三氧化物类（针铁矿、褐铁矿）
次生铝硅酸盐（伊利石、蒙脱石、高岭石）类 ……
（二）、黏粒矿物
1、构造特征
基本结构单元： 硅氧四面体、铝氧八面体
1 硅氧四面体
四面体片
2 铝氧八面体
铝八面体
八面体片
Oxygens Oxygens
Al Al
Si Si
Silicon Tetrahedron
（1）原生矿物
原生矿物：指在土壤形成过程中末改变化学 组成的原始成岩矿物。
①土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势。 ②土壤中原生矿物类型和数量的多少在很大程度上决定 于矿物的稳定性，如长石和石英。 ③土壤原生矿物是植物养分的重要来源。
土壤中原生矿物的种类
1、橄榄石类 ：属岛状结构硅酸盐，其Si-O四 面体以孤岛状排列，典型矿物为橄榄石(Ca， Mg)2SiO4，极易风化。 其中的Si/O=1:4。


1)强移动性，以阴离子形态，包括S、Cl、B、 Br； 2)中移动元素，包括Ca、Na、Mg、Sn、Ra 等元素的阳离子及F元素等阴离子； 3)弱移动元素，其中阳离子有K、Ba、Rb、 Li、Be、Cs、Ti等元素，此外还包括：Si、P、 Sn、As、Ge、Sb等主要以阴离子形态移动的 元素；
伊利石
伊利石的结构示意图
绿泥石组（2:1:1型）
绿泥石为代表，是富含镁、铁及少量铬的硅酸盐粘土矿物 特征： （1）2:1:1型晶层结构 绿泥石的分子式：
(Mg· Al)12(SiAl)8O20(OH)16。 Fe· （2）同晶替代较普遍元素组成变化较大，阳离子交换 量为10－40Cmoles(+)kg-1。 （3）颗粒较小，总面积为70-150×103m2kg-1 土壤的绿泥石大部分是由母质遗留下来，但也可能 由层状硅酸盐矿物转变而来。沉积物和河流冲积物中 含较多的绿泥石。
土壤的组成
岩石风化后的产物
土壤 固相
土壤矿物质 (90% )
土壤有机质 (1-10%)
原生矿物质 (90% ) 次生矿物
土壤
土壤 液相
土壤 气相
(35% V)
植物和动物残体 的分解产物和再 合成的物质；微 生物
一、土壤矿物质

土壤矿物是土壤固相的主体物质，构成了 土壤的“骨骼”，占土壤固相总质量的 90%以上。
Aluminum Octahedral Sheet Silica Tetrahedral Sheet
1:1 Clay
2:1型单位晶层
由两个硅片夹一个铝片构成。两个 硅片顶端的氧都向着铝片，铝片上下两 层氧分别与硅片通过共用顶端氧的方式 形成单位晶层。这样2:1型层状硅酸盐的 单位晶层的两个层面都是氧原子面。
*
土壤中 0.085 0.08 0.085 2.0 0.1 0.002 0.005 0.0008 0.001 0.0003
* 根据克拉克等(1924)、费尔斯曼(1939)和泰勒(1964)的估计,地壳的化学元素组成与此表稍有不同,但总 的趋势是一致的。
分布规律
（1）氧（O）和硅（Si）是地壳中含量最多的二
对较小，为10－20×103m2kg-1 高岭组粘土矿物是南方热带和亚热土壤中普遍而大量存在的粘土 矿物，在华北、西北、东北及西藏高原土壤中含量很少。
高岭石的矿物结构
高岭石的特点
四面体片与八面体片通过共用氧原子结合成一个晶 片，晶片间以氢键相连，水化时基本不膨胀。
蒙蛭组（2:1型膨胀性矿物）
2. 土壤矿物质的组成
矿物是天然产生于地壳中具有一定化学组 成、物理性质和内在结构的物体，是组成 岩石的基本单位。 矿物种类很多，约3300种以上。
土壤矿物质是岩石经物理风化和化学风化、 生物风化形成的。 按其成因类型可以将土壤矿物质分为两类： 原生矿物； 次生矿物。
成土母质的风化-土壤的形成
正长石(KAlSi3O8)：
钾长石，肉红色，晶体为短柱状， 常具有卡斯巴双晶或穿插双星，硬度6。
易化学分解，为土壤提供钾
肾状（赤铁矿）和黄铁矿
（2） 次生矿物
次生矿物：原生矿物经化学风化后形成的新 矿物，其化学组成和晶体结构都有所改变。
化学风化：溶解、氧化、水解和酸性水解等。 次 生 矿 物
简单盐类(方解石、白云石、石膏、泻盐等)
（一）、硅酸盐粘土矿物的种类及一般特性
四个类组：
高岭组 蒙蛭组 水化云母组 绿泥石组矿物
高岭组（1:1型矿物）
包括：高岭石、珍珠陶土、迪恺石及埃洛石等 特点：(1）1:1型的晶层结构
单位晶胞的分子式可表示为Ai4Si4O10(OH)8。
（2）无膨胀性 两个晶层的层面间产生了键能较强的氢
键，膨胀系数一般小于5％.高岭石层间距约为0.72nm。 （3）电荷数量少阳离子交换量只有3-15Cmoles(+)Kg-1。 （4）胶体特性较弱 较粗（0.2-2m），颗粒的总表面积相
1 物理风化作用
•温度变化-热胀冷缩 •降雨结冰，膨胀 •风和流水 摩擦侵蚀
2 化学风化作用
① ② ③ ④ 溶解作用 水化作用 水解作用 氧化作用
岩石的风化
3 生物风化作用
•树木根系，分泌物产酸 •微生物，产CO2和酸（硫酸、硝酸、 有机酸） •藻类（蓝藻、绿藻、硅藻） •地衣（菌丝体插入、地衣酸）
Montmorillonite
Si Tetra. Al Oct. Si Tetra.
2:1 Clay
100 cmol(+)/kg
2:1:1型单位晶层
在2：1单位晶层的基础上多了一个八面 体片水镁片或水铝片，这样2：1：1型单位 晶层由两个硅片、一个铝片和一个镁片 （或铝片）构成。
3 同晶替代
同晶替代
是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小 相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。
＊同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸
附土壤溶液中带相反电荷的离子,使土壤具有保 肥能力。
土壤中同晶替代的规律：
1、高价阳离子被低价阳离子取代的多；因
此，土壤胶体一般其净电荷为阴性。 2、四面体中的Si4+被Al3+离子所替代，八面 体中Al3+被 Mg2+替代。 3、同晶替代现象在 2:1和 2:1:1型的粘土 矿物中较普遍，而 1:1型的粘土矿物中则相对 较少。
橄榄石[(Mg,Fe)2SiO4]：
橄榄绿色，立方形晶粒，断口常为贝壳状，硬度6.5～7。 富含铁，易分解，为土壤提供铁、镁等养分。
孔雀石[Cu2(OH)2(CO3)]
2、辉石、角闪石类 属链状结构硅酸盐，其Si-O四面体沿一 维方向延伸，又可分为单链结构的辉石 类和双链结构的角闪石类。 其中的 Si/O=1:3。 3、云母类 属层状结构硅酸盐，常见的有白云母 和黑云母，土壤中的次生粘土矿物也多 为此类型。

4)在氧化环境中移动，而在还原环境中的 惰性元素：
在氧化环境中，随酸性水强烈迁移；而在中 性、碱性水中移动性低的元素(主要呈阳离子形 态迁移)，例如Zn、Ni、Pb、Ca、Hg、Ag； 在酸性或碱性水中都强烈迁移的元素(主要呈 阴离子形态迁移)，例如V、U、Mo、Se、 RE(稀土总称)；

水化云母组（2:1型非膨胀性矿物）
特征： （1）2:1型晶层结构伊利石是其主要代表。分子 式为K2(AlFeMg)4 (SiAl)8O20(OH)4nH2O。 （2）无膨胀性 在伊利石晶层之间吸附有钾离子， 对相邻两晶层产生了很强的键联效果，使晶层不易膨胀，伊 利石晶层的间距为1.0nm。 （3）电荷数量较大 20－40Cmoles(+)kg-1。 （4）胶体特性一般 总表面积为70－120×103m2kg-1 ，其可塑性、粘结性、粘着性和吸湿性都介于高岭石和蒙脱 石之间。 伊利石广泛分布于我国多种土壤中，尤其是华北干旱地 区的土壤中含量很高，而南方土壤中含量很低。
第二章 土壤的基本组成、 性质
第一节 土壤生态系统的基本组成 第二节 土壤性质 第三节 土壤的形成 第四节 土壤分类与分布 第五节 土壤环境及其功能
第一节 土壤生态系统的基本组成
1. 土壤的组成和性质
根须
土粒上的 吸附水
土粒 土壤空隙 被水饱和 的土壤 排入地下水
图1. 土壤中固、液、气相结构图 （自S.F. Manahan, 1984）
种元素铁、铝次之，四者相加共占88.7％的重 量。在组成地壳的化合物中，以硅酸盐最多。
（2）在地壳中，植物生长必需要的营养元素含
量很低而且分布很不平衡。
（3）土壤矿物的化学组成反映了成土过程中元
素的分散、富集特性和生物积聚作用。
土壤矿物质中元素的组成还与风化产 物的淋溶强度有关。根据风化壳中元素迁 移的特点，可分为以下几类:
Aluminum Octah
由一个硅片和一个铝片构成。硅片顶端的活性 氧与铝片底层的活性氧通过共用的方式形成单位晶 层。这样1:1型层状铝硅酸盐的单位晶层有两个不 同的层面，一个是由具有六角形空穴的氧原子层面， 一个是由氢氧构成的层面。
Kaolinite
Non-Expanding 10 cmol(+)/kg
土壤矿质胶体是土壤矿物质中最活跃的组 分，其主体是黏粒矿物。 土壤黏粒矿物胶体表面在大多数情况下带 负电荷，比表面大，能影响土壤过程与性 质。


1 土壤矿物质的矿物组成和化学组成
土壤中的元素组成
表 1-1 地壳和土壤的平均化学组成（重量%） （维诺格拉多夫，1950、1962） 元 素 O Si Al Fe Ca Na K Mg Ti H 地壳中 47.0 29.0 8.05 4.65 2.96 2.50 2.50 1.37 0.45 (0.15) 土壤中 49.0 33.0 7.13 3.80 1.37 1.67 1.36 0.60 0.40 ? 元 素 Mn P S C N Cu Zn Co B Mo 地壳中 0.10 0.093 0.09 0.023 0.01 0.01 0.005 0.003 0.003 0.003