森林土壤學課件

奏林土爆等

第一章第一章緒論

第一節(jié)我國土地資源概況

土壤是綠色生命的源泉，是人類賴以生產(chǎn)、生活和生存的物質基礎。人類衣食住行需要

的物質，主要來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和林業(yè)生產(chǎn)，而土壤是農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)的基礎，是農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)

的基本生產(chǎn)資料。植物生產(chǎn)、動物生產(chǎn)和土壤管理是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的3個主要的組成環(huán)節(jié)。植物

生產(chǎn)主要是通過綠色植物的光合作用，把光能轉化為化學能，貯藏在有機質中，直接供給人

類植物食品和衣物原料”動物生產(chǎn)是人類將植物生產(chǎn)中一部分有機物喂養(yǎng)動物，以供給人類

動物食品及衣物原料。土壤管理是人類把不能直接利用的動、植物產(chǎn)品，作為肥料返還給土

壤，為植物再生產(chǎn)提供原料

一、我國土壤資源簡況

土壤是相對不可再生的自然資源，也是不可代替的自然資源。我國土壤資源豐富，國土

面積960萬km2,但是我國是個多山的國家，各種山地丘陵地面積占全部土地面積的65%,

平原區(qū)土地僅占35%。

我國人均耕地面積為0.131111?,不到世界人均耕地的1/3。人均林地面積0.llhm)

占世界人均林地面積的1/9。人均草地面積0.28%2,不到世界人均草地面積的1/2。

二、全球土壤退化概況

當前人類面臨著世界性土壤退化的威脅。

土壤退化指因自然環(huán)境因素不佳和人為利用不當引起的土壤肥力下降，植物生長條件惡

化和土壤生產(chǎn)力減退的過程。

據(jù)統(tǒng)計，全球土壤退化面積已達I960萬km%全世界每年因土壤侵蝕所損失的土壤養(yǎng)分

兒乎等于世界商品肥料的生產(chǎn)量，每年土壤流失達750億t,相當于4000億美元的損失。

在土壤退化總面積中約有7600萬hm，受鹽堿土的影響，占退化土壤總面積的4%。受各種

有毒化合物污染影響的面積2200萬hm2,占退化總面積的1.1%。

據(jù)統(tǒng)計，我國目前水土流失面積達367萬km：占國土總面積的38.2%。其中水蝕面

積已發(fā)展至179.4萬km2,占國土面積的18.6%,每年流失表土約60億t。耕地中有

667萬?800萬hn?,已發(fā)生次生鹽化，有1.0億hn?草地退化。我國現(xiàn)已有重金屬污染耕地

2000萬hm2,農(nóng)藥污染耕地1300萬?1600萬hm2,受酸雨危害的耕地達267萬hm)

作為林業(yè)或園林綠化工作者，應了解我國土壤資源基本狀況，密切關注我國及全球土壤

資源發(fā)展趨勢，珍視每一寸土地，做好生態(tài)環(huán)境建設工作，為治理土壤退化貢獻?份力量.

三、21世紀土壤科學發(fā)展的總趨向

土壤學是研究土壤的形成、分類、分布、制圖和土壤的物理、化學、生物學特性、肥力

特征以及土壤利用和管理的科學。據(jù)預測21世紀世界人口將達到65億。發(fā)展中國家缺糧將

達到2億t。我國20世紀末人口達到13億，人均糧食不到400kg。同時全世界每年有2

億hn?耕地被侵占，我國每年減少耕地46.6萬?66.7萬hm)21世紀初我國人均耕地將

約降至0.Ihm'o

21世紀土壤科學發(fā)展的總趨向是：研究土壤與地球生命作用、生物圈與人類生存條件、

生物圈與自然環(huán)境、土壤圈與全球變化、土壤物質的組成、性質等。

第二節(jié)地球的外圈和土壤的位置

地球由若干個不同狀態(tài)和不同物質的同心圈所組成。地球表面的一個圈層，主要由富含

硅、鋁的硅酸鹽巖石組成，稱為地殼，又稱巖石圈。在地殼的表面和外圍是大氣圈、水圈和

生物圈。大氣圈是環(huán)繞地球最外層的氣體圈層。水圈包括地球上的海洋、江河、湖泊等，它

是一個連續(xù)而不規(guī)則的圈層。生物圈是地球上有生命物質的部位和空間，它可以深入到整個

水圈，以及大氣圈和巖石圈的一部分。上至海平面十多公里，下至海平面下十公里以及地表

下幾百米都有生命活動，都是生物圈的范圍。

地殼表層的巖石受到太陽幅射熱以及大氣圈、水圈、生物圈中水、氧、二氧化碳和生物

的共同作用，逐漸風化破碎，形成了一個疏松的外殼，叫做風化殼。風化殼的表層生物活動

強烈，生物（包括植物、動物、微生物）比較集中，積累了較多的有機質。這個風化殼的表

層就是土壤。

從土壤在地球上的位置可見，它在自然界不是孤立存在的。土壤和巖石、大氣、水、生

物處在永恒的相互作用中，這種相互作用表現(xiàn)在它們之間不斷地進行著物質與能量的循環(huán)和

轉化，從上到下可以分為三層：第一層是來自宇宙的能流（光、熱）和來自大氣的物質流（氏0、

CO2、O2.N2等），其中部分為生物固定，形成生物物質，部分又經(jīng)生物呼吸、蒸發(fā)蒸騰和吹

揚又進入大氣；第二層是生物與土壤間以及同大氣、水圈之間的物質、能量的交換。綠色植

物利用光能與來自土壤的水分和養(yǎng)分制造有機物質，這些物質在土壤中經(jīng)微生物的分解，部

分歸還大氣，部分進入巖層，部分殘留于土壤中進行再循環(huán)；第三層是土壤與巖石或巖石風

化體之間的物質與能量交換，例如水分、熱量進入巖石圈，促進巖石風化，而巖石的風化又

為土壤和生物提供了營養(yǎng)元素。

第三節(jié)土壤和土壤肥力的概念

一、土壤的概念

什么是土壤？這是一個較為復雜的問題。我們已經(jīng)知道土壤與每個人都息息相關，但是真

正給土壤定一個確切的概念，是不容易的。歷史上在土壤學中存在著不同的土壤概念，這是

因為人們從不同的出發(fā)點來研究土壤，概括土壤概念的角度不同，所以就產(chǎn)生了不同的土壤

概念。

我國勞動人民在數(shù)千年前對土壤就有了樸素的認識。公元121年前我國占書《說文解字》

中就記載著：“土，地之吐生萬物者也?！薄叭?，柔土也，無塊曰壤古代土同吐，壤同月

襄，月襄一肥肉也，即肥沃的土稱之為壤。

地質學家從巖石風化的地質學觀點來認識土壤，認為土壤就是破碎了的陳舊巖石?；蛘J

為土壤是堅實地殼最表面的風化層。將土壤僅作為巖石的變態(tài)來認識。

植物營養(yǎng)學家認為土壤是植物養(yǎng)料的貯存庫。認為土壤是能生長植物的那一部分地殼。

或認為土壤僅是陸地植物生長的自然介質。

19世紀70?80年代俄羅斯學者，土壤發(fā)生學派創(chuàng)始人道庫卡耶夫（B?B?以。KyH

aeb）把土壤作為獨立的自然體，認為土壤是五大成土因素--生物、母質、氣候、地形

和時間綜合作用的產(chǎn)物。這是從土壤發(fā)生學觀點來認識土壤，在土壤學界得到廣泛的認同。

近代美國和西歐對土壤下的定義反映在一些有代表性的著作中如美國學者N.C.Brady認

為：''含有風化破碎的礦物和腐解的有機質的不同的混合物構成剖面形式的自然體的集合，

它在陸地上呈薄層覆蓋，并在含有適量空氣和水分時能為植物提機械支撐和營養(yǎng)?！泵绹锻?/p>

壤學名詞解釋》對土壤的定義是：⑴地陸地表面，由礦物、有機質和生物所組成的能生長植

物的一個動態(tài)自然體。⑵占據(jù)部分地球表面的一些自然體的集合，它能支撐植物并具有由一

定地形、氣候和生物，通過不同時間對母質所起的綜合作用而發(fā)生的性狀?；蛞钥闯鏊麄兒?/p>

注意把土壤與其它自然因素聯(lián)系起來，強調(diào)土壤能夠長植物，進行植物生產(chǎn)這一根本特性。

全國科學技術名詞審定委員會1998年公布的土壤定義為：土壤是陸地表面由礦物質、

有機質、水、空氣和生物組成，具有肥力，能生長植物的未固結層。

森林土壤：是在森林植被條件下發(fā)育的土壤，是發(fā)展林業(yè)生產(chǎn)的基礎，相對于其它土壤

有其特殊性。關于森林土壤將在后面用一章專門講述。

二、土壤的組成

土壤由固體、液體和氣體三相物質組成。固體部分包括礦物質土粒和土壤有機質以及

生活在土壤中的微生物和動物。土壤礦物質約占固體部分的95%以上，有機物質的質量百

分數(shù)一般不到5%。有機質常包被在礦物質土粒外面。固體部分含有植物需要的各種養(yǎng)分并

構成支持植物的骨架。土壤液體和氣體共同存在于土壤孔隙中。土壤液體是土壤水分，因溶

解著多種養(yǎng)分物質，實際上是稀薄的土壤溶液。氣體是土壤空氣。土壤三相物質的體積比因

環(huán)境條件的差異有所不同。一般情況下土壤固體占50%；液體和氣體占50%,氣體和液體

不穩(wěn)定，其比例為氣體占15%?35%。

三、土壤肥力的概念

土壤最基本的特性是具有土壤肥力。關于肥力的概念，不同的學者，不同的時代對土壤

肥力有不同的解釋：

20世紀30年代，蘇聯(lián)土壤學家威廉斯認為：“土壤肥力就是土壤在植物生活的全部過

程中，同時而且不間斷地供給植物以最大限度的有效養(yǎng)分及水分的能力”。這種能力是其它

自然體所沒有的。但現(xiàn)在看來威廉斯理論已不夠全面和完整，其原因是影響植物生長的因素

是多方面的，不僅僅是水分和養(yǎng)分，還包括溫度、通氣狀況等。

沈陽《農(nóng)業(yè)土壤學》：土壤肥力是諸因素綜合性狀的具體表現(xiàn)。

南京土壤所：土壤肥力是土壤為植物生長供應和協(xié)調(diào)營養(yǎng)條件和環(huán)境條件的能力。

侯光炯先生：土壤肥力就是土壤的體質和生命。

我國目前較公認的土壤肥力的概念為：土壤能供應與協(xié)調(diào)植物正常生長發(fā)育所需要的

養(yǎng)分和水、空氣、熱的能力。

土壤肥力可分為自然肥力和人為肥力。

L自然肥力是由自然因素形成的土壤具有的肥力，如森林土壤、草原土壤等，自然肥

力的高低決定于成土過程中諸成土因素的相互作用，特別是生物的作用。我國廣大林區(qū)主要

是充分利用土壤的自然肥力，來達到林木速生和豐產(chǎn)。

2.人為肥力是由耕作、施肥、灌溉、改土等人為因素形成的土壤所具有的肥力。人為

肥力的高低，受多種因素的影響。耕作土壤、果園土壤等已開發(fā)的土壤既有自然肥力又有人

為肥力，兩者的關系是自然肥力為基礎，人為肥力為主導。社會科學技術水平的高低，直接

影響土壤肥力的高低。

3.經(jīng)濟肥力，由于受環(huán)境條件和管理水平的限制，土壤肥力往往只有部分表現(xiàn)出來，這

部分肥力稱為“有效肥力”，又稱“經(jīng)濟肥力”，即在一定農(nóng)業(yè)技術措施下反映土壤生產(chǎn)能力

的那部分肥力，亦稱自然肥力與人為肥力的總和。在林業(yè)生產(chǎn)中，具有經(jīng)濟肥力的土壤，主

要是苗圃地、母樹林地、種籽園地、經(jīng)濟林木園地和必須進行改良才能營造森林的土壤。尤

其是苗圃地、種子園地和經(jīng)濟林木園地的土壤，其面積雖然有限，但在國民經(jīng)濟中以及在擴

大人工林面積的過程中，所起的作用卻是巨大的.

4.潛在肥力，另一部分肥力則沒有直接表現(xiàn)出來稱“潛在肥力”，指受環(huán)境條件和科技

水平限制不能被植物利用，但在一定生產(chǎn)條件F可轉化為有效肥力的那部分肥力。

第四節(jié)土壤在生態(tài)系統(tǒng)中的作用及與林業(yè)生產(chǎn)的關系

一、一、土壤在生態(tài)系統(tǒng)中的作用

無論是全球生態(tài)圈或較小范圍內(nèi)的森林生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)等，土壤都是重要的環(huán)

境因素，它是生物與非生物環(huán)境的分界面，生物與非生物體進行物質與能量移動和轉化的重

要介質。人類對生態(tài)系統(tǒng)的影響很多是直接或間接通過土壤進行的。這些影響有的有利于人

類的生產(chǎn)和生活。例如，沙漠通過綜合治理變?yōu)榫G洲I:寸草不生的鹽堿灘涂通過排水洗鹽，

種植綠肥、施用有機肥等改造為良田。但有些活動如毀林開荒、陡坡開墾耕地、過度放牧等,

使水土流失、洪澇干旱災害頻繁?？梢娙祟惖纳a(chǎn)措施不能僅著眼于短期內(nèi)的經(jīng)濟效益，而

且要考慮其對生態(tài)系統(tǒng)的長期效果。土壤是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一，對土壤的開發(fā)利

用，不能破壞生態(tài)平衡和自然環(huán)境，而應有利于維護和建立良好的生態(tài)系統(tǒng)和自然環(huán)境。根

據(jù)土壤與其它自然因素的特點，因地制宜，宜林則林、宜農(nóng)則農(nóng)、宜牧則牧，既要有利于發(fā)

展生產(chǎn)和提高經(jīng)濟收益，乂要防止生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)和得天獨厚環(huán)境的破壞。

值得注意的是土壤生產(chǎn)植物產(chǎn)量（生物產(chǎn)量）的高低是由土壤和環(huán)境條件共同作用的結

果。因除土壤外，大氣、溫度、降水、日照、污染等因素也會不同程度地影響植物的生長發(fā)

育。另外，即使在相同的環(huán)境條件下，不同植物對土壤提供的條件吸收利用的能力也是不同

的。同?肥力的土壤可表現(xiàn)出兩種不同的有效肥力水平。對于生態(tài)上適宜某種土壤的植物表

現(xiàn)出有效肥力高，對于不適宜的植物，則表現(xiàn)出有效肥力低。例如能使側柏生長良好的石灰

性土壤，如栽種松樹則會發(fā)生生長不良的現(xiàn)象。這就是土壤肥力的生態(tài)相對性。再如，在一

些水濕的甚至是積水的泥炭沼澤土上，赤楊生長良好，而其他樹種則不能良好地生長。所以

只有把樹種的生態(tài)要求和土壤的生態(tài)性很好地結合起來，土壤的肥力才能得到充分利用，這

就是生產(chǎn)實踐中強調(diào)的“適地適樹”。

在我國造林工作中，有時因樹種選擇不當，造成林木生長不良或死亡，其原因不是由于

土壤中不存在或為林木吸收利用的物質或能量，而是土壤中不具有該樹種所必需的物質或能

量。因此在造林工作中進行樹種選擇時，土壤因素是其中最重要的因素之有時甚至是決

定性的因素。

（第四節(jié)園林土壤的地位和種類）

一、土壤在園林綠化中的地位

土壤對城市居民的生活有多方面的影響。樓房及一切建筑物、道路等都以土壤為基礎，

對城市污染來說，土壤是一個凈化系統(tǒng)，城市綠化更是離不開土壤。

園林綠化中最主要的材料是園林植物。植物的生長發(fā)育都以土壤為基礎。植物生長發(fā)育

需要的水分、養(yǎng)分、空氣等都是土壤供給的。

園林植物的成活率、生長發(fā)育狀況，能否顯示出品種的優(yōu)良性能，首先取決于土壤條件。

園林植物種類繁多，對土壤條件的要求差異很大。如雪松等松屬植物。要求疏松的微酸

性土壤。垂柳等樹種雖然能在低洼潮濕的河邊生長，但不耐鹽堿。泡桐能耐鹽堿，但不耐水

濕。在花卉植物中，杜鵑、茶花等適宜在微酸性土壤中生長。菊花、牡丹等則喜在石灰性土

壤中生長?？傊?，在園林綠化工作中只有做到“適地適樹”才能達到預期的效果。對園林植

物來說，真正做到'‘適地適樹”是有較大難度的。為了達到園林設計的美學要求，還必須使

園林樹木、花卉等表現(xiàn)出品種優(yōu)勢。這就要求園林工作者不但要全面了解園林土壤的特性，

還要掌握園林土壤的改良措施。只有具備較全面的土壤知識，才能真正把園林工作做好，給

城鎮(zhèn)居民創(chuàng)造更加美好的生活環(huán)境。

對園林植物的種植工作來說，除應注意土壤肥力狀況及土壤肥力的相對生態(tài)性外，還必

須掌握一定的施肥理論及施肥技術。因為肥料能給植物提供正常生長發(fā)育需要的養(yǎng)分物質，

還能改善土壤理化性質，使土壤能按園林植物的需要改變有關的性質和肥力狀況。肥料學的

發(fā)展初期是以有機物作為肥料的。1840年德國化學家李比西批判了腐殖質營養(yǎng)論，提出了

礦質營養(yǎng)學說，即土壤中的礦物質是一切綠色植物惟一的養(yǎng)料。有機肥料對植物起的作用不

是其中的有機質,而是由于有機質分解產(chǎn)生的礦物質。從此為現(xiàn)代肥料工業(yè)奠定了理論基礎。

園林樹木和花卉的施肥要注意有機肥料和無機肥料的配合。因有機肥料具有無機肥料所不能

替代的特殊作用。同時不同的園林植物對肥料的元素含量及性質的要求也是不同的。這就要

求園林工作者要熟悉肥料的性質及施用技術。

總之，土壤肥料在園林綠化中的作用是很重要的。即園林植物的生長發(fā)育狀況主要是由

土壤性質、肥力狀況決定的，而土壤性質及肥力狀況又受施肥的影響。

二、園林土壤的特性及其種類

在園林綠化中，對土壤的利用應根據(jù)園林植物生物學特性所要求的土壤條件，把園林

植物種植在適宜其生長的土壤中，同時對己生長園林植物的土壤，應根據(jù)園林植物對土壤條

件的需要，人為地調(diào)節(jié)和改良土壤肥力因素，以滿足園林植物需要的土壤條件。使樹和花卉

按照預期的目的生長發(fā)育。

從土壤的形成過程來講，可分為自然土壤（自然植被卜形成的未受人為活動干擾的

土壤）和耕作土壤（人為耕耘、管理條件下穩(wěn)定種植農(nóng)作物的土壤）。由于生產(chǎn)不斷地發(fā)展,

人民的生活水平不斷改善，對土壤的利用也向多方面發(fā)展，如栽種果樹的果園土壤、園林綠

化用的城市綠地、苗圃地等。因為改變了原來的成土條件，

果園土壤不再存在耕作層、犁底層。城市綠地原來土層遭到不同程度的破壞，填充物變成了

主體，加上管理的差異、不同植物的影響、污染的輕重等因素，又形成了既不同于自然土壤

又不同于耕作土壤的另?類型的土壤

園林土壤園林土壤可分為3種類型：城市綠地土壤、保護地土壤和盆栽土壤。

城市綠地土壤主要有公園、苗圃及專用綠地的土壤。

這類土壤受城市自然因素的影響較大，降水量、氣溫等對土壤有一定的影響。同時還受

人為因素的干擾，如：熟土層的移動、建筑、堆積、踐踏、挖掘等，打破了原來的成土過程,

原來的土層分布已無規(guī)律可循，土壤三相比例發(fā)生變化、侵入體增加，土壤肥力遭到不同程

度的破壞。

保護地土壤指溫室和塑料大棚下的土壤。這種土壤溫度高，蒸發(fā)量大，沒有天然降水

的淋溶作用。常造成表土鹽化等不利植物生長的因素。

盆栽土壤指盆栽花卉和盆栽盆景用的栽培土。實際上盆栽土壤是人工配制的土壤。因

盆栽土層薄、土體小、干濕變化、土溫變化頻繁，對水、肥、氣、熱都有較高的要求。

三、園林土壤學的教學目的

土壤肥料學是園林、經(jīng)濟林、果樹等專業(yè)的基礎課，其教學目的是：通過理論講授、課

堂實習、實驗、教學實習等教學環(huán)節(jié)，掌握土壤肥料學的基本理論知識、基本操作技能；能

夠利用所學的土壤肥料知識發(fā)現(xiàn)并解決園林綠化工作和花卉生產(chǎn)過程中有關土壤肥料方面

的問題。

要學好土壤肥料學,首先要有明確的目的，即使自己能成為一個優(yōu)秀的園林綠化工作者。

培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的學風，認真完成實驗、實習任務，積極參加有關的課外活動。同時

要學好與土壤學有關的課程，如物理學、化學、氣象學、植物生理學及園林植物栽培學、花

卉栽培學、園林生態(tài)學等。以擴展知識面，擴展土壤肥料學知識的深度和廣度，使學科之間

的知識相互貫通，達到學而至用。

在學習活動中還應不斷學習我國各地園林綠化和花卉生產(chǎn)中有關土壤肥料方面的經(jīng)驗，

同時要積極吸收國外先進的土壤肥料技術。在學習過程中要關注土壤科學和肥料科學出現(xiàn)的

新理論、新概念、新領域及新技術，以豐富土壤肥料方面的知識，更好地服務于社會，促進

園林綠化事業(yè)的現(xiàn)代化。

第五節(jié)學習土壤學的要求和任務

土壤學是林業(yè)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課程。課程內(nèi)容涉及面較廣泛，但應以土壤內(nèi)容

為主。學習土壤學的目的，在于為掌握森林培育和森林經(jīng)營管理的先進理論和技術，解決林

業(yè)生產(chǎn)中的土壤問題。通過土壤學課程的學習、實習實驗和期末教學實習，要求學生達到下

列幾方面的要求。

要求學生系統(tǒng)掌握土壤物理、化學和生物學性質，能分析各種肥力性狀之間的相互關系；

掌握主要上類的分布規(guī)律、形成條件、剖面特征、基本理化性狀和利用改良；掌握常用肥料

的性質及其施用的原理和方法。

要求能鑒別主要的巖石、母質類型和地形地勢，獨立進行土壤剖面觀察、識別土壤類型,

并能進行林業(yè)生產(chǎn)有關的土壤資源調(diào)查工作。

要求掌握土壤的常規(guī)分析方法，并能對數(shù)據(jù)進行整理和應用。

造林工作在我國具有特別重要的意義，在完成大面積造林事業(yè)中，應用所學的土壤學知

識去解決造林工作中的上壤問題，是林業(yè)工作者面臨的重要任務之一。造林工作中所涉及的

上壤問題，主要有兩方面：一方面是土壤的合理區(qū)劃和利用問題，另一方面是土壤肥力的保

持和提高問題。

造林工作中合理區(qū)劃土壤和利用土壤的問題，如苗圃、種子園、母樹林和經(jīng)濟林土壤的

選擇、區(qū)劃和利用中的土壤問題；造林立地條件類型區(qū)劃中的上壤問題；造林適地適樹中的

土壤問題；撫育采伐中最適宜的土壤營養(yǎng)面積問題：森林更新方式中的土壤問題等等。

關于土壤肥力的保持和提高的問題，如苗圃、種子園、母樹林和經(jīng)濟林土壤的耕作、施

肥和灌溉問題；營養(yǎng)缽育苗中營養(yǎng)士問題；采用樹種混交改善人工林土壤有機質的轉化和改

善土壤營養(yǎng)狀況的問題；非森林地區(qū)營林活動中的土壤改良問題等等。

我國森林土壤的分布地區(qū)是我國木材和木本糧油生產(chǎn)的廣大基地。有關森林土壤的物

理、化學和生物學性質方面的研究，以及我國各種森林土壤類型的發(fā)生和分類等，均是進一

步研究的基本問題.

復習題

1.名詞解釋：土壤、土壤肥力、有效肥力、潛在肥力。

2.土壤與人類的密切關系主要表現(xiàn)在哪些方面？

3.什么是土壤肥力生態(tài)的相對性？

4.按土壤形成過程可分為哪些土壤？

第二章地學基礎知識

第一節(jié)造巖礦物

土壤是由巖石轉化而來的。從大塊的堅硬巖石到疏松而具有肥力的土壤要經(jīng)

過漫長而復雜的變化過程。在這一過程中可概括為兩個階段，即巖石的風化作用

和土壤的形成過程。

因為不同的因素對土壤的形成有直接或間接的影響，所以形成的土壤既有共

性又有差異，我們首先討論各種因素在土壤形成中的作用。

礦物質是構成土壤的基本物質，又是植物礦質營養(yǎng)的源泉，是全面影響土壤

肥力高低的一個重要因素。

土壤中的礦物質來自巖石的風化物。而巖石又是由礦物組成的，不同的礦物

構成不同的巖石。不同的巖石經(jīng)過風化作用，形成土壤中的礦物質。所以礦物能

影響土壤的理化性質和大壤養(yǎng)分狀況。

一、礦物的概念

礦物是地殼中的化學元素在各種地質作用下形成的自然產(chǎn)物，是巖石的組成單位。礦

物可以是單一元素組成的，也可以是兒種元素的化合物。礦物都具有一定的化學

成分和物理性質。形成巖石的礦物稱為造巖礦物。礦物是地殼中的化學元素在各

種地質作用下形成的自然產(chǎn)物，礦物可以是單一元素所組成的，也可以是兒種元

素組成的化合物。礦物的化學成分和內(nèi)部構造都是比較均一的，因而具有一定的

物理和化學性質，并以各種形態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）存在于自然界中。自然界

的礦物絕大多數(shù)是固態(tài)，少數(shù)為液態(tài)或膠體狀態(tài)。

（一）原生礦物和次生礦物

礦物按成因可分為原生礦物和次生礦物。

1.原生礦物由地殼深處熔融狀態(tài)的巖漿冷凝固結而形成的礦物稱原生礦

物。如石英、長石、云母、輝石、角閃石等。

2.次生礦物原生礦物經(jīng)物理、化學風化作用，組成和性質發(fā)生化學變化，

形成的新礦物稱次生礦物。如方解石、高嶺石等。

（二）結晶礦物和非結晶礦物

固體礦物按其內(nèi)部構造不同，分為結晶質和非結晶質兩種。

1.結晶礦物結晶礦物指各種原子在三維空間有序地重復排列的礦物。

絕大多數(shù)礦物是結晶礦物。

2.非結晶礦物非結晶礦物又稱無定形礦物。原子作無序或短程有序排列，

無法用X射線或電子衍射檢測其晶體結構的礦物或其他固態(tài)物質。如蛋白石等。

已發(fā)現(xiàn)的礦物有3000多種，而構成巖石的礦物僅二三十種，在巖石中常見

的礦物只有10多種。

從土壤學要求識別巖石中的礦物來看，掌握礦物主要的物理性質是很重要

的。

二、礦物的物理性質

礦物的物理性質是多方面的，其中最具有鑒定意義的有：顏色、條痕、光澤、

解理、斷口、硬度等，此外，尚有透明度、彈性、比重等。

（--）顏色

礦物的顏色最容易引起人們的注意，有些礦物就是按其顏色來命名的，如黃

銅礦、赤鐵礦等，所以，顏色是鑒定礦物的重要特征之一。根據(jù)礦物呈色的原因，

分為自色、他色和假色三種。

自色是礦物本身所固有的顏色，它與礦物的成分和構造有關，如磁鐵礦的

鐵黑色，孔雀石的翠綠色等。

他色是由于外來的帶色雜質、氣泡等色體所引起的，與礦物本身的化學成

分及構造無關，易變化而不穩(wěn)定，如無色透明的水晶可被染成紫色、玫瑰色、黑

色等便是很好的例子。

假色是由于礦物內(nèi)部解理面、表面氧化膜等所引起的光線干涉作用的呈色

現(xiàn)象，如方解石內(nèi)部微細解理面所呈之暈色，斑銅礦表面的藍、紫色就是氧化薄

膜造成的。

（-）條痕

條痕就是礦物粉末的顏色，將礦物在未上釉的瓷板上進行刻劃，其留下的粉

末痕跡就是條痕，條痕色可以消去假色，減弱他色，保存自色，所以條痕比礦物

本身呈現(xiàn)的顏色更為固定，因而更具有鑒定意義。如黃鐵礦是淡黃色的。條痕卻

是黑色。黃銅礦是銅黃色的，而條痕卻是綠黑色。鑒定條痕，只限于硬度比瓷板

小的礦物，因硬度比瓷板大的礦物，刻劃后所得之份末則是瓷板的粉末了.

（三）光澤

光澤是礦物表面對光線反射所呈現(xiàn)的光亮。礦物的光澤可分為金屬光澤、半

金屬光澤和非金屬光澤.

金屬光澤是具有金屬的光亮，如黃鐵礦、黃銅礦等。一般具金屬光澤的礦物,

條痕為黑色或深色，不透明的礦物常具金屬光澤。透明和半透明的淺色礦物，通

常不具金屬光澤，稱為非全屬光澤。界于金屬光澤和非金屬光澤之間的稱為半金

屬光澤，如赤鐵礦即具有半金屬光澤。

非金屬光澤又分為金剛光澤、玻璃光澤、脂肪光澤、珍珠光澤和絲絹光澤。

金剛光澤的光亮很強，如金剛石，玻璃光澤的光亮似玻璃的斷口所具的光亮；透

明礦物如方解石、板狀石膏常具有玻璃光澤，石英的斷口具脂肪光澤；云母、滑

石等具有珍珠光澤；纖維石膏、石棉等具有絲絹光譯。

（四）硬度

礦物抵抗外力摩擦或刻劃的能力稱為硬度。一般采用摩氏硬度計來確定礦物

的相對硬度。摩氏硬度計是以十種硬度不同的礦物作標準，用相互比較的方法來

確定某種礦物的相對硬度。

表2-1摩氏硬度表

硬度12345678910

礦物滑石石膏方解石螢石磷灰石正長石石英黃玉剛玉金剛石

在野外為了便于測定礦物硬度，可用指甲2.5、銅板3.0、小刀5.5、玻

璃片5.5、鋼挫6.5等作為測定硬度的代替工具。

（五）解理和斷口

礦物受外力作用后，沿著一定方向的平行面裂開，這種現(xiàn)象稱為解理，而裂

開后形成的光滑平面則稱為解理面。如礦物受外力作用后，不沿一定的方向裂開,

而是破裂成不平坦、不規(guī)則的斷面，則稱之為斷口。

解理按其完善程度分為：

極完全解理礦物極易裂成薄片狀，可用手剝開，解理面完整而光滑，斷口極

難看見，如云母、綠泥石等。

完全解理受力后易沿解理面裂成小塊，解理面亦光滑，斷口少見，如方解石、

方鉛礦等。

中等解理在破裂面上可以大致地看到平整的解理面，但亦經(jīng)?？梢姅嗫冢?/p>

長石、輝石等。

不完全解理解理面不清晰，難以發(fā)現(xiàn)，如磷灰石、錫石等。

極不完全解理實際上是沒有解理，常具貝殼狀斷口，如石英。

斷口可按形狀分為：貝殼狀、鋸齒狀（纖維石膏）、參差狀（黃鐵礦）、土狀

（高嶺石）及平坦狀（蛇紋石）斷口。

上述的一些礦物性質，不一定對每種礦物都需應用，因為有許多礦物只有某

兒種性質顯著，常常根據(jù)一、二種性質就可以鑒定其為某種礦物。也有一些礦物,

根據(jù)以上的性質不易確定，尚需用光學和化學方法來鑒定。

三、主要的造巖礦物及其特性

（一）石英Si02

石英一般白色透明，含有雜質時呈其他顏色，含有機質呈煙灰色，含鐵時呈

紅色，含鎰時呈紫色。玻璃光澤、油脂光澤，硬度7.0o純石英稱水晶，具有

多種顏色的同心條帶狀構造的隱晶質石英（石髓）稱瑪淄。

石英是最主要的造巖礦物，分布最廣，為酸性巖漿的主要成分，在沉積巖和

變質巖中也常見。石英在巖石中常呈不透明或半透明晶粒狀，煙灰色，油脂光澤。

石英的伴生礦物是云母、長石。石英硬度大，化學性質穩(wěn)定，不易風化，巖石風

化后，石英形成砂粒，含砂粒多的土壤，含鹽基少，形成的母質養(yǎng)分一般貧乏，

酸性也較強。

（二）長石類

長石類是鉀、鈉、鈣的鋁硅酸鹽，也是地殼中分布最廣的礦物。長石因化學

成分不同，又分成正長石和斜長石兩大類。

1.正長石KalSisO.又稱鉀長石，晶體短柱狀，肉紅色、淺黃色、淺黃紅色

等，玻璃光澤，完全解理，硬度6.0。

正長石多存在于淺色巖漿巖中，如花崗巖、正長巖。正長石在巖石中呈晶粒,

長方形的小板狀，板面具有玻璃光澤。伴生礦物為石英、云母等。正長石易風化,

風化后形成粘土礦物高嶺石等，可為土壤提供大量K養(yǎng)分。正長石類礦物一般含

氧化鉀16.9%o

2.斜長石Na(AlSi308)-Ca(Al2Si2O8)斜長石是由鈉長石和鈣長石以不同

比例混合而成。斜長石常呈板狀和柱狀晶體。白色或灰白色。玻璃光澤，完全解

理，硬度6.0-6.50

斜長石在自然界分布極廣，主要存在于閃長巖、輝長巖及變質巖中。在巖石

中多呈晶粒，長方形板狀，白色或灰白色，玻璃光澤。伴生礦物主要是輝石和角

閃石。斜長石比正長石容易風化，風化產(chǎn)物主要是粘土礦物，能為土壤提供K、

Na、Ca等礦物養(yǎng)分。

(三)云母類

云母類因化學成分不同而分為白云母和黑云母。

1.白云母KHzALSi：。？常見片狀、鱗片狀。白云母無色透明或淺色(淺黃、

淺綠)透明。極完全解理，薄片具有彈性，珍珠光澤，硬度2.0?3.0。

白云母是許多巖漿巖和變質巖的主要礦物，在偉晶巖中常形成大晶體。伴生

礦物為石英等。白云母較難風化，風化產(chǎn)物為細小的鱗片狀，強烈風化后能形成

高嶺石等粘土礦物。

2.黑云母KH?(Mg,Fe)sAlSiQ?深褐色或黑色，其他性質同白云母。

黑云母主要分布在花崗巖、片麻巖和結晶片巖中，伴生礦物是石英、正長石

等。黑云母較白云母易于風化，風化物為碎片狀。

白云母和黑云母均含K,是土壤K的重要來源之一。

(四)普通角閃石Ca(Mg,Fe)3Si4012

角閃石呈細長柱狀，深綠至黑色，玻璃光澤，完全解理，硬度5.0?6.0,角

閃石主要分布在巖漿巖和變質巖中的片麻巖和片巖中。在巖石中呈針狀或纖維

狀。伴生礦物為正長石、斜長石和輝石，角閃石易風化，風化產(chǎn)物為粘土礦物。

(五)輝石Ca(Mg,Fe)SiA

呈短柱狀、致密塊狀，棕至暗黑色，條痕灰色，中等解理，硬度5.5o輝

長巖和玄武巖中，在巖石中多呈晶粒狀。伴生礦物為角閃石、斜長石、輝石等，

較角閃石難風化，風化物為粘土礦物，富含F(xiàn)e。

(六)橄攬石(Mg,Fe)2SiO?蛇紋石HMgsSizOg

橄欖石呈粒狀集合體出現(xiàn)，橄欖綠色，玻璃光澤或油脂光澤。橄欖石為超基

性巖的主要組成礦物，伴生礦物為斜長石、輝石，不與石英共生，易風化，風化

產(chǎn)物有蛇紋石、滑石等。

蛇紋石呈污綠色，玻璃光澤或油脂光澤，斷口上有時呈蠟狀光澤，比重2.5,

硬度2.0~4.0o

(七)綠泥石(Mg,Fe)5Al(AlSiAo)(OH)8

綠泥石種類多，成分變化大，結晶體呈片狀、板狀，一般呈鱗片狀存在。暗

綠色至綠黑色。完全解理，玻璃光澤至珍珠光澤。綠泥石由黑云母、角閃石、輝

石變質而成。存在于變質巖中，如綠泥石片巖。較難風化，風化物為細粒。

(八)方解石CaCO；,

方解石為次生礦物，呈菱形，半透明，乳白色，含雜質時■呈灰色、黃色、紅

色等，完全解理，玻璃光澤。與稀鹽酸反應生成CO2氣泡。無色透明者稱冰洲石。

方解石分布很廣，是大理巖、石灰?guī)r的主要礦物，常為砂巖、礫巖的膠結物，也

可在基性噴出巖氣孔中出現(xiàn)。方解石的風化主要是受含C0?的水的溶解作用，形

成重碳酸鹽隨水流失，石灰?guī)r地區(qū)的溶洞就是這樣形成的。

(九)白云石CaCO；?MgCQ，

白云石是由方解石、菱美礦結合而成，呈彎曲的馬鞍狀、粒狀、致密塊狀等,

灰白色，有時帶微黃色，玻璃光澤，性質與方解石相似，但較穩(wěn)定，與冷鹽酸反

應微弱，只能與熱鹽酸反應，粉末遇稀鹽酸起反應，這是與方解石的主要區(qū)別。

白云石是組成白云巖的主要礦物，也存在于石灰?guī)r中。風化物是土壤Ca、Mg養(yǎng)

分的主要來源。

（十）磷灰石Cas（P04）3?（F,Cl）

磷灰石呈致密塊狀、土狀等?；野?、黃綠、黃褐等色，不完全解理，硬度

5.0o在礦物上加鉗酸鍍，再加一滴硝酸即有黃色沉淀生成，這是鑒別磷灰石的

主要方法。磷灰石以次要礦物存在于巖漿巖和變質巖中。較難風化，風化產(chǎn)物是

土壤磷養(yǎng)分的重要來源。

（H—）石膏CaSO4,2H2。8

石膏呈板狀、塊狀、無色或白色。玻璃光澤或絲絹光澤。硬度2.0,是干

旱炎熱氣候條件下的鹽湖沉積。常作土壤改良劑。

（十二）氧化鐵類

氧化鐵包括赤鐵礦（Fe&）、褐鐵礦（2Fe2O3?3H2O）,磁鐵礦（Fe304）和黃

鐵礦（FeSD等。赤鐵礦常將土壤染成紅色，褐鐵礦為含水氧化鐵，褐色或深褐

色，可把土壤染成黃褐色。磁鐵礦為黑色，有磁性，風化后成赤鐵礦。黃鐵礦金

黃色似金屬銅。

（十三）粘土礦物

粘土礦物是隱晶質或非晶質含鋁（或鎂）硅酸鹽礦物的總稱。土壤中常見的

次生粘土礦有：高嶺石，是底面間距約0.72nm的1：1型層狀硅酸鋁礦物，層

間沒有陽離子和水分子，相鄰單元晶層間通過氫鍵聯(lián)結，無脹縮性，晶型較完整,

典型的呈六方片狀。高嶺石呈致密土狀，白色，含雜質時呈雜色，有泥土味和滑

感。

蒙脫石，曾稱“微晶高嶺石”，二八面體蒙托石系列中富鎂的礦物。層電荷

主要來自八面體內(nèi)，悔2+置換Al,為細小的鱗片狀，致密塊狀，白色帶淺灰色。

伊利石，是常見于泥質沉積物中的二八面體水云母，單元晶層間常具局部脹

縮性。呈片狀，。由云母風化而成。

（十四）含水氧化鋁Al203?nH2O

含水氧化鋁即鋁土礦，土狀或塊狀白色或灰色，含鐵時呈黃褐色或淡紅色，

鋁硅酸鹽在濕熱氣候條件下，徹底分解而產(chǎn)生的，我國紅壤、黃壤含量較多。

第二節(jié)成土巖石

巖石是一種或幾種礦物組合而成的自然集合體。巖石都有一定的礦物組成，

結構和構造。自然界的巖石按成因可分為巖漿巖、沉積巖、變質巖三大類。

一、巖漿巖

（-）巖漿巖的形成和類型

巖漿巖是地球內(nèi)部巖漿侵入地殼或噴出地表冷凝形成的巖石。

巖漿上升并噴出地表，凝固而成的巖漿巖稱噴出巖。

巖漿上升并未穿出地表，在一定的深度凝固而成的巖漿巖稱侵入巖。侵入巖

又分為兩種：在地殼相當深處凝固而成的叫深成巖，在接近地表面形成的叫淺成

U-I

dS*o

（二）巖漿巖的結構和構造

1.巖漿巖的結構巖漿巖的結構指巖石中礦物的顆粒大小、結晶程度與結合

方式。巖漿巖的主要結構有：

（1）全晶質等粒結構巖石中的礦物全部為顯晶質，顆粒大小大致相同。又可

分粗粒（顆粒直徑大于5mm）、中粒（5?1mm）和細粒（1.0~0.2mm）3種。

（2）斑狀結構巖石中礦物顆粒顯著不等，大者稱斑晶，小者稱基質（或石基）。

基質一般為非晶質或隱晶質，如果為顯晶質，則稱似斑狀結構。

（3）隱晶質（致密狀）結構肉眼不能看見的結晶（在顯微鏡下才能看到的

結晶）。

（4）玻璃質結構巖石面像玻璃表面的結構，即使在顯微鏡下也不能分辨出

晶體。

2.巖漿巖的構造指巖石各組成礦物的排列方式和填充方式所賦予巖石的外

貌特征。主要構造有：

（1）塊狀構造礦物排列完全沒有次序和方向，好像性質均一的大塊體，如

花岡石。

（2）流紋狀構造礦物呈似平行條狀排列，形似流紋，如流紋巖。

（3）氣孔狀構造巖石有氣孔孔隙，如玄武巖。

（4）杏仁狀構造有氣孔狀構造的巖石，氣孔被次生礦物填充后形成的構造。

風化物同閃長巖的風化物。

（三）主要的巖漿巖

1.酸性巖SiOz含量在65%以上。

（1）花崗巖為酸性深成巖，全晶質中到粗粒結構，塊狀構造。組成礦物為

正長石、石英、黑云母、角閃石、磷灰石等，顏色為肉紅色或淺灰色。風化時石

英難風化形成砂粒。長石、云母形成粘粒。風化物砂粘適中，物理性質良好。

（2）流紋巖與花崗巖成分相當?shù)膰姵鰩r?；壹t或灰色，流紋狀構造，斑晶

為長石。石英，基質隱晶質。較花崗巖難風化，風化物酸度大。

2.中性巖SiO?含量52%?65%。

（1）閃長巖中性深成巖，全晶質中至粗粒結構，塊狀構造。主要礦物是斜

長石和角閃石，含少量云母和輝石。呈灰白色或灰綠色。較易風化，風化后產(chǎn)生

粘粒較多，能提供較多的Ca、Mg養(yǎng)分。

（2）安山巖與閃長巖成分相當?shù)膰姵鰩r?；疑?、灰褐色、灰綠色。斑狀結

構。斑晶為斜長石?；螂[晶質結構。塊狀或氣孔、杏仁狀構造。風化物同閃長巖

的風化物。

（3）正長巖中性深成巖。全晶質中至粗粒結構，塊狀構造。主要組成礦物

為正長石和角閃石。多為淡紅色、灰色或淺黃色。易風化，風化后產(chǎn)生大量粘土

礦物，可釋放大量K、Ca等元素。

（4）粗面巖礦物成分與正長巖成分相當?shù)膰姵鰩r。常呈淺灰、淺黃、淺紅

等色。斑狀結構，斑晶為透明的正長石?；|為隱晶質或玻璃質。塊狀構造，也

有杏仁或氣孔狀構造。風化物同正長巖的風化物。

3.基性巖Si。？含量45%?52%。

（1）輝長巖基性深成巖，全晶質中至粗粒結構，塊狀構造。主要組成礦物

是輝石和斜長石，其次是角閃石和黑云母。深灰色或綠灰色。易風化，風化產(chǎn)物

多為粘土礦物，產(chǎn)生的氧化鐵、錦等使土壤呈黃棕色或紅色。

（2）玄武巖與輝長巖成分相當?shù)膰姵鰩r。斑狀或隱晶質結構，氣孔狀或杏

仁狀構造。深灰或黑色。風化物似輝長巖的風化物。

4.超基性巖Si。2含量小于45%。主要是橄欖巖，組成礦物是橄欖石，深

成巖，全耐質結構，深綠、綠褐或黑色，易風化，風化物鐵銹色，含較多的Fe、

Ca、Mg等元素。

5.脈巖在原深成巖的裂隙中，由巖漿填充而形成的巖石。常呈脈狀，故稱

脈巖。脈巖實際上是一種淺成侵入巖。在巖石中的脈巖稱巖脈。常見的脈巖是偉

晶巖，由石英、長石、云母等淺色礦物組成，結晶顆粒粗大。顆粒細者稱細晶巖。

由輝石、角閃石等深色礦物組成的脈巖為深色脈巖，以煌斑巖為代表。

二、沉積巖

（一）沉積巖的形成和分類

沉積巖是由地殼表面早期形成的巖石經(jīng)風化、搬運、沉積、壓實、膠結硬化

而形成的巖石。一般分為機械沉積巖、化學沉積巖和生物沉積巖三類。

（二）沉積巖的結構和構造

1.1.沉積巖的結構指沉積顆粒的大小和形狀。

（1）以顆粒大小分按顆粒大小劃分一為以下類型。如表2—2。

（2）以顆粒的形狀分分為角礫狀結構，顆粒有棱角，如角礫巖，圓滾狀結構，顆粒無

棱角，如礫巖。

表2-2沉積巖結鉤按顆粒大小劃分

顆灼直徑（mm）結核1?-T—

>2.0礫狀結構礫巖

2.0~1.0粗粒狀結構沙巖

1.0-0.25中粒狀結構沙巖

0.25~0.1細粒狀結構沙巖

0.1-0.01粉粒狀結構粉沙巖

<0.01泥狀結構頁巖

2.沉積巖的構造指沉積物空間分布的相互關系。主要有層理構造，層面構

造等。

（三）主要的沉積巖

1.角礫巖巖石風化后形成的碎塊，未經(jīng)長距離搬運，棱角沒有被磨蝕，碎

塊直徑大于2mm,膠結而形成的巖石，稱角礫巖。

2.礫巖碎石塊經(jīng)長距離搬運，棱角被磨蝕而成圓形，膠結形成的巖石，稱

礫巖。

角礫巖和礫巖多為石英組成，難風化，風化后多形成石礫、粗砂，養(yǎng)分貧乏。

3.砂巖砂粒經(jīng)沉積、膠結形成的巖石，稱砂巖顆粒直徑為0.1?2.0mm,

砂粒多為石英砂粒，以石英砂為主（占90%以上）的砂巖稱石英砂巖。長石砂

占25%以上，石英砂占30%?60%的砂巖稱長石砂巖。以氧化硅為膠結物的砂

巖稱硅質砂巖，以氧化鐵為膠結物的砂巖稱鐵質砂巖，以碳酸鈣膠結的砂巖稱鈣

質砂巖，以粘土膠結的砂巖稱泥質砂巖。以0.1?0.01mm的粉砂為主（50%以

上的）的砂巖稱粉砂巖。

砂巖的風化難易因膠結物而不同。硅質砂巖和石英砂巖難風化，風化物為砂

礫。鈣質、鐵質、泥質砂巖易風化，風化物顆粒粗細適宜，養(yǎng)分也較多。

4.頁巖直徑小于0.01mm的粘土顆粒經(jīng)壓實、脫水、膠結、硬化形成的巖

石。泥質結構，頁理構造。頁理構造指巖石沿平行方向形成很薄的片，一般厚度

5mm左右。按顏色可分為紅色頁巖、紫色頁巖、綠色頁巖等，按組成分為鈣質頁

巖、砂頁巖、云母質頁巖、鐵質頁巖、油頁巖等。頁巖易風化，風化物粘粒較多，

形成的土壤母質粘重，養(yǎng)分含量較多。

5.石灰?guī)r由化學沉積或生物沉積而成?；瘜W沉積形成的石灰?guī)r稱化學石灰

巖，生物沉積形成的石灰?guī)r稱生物石灰?guī)r。組成礦物為方解石，遇稀鹽酸發(fā)生泡

沫反應。顏色多種多樣，有灰白色、灰色、淺紅色、黑色等。石灰?guī)r易風化，主

要是化學溶解作用。巖洞、石峰、石林等奇異地形就是由不均」的溶解作用而形

成的。石灰?guī)r的風化物粘重。

三、變質巖

（一）變質巖的形成和礦物組成

原來存在的巖石在新的地殼變動或巖漿活動產(chǎn)生的高溫、高壓下，使巖石的

礦物重新結晶，重新排列，改變其結構、構造和化學成分，而形成的新巖石，稱

變質巖。

變質巖的礦物組成與原來的巖石相似，如石英、長石、云母、角閃石、輝石

等，也可能有一些特有的礦物，如石榴石、綠泥石、滑石、蛇紋石、絹云母等。

（二）變質巖的結構和構造

1.變質巖的結構變質巖的結構與巖漿巖相似，但又有不同，結構上常冠以

“變晶”二字，表示重新結晶生成的，主要有斑狀變晶結構、粒狀變晶結構、鱗

片狀變晶結構。

2.變質巖的構造識別變質巖的結構較困難，一般從構造上進行識別。變質

巖主要的構造有：塊狀構造，巖石中的礦物無定向排列，均勻分布在巖石中形成

不規(guī)則的塊狀體，如石英巖；片理構造，片狀礦物受力的作用而平行排列，并沿

平行方向易于裂開，如各種片巖；片麻狀構造，片狀礦物與粒狀、塊狀礦物呈斷

續(xù)的平行相間排列，如片麻巖。

（三）主要的變質巖

1.片麻巖由酸性巖漿巖或泥質沉積巖變質形成。塊狀結構，片麻狀構造。

主要礦物組成為石英、長石、云母及角閃石等。其風化物特性似花崗巖的風化物。

2.石英巖由石英砂巖經(jīng)高溫、高壓作用重結晶而形成。粒狀變晶結構，致

密塊狀構造。堅硬難風化。風化物多為礫質或砂質，養(yǎng)分貧乏。

3.板巖由頁巖或粉砂巖變質而成。主要礦物有石英、粘土、礦物、絹云母、

綠泥石等鱗片狀、塊狀礦物組成。呈暗綠色或黑灰色，板狀構造，板巖堅硬，難

風化，風化后多呈粘粒。

4.結晶片巖具有片理構造，種類很多，常見的有石英片巖、滑石片巖、角

閃石片巖等，一般較難風化，風化物含Ca、Mg較多，但有效性較低。

5.千枚巖由泥質巖或砂質巖變質形成。千枚狀構造，表面呈絹絲光澤，黃

褐色、灰綠色等。風化后多呈粘粒，含K素較多。

6.大理巖由石灰?guī)r、白云巖變質重新結晶而成。主要礦物為方解石、白云

石，多為白色、灰色、淺紅色。全晶質粒狀變晶結構，塊狀構造，遇鹽酸起泡沫

反應。含雜質的大理巖色彩美麗，純白色的致密大理巖稱“漢白玉”。常用于建

筑和石雕藝術。大理巖易風化，其風化物特性似石灰?guī)r風化物。

第三節(jié)地質作用和地形

從地形上來看，我國自大興安嶺，沿太行山東麓向西南延至貴州高原東緣…

線以西，是高原、高山和大盆地地區(qū)。在這一線以東是松遼平原、華北平原、長

江中下游平原等大平原地區(qū)。平原以東濱海一帶為中低山和丘陵地區(qū)。沿海島嶼

星羅棋布。在內(nèi)蒙古、貴州高原以西，還有更高一級的海拔在4,500-5,000

米的青藏高原，其上分布著極高的高山，如昆侖山、祁連山、喜馬拉雅山等。高

山之間，有大盆地，如準喝爾、塔里木、柴達木盆地，還有低到海平面以下的吐

魯番小盆地。著名的橫斷山脈分布于西藏高原的東緣。我國地勢西高東低，山系

又多東西走向，所以我國的主要河流也大多數(shù)由西向東流入太平洋，如黑龍江、

黃河、長江、珠江等。此外，我國西北部尚存在有大面積的沙漠、石戈壁等地貌

形態(tài)。

自然界所出現(xiàn)的這些地形形態(tài)，總的說來是由于自然的力量在不斷地改變著

地球面貌的結果，而引起地球面貌發(fā)生改變的這種作用，就是我們所說的地質作

用。使地殼發(fā)生變化的力量，稱為地質營力。

地質作用根據(jù)能力的來源不同，分內(nèi)力作用和外力作用兩類，或稱內(nèi)、外營

力。

-、地質內(nèi)力作用和地形

在內(nèi)力作用的影響下，地殼的各部分常常有的地方上升，有的地方下降。低

處的巖層常常發(fā)生褶皺隆起造成山脈和盆地，地殼深處的巖石常常變成熔融的巖

漿，侵入到上面的巖層當中或者噴出到地面產(chǎn)生了火山。內(nèi)力作用的結果，造成

了地表高低崎嶇的地形和巖層的各種構造形態(tài)。內(nèi)力作用主要表現(xiàn)為地殼的升降

運動，地殼的褶皺和斷裂運動，火山的噴發(fā)和地震等。

（一）地殼的升降適動

地殼長期地進行著緩慢地上升或下降的垂直運動，這種運動經(jīng)常導致了海陸

輪廓的改變。也就是說，在地殼的上升地區(qū)，可以使大陸面積逐漸擴大，而海洋

面積逐漸縮小。在地殼的下降地區(qū)，可以使海水面積逐漸擴大，而大陸面積逐漸

縮小。如在我國的白戴河海濱，含海生貝殼的堆積物構成的階地高出今天的海面

20余米，西沙群島的珊瑚礁都露出海面很多，其中石島高出海面15米，這都說

明這里的地殼有著顯著地上升。而華北大平原則堆積著很厚的沉積物，這說明這

里的地層是一個下降的地區(qū)。

（二）地殼的褶皺運動

褶皺運動是一種使原來水平或近乎水平層位的巖層，變成褶皺并且隆起成為

山脈的運動。在自然界形成的原始巖層，除了局部地方由于受到地形的控制而形

成原始傾斜巖層外，絕大部分在廣闊海底或水盆中沉積的巖層是水平或近水平

的，稱為原始水平巖層。但是，這種原始水平層位很少被保存下來。原始水平巖

層的變動。主要是直接由內(nèi)力作用引起的。直接由內(nèi)力作用所引起的層位變動，

稱為構造變動。

褶皺變動是地殼上廣泛發(fā)育的地質構造的基本形態(tài)之一，它是層狀巖層未失

去連續(xù)完整性的構造變動。

褶皺變動的基本單位是褶曲，褶曲就是巖層的一個彎曲。褶曲的基本形式是

背斜和向斜，每一個背斜或向斜就是一個褶曲。背斜在外形上是一個中部向上拱

起的一個彎曲，向斜是一個中部向下拗陷的彎曲。正確地決定背斜或向斜，是根

據(jù)組成褶曲的巖層的相互分布。背斜是內(nèi)部由老巖層,兩翼由新巖層組成的彎曲。

向斜是內(nèi)部由年青巖層，兩翼由老巖層組成的彎曲。這樣根據(jù)巖層的新老關系來

判斷褶曲的性質才是正確的。

原始水平巖層經(jīng)過褶皺變動之后，巖層的位置即發(fā)生了變動，為了確定傾斜

巖層在空間的位置，必須測定傾斜巖層的層位要素，巖層的層位要素即巖層的走

向、傾向和傾角。

走向走向就是巖層在地面延伸的方向。巖層和任一水平面相交的一條直線,

叫做走向線，走向是用走向線的方位角表示的。

傾向傾向就是巖層傾斜的方向。垂直走向線順著傾斜面下坡所引的直線為

巖層的傾斜線，傾斜線在水平面上的投影所指的方向就是傾向，傾向以傾向線的

方位角表示。

傾角傾斜線和它在水平面上的投影線的夾角，叫做傾角。

（三）地殼的斷裂變動

地殼表面的巖層當受到力的作用之后，除去發(fā)生褶皺運動以外，還伴隨著產(chǎn)

生了斷裂和錯動現(xiàn)象，致使巖層的連續(xù)完整性受到破壞。斷裂變動分兩大類，■

類是沒有發(fā)生位移的斷裂，另一?類是沿著裂隙有顯著位移的斷裂。前一類叫節(jié)理,

后一類叫做斷層，地殼的斷裂變動主要是斷層造成的。

節(jié)理就是巖石中的裂隙，如噴出巖的節(jié)理，是在熔巖冷卻時發(fā)生的張力作用

下形成的.巖石受風化作用也可以形成節(jié)理。

斷層是地殼上…種常見的構造，是沿著破裂面發(fā)生位移的一種斷裂變動；斷

層是由斷裂面及被斷裂面分開的兩個斷塊所構成，前者稱斷層面，后者稱斷盤。

斷層面一般是傾斜的，傾角大小不一，被傾斜斷層面所分開的兩個斷盤，一個在

其下面稱為下盤，一個在其上面稱為上盤。如以兩盤的相對運動為依據(jù)，則相對

上升的一盤稱上升盤，相對下降的一盤稱下降盤。上盤可以是上升盤，也可以是

下降盤。

斷層根據(jù)上盤與下盤相對位移的實質，斷層可分為三種：

正斷層上盤下降，下盤上升。

逆斷層上盤上升，下盤下降。

橫斷層上下盤只在水平方向上的錯動，無垂宜的移動。

斷層的發(fā)生并不是孤立的，常是若于斷層相伴產(chǎn)生，形成斷層帶。在一個斷

層帶里，如果是兩側的斷塊上升，中間的斷塊下降，即形成地塹，反之，兩側下

降，而中間上升，則形成地壘；若干個斷層面傾斜一致的正斷層，就形成階梯狀

斷層等。我國的渭河河谷就是在地塹上形成的，東西長達500公里，地壘可以形

成塊狀山地，天山地壘就是有名的塊狀山.

（四）常見的內(nèi)力作用地形

地質內(nèi)營力所引起的地殼運動，不僅改變著巖層的產(chǎn)狀，也改變著大陸和海

洋的分布，引起巖漿活動，控制著沉積作用和剝蝕作用，并且還控制和影響地形

的形成以及水系的分布。由地殼運動所引起的巖石產(chǎn)狀和構造狀態(tài)的改變，叫做

構造變動。地殼的構造變動是大地基本外貌的形成基礎，是現(xiàn)代地形基本輪廓的

格架。常見的內(nèi)力作用地形有以下兒種：

1?平原

平原是指的那種地面起伏微弱的廣闊的平地。平原的地面可以具有大小不同

的面積，并且可以在不同的條件下形成。但各種平原的形成，都必須考慮地殼的

運動作用。假如，在這些地方?jīng)]有發(fā)生過大范圍的，而且差異性很小的地殼的垂

直運動，任何外營力的作用，都不可能將地面夷平和發(fā)生物質的搬運、堆積作用。

所以，各種平原都是在一定方式的地殼運動作用下產(chǎn)生的。在沿海地區(qū)，海岸區(qū)

域的上升，海的界線就向后退卻，同時干涸的海底就形成了寬廣的平原。海濱平

原或海岸平原通稱構造平原，它們的地質構造主要是屬于海洋沉積，其地質發(fā)展

與地貌的形成中間的界線，就是在其升出海平面的時候，也就是開始受地質外力

剝蝕作用影響的時候。內(nèi)陸的堆積平原地區(qū)，以往都是地塊的大面積沉降地區(qū)，

因而高處的物質才能被搬運和堆積在這里，以致形成堆積或沉積平原。我國的松

遼平原、華北平原及長江中下游平原等均系如此形成的。

平原依據(jù)其絕對高程，可劃分為高原、高平原、低平原及洼地等類型。

（1）高原地面的海拔高程在600米以上，如我國的黃土高原、青藏高原等.

（2）高平原地面海拔高程約200-600米，如四川西部的成都平原海拔約

500—600米。

（3）低平原地面海拔高程約0-200米，如我國東部的松遼平原、華北平原、

長江中下游平原等。

（4）洼地地面絕對高程在海平面以下，如新疆的吐魯番低地。

2.山地

山地是四周都被平地環(huán)繞的孤立高地，在山地與周圍平地的交界部分，有一

明顯的坡度轉拆地段。山地的形成，是以地殼運動為主的，地質內(nèi)外營力相互作

用的產(chǎn)物。特別是與晚近地質時期的地殼運動有關。如，著名的喜馬拉雅山脈，

早在第三紀時這里還發(fā)生過海浸，但至今卻變成了雄偉的高山，這是由于地殼運

動引起的。

山是由山頂、山麓和山坡三個部分組成的。山的最高處稱為山頂，山頂?shù)男?/p>

態(tài)有平的、圓的和尖的。山的最下部，即與平原的交界處，一般稱為山麓。自山

頂?shù)缴铰吹膬A斜地面，則稱為山坡，山坡的形態(tài)有平直的、凹形的、凸形的，或

者是復式的。

山嶺是具有陡峭的山坡和明顯分水線的，成線狀延伸的山地。山嶺的頂部

稱為山脊。

山脈是若于條走向平行的山嶺組成的山地系統(tǒng)稱為山脈。如我國的陰山山

脈、秦嶺山脈、喜馬拉雅山脈等。

山系包括若干條山脈的山地系統(tǒng)，稱為山系。如天山山系。

山地依據(jù)其海拔高程，又可將其劃分為極高山、高山、中山及低山等類型。

丘陵主要以相對高程為準則，即不論其海拔高程如何，只要相對高程在100米以

下者，都稱為丘陵。一般丘陵的坡度較緩，坡腳線不明顯，起伏頻率大，沒有明

顯的脈絡，這些是有別于山地的地方。

—據(jù)中國科學院地斑研究所提出的高度分送方案.-------

名稱絕對高程（米）相對高程（米）

極高山海拔高度（米）

>5,000>1,000

強烈切割的>1,000

高山中等切割的3,500-5,00500—1,000

輕微切割的100—500

強烈切割的>1,000

中山中等切割的1,000-3,500500—1,000

輕微切割的100—500

低山中等切割的500T,000500—1,000

輕微切割的100—500

丘陵<100

二、地質外力作用和地形

地質的外力作用是向著與內(nèi)力作用相反的方向進行，各種外營力均在雕刻著

地表，侵蝕著和破壞著地勢高低的基本形態(tài)和地殼構造。外力作用的總的趨勢是

要削平大山和高原，并且將破壞它們所產(chǎn)生的物質，搬到低的地方堆積起來，以

消彌地球表面高低崎嶇的地形。外力作用主要是通過流水、冰川、風和海流等作

用進行的。

(-)流水的地質作用和地形

由地表流水所形成的各種地形，統(tǒng)稱為流水地形。地表流水是最主要的形成地

形形態(tài)的作用力之一。它在流動過程中，不僅能侵蝕地表，形成各種侵蝕溝谷，

同時又把被侵蝕的物質沿途堆積，形成各種各樣的堆積地形。o

地表流水主要來自大氣降水。此外，地下水、溶雪或溶冰等也能補給。在不

同的氣候條件下，由大氣降水的性質所決定的流水特性不同，再加以復雜的基底

地形的影響，就造成了流水地形的多樣性。

1、斜坡水流的侵蝕作用和地形

降雨或溶雪以后，常形成沿斜坡流動的水流，根據(jù)其流動的形式可分為片狀

水流及股流。

(1)片狀水流主要分布在斜坡上部，雨水或溶雪水沿自然坡面向下流動，

一般沒有固定的流路，具有片狀漫流的性質，可視為大致均勻分布在坡面上的一

個薄層水流。片狀水流在斜坡上流動的過程中，可使斜坡的上部發(fā)生片狀侵蝕，

或稱面蝕。片蝕通常不易為肉眼所察覺，但其作用的范圍十分廣泛，侵蝕量也并

不小，是一種很強烈的侵蝕