土壤学(第二章) 土壤矿物质

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1、第二章土壤矿物质土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系主要内容教学目标与要求1.土壤的矿物组成和化学组成；2.层状硅酸盐矿物的特征和种类；3.土壤中的氧化物；4.粘土矿物的形成和分布规律。1.了解土壤矿物的矿物和化学组成；2.掌握层状硅酸盐矿物的结构特征；3.掌握土壤中常见的硅酸盐矿物；4.了解我国土壤粘土矿物的分布规律。土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系第一节土壤矿物质的矿物组成和化学组成元素地壳中土壤中元素地壳中土壤中OSiAlFeCaNaKMgMn47.029.08.054.652.962.502.501.370.1049.033.07.133.801.371

2、.671.360.600.085PSCNCuZnBMo0.0930.090.0230.010.010.0050.0030.0030.080.0852.00.10.0020.0050.0010.0003表2-1地壳和土壤的平均化学组成（重量%）一、元素组成土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系1.几乎包括元素周期表中所有元素；2.O、Si、Al、Fe为主，四者共占88.7%以上；3.植物必需营养元素含量低，分布不平衡。二、矿物组成表2—2土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系(一)原生矿物1.原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐为主；以氧化硅和硅酸盐矿物占绝对优势。常见石英、长石、

3、云母、辉石、角闪石等。2.原生矿物类型和数量决定于矿物的稳定性；石英最稳定，是粗土粒的主要成分；白云母和长石较稳定，在粗土粒中较多；黑云母、角闪石、辉石等暗色矿物易风化。土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系（二）次生矿物原生矿物分解转化形成的矿物。以粘土矿物为主，又以结晶层状硅酸盐矿物为主；此外有Si、Al、Fe的氧化物及其水合物。3.原生矿物是植物养分的重要来源。Ca、Mg、K、P、S等土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系第二节粘土矿物一、层状硅酸盐粘土矿物(一)构造特征1.基本结构单位(1)硅氧四面体（SiO44-→Si2O52-→Si4O104-）硅氧四面体　

4、　　　　　　硅氧四面体的构造图示法土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系硅氧四面体铝氧八面体土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系(2)铝氧八面体(AlO69-→Al4O1212-→Al4（OH）8O44-)铝氧八面体　　　　　　　铝氧八面体的构造图示法2.单位晶片硅氧四面体硅层铝氧八面体铝层土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系硅片（硅氧片）图示法铝片（水铝片）图示法土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系3.单位晶层（1）1:1型一层硅层与一层铝层重叠而成1:1型层状硅酸盐(高岭石)晶体结构示意图土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系（2）2:1型两层硅层中间夹一铝层

5、2:1型层状硅酸盐（蒙脱石）晶体结构示意图土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系（3）2:1:1型2:1型基础上增加一铝层(或镁层)2:1:1型层状硅酸盐（绿泥石）结构示意图土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系4.同晶替代指硅酸盐矿物的中心离子被电性相同、大小相近的其它离子所代替而矿物晶格构造保持不变的现象。发生同晶替代后，硅酸盐矿物产生负电荷。(二)硅酸盐矿物的种类1.高岭(石)组　　包括高岭石、埃洛石、珍珠陶土等。特点：(1)1:1型单位晶胞（层）化学式：Al4Si4O10(OH)8土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系SiO2/Al2O3=4/2=2硅铝铁率：土

6、壤粘粒部分的SiO2和Fe2O3、Al2O3（R2O3）含量的分子比。硅铝率：土壤粘粒部分SiO2和Al2O3的分子比。硅铁率：土壤粘粒部分SiO2和Fe2O3的分子比。硅铝铁率可以反映土壤母质的化学风化程度。硅铝铁率还可以反映土壤的成土过程和保肥能力。土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系解：41.8933.27SiO2的分子含量＝———＝0.698Al2O3的分子含量＝———＝0.3266010211.85SiO20.698Fe2O3的分子含量＝———＝0.074———＝——————＝1.75160R2O30.326+0.074例：某土壤粘粒部分SiO2含量为41.

7、89%，Al2O3含量33.27%，Fe2O3含量11.85%，计算其硅铝铁率、硅铁率。土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系(2)膨胀性小晶层间距约0.72nm,硅片和铝片之间存在氢键(3)电荷数量少同晶替代极少(4)颗粒较大（有效直径0.2～2μm），可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性弱2.蒙脱石组　包括蒙脱石、绿脱石、蛭石等。特点：(1)2:1型单位晶胞的理论化学式：Al4Si8O20(OH)4·nH2O蒙脱石理论硅铝率SiO2/Al2O3=8/2=4土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系(2)膨胀性大晶层以分子引力联结，晶层间距：蒙脱