土壤学第二章 岩石风化和土壤形成及土壤剖

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1、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

2、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

3、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。由于温度的反复变化，坚硬的岩石便逐渐散碎。浸入岩石缝隙中的水，

4、结冰是体积膨胀增大1/11，所产生的压力可高达960公斤/平方厘米，因而引起岩石破裂。落在岩隙中的碎石，起着像楔子一样的作用，当碎石受热膨胀时，岩隙扩大；当碎石冷却收缩时则向岩缝中堕落，对岩体产生劈裂作用。此外，风和流水对岩石的侵蚀摩擦，也是很重要的物理风化作用，尤其在携有泥砂时其作用更为强烈。第三纪末、第四纪处，我国广大区域内曾有国冰川的活动，第四纪中又有过几次冰川，冰川移动时摩擦粉碎着地表的岩石。大陆性气候的干旱地区昼夜温差悬殊，物理风化作用比较强烈，地面上多形成乱石滩，其风化产物粗糙并且夹杂石砾较多，养分释放极少。在较高的山地，由于结冰和重力等综合因素的作用，有时在

5、山麓形成倒石堆，残留的岩石依然耸立。物理风化作用的结果，使岩石由大块变成碎块，再嘴尖变成细粒，其形状和大小改变了，但成分的变化很小，只是空气、水分的通透性增强了，暴露的表面积增大了，为化学风化创造了条件。 （二）化学风化作用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。  1溶解作用是指矿物和岩石为水所溶解的作用。一般矿物是难溶于水的，但是在大量的水分和较高的温度下，也可以使矿物的溶解度增大。在多雨的地区，降水中溶有二氧化碳，使碳酸钙变成溶解度大得多的碳酸氢钙，从而提高它的溶解性。 2水化作用矿物与水化合称

6、为水化作用。如石膏和氧化铁的水化过程，其反应式如下：石膏水化：CaSO4+2H2O→CaSO4.2H2O氧化铁水化：2Fe2O3+3H2O→2Fe2O3.3H2O（赤铁矿）（褐铁矿）矿物水化后膨胀并失去光泽，变得松软，有利于进一步风化。  3水解作用是化学风化作用中最重要的一种作用。水有一定的解离度，当水分子进行解离时形成H+和OH-离子。水解作用就是由于水的H+离子从硅酸盐矿物中，部分取代了碱金属和碱土金属的盐基离子，生成可溶性盐类。当水中含有二氧化碳和酸性物质时，解离的氢离子增多，提高了氢离子浓度，因而增强了水解作用。土壤中的各种生物学过程增加着二氧化碳的含量，所以矿

7、物的水解强度与生活动有着密切的关系。在水解过程中由于可形成易溶性盐类，所以水解过程也是矿物质养分的有效化过程。1.   含钾矿物的水解过程土壤中含钾矿物主要有正长石、云母和含钾的黏土矿物，经水解作用生成可被植物吸收的可溶性钾盐。如钾长石经水解作用生成较为稳定的高岭石和钾盐，其反应式如下：2KAISi3O8+H.HCO3→KHAl2Si6O16+KHCO3(钾长石)（酸性铝硅酸盐） KHAI2Si6O16+H.HCO3→H2AI2Si6O16+KHCO3（游离铝硅酸）H2AI2Si6O16+H.HCO3→H2AI2Si2O8.H