土壤学课件 2第一章 地学基础知识.ppt

第一章 地学基础知识内容提要l 矿物的概念l 矿物的物理性质及常见种类鉴定l 岩石的概念l 岩浆岩、沉积岩和变质岩的鉴定特征（包括主要矿物成分、结构、构造）l 三大类岩石的常见类型岩石与土壤的关系土壤固体成份中绝大部分是矿物质（占总质量的95%），它是岩石通过风化而形成的 因而，学习土壤学必须先认识形成土壤矿物质的岩石第一节地球的一般特征地球的形成已有46亿年的历史人类从出现的第一天起，就在不停地探索自身周围的环境以及宇宙雅鲁藏布大峡谷地球表面70%是海洋，30%是陆地其中大部分适合人类生存（土地）土地人类生存的主要空间How to do ?Where to go?水圈 Hydrosphere生物圈Biosphere岩石圈Lithosphere 土壤 圈 Pedosphere 大气圈 Aerosphere土壤 Soil岩石 Rock生物 Organism 地壳地幔地核第二节 矿物 一、矿物的概念 矿物(Mineral)是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的自然产物，是岩石的组成单位 1）矿物是各种地质作用形成的天然化合物或单质2）矿物具有一定的化学成分3）矿物还具有一定的晶体结构，它们的原子呈规律的排列。

4）矿物具有较为稳定的物理性质5）矿物是组成矿石和岩石的基本单位原生矿物和次生矿物 1原生矿物(original mineral)（岩浆） 由地壳深处熔融状态的岩浆冷凝固结而形成的矿物称原生矿物 2次生矿物(secondary mineral)（表生或变质） 原生矿物经物理、化学风化作用，组成和性质发生化学变化，形成的新矿物称次生矿物 土壤中的矿物质来自岩石的风化物而岩石又是由矿物组成的，不同的矿物构成不同的岩石不同的岩石经过风化作用，形成土壤中的矿物质所以矿物能影响土壤的理化性质和土壤养分状况地质作用内动力地质作用：l地壳运动l岩桨作用l变质作用l地震作用外动力地质作用：l风化作用l剥蚀作用l搬运作用l沉积作用l硬结成岩作用火山喷发沿断层沿断层内力地质作用矿物的分类单质矿物化合物矿物原生矿物次生矿物深色矿物浅色矿物矿物成因组成颜色晶体晶体矿物非晶体矿物矿物的鉴定依据形状颜色与条痕光泽与透明度硬度解理及断口比重其它物理性质物理性质化学性质特殊化学反应晶体矿物颜色条痕硬度比重晶体形状晶体表面光泽解理情况颜色条痕硬度比重块体形状块体表面光泽非晶体矿物一、矿物的物理性质 颜色、条痕、光泽、解理、断口、硬度等 颜色颜色根据其发生的物质基础不同，可以有自色、他色和假色 自色矿物自身具有的色素表现出来的颜色，如石英的白色。

他色含有外来的带色素的杂质而产生的颜色，如无色透明的石英(水晶)因锰的混入被染成紫色 假色矿物表面、解理面及裂缝因氧化而产生氧化膜产生光的干涉效应而呈现出的颜色 条痕 矿物粉末的颜色将矿物在无釉瓷板上擦划，（注意矿物硬度小于瓷板）所留在瓷板上的颜色即为条痕 条痕对有色矿物具有鉴定意义可以消除假色、减弱他色而显现自色因此，要正确确定矿物的颜色，必须观察矿物的新鲜断面但有时由于矿物混入了杂质，即使是新鲜面也不是真正的颜色，为了避免他色、假色，可引入条痕 光泽 矿物表面对入射光线的反射能力称光泽，按其表现可分为： 金属光泽如黄铁矿 半金属光泽如赤铁矿 非金属光泽如石棉、白云母、高岭石 注：光泽是指矿物的晶面或解理面来说的 ！常见的矿物光泽：(1)金属光泽： 表面象金属器皿一样光亮2)玻璃光泽：象玻璃表面一样光泽（方解石）3)珍珠光泽： 象珍珠表面一样光泽（云母）4)脂肪光泽：光线呈散射现象，有油状的感觉（石英断口） 矿物抵抗摩擦或刻划的能力 常用二个矿物相对刻划的方法即得出其相对硬度 表示硬度的大小，以摩氏硬度计的十种矿物作标准，从滑石到金刚石依次定为十个等级，其排列次序是： 矿物 滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 正长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石硬度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10在野外工作中：指甲2.5,铜板3.0,小刀5.5,玻璃5.5,钢锉6.5.那么：玻璃刀的材料可能是什么？硬度注：摩氏硬度计仅是硬度的一种等级，它只表明硬度的相对大小，不表示其绝对值的高低，根据力学数据,石英的硬度是滑石的3500倍，而金刚石的硬度是石英的1150倍。

解理 矿物受击后沿一定方向裂开成光滑平面的性质称为解理，矿物破裂时呈现有规则的平面称为解理面注：结晶质的矿物才具有解理，非结晶质的矿物不具解理 按其裂开的难易、解理片之厚薄、大小及平整光滑程度，可分为下列等级： 极完全解理解理面极平滑，可以裂开成薄片状，如云母 完全解理解理面平滑不易发生断口，住往沿解理面裂开成小块，其外形仍与原来的晶形相似，如方解石 中等解理在矿物碎块上，既可看到解理面，又可看到断口如长石、辉石、角闪石 不完全解理在矿物的碎块上，很难看到明显的解理面，大部分为断口，如磷石 无解理一矿物碎块中除晶面外，找不到其他光滑的面，如石英 解理按其完善程度分为：极完全解理 如云母完全解理如方解石中等解理如普通辉石不完全解理，如磷灰石、锡石等极不完全解理，如石英 断口 矿物受击后，产生不规则的破裂面，称为断口 在解理不发达以及非结晶矿物受击后，容易发生断口断口可按形状分为：贝壳状、锯齿状（纤维石膏）、参差状（黄铁矿）、土状(高岭石）及平坦状（蛇纹石）断口 同一矿物，解理与断口表现出互为消长的关系，如极完全解理的云母，则不易见到断口6.相对密度（比重）单矿物在空气中的重量与同体积水在4C时重量之比。

比重大小决定于组成矿物的元素的原子量和构造的紧密程度矿物的比重差别很大（从1到23，一般在2.5-4之间）l轻矿物： 小于2.5 ，l中等矿物： 2.5-4之间l重矿物： 大于4只有当两种矿物的比重有很大差异时，才能作为鉴定特征物理性质7.其他物理性质（1）磁性 （2）发光性（3）放射性 （4）感觉性质此外，尚有脆性、延展性、弹弹性等，对对某些矿矿物亦有特殊的鉴鉴定意义义 物理性质主要的造岩矿物及其特性 一般为白色透明，含有杂质时呈其他颜色 石英是最主要的造岩矿物，分布最广，为酸性岩浆的主要成分石英在岩石中常呈不透明或半透明晶粒状，烟灰色，油脂光泽 石英的伴生矿物是云母、长石石英硬度大，化学性质稳定，不易风化，岩石风化后，石英形成砂粒，含砂粒多的土壤，含盐基少，形成的母质养分一般贫乏，酸性也较强石英SiO2二、常见矿物种类石英是自然界中较难风化的矿物一般不进行化学风，风化后形成碎屑，因而含石英多的岩石形成的土壤砂性大，易水土流失晶体石英常见矿物水晶是一种宝石中国最大的石英晶体产于江苏，重3.5吨南非盛产水晶非晶体石英（玛瑙）常见矿物二氧化硅胶体沉淀而成非晶体石英（蛋白石）常见矿物蛋白石是天然的硬化的二氧化硅胶凝体，含5-10%的水分。

内部具球粒结构，集合体多呈葡萄状、钟乳状底色呈黑色、乳白色、浅黄色、桔红色等半透明至微透明 正长石 KAlSi3O8 晶体短柱状，肉红色、浅黄色、浅黄红色等，玻璃光泽，完全解理，硬度6.0正长长石在岩石中呈晶粒，长长方形的小板状，板面具有玻璃光泽泽伴生矿矿物为为石英、云母等 正长长石易风风化，风风化后形成粘土矿矿物高岭石等，可为为土壤提供大量K养分正长长石类矿类矿物一般含氧化钾钾16.9斜长石Na（AlSi3O8）Ca（Al2Si2O8） 常呈板状和柱状晶体白色或灰白色玻璃光泽，完全解理，硬度6.06.5在岩石中多呈晶粒，长长方形板状，白色或灰白色，玻璃光泽泽伴生矿矿物主要是辉辉石和角闪闪石 斜长长石比正长长石容易风风化，风风化产产物主要是粘土矿矿物，能为为土壤提供K、Na、Ca等矿矿物养分2. 正长石和 斜长石长石类矿物是最主要的造岩矿物，可占地壳重量的50正长石因为二组解理成90度而得名斜长石则因为二组解理成86度而得名常见矿物 常见片状、鳞片状、无色透明或浅色(浅黄、浅绿)透明极完全解理，薄片具有弹性，珍珠光泽，硬度2.03.0 较难风化，风化产物为细小的鳞片状，强烈风化后能形成高岭石等粘土矿物。

深褐色或黑色，其他性质同白云母 主要分布在花岗岩、片麻岩和结晶片岩中，伴生矿物是石英、正长石等 较白云母易于风化，风化物为碎片状云 母 黑云母KH2(Mg,Fe)3AlSi3O12白云母KH2Al3Si3O12白云母和黑云母 云母的最主要特征是一组极完全解理和珍珠光泽此外，白云母和黑云母区别之处主要是颜色由于黑云母含有Fe、Mg，所以变成黑色云母容易沿着表面呈薄片状崩解，但白云母化学分解非常困难在高温多雨化学分解强烈的热带地方，白云母也往往呈细薄片状混杂在土壤中黑云母易化学分解，在风化过程中形成的粘土矿物往往是伊利石或混层矿物 常见矿物 角闪石呈细长柱状，深绿至黑色，玻璃光泽，完全解理，硬度5.06.0,主要分布在岩浆岩和变质岩中的片麻岩和片岩中在岩石中呈针状或纤维状伴生矿物为正长石、斜长石和辉石 角闪石易风化，风化产物为粘土矿物 普通角闪石 Ca（Mg，Fe）3Si4O12 呈短柱状、致密块状，棕至暗黑色，条痕灰色，中等解理，硬度55辉长岩和玄武岩中，在岩石中多呈晶粒状伴生矿物为角闪石、斜长石、辉石等 辉石较角闪石难风化，风化物为粘土矿物，富含Fe 辉石 Ca（Mg，Fe）Si2O6普通辉石(augite)角闪石和辉石 是两种深色矿物，在自然界中也是极难区别的两种矿物。

性质种类晶形劈开角颜色岩石中的特征角闪石长柱状124墨绿色长条状、纤维状、针状，伴生矿物为正长石，斜长石或辉石辉 石短柱状87黑色墨绿色晶粒状，伴生矿物为斜长石或角闪石角闪石和辉石是较易风化的矿物 常见矿物 橄榄石呈粒状集合体出现，橄榄绿色，玻璃光泽或油脂光泽 橄榄石为超基性岩的主要组成矿物，伴生矿物为斜长石、辉石，不与石英共生，易风化，风化产物有蛇纹石、滑石等 蛇纹石呈污绿色，玻璃光泽或油脂光泽，断口上有时呈蜡状光泽，比重2.5，硬度2.04.0橄揽石（Mg，Fe）2SiO4 次生矿物，呈菱形，半透明，乳白色，含杂质时呈灰色、黄色、红色等，完全解理，玻璃光泽方解石和1:3稀HCl有气泡反应（此可作为野外鉴定矿物的简便方法）分布很广，是大理岩、石灰岩的主要矿物，常为砂岩、砾岩的胶结物，也可在基性喷出岩气孔中出现 方解石的风化主要是受含CO2的水的溶解作用，形成重碳酸盐随水流失，石灰岩地区的溶洞就是这样形成的方解石CaCO3常见的次生矿物 由方解石、菱美矿结合而成，呈弯曲的马鞍状、粒状、致密块状等，灰白色，有时带微黄色，玻璃光泽，性质与方解石相似，但较稳定，与冷盐酸反应微弱，只能与热盐酸反应，粉末遇稀盐酸起反应冒泡但很微弱,这是与方解石的重要区别之一。

白云石是组成白云岩的主要矿物，也存在于石灰岩中风化物是土壤Ca、Mg养分的主要来源白云石 CaCO3MgCO3 呈板状、块状、无色或白色玻璃光泽或丝绢光泽硬度2.0，是干旱炎热气候条件下的盐湖沉积 常作土壤改良剂 石膏CaSO42H2O 赤铁矿 （Fe2O3 ） 常呈鲕状、肾状，颜色为赤红色，条痕为樱红色； 半金属光泽，无解理，无磁性 磁铁矿 (Fe3O4) 致密状、块致密状、块状集合体状集合体, ,铁黑铁黑色色, ,条痕黑色条痕黑色, ,半半金属光泽，硬度金属光泽，硬度5.56.05.56.0，无解，无解理，具磁性理，具磁性 高岭石 （H2Al2Si2O8.H2O） 致密细粒致密细粒状、土状集合状、土状集合体，白色或浅体，白色或浅红色，硬度红色，硬度1 1，比重，比重2.62.6，具粗糙性，加具粗糙性，加水有可塑性水有可塑性 蛇纹石 （H4Mg3Si2O9） 绿色并具绿色并具有数种颜色条有数种颜色条纹，磨光后似纹，磨光后似蛇皮，由橄榄蛇皮，由橄榄石变化而成石变化而成aluminosilicates铝硅酸盐类高岭石 Kaolinite蒙脱石 Montmorillonite绿泥石 Chlor。