7矿物和岩石的风化与成土母质

岩石矿物的三种风化作用： 物理风化、化学风化和生物风化．

岩石、矿物经风化和搬运作用，形成成土母质

掌握岩石、矿物、成土母质、土壤的区别和联系．

它们是地质和土壤形成过程中的关键环节，构成了一个连续的演变链条。

核心关系概括：

1. 矿物 是构成 岩石 的基本单元。

2. 岩石 经过 风化作用 破碎分解，形成 成土母质。

3. 成土母质 在 生物（植物、动物、微生物）、气候（温度、降水）、地形、时间 等因素的综合作用下，经过复杂的物理、化学和生物过程（特别是有机质的加入和分解），最终演化形成 土壤。

概念区分与联系详解：

1. 矿物 (Mineral)

  * 定义： 自然界中由地质作用形成的，具有一定的化学成分和内部晶体结构（原子/分子有序排列）的天然固态物质。

  * 特征：

      * 是构成岩石的基本“积木”。

      * 通常是无机的（也有少数有机矿物）。

      * 具有特定的物理化学性质，如硬度、颜色、光泽、解理、断口、比重等。

      * 例子：石英（SiO₂）、长石（如正长石 KAlSi₃O₈）、云母（如黑云母 K(Mg,Fe)₃(AlSi₃O₁₀)(F,OH)₂）、方解石（CaCO₃）、赤铁矿（Fe₂O₃）等。

  * 角色：

      * 为岩石提供基本构成。

      * 是土壤矿质养分的最终来源（如钾来自长石和云母，磷来自磷灰石，钙来自方解石或长石）。

      * 直接构成土壤的砂粒、粉粒和部分黏粒（尤其是次生黏土矿物）。

      * 决定土壤母质乃至土壤的部分物理化学性质（如黏粒矿物的类型影响保水性、阳离子交换能力）。

2. 岩石 (Rock)

  * 定义： 由一种或多种矿物、或岩屑（其他岩石的碎块）、或天然玻璃，通过特定的地质作用粘结或聚集形成的自然集合体。

  * 特征：

      * 是矿物的集合体。

      * 根据成因分为三大类：

        * 火成岩： 由岩浆（熔融岩石）冷却凝固形成（如花岗岩、玄武岩）。

        * 沉积岩： 由风化的岩石碎屑或生物遗骸、化学沉淀物经过搬运、沉积、压实、胶结形成（如砂岩、页岩、石灰岩）。

        * 变质岩： 由原有岩石（火成岩、沉积岩或先存的变质岩）在高温、高压或化学流体作用下发生矿物成分或结构的变化而形成（如片麻岩、大理岩、板岩）。

      * 构成地壳的主体。

  * 角色： 是成土母质的直接来源。岩石的类型和矿物组成决定了其风化的难易程度以及最终形成的成土母质（进而影响土壤）的性质（如酸碱度、质地、养分潜力）。

3. 成土母质 (Parent Material / Regolith)

  * 定义： 位于地壳表层的、由原生基岩（即原始岩石）经过风化作用（物理破碎和初步化学分解）形成的疏松、未固结的碎屑物质堆积层。它是土壤形成的物质基础和起点，但尚未经历显著的生命活动（特别是高等植物根系活动和腐殖质形成）改造。

  * 特征：

      * 是岩石风化的产物（主要指C层和部分R层）。

      * 基本是无生命的或仅有稀疏的低等生物（如地衣、苔藓）。

      * 缺乏有机质（几乎没有腐殖质层A层），没有明显的发生学土层结构（土壤剖面）。

      * 质地和矿物组成很大程度上继承了源岩的特性（但也受风化过程影响）。

      * 可以是原地风化的残积物，也可以是经过风、水、冰川等搬运后沉积的运积物（如冲积物、风积物、冰碛物）。

  * 角色： 土壤形成的直接物质来源。母质的物理特性（如颗粒大小影响排水、通气）、化学特性（如初始矿物组成、养分含量、pH）和厚度等决定了初始土壤的基本性质，并会持续影响土壤发育的方向和速率。

  * 与岩石的关系： 岩石是成土母质的前身。风化作用使岩石变成了成土母质。

  * 与土壤的关系： 成土母质是土壤的“生母”。没有母质就没有土壤。

4. 土壤 (Soil)

  * 定义： 地球陆地表面具有肥力（能够生长植物）、由矿物质、有机质（活的生物、死的生物遗体及其分解转化产物——腐殖质）、水分、空气和微生物等组成的、在生物（特别是高等植物）、气候、母质、地形和时间五大自然因素综合作用下形成和发展的动态自然体。它具有独特的剖面层次结构（如O/A/E/B/C/R层）。

  * 特征：

      * 是成土母质经过复杂成土作用的产物。

      * 核心特征是肥力，即持续供应植物生长所需的水分、养分、空气和扎根条件的能力。

      * 含有显著且重要的有机质层（特别是腐殖质），这是区别土壤和母质的关键。

      * 具有明显的发生学土层（土壤剖面分化），如腐殖质丰富的表层土（A层）、淋溶层（E层）、淀积层（B层）、母质层（C层）和基岩（R层）。

      * 拥有丰富的生物活动（植物根系、土壤动物、微生物）。

      * 是一个不断变化的动态系统。

  * 角色： 支持陆地生态系统的基础（植物生长、动物栖息、养分循环、水过滤）、农业生产的基础、重要的环境介质。

  * 与成土母质的关系： 土壤由成土母质发育而来。母质是土壤的骨架和初始养分库，但成土作用（尤其是生物作用）彻底改变了母质的性质，形成了具有肥力和层次结构的全新自然体。

  * 与岩石/矿物的关系： 岩石（通过风化形成母质）和矿物（构成岩石和母质）是土壤矿物质部分的最终来源。土壤中的矿物质一部分继承自母质，另一部分是成土过程中新形成的次生矿物（特别是黏土矿物）。土壤的性质深受其下伏岩石类型和母质矿物组成的影响。

总结图表：

🪨 **岩石** 

️定义：矿物/岩屑的自然集合体 

️形成：地质作用（岩浆/沉积/变质） 

️关键特征： 

• 无生命体 

• 无有机质 

• 母质来源 

→ 例：花岗岩、石灰岩 

**矿物** 

️定义：天然晶体（固定成分+结构） 

️角色： 

• 岩石的"积木" 

• 土壤养分源头 

→ 例：石英、长石 

️ **成土母质** 

️定义：岩石风化形成的碎屑层 

️形成：物理/化学风化作用 

️关键特征： 

• 疏松未固结 

• 几乎无生命 

• 无土层分化 

→ 例：坡积物、冲积物 

**土壤** 

️定义：具肥力的动态自然体 

️形成：母质+**生物**+气候+时间 

️核心区别标志： 

• **含有机质**（腐殖质） 

• **分层结构**（O/A/B/C层） 

• **支持植物生长** 

简单比喻（帮助理解过程）：

* 矿物： 就像做蛋糕用的基本原料——面粉（长石/石英）、糖（硅酸盐/钙）、盐（氯化物）等。

* 岩石： 像压制成型但未加工的“面团砖块”（火成岩）、烘干成块的“饼干屑层”（沉积岩）或者经过压烤重新定型的“面包块”（变质岩）。

* 成土母质： 像把“岩石砖块”初步压碎或磨成的粗糙颗粒混合物（粉砂砾石等）。它有了原料，但还不能直接用于“种植”（没有生命、没有肥力）。

* 土壤： 在“母质颗粒混合物”中加入关键成分（大量生物，如各种微生物、蠕虫、植物根系），在环境因素（相当于水和火的配合——“气候”，搅拌器——“时间”，倾斜的台面——“地形”）共同作用下，经过复杂而缓慢的“发酵”和“分层沉淀”（成土作用），最终形成层次分明、富含“养料”（腐殖质）、能支持植物生长的精美分层蛋糕（土壤剖面O/A/B/C/R）。

理解这些概念及其相互关系，是地质学、地貌学、尤其是土壤科学和环境科学的基础。

风化产物主要的9种搬运作用．

以下是风化产物主要的9种搬运作用及其核心特征，按搬运介质分类简述：

水流搬运（3种）

1. 片流（面流）搬运

  - 机制：雨水在地表形成的薄层漫流

  - 产物：浅沟、土壤侵蚀

  - 距离：短距离（山坡→坡脚）

2. 洪流（暂时性河流）搬运

  - 机制：暴雨形成的短暂性山洪

  - 特征：

      - 搬运力强

      - 分选性差（砾石泥沙混杂）

  - 地貌：冲积扇

3. 河流（常年性）搬运

  - 方式：

      - 推移（粗砾沿河底滚动）

      - 跃移（砂粒跳跃移动）

      - 悬移（粉粒黏土悬浮）

  - 特点：

      - 长途搬运（>百公里）

      - 分选性良好（下游颗粒变细）

风力搬运（2种）

4. 跃移（跳跃式）

  - 对象：砂粒（0.1-0.5 mm）

  - 过程：风蚀→弹跳→连锁搬运

  - 地貌：沙丘、沙波纹

5. 悬移（悬浮式）

  - 对象：粉砂、黏土（<0.1 mm）

  - 距离：超远程（跨越大陆/海洋）

  - 产物：黄土堆积、沙尘暴

🧊 冰川搬运

6. 固态冰体拖运

  - 机制：冰川内部/底部夹带碎屑

  - 特点：

      - 无分选性（巨砾至岩粉混杂）

      - 侵蚀力极强

  - 地貌：侧碛垄、冰碛丘陵

海洋搬运

7. 沿岸流搬运

  - 动力：波浪+潮流

  - 过程：平行海岸运移泥沙

  - 产物：沙嘴、连岛坝

8. 浊流搬运

  - 机制：水下高密度泥沙流

  - 特征：

      - 顺大陆坡高速倾泻

      - 形成浊积岩（鲍玛序列）

️ 重力直接搬运

9. 块体运动

  - 类型：

运动形式 速度 典型过程

崩落 瞬时 悬崖落石

滑坡 分钟-小时 土体整体滑移

蠕动 年际尺度 土壤缓慢塑性变形

  - 关键控制：坡度+水分+岩性

核心规律总结

- 分选性：风>河流>海洋>冰川≈块体运动

- 搬运距离：

graph LR

  A[风成悬移] -->|千公里级| F(最远)

  B[河流] -->|百公里级| G(中程)

  C[片流] -->|米级| H(最近)

- 地貌关联：搬运方式决定沉积物特征（如冰川碛物无层理、风成沙丘具斜层理）