岩石风化与土壤形成.ppt

第二章岩石风化与土壤形成,内容提要,三种风化作用类型影响风化作用因素风化产物三种类型土壤形成的五大因素土壤形成实质,第一节风化作用（风化过程）,地表的岩石在大气和水的联合作用以及温度变化和生物活动影响下，所发生的一系列崩解和分解作用。,岩石发生风化作用的原因岩石处在它生成的环境条件下是稳定的（处于一种平衡状态），但条件发生变化，为了适应新的环境，必然发生变化，以达到适应新环境的新平衡。这种变化是慢长的，如果环境不断发生变化，则岩石或风化物可能一直在变化。,一、风化作用的概念,风化作用实质上表现为一系列崩解和分解,风化作用,崩解岩石由大块变成碎块，再渐变成细粒，其形状和大小改变了，但化学成分不发生变化。,自然界中，三种风化作用通常是联合进行与相互助长的，划分它是为了讨论方便。,物理风化,化学风化,分解岩石风化过程中化学成分发生变化,,,生物风化,,,,,二、风化作用类型,1.物理风化指岩石在外力影响下，机械地分裂成碎屑，只改变其大小与外形，而不改变成分的过程。,1温度作用引起岩石内外胀缩不一致，岩石是热不良导体。2结冰作用（冰劈作用）3风和水的磨蚀作用风沙磨蚀岩石，使之表面裸露，加速物理风化。,风化作用,寒裂风化,风化作用,2.化学风化指岩石在外界条件的影响下，引起化学成分的改变，产生新的物质的过程。,（1）溶解作用水是一种极性溶剂，岩石中的矿物都是无机盐，虽然占绝大部分的硅酸盐和铝硅酸盐矿物溶解度很小，但很大的地质年代中，水溶解的规模是相当大的，况且地表的水常常溶有CO2、NO2以及有机酸等，这样大大提高了水的溶解能力。,风化作用,（2）水化作用指无水矿物与水结合成为含水矿物的作用。CaSO4＋2H2OCaSO4.2H2O2Fe2O3＋3H2O2Fe2O3.nH2O赤铁矿褐铁矿,,风化作用,,（３）水解和碳酸化作用水解2KAlSi3O8＋3H2OAl2Si2O5OH＋4SiO2＋2KOH钾长石高岭石碳酸化水解作用2KAlSi3O8＋CO2＋2H2OAlSi2O5OH＋4SiO2＋K2CO3CO2溶于水时，对碳酸盐的溶解力，较纯水增强几十倍。,,,水解和碳酸化作用的实质，矿物中的盐基离子被子氢离子取代。,风化作用,CaCO3＋H2CO3CaHCO32溶解度很低溶解度较高平衡的变化1当CO2充足时，且有一定的湿度，平衡一直向右2当湿度较小，CaHCO32脱水并放出CO2，平衡向左进行。,H2OCO2,,,,石笋,石灰岩的风化,风化作用,自然界的许多石灰岩溶洞不断地进行着以上反应，形成千姿百态的地。如石笋、石钟乳、石柱、石林等，,（４）氧化作用空气中的氧在有水的条件下，氧化能力很强。2FeS2＋2H2O＋7O2FeSO4＋2H2SO4湿润的条件下含铁、硫的矿物（含变价元素）普遍地进行着氧化过程。深色矿物（因含二价铁）容易风化。,,风化作用,3.生物风化指岩石中的矿物在生物及其分泌物或有机质分解产物的作用下，进行的机械性破碎和化学分解过程。生物风化的作用因素是生物及其代谢物发生的风化是物理和化学风化并存。,风化作用,微生物、植物根系、动物等，在岩石风化初期主要是低等生物如细菌、真菌、地衣等。,根劈作用,风化作用,三、影响风化的因素,1.内因（岩石的性质）岩石本身的性质以及组成岩石的矿物纯度影响着风化的速度和强度。,组成岩石的矿物成分和性质,岩石的结构,岩石的构造,,岩石特征,（1）组成岩石的矿物成分和性质组成岩石的矿物颜色、颗粒大小。组成岩石的矿物的化学结构即稳定性注在外界环境条件大致相同的情况下，常见的各种矿物抗风化的稳定性顺序如下石英白云母正长石斜长石黑云母角闪石辉石橄榄石（结合矿物结晶顺序图）,影响因素,（２）岩石的结构隐晶或等粒细粒的稳定性大于等粒粗粒或斑状（物理风化）。但是一当岩石破碎崩解，细粒由于表面积大，容易受到水、空气、CO2等化学物质作用而发生化学风化。（３）岩石的构造坚硬而致密结构的岩石，比疏松多孔的岩石抗风化能力强，有层理、片理、节理和裂隙的岩石，水分、空气容易侵入而引起风化。,影响因素,岩石的形成环境与所处环境差别越大越容易风化。岩浆岩、变质岩主要是在高温高压下形成的，在地表极易风化；沉积岩抗风化能力比岩浆岩等强；花岗岩、片麻岩露头多呈疏松分解状态；砂岩露头则常常保持良好。,影响因素,总结,2.外因（岩石所处的环境条件）（1）气候控制风化作用的类型和速度a.极地气候区b.沙漠干旱气候区c.温带湿润气候区d.热带炎热气候区（2）地形和植被地形可影响风化作用的速度、深度及风化产物的堆积厚度和分布状况。,影响因素,四、风化产物的类型,地表的风化产物构成一层薄薄的外壳-----风化壳碎屑物质风化产物难溶物质形成不同类型的风化壳。溶解性物质,生态类型（根据风化产物对土壤肥力性状的影响作为分类）地球化学类型（根据风化物化学成分特点分类）母质类型（根据风化产物的成因分类）,,,（1）硅质岩石风化物SiO2含量很高的岩石如石英岩、石英砂岩、由硅质胶结的岩石（硅质砾岩或页岩）。特点硅质岩类抗物理风化和化学能力强土壤肥力性状硅质岩类风化物的厚度极薄，砂质，多石砾，各种营养元素也十分贫乏，分散的石英颗粒及岩石碎屑保水能力很低。,生态类型,1.生态类型,（2）长石质岩石风化物富含正长石成分的岩石花岗岩、正长岩、酸性斑岩、流纹岩长石砂岩、片麻岩特点抗物理风化能力差，易崩解，形成厚层风化壳土壤肥力性状由于这类岩石除了含有较多的长石外，还有一定量的石英，正长石在湿热的环境下易分解生成次生粘矿，粘土矿物和石英混合存在，使土壤砂粘适中，表现出较好的肥力。,生态类型,（3）铁镁质岩石风化物富含深色矿物的岩石辉长岩、玄武岩、闪长岩、安山岩等。特点抗物理风化和化学风化均较弱，形成厚层风化壳。土壤肥力性状由于这类岩石中SiO2含量很少，发育形成的土壤质地较粘，含有较丰富的营养成分（除K以外），pH微酸性，虽然质地偏重，但是林地一般排水条件好，所以这种岩石发育的土壤一般肥力较高，宜林性好。,生态类型,,（4）钙质岩石风化物含CaCO3的岩石石灰岩、大理岩、泥灰岩、白云质灰岩、钙质砂岩和页岩特点抗物理风化强，抗化学风化弱，形成薄层土壤。土壤肥力特性风化过程主要是碳酸钙淋溶，残留下来的主要是粘土矿物（片岩砂岩花岗岩。,注意虽然母质从多方面影响土壤的性质，但以上的性质是在其他条件相同的情况下表现出来的差异。,,,2.气候（主要决定着成土过程中水热条件）,水热一方面影响母质风化过程速度及物质的淋溶；另一方面控制了植物和微生物的生长决定了有机质的积累和分解。气候对土壤性质的影响1对土壤矿物的风化及其组成的影响2对土壤有机质含量和腐殖质组成的影响3对土壤胶体性质的影响4强烈地影响土壤风化和淋溶度。,不同气候下土壤的形成分析,南方湿热风化强烈盐基淋失多土壤pH原生矿物少，且粘土矿物以Ki值较低的高岭石为主南方湿热生物生长旺盛微生物活动强烈有机质积累少H/F0.5东北地区冷湿风化不强盐基淋失少（盐基饱和）pH高东北地区冷湿有机质分解慢，积累多，但品质较差，C/N高H/F低,,,,,,,,,,3.生物是形成土壤的主导因子,生物对土壤性质的影响表现在颜色、结构、Ａ层厚度、pH（针叶草甸.草原）、养分腐殖质组成等。,4.地形,1影响母质在地表进行再分配地形主要通过2影响水分和热量分布（海拔.坡度.坡向）,,土壤绝对年龄母质从开始形成土壤直到现阶段发育时间的总和。又称真实年龄。土壤相对年龄反映土壤发育阶段的先后及时间。,,5.年龄,地质年代,地质年代是指地球历史的纪年和标定地球历史事件的时间顺序，亦即地球历史阶段，是地质科学中用来说明地壳中各种岩层形成时间和顺序的一种术语。地质年代的表示方法有两种绝对地质年代用放射性元素测得的地球实际年龄。相对地质年代根据地层顺序中所保存的化石来进行划分的，用地层系统及代号来表示。,第四纪（系Q）、第三纪（系R）、白垩纪（系K）、侏罗纪（系J）三叠纪（系T）、二叠纪（系P）、石炭纪（系C）、泥盆纪（系D）志留纪（系S）、奥陶纪（系O）、寒武纪（系E）、震旦纪（系Z）,地层系统及代号,参考教材P40中的表1-6地质年代表,