矿物，如各种盐类CO32-、SO42- 、SiO42- 、Cl-等。

次生粘土（粒）矿物：层状硅酸盐类和含水氧化物类，是土壤粘粒的主要组成。

粘粒（土）矿物：组成粘粒的次生矿物，主要包括：层状的硅酸盐矿物和氧化物类。

前者是晶型矿物，后者有晶型的，也有非晶型的。

粘土矿物分类：（一）层状硅酸盐a。

硅氧四面体b。

铝氧八面体单位晶层：（1:1型单位晶层铝氧片和硅氧片特点：晶层与晶层间距离稳定，连接紧密内部空隙小，电荷量少，单位个体小，分散度低。

多出现与酸性土壤，如高岭石类。

2:1型单位晶层两层硅氧片夹一层铝氧片，特点：胀缩性大，吸湿性强，易在两边硅氧片中以Al3+代Si4+，有时可在硅铝片中，一般以Mg2+代Al3+→带负电→吸附阳离子。

如蒙脱石，这类矿物多出现于北方土壤。

2:1:1型单位晶层）同晶替代：是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格结构保持不变的现象。

同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子，使土壤具有保肥能力。

（可变电荷）同晶替代的规律：1、高价阳离子被低价阳离子取代的多；因此，土壤胶体一般其净电荷为阴性。

2、四面体中的Si4+被Al3+离子所替代，八面体中Al3+被Mg2+替代。

3、同晶替代现象在2:1和2:1:1型的粘土矿物中较普遍，而1:1型的粘土矿物中则相对较少。

硅酸盐粘土矿物的种类及一般特性：（1）高岭组1:1型矿物无膨胀性电荷数量少阳离子交换量小胶体特性较弱华北、西北、东北（2）蒙蛭组2:1型胀缩性大电荷数量大同晶替代胶体特性突出东北、华北、西北蒙脱石主要发生在铝片中，一般以Mg2+代Al3+，蛭石的同晶替代主要发生在硅片中。

全文电子教材土壤与土壤资源学（上篇：土壤学）林学专业第一章地学基础知识第一节矿物学知识一、概述矿物的定义有狭义和广义之分。

狭义的矿物即通常人们所说的矿物，即指岩石圈中的化学元素的原子或离子通过各种地质作用形成的，并在一定条件下相对稳定的自然产物。

随着科学技术的进步，人们对宇宙的认识范围不断扩大，对矿物的认识也不断加深，因此，矿物还包括地幔矿物、陨石矿物、宇宙矿物和人造矿物等，这是广义的矿物概念。

矿物绝大部分是结晶质的单质或化合物，具有比较固定的化学成分和晶体构造，表现出一定的几何形态和物理化学性质，并以各种形态（固态、液态、气态，多为固态）存在于自然界中。

极少数的矿物以非晶质的液态、气态和胶态存在，其几何形态与其成分、结构之间没有明显的依赖关系。

目前已经发现的矿物有3000多种，其中绝大多数是晶质固态的无机物。

液态、气态及有机矿物总共只有几十种。

按形成矿物的地质作用，主要矿物分成三种成因类型。

1．岩浆矿物：即原生矿物，是由地下深处高温高压条件下的岩浆上升冷凝结晶而成的各种矿物。

如：橄榄石、辉石、角闪石、长石、石英、云母等。

2．表生矿物：是原生矿物在地表常温常压条件下，经过风化、沉积作用所形成的一类矿物。

如：岩盐、石膏、碳酸盐矿物、铁铝的氢氧化物和粘土矿物等。

3．变质矿物：是早期形成的矿物经过变质作用（一般是在高温高压下）所形成的矿物。

如：石榴石、红柱石、蛇纹石等。

变质矿物和表生矿物又成为次生矿物。

二、矿物的概念1、矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用下所形成的自然均质体。

地质作用指火山爆发，地震，岩石风化等。

2、矿物数量世界上矿物有3000多种，常见的有50多种，而和土壤形成有关的造岩矿物有20～30多种。

3、类型根据矿物形成原因可分为：原生矿物——由地壳内部岩浆冷却后形成的矿物。

次生矿物——由原生矿物进一步风化形成的新的矿物。

如：方解石是有碳酸钙溶液沉淀而来的；高岭石是由钾长石风化来的。

三、矿物的主要特征(一)、物理性质矿物的物理性质是多方面的。

《土壤学》章节笔记第一章土壤概述一、土壤的定义与功能1. 土壤的定义：土壤是地球陆地表面的一层复杂自然体，它是由矿物质、有机质、水分、空气和生物等多个组成部分相互作用形成的。

土壤不仅是植物生长的介质，也是地球生态系统的重要组成部分。

2. 土壤的功能：（1）生产功能：- 提供植物生长所需的水分和养分。

- 为植物根系提供支持和固定。

- 作为农业生产的基础，直接影响作物产量和品质。

（2）生态环境功能：- 维持生物多样性，为微生物、动物和植物提供栖息地。

- 参与地球上的水循环，影响地表水和地下水的质量和数量。

- 吸收、转化和降解环境中的污染物，具有自净能力。

- 固定碳素，对全球气候变化有重要影响。

（3）水文功能：- 调节降水径流，减少水土流失。

- 储存水分，缓解干旱对植物生长的影响。

- 过滤和净化水分，影响水质。

（4）社会功能：- 提供建筑和工程用地的基础。

- 作为文化和历史遗产的一部分，反映人类活动的历史。

- 为人类提供休闲娱乐的场所。

二、土壤的形成与分类1. 土壤的形成：土壤的形成是一个长期的地质过程，主要包括以下几个阶段：（1）成土过程：母质经过物理、化学和生物作用形成土壤的过程。

（2）土壤风化：母质在气候因素作用下发生物理和化学变化。

（3）土壤侵蚀：水流、风力等自然因素和人类活动导致土壤流失。

（4）土壤沉积：侵蚀后的土壤物质在低洼地带沉积。

土壤形成的主要因素：（1）气候：温度和降水影响土壤的风化和生物活动。

（2）母质：提供土壤的矿物质和部分养分。

（3）生物：植物、动物和微生物通过其生命活动影响土壤的形成。

（4）地形：影响土壤的水分、温度和侵蚀程度。

2. 土壤的分类：土壤分类系统多样，以下是一些常见的分类方法：（1）按土壤质地分类：- 砂土：颗粒粗糙，通透性好，但保水保肥能力差。

- 壤土：颗粒适中，通透性和保水保肥能力较好。

- 粘土：颗粒细小，保水保肥能力强，但通透性差。

（2）按土壤酸碱度分类：- 酸性土壤：pH值小于7，常见于湿润气候区。

第一章土壤的特征（1）具有生产力：含有植物生长所必需的营养元素、水分等适宜条件；建筑物的基础和工程材料；（2）具有生命力：生物多样性；（3）具有环境净化力：是具有吸附、储存、分散、中和、降解环境污染物的能力；（4）具有交换力：物质交换和能量循环。

土壤在地球陆地生态系统中的作用(1)保持生物活性、多样性和生产性(2)对水体和溶质的流动起着调节作用(3)对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解、固定和解毒作用(4)具有贮存并循环生物圈及地表养分和其它元素的功能水圈：指地球表面和接近地球表面的各种形态的水的总称，在水循环的作用下，各个特征不同的水体相联系而形成了水圈。

大气圈：指包围地球的空气层或大气层的总体。

大气是以氮、氧为主的多成分均匀混合气体，按其在各个高度的特征可分为若干层次岩石圈：指地球的刚性外壳层，是由一些能够相互独立运动的离散板块构成的。

大陆岩石圈的厚度约在100~400km之间。

生物圈：指地球上所有生命与其生存环境的整体，它在地球表面上至平流层，下到十几公里的地壳，形成一个有生物存在的包层。

土壤圈：覆盖于地球陆地表面和浅水域底部的一种疏松而不均匀的覆盖层及其相关的生态与环境体系。

它是地球系统的重要组成部分，处于大气圈、水圈、生物圈和岩石圈的界面和中心位置，既是它们所长期共同作用的产物，又是对这些圈层的支撑。

功能（1）对生物圈：支持和调节生物过程，提供植物生长的养分、水分与适宜的物理条件，决定自然植被的分布与演替。

但土壤圈的各种限制因素对生物也起不良影响。

（2）对大气圈：影响大气圈的化学组成、水分与热量平衡，吸收氧气，释放CO2、CH4、H2S 和N2O等，对全球大气变化有明显影响。

（3）对水圈：影响水的溶质组成及其在陆地、水体和大气的重新分配；影响水分平衡、分异、转化及水圈的化学组成。

（4）对岩石圈：作为地球的“皮肤”，对岩石圈有一定的保护作用，可减少各种外营力。

第三章各粒级的组成和特性矿物组成：砂粒和粉粒以石英和长石等原生矿物为主；在粘粒中，则以次生硅酸盐矿物为主。

第一章土壤的形成和发育矿物的概念：矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的自然产物。

它们具有一定的化学性质，内部构造和物理特性，并以各种形态，存在于自然界中成土的主要矿物：原生矿物、次生矿物原生矿物：由地壳深处的岩浆冷凝而成的矿物，在风化过程中没有改变原来的化学成分和结构，只遭到物理性的破坏，而留存于土壤中。

（石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、磷灰石等）。

次生矿物：由原生矿物经过化学变化，形成的新矿物。

它的性质、成分、形态都发生了变化。

由于这些次生矿物颗粒很细，又称粘土矿物。

（高岭石、蒙脱石、水云母（伊利石），含水氧化物和二、三氧化物，铝土矿Al2O3·3H2O、褐铁矿2Fe2O3·3H2O、针铁矿等）岩石的概念：岩石是由一种或数种矿物组成的自然集合体。

由多种矿物集合而成的岩石称为复成岩，由一种矿物组成的岩石称为单成岩成土的岩石：岩浆岩、沉积岩、变质岩岩浆岩：岩浆岩是由地下的岩浆，经熔融作用以后上升到地表或地壳内，经过冷凝以后形成的岩石。

在地壳深处冷凝的叫侵入岩，岩浆流出地表形成的叫喷出岩。

特点是不具层理、不含化石，侵入岩多具大形的矿物结晶，喷出岩则具玻璃质结晶与气孔构造。

沉积岩：沉积岩是由地壳上早期形成的各种岩石，经风化、搬运、沉积、胶结作用形成的岩石。

其特点是有明显的层理，常含有化石、所含矿物成分极其复杂变质岩：变质岩是由岩浆岩、沉积岩在高温高压下发生变质作用所形成的，其矿物组成、结构和化学成分较岩浆岩、沉积岩有显著改变。

一般特点是片状（或片麻状）组织，变质后的岩石较变质前致密、坚硬、比较不容易风化。

矿物岩石对土壤性质的影响：影响土壤颗粒的粗细、影响土壤的酸碱性、影响土壤养分状况风化过程概念：岩石风化指的是露出地面的大块岩石，在地表各种自然因素的作用下，逐渐由大块散碎成小块，同时化学成分也发生了改变，岩石所发生的这一切变化，就叫岩石的风化过程。

风化作用的类型：物理风化、化学风化、生物风化物理风化：岩石在外力影响下，机械地分裂成碎屑，只改变大小与形状，而不改变其成分的过程。

第一章土壤学中的地质学基础主要教学内容：第一节矿物学知识第二节岩石学知识第一节矿物学知识一、矿物的概念及分类1、什么是矿物？矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用下所形成的自然均质体。

一、矿物的概念及分类2、造岩矿物能够形成岩石的矿物为造岩矿物.世界上矿物有3000多种，常见的有50多种，而和土壤形成有关的造岩矿物有20～30多种。

有50多种矿物可以作宝石.3、矿物的类型（1）根据矿物形成原因可分为：原生矿物——由地壳内部岩浆冷却后形成的矿物。

次生矿物——由原生矿物进一步风化形成的新的矿物。

3、矿物的类型（2）根据矿物的化学组成划分自然元素矿物硫化物类矿物卤化物类矿物氧化物和氢氧化物类矿物含氧盐类矿物二、矿物的主要特征1、颜色矿物的颜色是最容易引起注意的。

自色——矿物本身所固有的颜色；它色——矿物中混入杂质，带色的气泡所导致的颜色。

2、条痕条痕就是矿物粉末的颜色。

它比颜色稳定,更具有意义。

3、光泽矿物表面对光线反射所呈现出的光亮.金属光泽：如黄铜矿、黄铁矿等。

非金属光泽：可细分为：脂肪光泽，如石英；玻璃光泽，如正长石、方解石；4、硬度矿物抵抗外力刻划的能力。

在野外工作中，常用指甲2.5,铜板3.0,小刀5.5,玻璃5.5,钢锉6.5.硬度计5、解理:矿物在外力的作用下,沿一定方向裂开。

可分为:极完全解理完全解理中等解理不完全解理极不完全解理6、断口在外力作用下，破裂成不平坦、不规则的断面。

7、其它特性：弹性；与盐酸反应的程度；磁性等。

四、主要的矿物类型（一）自然元素矿物这类矿物较少，包括人们熟悉的矿物，如金、自然银、自然汞、自然铜、硫磺、金刚石、石墨等。

（二）硫化物类矿物本类是金属元素与硫的化合物。

大约有200多种，许多铜、铅、锌、钼、锑等金属矿床，就是由这类矿物富集而成的。

1、辰砂（HgS）又叫朱砂，颜色和条痕为朱红色，硬度2～2.5，比重为8.09～8.20。

暴露在空气中比较稳定，为重要的炼汞矿物。