中山大学精选岩石学教学ppt课件.ppt

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1、成土母岩 岩石是形成土壤最重要的物质基础。因为岩石经过风化、搬运、沉积等过程在地表形成土壤的前身各种类型的母质。因此岩石的矿物组成、结构、构造特征，以及矿物的化学成分、物理性质都极大地影响到岩石、矿物的风化状况，从而将影响到土壤质地、土壤矿质元素种类等诸多土壤性质。 按岩石的成因分为三大类： 岩浆岩（火成岩）、沉积岩、变质岩。 岩浆岩、变质岩则处于地壳深部，约占地壳体积的95%， 沉积岩在地壳表层分布最多，约占大陆面积的75%。,一、岩浆岩 由岩浆冷凝固结而成的岩石称为岩浆岩（igneous rock)。由岩浆的侵入作用形成的岩浆岩称为侵入岩。侵入岩又根据侵入深度不同分为深成岩和浅成岩。深成岩

2、多成大岩体，浅成岩常成小岩体产出。 由岩浆的喷出作用形成的岩浆岩称为火山岩。火山岩可分为两种岩石类型：一种是从火山喷发溢流出的熔浆冷凝而成的岩石叫熔岩或喷出岩；另一种是火山喷发出的各种碎屑物质从大气中降落下来而成的岩石叫火山碎屑岩。火山碎屑岩需经过胶结、压固才能成岩，它是岩浆岩向沉积岩的一种过度类型。 又根据SiO2 含量，把岩浆岩分为四类： 酸性岩类（ SiO2 65%)， 中性岩类（包括中性、中碱性岩类）（ SiO2为52-65%) ， 基性岩类（ SiO2为52-45%） ，超基性岩类（ SiO2 45%) 。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩1、 粗粒花岗岩

3、（ coarse granite ）描述： 为酸性深成岩。是最常见的深成岩。灰白色，粗粒等粒结构，块状构造，主要矿物为石英、钾长石、酸性斜长石，其中钾长石多于斜长石。其矿物成分复杂，在物理风化为主时，其中的石英、长石崩解为散碎的砂粒；在湿热条件下，化学风化强烈，其中石英保留为粗的砂粒，长石则高岭石化成粘土，形成砂中带粘的风化物。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩2、 花岗岩风化成的赤红壤( red soil of granite weathering )描述：母岩为花岗岩。主要分布在中国亚热带地区。赤红壤粘粒的硅铝率为1.7-2.0。土体红色，常见有铁锰结核，全剖面

4、呈较强的酸性反应。粘土矿物组成属于高岭石类型。由于花岗岩的主要矿物成分为石英、钾长石、酸性斜长石，因而在湿热条件下形成的土壤，带有较强的砂性。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩3、 似斑状花岗岩 （ porphyritic-like granite )描述： 为酸性岩类。浅肉红色，斑状结构，块状构造，主要矿物为石英、钾长石、酸性斜长石，斑晶为钾长石、石英，基质为显晶质结构。其比非斑状结构的花岗岩更易风化，风化产物与花岗岩相似。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩4、 二长伟晶花岗岩 ( giant granite )描述： 为酸性深成岩。浅

5、黄色，伟晶结构，块状构造，主要矿物为石英、钾长石、酸性斜长石，其中钾长石和斜长石含量近于相等。其比花岗岩更容易风化。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩5、 二长伟晶花岗岩风化及其产物 (weathering and its product of giant granite )描述： 二长伟晶花岗岩很容易风化，从右上图可以见到由岩石风化后形成的一些砂粒。 右下图是二长伟晶岩花岗母质上发育的土壤，其砂性强，形成的土壤贫瘠。,二长伟晶岩花岗母质上发育的土壤,二长伟晶花岗岩风化,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩6、 流纹岩 (rhyolite)描

6、述： 流纹岩为酸性喷出岩。 灰红色，斑状结构，流纹构造，斑晶为透长石和石英，基质长石、石英为隐晶质。在湿热气候区，形成砂中带粘的风化物，砂粒较细。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩7、 黑云母花岗闪长岩（ biotite granodiorite )描述： 为中酸性深成岩。粗粒结构，块状构造，主要矿物为石英、钾长石、中酸性斜长石、角闪石。斜长石多于钾长石。因深色矿物比花岗岩多，其比花岗岩更容易风化。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩8、 珍珠岩 (perlite)描述： 为酸性喷出岩。是一种全玻璃质岩石，具蜡状光泽、珍珠构造，含26%的水

7、。在农业中可用于疏松土壤。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩9、 伟晶岩 （pegmatite) 描述： 为酸性脉岩。 肉红色，伟晶结构，块状构造，主要矿物为石英、钾长石，可清楚见到无色的石英与肉红色的钾长石晶体。在较强的风化条件下，其中的长石最终会变成高岭石。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩10、 闪长岩 （diorite )描述： 为中性深成岩。灰白色，矿物成分主要为中性斜长石）和普通角闪石，两者比例约为2: 1，其次为辉石和黑云母，没有或有少量石英（5%以下）。多为粗粒、中粒结构，块状构造。风化物中含有钙铁镁等元素。,1.1 岩石

8、与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩11、 杏仁状安山岩（amygdaloidal andesite ）描述： 为中性喷出岩。 灰褐色，斑状结构，气孔、杏仁构造，主要矿物成分为角闪石、中性斜长石，斑晶为斜长石。安山岩易于风化，角闪石变为绿泥石，斜长石则常风化成绢云母，形成粘土质成土母质。气孔的存在将加强风化作用的进行。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩12、 石英正长岩（quartz-syenite ）描述： 为中碱性深成岩。肉红色，中粗粒结构，块状构造，主要矿物为钾长石，含有一定量的石英和少量绿色角闪石。其中钾长石常高岭石化，石英风化为粗的砂粒，角闪石

9、常绿泥石化，使岩石带点绿色。形成较粘重，并含有一定砂粒的成土母质。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩13、 粗面岩 （ trachyte ）描述： 为中碱性喷出岩。 肉红色，斑状结构，块状构造，矿物成分与正长岩相似，但以透长石为主，斑晶为透长石或钾长石，其次为黑云母，基质为隐晶质。粗面岩经风化作用后强烈变化，其中钾长石变为高岭石，角闪石、黑云母等暗色矿物分解形成绿泥石。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩14、 辉长岩 （ gabbro）描述：为基性深成岩。黑色，主要矿物成分为辉石和基性斜长石，次要矿物为橄榄石、角闪石和黑云母。副矿物常有磁

10、铁矿、钛铁矿等。为中-粗粒结构，块状构造。辉石呈黑色短柱状，斜长石多为板状半自形晶体，新鲜的斜长石易见聚片双晶。典型辉长岩中辉石与斜长石含量比约为58：42。由于岩石颜色较深，以及含有基性斜长石，因而很易风化，风化物含有铁镁钙等元素。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩15、 伊丁玄武岩（basalt) 描述：为基性喷出岩。玄武岩在地壳中分布极广。有的厚层玄武岩中还有十分发育的柱状节理。 伊丁玄武岩为灰黑色，斑状结构，气孔构造，斑晶成分主要为伊丁石（由橄榄石变来），基质隐晶质，为辉石、基性斜长石。由于暗色矿物较多，基性斜长石易被酸分解，湿热条件下很容易发生化学风化。在

11、碳酸作用下，辉石分解出阳离子形成重碳酸盐溶于水中被带走；氧化作用下，低价铁氧化成高价铁，形成红色、褐色、棕色的风化产物；斜长石可化学风化成高岭石，因而玄武岩风化而成的土壤多粘重。风化物含有较多的铁镁钙等元素。,左图长白山天池附近的玄武岩柱状节理,上图玄武岩柱状节理（来自矿物与岩石）,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩16、 玄武岩的柱状节理（columnar joint of basalt) 描述：熔岩在散热冷凝过程中，其表面常形成无数冷凝收缩中心，如果岩石结构均匀，这些收缩中心均匀而等距地排列，在垂直于联结收缩中心的直线方向因张力作用形成裂缝，裂缝横切面为六边形。,

12、1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩17、 安山质火山角砾岩 (andesite- volcanic breccia) 描述： 为一种火山碎屑岩。由粒径为2-64mm的火山角砾组成，含量50%。火山角砾成分为安山岩，火山角砾结构，其分选性差，圆度低，块状构造。 右下图是由安山质火山角砾岩组成的山地。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩18、 凝灰质砾岩 ( tuff-conglomerate) 描述： 为火山碎屑岩，是火山碎屑岩向沉积岩过渡类型。由粒径为2-64mm的砾石组成，含量50%。其中胶结物为凝灰质，砾石为岩屑，分选性差，圆度高。因凝灰

13、质使风化物可形成较肥沃的土壤。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.1 岩浆岩19、 玻屑凝灰岩 (tuff) 描述： 为火山碎屑岩。是火山碎屑岩中分布最广的一种岩石，具有典型的凝灰结构，火山物质占90%以上，由碎屑粒径2mm的火山灰组成，其中火山碎屑物质为玻屑。一般 其风化产物可形成肥沃的土壤。,二、沉积岩 地表和接近地表的原有岩石，在常温、常压条件下，由风化作用、剥蚀作用、生物作用产生的物质经搬运、沉积和成岩等一系列地质作用形成的岩石，叫沉积岩（sedimentary rock）。 按沉积物的来源把沉积岩分为两大类： 外源沉积岩类和内源沉积岩类。外源沉积岩类的物质组成来源于沉

14、积盆地之外，包括母岩风化后形成的陆源碎屑物和粘土矿物以及火山碎屑物。按颗粒大小把陆源碎屑岩分为砾岩（2mm)、砂岩(20.05mm)、粉砂岩(0.05-0.005mm)、泥岩(0.005mm)四类。内源沉积岩类的主要物质直接来自沉积盆地的溶液，是溶液中的溶解物质通过化学或生物化学作用沉淀的。按化学 成分又分为碳酸盐岩、磷质岩、硅质岩、铝质岩等。 因沉积岩形成于地表条件，因而它在三大岩类中相对较难风化。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩1、 砾岩 (conglomerate)描述：为陆源碎屑岩。砾状结构，很少有层理，砾石成分为长石、石英或岩屑，填隙物为砂粒、泥质及钙质

15、。一般磨圆度高，分选性好。右图为砾岩剖面。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩2、 粗粒石英砂岩（coarse sandstone)描述：为陆源碎屑岩。 灰色，碎屑由1-0.5mm的石英砂粒组成，含量90%，胶结物多为硅质、钙质，砂状结构，分选好，磨圆度高，由钙质胶结时，易被溶解，硅质胶结物使石英颗粒紧密镶嵌接触，把岩石胶结得极为坚硬，岩石很难风化。野外常具层理。砂岩风化而成的土壤均具极强的砂性，源于岩石中的石英砂粒。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩3、张家界石英砂岩峰林景观(the peak forest of sandstone in

16、 Zhangjiajie)描述： 晚泥盆纪时期，张家界处于宽阔的滨海地带，接纳了大量来自古陆的松散碎屑物，这些物质在这里沉积并经过漫长复杂的成岩过程，形成了500多米厚的石英砂岩。之后经过几次构造运动，使之露出水面，并发育有良好的垂直节理，加上流水侵蚀、重力崩塌作用，形成了今日张家界。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩4、 长石砂岩 (feldspar sandstone)描述：为陆源碎屑岩。 红色，碎屑颗粒主要为石英和长石，其中长石含量25%，石英含量75%，胶结物为硅质、铁质；中-粗粒砂状结构，圆度差，分选中等，野外常具层理。湿热气候条件下，长石砂岩中的石英砂崩

17、解为砂粒，长石化学风化成高岭石粘土，因而形成的土壤质地仍为砂土，但砂性弱于石英砂岩。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩5、 石英砂岩红色土 ( red sandstone soil)描述：母岩为石英砂岩，经风化作用和成土作用后形成的土壤。土壤中有大量的石英砂粒。其红色也是因为土壤中含有氧化铁所致。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩6、 泥质粉砂岩 (argillaceous siltite)描述：为陆源碎屑岩。 浅黄色，粉砂质结构，具层理构造，主要碎屑成分为石英，还有一定的白云母。填隙物为泥质和钙质胶结物。含有浮游生物化石。其风化产物具砂

18、性，但颗粒较细小。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩7、 黑色页岩 (black shale)描述：为陆源碎屑岩。 黑色，泥质结构，页理构造，以水云母为主，富含有机质，并含碎屑物和长石、石英等原生矿物，不含化石。形成于湿热气候条件下的滞流水体中，其风化特性与炭质页岩相似。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩8、 炭质页岩 ( shale)描述：陆源碎屑岩。黑色，泥质结构，页理构造，主要由水云母粘土矿物组成，还含有碎屑物和长石、石英等原生矿物，常含有植物化石。由于粘土矿物在地表较稳定，很难进一步发生化学风化，页岩很易机械破碎成页岩碎片，其风化

19、后形成的土壤肥力一般较低。但在适宜的环境条件下，岩石碎块进一步化学风化成粘重的风化产物，形成深厚的土层。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩9、 页岩 ( shale)描述：为陆源碎屑岩。 浅黄色，泥质结构，页理构造，主要由粘土矿物组成，含有鱼化石。很难进一步发生化学风化，页岩很易机械破碎成页岩碎片，其风化后形成的土壤肥力一般较低。但在适宜的环境条件下，岩石碎块进一步化学风化成粘重的风化产物，形成深厚的土层。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩10、 砂页岩互层（sandstone and shale)描述：为陆源碎屑岩。由砂岩和页岩相间组成

20、，可以清楚地看到坚硬突出者为砂岩。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩11、 紫色土 (purple soil)描述：是由紫红色的砂岩和页岩风化后形成的土壤，因其保留着母岩的鲜明紫色，所以被称为紫色土。主要分布在中国亚热带地区。紫色土土层浅薄，剖面厚度一般仅有50厘米左右，甚至更薄，有的地方在10余厘米下即可见半风化母岩，土壤发育程度弱，含有机质少的表层下即为母岩。土壤的颜色、性质和生产力高低，因母岩地质年代、岩石性质的不同有所差异。,来自中国的土壤张俊明等,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩12、 伊利石粘土岩 ( )描述：为陆源碎屑岩。淡

21、黄色，主要为伊利石组成，并含有少量碎屑物。其富含钾(K)，在强烈的风化条件下，可进一步风化。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩13、晶粒灰岩(crystalline limestone)描述：为内源沉积岩。深灰色，具有晶粒结构，矿物成分主要为方解石，加稀盐酸强烈起泡。在湿热气候条件下，化学风化强烈，主要发生溶解、碳酸化作用，风化产物多粘细，含钙质丰富，酸性较弱。石灰岩上发育的土壤称为石灰土。 右下图为浅薄的石灰土。 在地形起伏大的石灰岩分布区，因裂隙、溶穴发育，地表水流缺，常常基岩裸露，土层浅薄，植被稀少；但在地势较低的地方，水分充足，风化物内含盐基丰富，可以形成肥

22、沃的土壤。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩14、 硅质灰岩 (siliceous limestone)描述：为内源沉积岩。隐晶质结构，主要矿物成分为方解石，因含硅质而硬度高，是石灰岩中最难风化的岩石。因而其分布区，石壁陡峭，不见土层或土层浅薄，植被很少。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩15、 红色石灰土(red limestone soil)描述： 老的石灰岩风化壳上发育的土壤，它土色鲜艳，但仍保持中性偏酸至中性反应为主要特征。红色是由于土壤中含水氧化铁脱水、结晶形成赤铁矿所致。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2

23、沉积岩16、 黑色石灰土 (black limestone soil)描述：形成于石灰岩山地的山麓坡地，以及山间各种微起伏地形的凹地中。分布在中国的南方石灰岩山地、丘陵地区。是石灰岩以溶蚀方式风化而成，富含碳酸钙、粘土等细微物质，质地粘重。土壤呈现的暗色，是有机质分解时，与土壤中丰富的钙离子结合，成为比较稳定的钙凝腐殖质所致。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩17、 竹叶状灰岩 ( bamboo-leaf limestone) 描述：为内源沉积岩。枣红色，具有砾屑结构，砾屑成分多为微晶灰岩碎屑，钙质胶结，分选性和圆度较好，砾屑扁平状，在垂直层理的切面上呈竹叶状而得名

24、。此岩石容易化学风化。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩18、 鲕粒灰岩 ( oolitic limestone)描述：为内源沉积岩。形成于温暖和强烈搅动的浅水环境中。具鲕粒结构，主要由2mm的鲕粒和亮晶方解石胶结物组成，鲕粒成分为方解石，形状为圆状或椭圆状。该岩石也易发生化学风化作用。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩19、 钙质白云岩 (calcium dolomite)描述：为内源沉积岩。黄色，主要为微晶白云石组成，含少量方解石，隐晶结构，水平纹理构造。风化面常有刀砍状溶沟。白云岩的溶解性不如石灰岩，但在一定的水热条件下，发生化学风

25、化。其风化产物形成的土壤多浅薄。右图（：白云岩溶蚀景观 化学风化形成的地形貌，其土壤浅薄，植被稀疏。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.2 沉积岩20、 硅藻岩 (terra cariosa)描述：为内源沉积岩。灰白色，由硅藻遗体堆积后经初步成岩作用而成的土状岩石。硅藻由蛋白石组成，个体很小。其质软而轻，孔隙度大，具有明显的层理，有很强的吸收性能，易破碎。,三、变质岩 变质岩（metamorphic rock）是岩浆岩或沉积岩经变质作用所形成的岩石。变质作用是指岩石在基本上处于固体状态下，受温度、压力及化学活动性流体的作用，发生矿物成分、化学成分、岩石结构与构造变化的地质作用。

26、变质岩是组成地壳的三大岩类之一，占地壳总体积的27.4%。它在地面的分布范围较小，且不均匀， 按变质作用类型把变质岩分为区域变质岩、接触变质岩、动力变质岩和混合岩。 变质岩形成于地下，因而同等条件下，其比沉积岩容易风化。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.3 变质岩1、 花岗片麻岩 (granite gneiss) 描述：为区域变质岩。由花岗岩变质成。主要矿物成分为石英、长石，含量50%，还有深绿色角闪石，粒状变晶结构，具有明显的片麻状构造，即柱状矿物呈断续的平行定向排列。风化产物为砂中带粘，其粘性比花岗岩重，因为角闪石风化变为绿泥石。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1

27、.1.1.3 变质岩2、 方柱石黑云母片岩 (scapolite and black mica schist) 描述：为区域变质岩。黑色，变晶结构，片状构造，主要矿物为黑云母、方柱石，还有石英、长石。此类岩石因色深及片理很易风化，形成的土壤带粘性。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.3 变质岩3、 千枚状板岩 (phyllitic slate) 描述：为区域变质岩。深绿色，隐晶质结构，板状构造，是泥质岩、粉砂岩经轻度变质而成，因而肉眼不能辨别其中的矿物。此类岩石因原岩成分、构造等因素很易遭受风化。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.3变质岩4、 蛇纹岩 (ser

28、pentine) 描述：为接触变质岩。暗灰绿色，几乎都由蛇纹石组成，有少量的磁铁矿等，隐晶质结构，其中常见纤维状石棉分布。蛇纹岩硬度小，易于风化。,1.1 岩石与矿物1.1.1 成土母岩1.1.1.3变质岩5、 大理岩 (marble) 描述：为接触变质岩。 白色，由石灰岩变质而成。粒状变晶结构，块状构造，因其成分，易被水溶蚀。 右下图为蛇纹石化大理岩， 特征与大理岩相似，但含有黄绿色蛇纹石。,成土矿物 岩石都是矿物的集合体，岩性及其风化特点与组成矿物密不可分，尤其是一些次生粘土矿物，构成了土壤的“骨骼”，一般占土壤固相部分重量的9598%左右。土壤矿物质的组成、结构和性质，对土壤物理性质（结

29、构性、含水性、通气性、热学性质、力学性质和耕性）、化学性质（吸附性、表面活性、酸碱性、氧化还原电位、缓冲作用等）、生物及生物化学性质（土壤微生物、酶活性等）都有深刻的影响。由坚硬的岩石矿物演变为具有生物活性和疏松多孔的土壤，需经过复杂的风化和成土过程。因而土壤矿物组成极大地影响到土壤类型以及土壤的形成。一、原生矿物 土壤的原生矿物（primary mineral ）来源于岩浆岩，其经过不同程度的物理风化，未改变化学成分和晶体结构。土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势，常见的有长石、石英、云母、辉石、角闪石、橄榄石及其它硅酸盐类，主要分布在土壤的砂粒和粉粒中。土壤中原生矿物类型和数量决定矿物

30、的稳定性，石英硬度大，有很强的抗风化能力，因而土壤粗颗粒中，其含量就高；长石类矿物占地壳重量的一半以上，而且有一定的抗风化稳定性，因而在土壤粗颗粒中的含量也较高。土壤原生矿物还是植物养分的重要来源，原生矿物中含有丰富的Mg、 Ca、K、Na、P、S、Mo、Cu、Fe、Zn等常量元素和多种微量元素，经风化作用释放供植物和微生物吸收利用。二、次生矿物 次生矿物则由原生矿物经风化作用、沉积作用转化而来的矿物，常见的如粘土矿物高岭石、蒙脱石、岩盐、石膏以及铁铝氢氧化物等。 土壤中的次生粘土矿物是土壤“骨骼”的主要组成部分，因而对于土壤的意义极其重大。三、变质矿物 已形成的矿物和岩石，由于地壳运动和岩浆

31、活动的影响而形成的矿物叫变质矿物 以下是最常见的矿物类型。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物1、 石英 SiO2(quartz) 描述：石英有多种同质多象体，其中以 -石英 最常见，是地壳中分布最广的矿物。纯净的-石英 无色，因其它机械混入物而呈各种颜色，乳白色、紫色、玫瑰色、茶褐色等；半透明，玻璃光泽，断口为油脂光泽；相对硬度高，摩氏硬度计值为7，无解理，常具贝壳状断口。无色透明者叫水晶，隐晶质者称石髓。 由于石英硬度大，因而有极强的抗风化性能，一般以粗颗粒形式保留于土壤中，是土壤中常见的原生矿物。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物2、 蔷薇石英 SiO2 (Rose-quart

32、z)描述：为浅玫瑰色石英，半透明的致密块体，硬度为7，有极强的抗风化性能，断口上有典型的油脂光泽。常以砂粒存在于土壤中。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物3、 水晶和紫水晶 （SiO2 ） (Crystal and Amethyst)描述：无色、透明的石英晶体称为水晶，当呈紫色时叫紫水晶。其它特性同石英。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物4、 玛瑙 （SiO2 ） (Agate)描述：为隐晶质石英，由多色石髓组成，有的具有同心带状构造，其硬度大。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物5、 正长石KAlSi3O8 (Orthoclase) 描述：为最常见的钾长石，常为肉红色，有时为

33、浅黄色，常呈宽板状，具玻璃光泽，有两组完全解理，解理夹角90 ，正长石常具卡氏双晶，硬度也较高，硬度为6-6.5，因而也有一定的抗风化能力，物理风化条件下成为粗颗粒，在化学风化条件下，很容易变化为高岭石，成为土壤的重要组成。 右下图是具卡氏双晶的正长石晶体。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物6、 斜长石NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8 (Plagioclase)描述：常为灰白色、浅黄色，常呈板状、板柱状晶体，具玻璃光泽，硬度为6-6.5，有两组中等解理，解理夹角约86 。斜长石中的聚片双晶非常发育。硬度高常组成土壤的粗颗粒，进一步可风化成绢云母、高岭石等。,1.1 岩石与矿物1.

34、1.2 成土矿物7、 白云母 KAl2AlSi3O10OH2 (Muscovite)描述：片状，集合体为鳞片状。其中晶体细微者称绢云母。无色透明，玻璃光泽，一组极完全解理，解理面珍珠光泽。表生作用下，白云母化学性质稳定，因而常存在于土壤中。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物8、 金云母 KMg3 AlSi3O10OH2 (Phlogopite)描述： 褐色，片状，玻璃光泽，一组极完全解理，解理面为珍珠光泽。 与金云母同属一个亚族的黑云母为K（Mg，Fe)3 AlSi3O10OH2 （Biotite），成分上只比金云母多含铁，黑色，其他特性与金云母同，但在风化作用下，黑云母较其他云母容易分

35、解，变为蛭石，最终变为高岭石，有时黑云母可变成绿泥石。各种云母风化后，是土壤钾素的重要来源。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物9、 蛇纹石 Mg6Si4O10(OH) 8 (Serpentine)描述：多数为致密块状体集合体。黄绿色，蜡状光泽，具滑感，硬度为23.5。农业上常将其与磷矿石一道烧制钙镁磷肥。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物10、 橄榄石 (Mg,Fe)2SiO4 (Olivine)描述：常为粒状集合体，黄绿色，透明，玻璃光泽，硬度6-7，有贝壳状断口。强烈的风化条件下，形成褐铁矿停积在风化壳表面，可为土壤提供铁（Fe）、镁（Mg）等元素。,1.1 岩石与矿物1.1.

36、2 成土矿物11、 钙铁石榴石 Ca3Fe2SiO4 3 (Andradite)描述：常呈完好晶体，常见晶形为菱形十二面体。为褐红色，玻璃光泽，硬度大，为6-8.5，无解理。其广泛存在于火成岩和区域变质岩中。一般化学性质稳定，不易风化而存在于砂粒中，但铁质榴石强烈风化时发生分解，为土壤提供钙（Ca）、铁（Fe）等微量元素。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物12、 兰晶石 Al2SiO4O (Kyanite)描述：晶体常呈扁柱状，为纤维状集合体。浅兰色，玻璃光泽，性脆，硬度具有明显的方向性。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物13、 绿帘石 Ca2 （Al，Fe)3 SiO4Si2O7

37、O(OH) (Epidote)描述：集合体为致密块状，黄绿色，色调随含铁量增加而加深，玻璃光泽，硬度为6.5。其风化物可为土壤提供钙(Ca)、铁(Fe)等元素。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物14、 普通辉石 (Na,Ca)(Mg,Fe+2,Al, Fe+3)(Al,Si)2O6 (Augite)描述： 深绿色，晶体为短柱状，两组中等解理。容易风化，次生变化为绿泥石，为土壤提供镁（Mg）、铁（Fe）等元素。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物8、 钙铁辉石 CaFeSi2O6 描述：暗绿色，晶体亦为短柱状，两组中等解理。易风化，次生变化为绿泥石，也为土壤提供镁（Mg）、铁（Fe）等

38、元素。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物9、 蔷薇辉石 MnSiO3 (Rhodonite)描述：蔷薇红色，表面常覆盖有因受氧化作用而形成的黑色氢氧化锰被膜。玻璃光泽，两组完全解理。蔷薇辉石多由沉积锰矿与蛋白石、石英经区域变质而成。其风化后易形成黑色被膜。为土壤提供锰(Mn)元素。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物9、 普通角闪石Ca2 Na(Mg,Fe) 4(Al,Fe)(Si, Al)4O112 OH2 (Amphibole)描述：是单斜角闪石亚族矿物。晶体为柱状，黑绿色，玻璃光泽，有两组完全解理。硬度5-6。其风化物可为土壤提供镁（Mg）、铁（Fe）等元素。,1.1 岩石与矿

39、物1.1.2 成土矿物7、 透闪石 Ca2 Mg 5Si4O112 OH2 (Tremolite)描述：为单斜角闪石亚族矿物。晶体呈长柱状，集合体为纤维状，灰白色，有平行柱状方向的两组解理，硬度5.5-6。其风化物可为土壤提供钙（Ca）、镁（Mg）等元素。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 阳起石Ca2 (Mg,Fe) 5 Si4O112OH2 (Actinolite)描述：也是单斜角闪石亚族矿物。放射状集合体，绿色，有两组解理，硬度5.5-6。其风化物可为土壤提供钙（Ca）、镁（Mg）、铁（Fe）等元素。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 绿柱石 Be3Al2Si6O18

40、 (Beryl) 描述：呈六方柱，绿色，玻璃光泽，硬度7.58。解理不完全，断口贝壳状。化学性质稳定。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物6、 镁电气石 (Na,Ca)Mg3Al6 BO3 3Si6O18(OH) 4 (Tourmaline)描述：晶体常呈柱状，横断面为弧线三角形。褐色，玻璃光泽，无解理，参差断口。电气石主要在伟晶和汽化热液作用中形成，由于这些作用中富含硼，水分和其它挥发组分。它是土壤中微量元素硼(B)的重要来源。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物6、 空晶石Al2SiO4O (Chiastolite)描述：晶体柱状，横断面为正方形，由于生长过程中俘虏部分泥质和碳质，

41、并形成定向排列，在横断面上呈黑十字状。褐色，玻璃光泽。产于泥质岩和火成岩的接触带。其很容易变化成绢云母。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 赤铁矿 Fe2O3 (Hematite)描述：是土壤中常见的氧化铁矿物，存在于湿热条件的风化程度很深的红色土壤中。隐晶质或肾状、豆状、鲕状集合体，呈红色，土状光泽；显晶质的赤铁矿为钢灰色，半金属光泽，称镜铁矿。性脆，没有解理，断口参差状。风化作用中可水化为褐铁矿。 在土壤中呈胶膜质包在土壤颗粒表面。 右上图为肾状赤铁矿，右下图为豆状赤铁矿。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 铁磐 描述：存在于热带地区土壤中，在这样的气候条件下，由赤铁矿

42、和针铁矿进一步转化形成的似岩石般坚硬的物质,叫铁磐。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 肾状磁铁矿 （Fe+2 Fe2 +3O4 ) (Magnetite)描述： 铁黑色，半金属光泽，硬度5.56，无解理。在强氧化条件下，可逐渐变成赤铁矿或褐铁矿，但一般较稳定，北方土壤中常有磁铁矿存在。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 黄铁矿FeS2 (Pyrite)描述：是分布最广的硫化物。常见立方体晶形。浅铜黄色，金属光泽，性脆，无解理。在地表氧化条件下，黄铁矿易受氧化而分解，最终形成褐铁矿。黄铁矿在风化作用中形成大量硫酸，污染土壤，并常对其他矿物的风化和某些元素的活动性质产生较大影

43、响。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 黄铜矿Cu FeS2 (Chalcopyrite) 描述：致密块状集合体，铜黄色，金属光泽，硬度34。由于硫是变价元素，因而黄铜矿很易遭受化学风化，在地表形成褐铁矿、孔雀石等矿物。可为土壤提供铜（Cu）、铁（Fe）元素。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 闪锌矿(Zn,Fe,Mn,Cd,In,Ga,Ge)S (Sphalerite) 描述：晶体常为四面体，为致密块状集合体。晶体内常发生类质同象现象。褐色，随含铁量增加而变深。金刚光泽到半金属光泽，硬度34。在外生条件下，闪锌矿很不稳定，形成可溶性硫酸盐（ZnSO4） ，可为土壤提供锌(

44、Zn)、铁（Fe）、锰(Mn)等微量元素。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 蓝铜矿2CuCO3 Cu(OH) 2 (Azurite)描述：纤维状集合体。深蓝色，光泽弱，硬度为4左右，与孔雀石混合时，成为杂蓝铜孔雀石，可为土壤提供铜(Cu)元素。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 辉锑矿Sb2S3 (Antimonite)描述：是分布最广的锑矿物，柱状，铅灰色，金属光泽，污手，解理面上常有横的聚片双晶纹。在氧化带，辉锑矿易分解，变为黄色或褐色的各种氧化物。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 辰砂 HgS (Cimabar)描述：晶体呈厚板状。红色，金刚光泽，其化学

45、性质较稳定。共生矿物有石英、方解石和辉锑矿等。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 方铅矿PbS (Galena)描述： 立方体晶形，粒状集合体，铅灰色，金属光泽，有三组解理，沿解理面易破碎成立方体。在氧化作用下，方铅矿不稳定，风化后形成不溶性PbSO 4而残留于风化带。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 雄黄（AsS)和雌黄(As2 S3) (Realgar and Orpiment)描述：雄黄为桔红色，金刚光泽，雌黄为柠檬黄色。两者硬度都较低。雄黄和雌黄常共生在一起，是炼砷的原料，可用于农药。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 方解石 CaCO3 (Calcit

46、e)描述：白色，玻璃光泽，硬度为3，菱面体解理完全，易沿解理面分裂成菱面体。遇稀盐酸剧烈气泡。很容易遭受溶解，以及发生碳酸化作用。 右下图为冰洲石，是无色透明的方解石。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 白云石 晶簇CaMgCO32 (Dolomite druse)描述：单晶菱面体，白色，玻璃光泽，解理面常弯曲，硬度3.5-4，遇冷稀盐酸气泡微弱，以此可与方解石区别。会遭受溶解，以及发生碳酸化作用，但在相同条件下，比方解石反应弱。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 菱镁矿MgCO3 (Magnesite)描述：常成粒状集合体。白色，玻璃光泽，与方解石的区别是遇稀盐酸反应微弱

47、。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 孔雀石Cu 2CO 3 (OH) 2 （Malachite)描述：纤维状集合体。鲜绿色，丝绢光泽，遇冷稀盐酸剧烈起泡，硬度小。常形成于铜矿床氧化带，与蓝铜矿共生。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 石膏 CaSO4 2H 2 O （Gypsum)描述：白色，硬度为2，板状石膏形态为板状，其解理面上有珍珠光泽，纤维状石膏为纤维状集合体，具有丝绢光泽。有一组极完全解理，易沿解理面劈开。 右上图为板状石膏，右下图为纤维状石膏。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 萤石CaF2 (Fluorite)描述：块状集合体，浅绿色，玻璃光泽，硬

48、度为4。可成土状形成于石灰岩和白云岩中。萤石可制成氟化物，用作农药。 右下图为萤石晶簇，为无色透明的萤石集合体。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物7、 磷灰石 Ca5PO4 3(F,Cl,OH) (Apatite) 描述：块状或结核状集合体。一般呈紫色、黄绿色等，玻璃光泽，断口油脂光泽，硬度为5。 有内生和外生成因的。磷灰石是提取磷的主要矿物原料，农业上用作磷素肥料和有机磷农药原料。一般沉积型磷矿的结晶程度低，其有效磷含量高，可用作磷矿粉肥。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物1.1.2.1 粘土矿物 7、 蒙脱石 （Montmorillonoid)描述：为2:1型膨胀性粘土矿物，又

49、叫膨润土，是土壤重要的矿物质组成之一。晶架内普遍存在同晶置换现象。凡土壤中含这类粘土矿物较多时，其保肥能力较强，能吸附较多的营养性阳离子。其胀缩性大，吸湿能力强。含蒙脱石多的土壤，其粘结性、可塑性都特别显著，不利于耕作。 我国绝大多数蒙脱石属于沉积地层和火山沉积地层产出，并以火山沉积型为主。蒙脱石在我国北方土壤中分布较广。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物1.1.2.1 粘土矿物 7、 高岭石 Al4Si4O10(OH) 8 (Kaolinite)描述：为1:1型粘土矿物。是热带、亚热带土壤中普遍而大量存在的粘土矿物，是土壤重要的矿物质组成之一 。晶层内没有或极少有同晶替换现象。为土状集

50、合体。白色，土状光泽，土块集合体硬度为1，不具膨胀性，颗粒较其它硅酸盐粘土矿物粗，粘结性、可塑性、吸湿性都较弱。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物1.1.2.1 粘土矿物 7、 绿泥石(Mg,Fe,Al,)(Si,Al) 4O 10 (OH) 2 (MG,Fe,Mn) 3(OH) 6 (Chlorite)描述：为2:1:1型粘土矿物。是富含镁、铁及少量铬的硅酸盐粘土矿物，也是土壤中重要矿物质组成之一。绿色，深浅随含铁量增减而不同。其同晶置换现象普遍，其可塑性、粘结性、粘者性和吸湿性居中。土壤中的绿泥石大部分来源于母岩中。,1.1 岩石与矿物1.1.2 成土矿物1.1.2.1 粘土矿物 7