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土壤地理学课件
土壤地理学(SoilGeography)
摘要:
土壤是一个独立的自然历史体,是指地球陆地表面具有一定肥力且能够生长植物的疏松层。
肥力是土壤的基本属性和本质特征。
土壤地理学是自然地理学(NaturalGeography)与土壤学(Agrology)的边缘科学,是以土壤与地理环境之间的特殊矛盾为对象,研究土壤的发生、发育、分异和分布规律的科学,可为评价、改良、利用和保护土壤资源提供科学依据。
绪论
土壤地理学是自然地理学(NaturalGeography)与土壤学(Agrology)的边缘科学,是以土壤与地理环境之间的特殊矛盾为对象,研究土壤的发生、发育、分异和分布规律的科学。
1.土壤及其属性
土壤形成开始于有有机体生长的陆地表面岩石风化物上,这些有机体在生命活动中,进一步分解了岩石,并从中吸收和集中必需的矿质养料,同时使陆地表层富集植物营养元素和含氮有机化合物(岩石中没有)。
在该过程中,土壤与水圈、大气圈、岩石圈和生物圈不断地进行物质、能量的交换和转化。
土壤是指地球陆地表面具有一定肥力且能够生长植物的疏松层。
土壤不仅具有自己发生发展的历史,而且是一个从形态、物质组成、结构和功能上可以剖析的物质实体,因而被看作是一个独立的自然历史体。
肥力是土壤的基本属性和本质特征。
土壤肥力是指土壤为植物生长供应和协调养分、水分、空气和热量的能力。
土壤肥力是土壤的物理性质、化学性质和生物性质的综合反映。
2.土壤在地理环境中的位置和功能
土壤是地理环境统一体中的一个组成要素,大致呈连续状态分布于陆地表面,称之为土壤圈(pedosphere)或“土被”。
位置:
从土壤圈在地理环境中所占据的空间位置看,正处于岩石圈、水圈、大气圈和生物圈相互紧密交接的界面上,是连接各自然地理要素的枢纽,是结合无机自然界和有机自然界的中心环节。
功能:
对生物圈的影响——支持和调节生物过程;提供植物生长的水分、养分与适宜的理化条件;决定自然植被的分布;土壤圈中的各种限制因素对生物起不良的影响(如风沙土壤的贫瘠、干旱对植物的胁迫)。
对大气圈的影响——影响大气圈的化学组成、水分与热量平衡;吸收O2,释放CO2、CH4、H2S、N2O和NH3,这对全球大气变化有明显的影响。
对水圈的影响——影响降水在陆地和水体的重新分配(入渗和地表径流);影响元素的地球化学行为、水平分异及水圈的化学组成(沉积)。
对岩石圈的影响——具有一定的保护作用,以减少其遭受各种外营力的破坏。
由此,土壤圈内的各种土壤类型、特征与性质,都是过去和现在大气圈、岩石圈、水圈和生物圈相互作用的记录与反映。
3.土壤与人类
“万物土中生”——表明土壤是人类赖以生存的物质基础。
第一章土壤剖析
第一节土壤形态
土壤形态学研究是土壤研究工作的起点,对于研究土壤形成过程及土壤分类具有重要意义。
因为土壤的形态是土壤形成过程的结果,也是土壤形成过程的外部表现,并且是区别土壤和诸如风化壳等自然体以及鉴别不同土壤类型的根据。
土壤形态学的野外观测研究还是室内土壤理化分析工作的基础。
土壤形态是指土壤外部的特征。
包括土壤剖面构造、土壤颜色、质地、结构、结持性、空隙状况等。
1土壤剖面
1.1土壤剖面
定义:
从地面垂直向下的土壤纵断面称为土壤剖面(soilprofile)。
土层——土壤发生层(soilgenefichorizons),是指与地表大致平行的层次,由成土作用形成。
土壤层次(soillayers)——由非成土作用形成的层次,称之。
单个土体(pedon)——是土壤剖面的立体化形式(土壤的三维实体)其横切面形态近似六变形,面积的大小取决于土壤的变异程度,一般为1-10m2。
聚合土体(polypedon)——由两个以上单个土体组成的群体,称之。
土壤剖面、单个土体和聚合土体三者之间的关系图示。
1.2土层
土层是原来的成土母质在成土作用影响下产生分异作用的结果。
不同的土壤层次可根据土壤颜色、结构、质地、结持性、新生体等特征进行划分。
⑴土壤发生层的划分和命名
Докучаев的ABC命名法:
19世纪,俄国土壤学家Докучаев最早把土壤剖面划分为三个发生层,即腐殖质聚集表层(A)、过渡层(B)和母质层(C)。
国际土壤学会(1967)OAEBCR命名法(近年来我国也采用):
有机层(O)、腐殖质层(A)、淋溶层(E)、淀积层(B)、母质层(C)、母岩(R)六个发生层。
土壤各主要发生层的含义:
O层:
以分解的或未分解的有机质为主的土层。
该土层可位于矿质土壤的表面或埋藏于一定深度。
A层:
形成于表层或位于O层之下的矿质发生层(土层中混有有机物质,或具有因耕作、放牧或类似的扰动作用而形成的土壤性质。
不具有B、E层的特征)。
E层:
硅酸盐粘粒、铁、铝等单独或一起淋失,石英或其它抗风化矿物的砂砾或粉粒相对富集的矿质发生层。
E层一般接近表层,位于O层或A层之下,B层之上。
B层:
在O、A、E层的下面,①硅酸盐粘粒、铁、铝、腐殖质、碳酸盐、石膏或硅的淀积;②碳酸盐的淋失;③残余二、三氧化物的富集;④有大量二、三氧化物胶膜,使土壤亮度较上、下土层为低,彩度较高,色调发红;⑤具粒状、块状或棱柱状结构。
C层:
母质层,多数是矿质层,但有机的湖积层也化为C层。
R层:
母岩,即坚硬基岩,如花岗岩、玄武岩、石英岩或硬结的石灰岩和砂岩等。
G层(潜育层):
是长期被水饱和,土壤中的铁、锰被还原并迁移,土体呈灰蓝、灰绿或灰色的矿质发生层。
P层(犁底层):
由农具镇压、人畜践踏等压实而形成。
主要见于水稻土耕作层之下,有时亦见于旱地土壤耕作土的下面。
土层紧实,容重较大,既有物质的淋失,又有物质的淀积。
J层(矿直结壳层):
一般位于矿质土壤A层的上面,如盐结壳、铁结壳等(出现于A层之下的盐盘、铁盘等不能叫做J层)。
过渡层:
凡兼有两种主要发生层特性的土层,称之。
AE表示A层占优势;E/B表示E、B土层的物质相互混杂,且可明显区分出来。
⑵土壤发生层特征的划分
主要发生层按其发生上的特定性质可进一步分为一系列特定发生层。
用Aab表示(了解即可)。
⑶土层界限类型
土层界限形状
大多数是平整状;
波状则见于森林土壤的腐殖质层下限;
袋装见于草原土壤的腐殖质层下限;
舌状见于生草灰化土灰化层下限和草原土壤的腐殖质层下限;
指状亦称流水状,见于冻土腐殖质层下限;也可由腐殖质沿根孔或掘土动物穴向下流动而成。
参差状亦称冲蚀状,见于强度灰化土的灰化层下限,是强淋溶作用土壤的特征;
锯齿状有时见于粘质灰化土;
栅栏状见于碱土脱碱化层与柱状层之间。
土层的过渡情况
明显过渡:
过渡界限宽1cm;
清楚过渡:
过渡界限宽1~3cm;
较清楚过渡:
过渡界限宽3~5cm;
逐渐过渡:
过渡界限>5cm。
1.3土壤剖面构型
定义:
土壤剖面构型是土壤剖面构造类型的简称。
可反映土壤的发育程度、土壤的形成特点以及土壤的形成演化过程。
土壤剖面发育图式:
根据土壤发育程度的弱强,可以把土壤剖面分为(A)C剖面、AC剖面、A(B)C剖面、ABC剖面,按水成作用影响分出剖面。
土壤剖面发育图式
土壤剖面类型:
可根据土壤剖面发生层的特征划分为简单剖面和复杂剖面。
⑴简单剖面:
①原始剖面:
又称AC剖面,剖面上部只有很薄的A层或AC层,下面即为母质层C。
如石质土、黑色石灰土等。
②弱分异剖面:
剖面层次分异不明显,A、B、C层各层之间无明显界限。
如发育于冲积母质上的潮土,黄土性土壤黄绵土等。
③正常剖面:
具有代表该土壤形成过程的完整发生层,而且土层厚度正常。
④侏儒剖面:
土壤发生层完整,但每一土层的厚度甚薄,仅有数厘米。
常见于陡坡、高山带、荒漠带,或形成于紧实块状结晶岩之上,如欧洲的高山侏儒灰壤(nanopodzols)、某些棕漠土等。
⑤巨型剖面(giantprofile):
是湿润热带气候条件下高度风化形成的超深厚剖面,厚度可达数米至十余米。
⑥侵蚀剖面:
又称截头剖面,即土壤剖面上部被侵蚀掉,只残存部分A层者为弱度侵蚀剖面,缺A层和残存部分B层者为中度侵蚀剖面,缺A、B层者为强度侵蚀剖面。
⑵复杂剖面:
①异源母质剖面:
土壤剖面上部土层的成土物质与底部基岩或母质的物质组成不一致。
②埋藏剖面:
由于后来物质的覆盖,在土壤剖面的一定深度中出现一个或一个以上埋藏层或埋藏剖面。
③多元发生剖面:
土壤剖面中有两个以上由于生物气候条件演替而形成的,反映土壤不同发育历史和环境条件的特征性发生层。
如科尔沁沙地风沙土的发育层。
④堆叠剖面:
原来的土壤剖面上多次被沉积物质覆盖,或者由于大量施用泥肥、土粪或进行淤灌等使土壤表层或耕层不断垫高。
⑤翻动剖面:
剖面表土层以下的土层经人为翻动到地表。
⑥人造剖面:
在采矿、兴修水利等活动后,将混杂的土壤物质堆积或添回而形成的剖面。
2土壤形态学特征
2.1土壤的颜色(soilcolour)
定义:
是土壤最重要的形态特征之一,是土壤分类和命名的重要依据。
根据土壤颜色的变化可作为判断和研究成土条件、成土过程、肥力特征和演变的依据。
土壤颜色主要决定于土壤的化学组成与矿物组成,影响土壤颜色的主要因素有:
有机质、矿物质、水分、质地和生物活动特征等。
土壤颜色的表征意义:
土壤黑色的深浅与腐殖质含量呈正相关关系。
黑色一般是土壤肥力的标志。
一般而言,土壤剖面的颜色自下而上逐渐变深。
土壤白色主要与石英、高岭土、石灰和水溶性盐类有关。
土壤红色主要是赤铁矿或水化赤铁矿在土壤中聚积有关。
土壤黄色是水化氧化铁首先是褐铁矿在土壤中聚积的结果。
土壤呈棕色表明是含有大量伊利石、云母类矿物和不同水化程度的氧化铁混合物的粘质土壤。
土壤紫色是游离态的锰氧化物含量高的证据。
纯蓝色是北方某些沼泽土类潜育层的普通颜色。
绿色、橄榄色出现在国度潮湿条件下形成的土壤中。
土壤颜色的标准化:
目前世界通用的是门赛尔(Munsell)颜色系列和土壤比色卡,其命名是用色调(hue)、亮度(value)和彩度(chroma)的颜色三属性来表示的。
命名顺序是色调——亮度——彩度。
2.2土壤质地
定义:
土壤质地(soiltexture)是指土壤颗粒粗细的情况。
一般土壤质地分为砂土、壤土和粘土。
土壤质地的诊断:
野外用手指研磨土壤的感觉近似判断,室内准确地测定用机械分析方法进行。
2.3土壤结构
定义:
土壤结构(soilstructure)是指土壤颗粒胶结的状况。
土壤中固体颗粒或彼此孤立地存在、或相互粘结在一起形成一定形状和大小的团聚物,称结构体。
土壤结构性形状有片状结构、棱柱状结构和柱状结构、角块状和半角块状结构、粒状结构等。
土壤结构体的发育程度可分为无结构、弱发育结构、中等发育结构和强发育结构。
土壤结构的诊断:
野外应描述土壤结构的形状、大小和发育程度。
2.4土壤结持性
定义:
土壤结持性(soilconsistency)是指土壤对机械应力所表现出来的状态。
包括粘着性和可塑性
土壤结持性的诊断:
在野外应记载土壤干、润、湿时的结持性。
①土壤干时结持性:
指土壤风干状态在手中挤压时破碎的难易程度。
分为松散、松软、稍坚硬、坚硬、很坚硬、极坚硬等级别。
②土壤润时结持性:
指土壤物质在手中挤压时破碎的难易程度。
分为松散、极疏松、疏松、坚实、很坚实、极坚实等级别。
③土壤湿时结持性:
粘着性以土壤物质在拇指与食指间的最大粘着程度表示,分为无粘着、稍粘着、粘着、极粘着等级别;可塑性加水湿润土壤物质,在手中搓成直径为3mm的圆条,然后继续搓细,视其改变形状而至断裂的能力,分为无塑、稍塑、中塑、强塑等。
2.5土壤孔隙状况
定义:
土壤孔隙(soil)——土壤中的土粒与土粒、结构体与结构体之间通过点、面接触关系,形成大小不等的空间,这些空间称为土壤孔隙。
土壤孔隙状况的鉴别:
在野外观察土壤孔隙状况时,既要观察孔隙的大小,又要观察孔隙的多少。
土壤孔隙状况常在较大的结构体表面观察,分为微孔隙、很细孔隙、细孔隙、中孔隙、粗孔隙、很粗孔隙及少孔隙、中孔隙、多孔隙等。
2.6土壤干湿度
定义:
即土壤干湿的程度,反映了土壤中水分含量的多少。
土壤干湿度的鉴别:
在野外靠人手对土壤感觉凉湿的程度及用手指压挤土壤是否出水的情况来判断。
分干、润、潮、湿等级别。
2.7新生体
定义:
新生体(newformations或pedologicalfeatures)是指土壤发育过程中土壤物质重新淋溶淀积和聚集的生成物。
根据新生体可以判断土壤类型、起源及其发育过程。
新生体的鉴别:
新生体可分为化学起源与生物起源两种。
化学起源的新生体——由化学作用而产生的新生体,主要有易溶盐类、石膏、碳酸钙、二氧化硅、二、三氧化合物、锰等化合物、亚铁化合物和腐殖质等。
生物起源的新生体——由生物作用产生的新生体,主要有粪粒、蠕虫穴、鼠穴斑、根孔等。
2.8侵入体
定义:
侵入体是指土壤中不是由成土过程所产生,而是由于外界进入的特殊物质。
侵入体在一定程度上能说明土壤的形成与土地利用的状况。
侵入体的分类:
①岩石形态:
碎石、砾石、巨砾等随即分布于土壤中,反映成土母质及其组成和起源。
②冰冻形态:
各种形态的冰成物如冰脉纹、冰结核、冰透镜体、冰间层等,都是土壤季节性或多年冰冻作用形成的。
③人为形态:
砖瓦碎块、玻璃或陶瓷碎片、墓葬遗物、金属物品等随即分布于土壤中,有时能形成整整一个夹层。
④生物形态:
动植物化石、动物骨头、埋藏的植物根茎、枝干的残体、软体动物中的甲壳。
3土壤微形态
土壤微形态定义:
土壤微形态是指借助于光学或电子学放大的方法能观察到的土壤内部的细微形态。
土壤微形态学研究的主要内容:
土壤微垒结(soilmicroscopicfabric)或称土壤微构造。
土壤微垒结(soilmicroscopicfabric)是指可以借助显微镜对未破坏构造的土壤薄片进行研究的土壤垒结状况。
不同土类具有不同的微垒结特征。
土壤微垒结是四相结构系统,其固相基质构成土壤基体(S-matrix)。
土壤基体是由骨骼颗粒(skeleton)、细粒物质(plasma)和孔隙(voids)组成的。
土壤微垒结分类——是土壤微形态学的核心,以形态为根据,有两种基本类型:
①库比恩纳(,1938)的“相关分布格式”的类型
土壤中的粗颗粒与细微颗粒的相关分布格式。
②“光性方位格式”的类型
土壤中细粒物质所特有的微垒结,表现为光性方位格式,是指土壤细微颗粒在正交偏光镜下的消光格式和异向性。
微形态学研究的应用:
①观察土壤腐殖质形态的薄片,可以了解有机残体分解和腐殖质各阶段的情况;腐殖质与无机成分怎样结合;生物对于土壤结构形成的影响;各种土壤生物发生发展的现象。
②土壤微形态分析与水稳性测定相结合,可获得土壤团聚体的详细数据;土壤微形态照相图可表明土壤的内部结构、团聚体含量、团聚体大小比例、形状差异、土壤内表面积、微孔隙和团粒间的间距、土壤结构单一性或复杂性等,这可帮助定量地分析土壤结构内部生物的活动状况和障碍因素等。
③土壤微形态分析与土壤结构研究等资料相结合,还可帮助判明土壤养分和土壤水分状况,对施肥和土壤水分管理等具有实际指导意义。
④从土壤微形态的薄片中可以看出不同类型土壤的微垒结,由此鉴别土壤类型,并从新角度阐明土壤的内在发生学本质。
⑤土壤微形态学是研究诊断性土壤发生学必要的手段之一,通过土壤微形态资料有助于说明许多土壤形成过程;可以在绘制土壤图时检查核实土壤界限划分的准确性。
第二节土壤组成
土壤由固相(矿物质、有机质、一些活的微生物)、液相(土壤水分)、气相(土壤空气)三相物质组成,它们之间相互关联、相互转化、相互作用的有机整体。
按容积计,典型土壤中矿物质约占38%,有机质约占12%;液相和气相容积共占三相组成的50%。
典型土壤的容积组成
按重量计,典型土壤中矿物质约占固相部分的95%以上,有机质约占5%左右。
1土壤矿物质(是土壤的主要组成物质,构成了土壤的“骨骼”)
土壤矿物质主要来自成土母质,按其成因可分为原生矿物和次生矿物。
1.1土壤矿物质的类型及性质
1.1.1原生矿物
概念:
是指各种岩石受到不同程度的物理风化,而未经化学风化的碎屑物,其原来的化学组成和结晶构造均未改变。
种类:
其种类和含量随母质的类型、风化强度和成土过程的不同而不同,主要有硅酸盐、铝硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物和磷酸盐类矿物。
硅酸盐、铝硅酸盐类矿物:
一般为晶质矿物,常见的有长石(土壤中钾素的重要来源)、云母(钾素主要来源,并释放许多微量元素)、辉石和角闪石(铁、镁、钙等元素含量很高)及橄榄石(含多种微量元素)等类。
氧化物类矿物:
有石英、赤铁矿、金红石、蓝晶石、锆石、电气石等,极稳定,不易风化,对植物的养分意义不大。
硫化物类矿物:
由黄铁矿和白铁矿,极易风化,成为土壤中硫素的主要来源。
磷酸盐类矿物:
有氟磷灰石、氯磷灰石和羟磷灰石,它们是土壤中无机磷的主要来源。
性质及特点:
土壤的原生矿物除构成土壤的大小颗粒外(土壤中的粉砂粒、砂粒几乎全部是原生矿物),还是土壤中各种化学元素的最初来源。
矿物种类和土壤颗粒大小的关系
1.1.2次生矿物(粘土矿物或粘粒矿物)
⑴定义:
次生矿物是由原生矿物经风化后重新形成的新矿物,其化学组成和构造都已改变。
⑵次生矿物的性质及特点:
是土壤物质中最细小的部分(粒径<0.001mm)具胶体的性质,是土壤固体物质中最有影响的部分,影响着土壤的许多重要物理、化学性质。
如吸收性、膨胀收缩性、粘着性等。
在土壤发生学,或是在农业生产上都具有重要意义。
⑶次生矿物质的种类:
按组成、构造和性质可分为:
简单盐类、次生氧化类、次生铝硅酸盐类三类
简单盐类:
包括各种碳酸盐类、重碳酸盐类、铝花物类,都是原生矿物经分化后的最终产物,结晶构造简单,常见于干旱和半干旱地区的土壤中。
次生氧化物矿物:
常见的有:
A.氧化铁和氢氧化铁类:
褐铁矿(分布于土壤及分化壳中,使土壤呈棕褐、橘红、红色)、赤铁矿、磁赤铁矿(常见于热带、亚热带岩浆岩高度风化的土壤中)、纤铁矿、水铁矿。
B.氧化铝矿物:
1水型氧化铝:
在热带土壤和石灰岩风化土中偶见
3水型氧化铝:
普遍存在于灰化土、湿热气候条件下的砖红壤、赤红壤和黄壤中。
C.氧化锰矿物:
在土壤结构表面呈棕、黑色胶膜。
D.次生氧化硅:
其中蛋白石来源于生物可作为埋藏层和古地理环境的指示矿物,包裹在植物蛋白石中的有机C可用来测定土壤的年龄。
次生铝硅酸盐类:
包括伊利石、蒙脱石、高岭石等,是构成土壤粘粒的主要成分。
铝硅酸盐粘土矿物的晶体是由硅氧四面体片和铝氧八面体片两种基本晶片连接而成的薄片层状结晶体。
1:
1型晶格,如高岭石、埃洛石(1层硅氧片和1层铝氧片)
2:
1型晶格,如蒙脱石、蛭石和伊利石等(2层硅氧片和1层铝氧片)
2:
2型晶格,如绿泥石(2层硅氧片和2层铝氧片)
混层矿物,如云母和绿泥石风化时很容易形成混层矿物
粘粒的主要成分:
①高岭石(1:
1型矿物)的可塑性、粘结性、收缩性和膨胀性都很低,代换量也低,所以富含高岭石的土壤供肥、保肥能力差,造成植物养分不足。
②蒙脱石(2:
1型膨胀矿物)的膨胀性和代换量都很大,因此富含蒙脱石的土壤,造成植物水份缺失,同时以其高的可塑性和内聚力,以及干燥时发生剧烈收缩为其特征。
在干燥时干裂严重,形成干燥的土团,难以播种。
在温带干旱地区的土壤中含量较高。
③蛭石(2:
1型膨胀矿物)的阳离子代换量比蒙脱石还高,分布于风化作用不十分强烈的地带。
如我国西北、华北等地。
褐土中含量较高
④伊利石(2:
1型非膨胀矿物),其代换量:
水化作用,膨胀、收缩和可缩性等介于蒙脱石和高岭石之间,广泛分布于土壤中,但以温带干旱地区地区含量最多。
富含伊利石的土壤富含钾素。
大概了解部分:
铝硅酸盐粘土矿物质的晶体是由硅氧四面体片和铝氧八面体片两种基本晶片连接而成的薄片层状结晶体。
1:
1型晶格:
如高岭石、埃洛石。
(1层硅氧片、1层铝氧片)
2:
1晶格:
如蒙脱石、蛭石和伊利石等(2层硅氧片、1层铝氧片)
2:
2型晶格:
如绿泥石。
(2层硅氧片、2层铝氧片)
混合矿物:
如云母和绿泥石风化时很容易形成混合结构。
(由于高岭石等的结晶体结构有所差异,因此有着不同的特性。
)
1.2土壤矿物质的迁移转化
(该过程也就是原生、次生矿物质的风化分解,以及其产物的淋溶、迁移和淀积的过程。
1.2.1风化过程
如果从原始幼年土形成看,风化过程首先生成原始土壤的母质,因此风化过程可以说成是土壤形成的基础;从现代土壤的形成发展看,风化过程则是成土过程的一部分。
裸露在地表的岩石矿物在大气圈、水圈、生物圈的综合作用下,不仅改变了原有的物理性状,而且也改变了原有的化学组成和性质,甚至形成了新的矿物,这种复杂的变化过程——风化过程。
依据风化的性质分为:
①物理风化:
又称机械崩解作用,在温度变化剧烈的干燥地区较为突出,主要是由于温度的变化,水分的冻结,碎石劈裂以及风力、流水、冰川的摩擦力等物理因素引起的。
只使岩石矿物由大变小,由粗变细而已(崩解为较小的碎屑物或更小的砂粒、粉砂粒,这些细粒可随水进行迁移或淀积)。
②化学风化:
参与化学风化的因子有水、二氧化碳和氧,以水的作用最为突出。
有水的溶解作用(固体可溶性盐类被水溶解变为溶液中的离子)、水化作用(矿物质与水化合改变了原矿物质的结构,而变为易松散的物质)、水解作用(水解出的H+对矿物的分解作用,是水的最主要作用)以及氧化作用(一些非氧化态矿物氧化后分解)。
③生物风化:
岩石经物理、化学风化后,成为疏松多孔的碎屑物,能贮存养分和水分,成为生物的生存条件,从最初的低等植物→高等绿色植物出现,这对岩石的风化起到促进作用,该作用通过两个过程来实现。
根系穿插的机械作用促进了物理风化;
根系及微生物分泌CO2和有机酸加速了化学风化。
1.2.2矿物分解的阶段性
地球表面疏松的岩石风化物是形成土壤的母质,它的成分和性质直接影响着土壤的性质,风化物的物质组成,化学成分以及进一步的风化速率(一方面决定于风化物的种类极其特性;另一方面也决定于风化环境的生物气候条件)。
岩石的风化过程是一个连续的渐变过程,根据其代表性可划分出碎屑阶段——钙淀积阶段——酸性硅铝阶段和富铝化阶段。
①碎屑阶段:
是岩石风化的最初类型。
其特点是:
受物理风化的强烈作用,岩石矿物发生机械粉碎,形成大块状或部分细粒状的残积物,这些风化物的化学成分与矿物组成既没有改变,也不发生迁移。
这种风化类型出现在山地或具强烈温差变化的干旱荒漠地区,以及侵蚀严重的地形部位。
②钙淀积阶段:
岩石进入风化的第二阶段。
其特点:
化学和生物作用加强,原生矿物进一步分解,生成易溶性K、Na、Mg的氯化物和硫酸盐。
这些易溶性物质受流水作用逐渐淋失后,风化产物中只残留大量溶解度较低的碳酸钙,同时生成的次生粘土矿物主要有:
蒙脱石、拜来石、方解石、白云石、白云母、绢云母等。
该类型主要出现在森林草原地区及干旱、半干旱、半湿润地区。
我国新疆、内蒙古以及西北黄土高原、华北平原等地区均属于这种类型,在这些地区的浅层地下水中常含有各种可溶性盐分(因淋溶作用所致),矿化度比较高。
③酸性硅酸盐阶段:
在气候湿润地区,岩石中的矿物进一步分解,风化物中可溶性氯化物和硫酸盐遭到强烈淋失,甚至溶解度较小的碳酸钙也被淋溶,而Al、Si、Fe等元素尚有残存;风化物的反应由碱性或中性变成微酸性,并形成伊利石、蒙脱石、蛭石等次生粘土矿物。
该阶段广泛发生在气候湿润地区,如中温带、暖温带和北亚热带。
④富铝化阶段:
是岩石风化的最后阶段,由于长期强烈的化学分解,原生和次生的硅酸盐矿物均遭到很大破坏,不仅盐基成分淋失殆尽,而
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