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土壤组成(6)

时间:2010-01-29  归属:土壤地理学
1)碎屑阶段:在物理风化作用下,岩石矿物发生机械粉碎,形成碎屑风化壳。风化壳中细土粒很少,主要为粗大岩石碎块,化学风化作用微弱,所以岩石矿物的化学成分没有改变,也未发生迁移。属风化的最初阶段。多出现在年青山区,特别是高山区和极地分布较普遍,同时广泛出现在干旱荒漠地区。侵蚀严重的地形部位,亦有存在。

2)钙淀积阶段:岩石进入风化第二阶段,化学和生物作用加强,原生矿物进一步遭到分解破坏,最易移动的元素Cl、S及一部分Na被分解淋失,一部分被生物吸收。Ca、Mg、K等大部分保留在风化壳中,有些被分解出来并与碳酸根生成不易溶解的碳酸盐,如CaCO3等,在土壤或风化壳中聚积,形成钙淀积风化壳,故称钙淀积风化阶段。同时生成的次生粘土矿物,主要有蒙脱石、拜来石、方解石、白云石、白云母、绢云母等。钙淀积阶段主要出现在森林草原地区,在半荒漠、荒漠地区多属这个阶段。

3)酸性硅铝阶段:在降水量大于蒸发量的潮湿气候条件下,风化壳中的盐类受到大量分解淋溶,硅酸盐和铅硅酸盐分解形成的硅酸,也很快被淋失,风化壳中的阳离子显著减少,残留在风化壳中的主要是高岭石、伊利石等次生粘土矿物,因风化过程中盐基大量淋失,并相对地堆积了Si、Al、Fe组成的次生粘土矿物,所以叫硅铅风化阶段。

这个阶段的发展又分为两个阶段,初级阶段是岩矿中的Ca、Mg相当丰富,吸收体被Ca、Mg所饱和,溶液呈中性反应,称为中性(饱和)硅铝风化阶段;以后随着Ca、Mg的淋失,吸收性复合体不为Ca、Mg所饱和,而且有了交换性H+和Al3+出现,溶液中酸性加强,故称酸性硅铝风化阶段。由于H+的存在决定硅铝风化阶段的地球化学特性,因此,可以把H+作为硅铝风化阶段的标志离子。

酸性硅铝阶段广泛发生在气候湿润地区,如中温带、暖温带和北亚热带。在中亚热带、南亚热带、热带和赤道带的山地垂直带中,也存在着这种风化阶段。

4)富铝化阶段:这是岩石风化的最后阶段。硅铝风化壳进一步受到高温多雨的风化淋溶,不但风化壳中的盐基彻底淋失,而且硅铝酸盐分解出的硅酸也大量淋失,Al2O3和少量Fe2O3残积在风化壳或土壤中,故称富铝化阶段。Fe2O3水化物含量虽然很少,但常使风化壳染成砖红色,故又称为砖红壤风化壳。富铝风化壳很深厚常达几十米,甚至几百米,呈酸性反应,粘土矿物主要是高岭石、水铝石、赤铁矿和硬锰矿等。

富铝风化壳形成于高温多雨的热带和赤道带气候条件下,同时要经历长久的地质年代,如印度南部、刚果河、亚马孙河流域、我国雷州半岛、海南岛、云南南部。风化壳形成多始于第三纪。

3.矿物风化程度的量度指标 岩石矿物风化的程度是可以度量的,一般根据土壤矿物分解程度愈高,矿物质中的化学元素的淋溶迁移作用也愈强,据此,许多土壤学者设计了许多量度风化程度的公式,用以说明土体中某些化学元素淋溶的程度,根据这些数值可作为土壤矿物质分解强度或阶段性的量度指标。

1)硅铝比率:通常采用风化壳、土体或胶体颗粒中的SiO2/Al2O3的分子比率,能够反映风化产物与岩石相比的脱硅或复硅程度。为求得硅铝分子比率,首先应分别计算出SiO2、Al2O3、Fe2O3的摩尔数,然后再相比,计算出比率,即SiO2/Al2O3+Fe2O3,可简写作SiO2/R2O3,其计算方法相同。

式中重量含量,指土壤化学分析所得的数据,或百分含量。

若将土体和母岩或母质加以对比,可以说明分解过程的特征。如果SiO2/R2O3摩尔比值增大,说明土壤矿物风化有脱铝铁过程;反之,硅锅铁率比值越小,说明土壤矿物风化有脱硅富铝化过程。对照剖面上下层的SiO2/R2O3摩尔比值,可说明剖面中矿物质的分解和淋溶状况。粘粒部分的硅铝铁率,还可用来判断粘土矿物的种类和性质。

2)迁移系数:加布里亚克(Φ.Я.Габриляк)建议用迁移系数(Km),以更全面的衡量元素在剖面中淋溶迁移的程度,其公式如下:

式中x代表任何一种需求的化学元素。

公式分别计算K,Na,Ca,Mg,Si,Al,Fe…的迁移数。

由公式求得的迁移系数,如迁移系数<1,表示该元素在土层中有淋溶。迁移系数愈小则说明淋溶程度愈强。如迁移系数>1,说明该元素在土层中不但没有淋溶而且有积累。迁移系数愈大,聚积程度愈强。

3)淋溶率:指风化壳或土层中盐基的淋溶损失或累积状况,用盐基总量与氧化铝的摩尔比率来表示,计算式如下:

在残积风化壳中指数低,如高岭石或富锅风化壳中指数为0.2,甚至为0.05-0.01。堆积风化壳中指数往往高于标准值,因为SiO2和碱金属碱土金属都属于累积型。

4)风化指数:对岩石和风化壳中残余的稳定和不稳定风化物含量进行对比,以确定风化程度的大小。其公式为:

式中EAR为风化指数;

R0,R1分别为未风化岩石和所研究岩层中氧化物的含量;

S0,S1分别为未风化岩石和所研究风化壳或土壤标准氧化物含量。

有些学者根据地球化学的原理,把那些克拉克值较高而又较强烈迁移或富集的主要元素,离子和化合物称为标型元素,标型离子或标型化合物,以此作为土壤地球化学过程特征及其强度的标志。

也有根据风化壳或土壤中物质的绝对蓄积量,计算各种组成分的损失量和收入量的物质平衡方法研究风化壳的风化作用,并以公斤/立方米或毫克/立方厘米表示。风化作用形成有三种物质平衡类型:淋溶型(负值)、累积型(正值)、过渡型(某些化合物是正的,另外一些则是负的)。

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