[科普中国]-粒状矿

土壤包括固态、液态、气态三相。其中固态物质中包含各种颗粒状的矿物质。实验室常用烘干法测量其含水量。

概念土壤是陆地上能够生长植物的疏松表层，是岩石的风化物(成土母质)在生物、气候等因素的综合作用下形成的。1土壤中的固态物质常由颗粒状的矿物质，有机物和土壤生物构成。烘干法是试验室常用的一种测量粉粒状矿物质的方法。

土壤土壤是陆地上能够生长植物的疏松表层，是岩石的风化物（成土母质）在生物、气候等因素的综合作用下形成的。土壤包含固态、液态和气态三相物质（图1），电即由矿物质、有机质、水分（土壤溶液）、空气（土壤空气）及土壤生物等共同组成，具有不断供给植物生长发育所必须的水、肥、气、热的能力。1

固相物质由颗粒状的矿物质（含原生矿物和次生矿物）、有机物质（动植物残体及其衍生物、分泌物）和土壤生物（活的动物和微生物）组成。矿物质一般占上壤质量的95%以上，构成土壤的基本骨架。有机质占土壤质量1%~5%，通常被吸附于矿物质表面，形成有机-无机复合体，是土壤物质的精华。生物是土壤的分解者，起着活化土壤物质并释放有效养分的作用。1

液相物质外界水分进入土壤，以水膜形态被保持于矿物颗粒的表面和较小的空隙中成土壤水。实际上它不是纯水，而是溶有多种物质成分的稀薄溶液。1

气相物质大气进入上壤被保持于土壤的大空隙中形成土壤空气，其成分与人气基本相似，但氧比大气中的少，二氧化碳比大气的多，水汽经常处于近饱和状态，在一定条件下，有害气体(CH4、H2、H2S)含量高于大气。1

自然上壤是自然成土因素（母质、气候、生物、地形、时间等）的综合作用所形成，尚未受社会生产活动影响的各类土壤类型的总称。自然土壤的特点是生长自然植被，只具有自然肥力，主要分布在原始森林、天然草原、荒漠和沼泽等地区。农业土壤（也称耕作土壤）是在自然土壤的基础上，经过社会生产活动（耕作、施肥、灌溉、土壤改良等）和自然因素的综合作用而形成的，是适合农作物生长的土壤。土壤的形成从开始就与生物的活动密不可分，土壤中生活着多种多样的生物，如细菌、真菌、放线菌、藻类、原生动物、轮虫、涡虫、纽虫、线虫、蚯蚓、软体动物利多种节肢动物的幼虫、蛹或成虫等。土壤生物的种类和数量通常是很大的。其中，以微生物的种类最多，估计已知菌种的50%以上生活于土壤中；蚯蚓约有1800种；土壤中的线虫有几千种，节肢动物种类更多，昆虫有98%以上种类或多或少与土壤有联系。（图2）
土壤是牛物和非生物环境的一个极为复杂的复合体，土壤的概念总是包括生活在上壤里的大量生物，而土壤生物的活动促进了土壤的形成和发展。1

自动测量粉粒状矿物料含水量的新方法烘干法是在实验室里测量粉粒状物料湿度的经典方法，但它的烘干时间长，常需半小时以上。本文提出一种在线自动测量粉粒状矿物湿度的新方法一快速烘干法，以及根据该法制造的新的水分含量分析仪。

快速烘干法是在烘干时用被测物料所能允许的最高温度进行烘干，我们把这个温度定义为极限烘干温度。在这个温度下烘干仅仅除去水分；如果组分也被除去，它必须是非常少，不准影响测量的精度。物料的极限烘千温度决定于物料各组分的性质，可由实验确定。2

物料极限烘干温度的确定物料的极限烘干温度可通过极限烘千温度测量装置(自制，包括微机、打印机、监视器、温度控制电路、电子天平、电阻炉、料盒、热电偶等)并由下面三个实验确定。

1)干畅料升温失重曲线。将100g左右湿物料置于105°C的烘千炉中彻底烘千。然后使炉温随时闻匀速升高，例每分钟升5°C，同时计算机开始计时和自动绘制失重曲线，找出物料失重0.1%时的温度t1。，失重0.2%时的温度t2，以下类推。我们可暂定失重为0.4%时的温度t4为极限烘干温度。
2)含水量最大的湿物料在极限烘干温度为t4时的烘干曲线。含水量最大是指生产上物料的最大可能含水量，一般在10%左右。从烘干曲线上可以找到烘干所对应的时间。(此后物料重量不再变或变得相当慢)，例如为t1。t1值一般为一到二分钟或几分钟。
3)干物料在极限烘干温度下的失重曲线。将干物料放入炉温为极限烘干温度(t4)的烘干炉中，计算机开始计时，并自动绘制失重曲线，检验在此温度下，在烘干时间内物料组分损失是否超差。如超差，需将极限烘干温度降低，再重复上述实验，直到获得满意的结果。2

快速烘干式水分仪基于快速烘干法制成的粉粒状物料水分仪由自动取样装置、检测装置、电气线路及微型机4部分组成。由取样器从生产流程的物料传送皮带上将物料取出，并抛到试样传送皮带上，再由试样传送皮带送到检测装置的试样料盒里。然后由传送链条将料盒送到电子天平上方进行称重。此重量为湿试样物料重量，将其数据送给微机。称重结束后，由传送链条将试样料盒送入烘干炉，在该物料的极限烘干温度下快速烘干。然后，由传送链条将料盒
拖到电子天平上方对千物料进行称重。千物料的重量信号送入微机。计算机根据干、湿物料重量算出物料的水分含量进行显示和打印。自动取样和检测装置的动作都由计算机通过电气线路进行控制。

对烧结混合料，其极限烘干温度为500°C，烘干时间为90s，测量范围0～10%(含水量)，精度士0．19(对100g物料中含水量的绝对误差)。测量滞后时间140s，间歇测量周期5min。2

变质岩(1)片麻状构造。

岩石主要由条带状分布的长石、石英等粒状矿物组成，以及一定数量的断续定向排列的片状或柱状矿物。颗粒粗大，片理不规则，外表有深浅色泽相同的断续状条带，是片麻岩特有的构造。

(2)片状构造。

岩石中大量片状矿物(如云母、绿泥石、滑石、石墨等)平行排列所形成的薄层状构造，是各种片岩所具有的特征构造。
(3)千枚状构造。

岩石中的鳞片状矿物成定向排列，颗粒细密，片理薄，片理面具有较强的丝绢光泽，是千枚岩的特有构造。
(4)板状构造。

岩石中由显微片状矿物平行排列形成的具有平行板状劈理的构造。岩石沿板理极易劈成薄板状，板面微具光泽，是板岩的特有构造。
(5)块状构造。

岩石中矿物颗粒致密、坚硬。定向排列，大理石和石英岩具有此种构造。它与岩浆岩的块状构造相似，但又不完全一样。3

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所