[科普中国]-原生矿物

简介

土壤原生矿物直接来源于母岩，特别是岩浆岩，它只受不同程度的物理风化作用，而其化学成分和结晶构造并未改变。土壤中原生矿物的种类和含量随着母岩类型、风化强度和成土过程的不同而异。随着土壤年龄的增长，土壤中原生矿物在有机体、气候因子和水溶液作用下逐渐被分解，仅有微量极稳定矿物会残留于土壤中，结果使土壤原生矿物的含量和种类逐渐减少。在风化与成土过程中原生矿物供给土壤水分以可溶性成分，并为植物生长发育提供矿质营养元素如磷、钾、硫、钙、镁和其他微量元素。土壤原生矿物主要包括硅酸盐和铝硅酸盐类、氧化物类、硫化物、磷酸盐类和某些特别稳定的原生矿物。2

原生矿物的分类硅酸盐及铝硅酸盐类硅酸盐及铝硅酸盐类矿物是土壤中最主要的原生矿物，它们一般为晶质矿物。常见的有长石类、云母类、辉石类、角闪石类和橄榄石类等。

长石类矿物长石类矿物占地壳重量的50%~60%，占土壤圈重量的10%~15%，是广泛存在于土壤中的较稳定的原生矿物，多集中于土壤粗粒级之中。长石类矿物是正长石、钠长石、钙长石的固熔体。钾钠含量多而钙含量少的称为碱性长石，钙和钠含量多而钾含量少的为斜长石。它们的风化产物为高岭石、二氧化硅，并释放大量盐基离子，是土壤中钾素的重要来源。

云母类矿物云母类矿物占地壳重量的3.8%，按其颜色可分为白云母、金云母和黑云母。在土壤中白云母不易风化，而黑云母极易风化分解，故在土壤细砂或粉粒中常有云母碎片。云母风化是植物钾素的最重要来源。

橄榄石类矿物橄榄石是基性和超基性岩浆岩的重要造岩矿物，在土壤中极易被风化变成蛇纹石。橄榄石类矿物因含铁多少不同可由浅黄绿至深绿色。

氯化物类石英，在地壳中含量仅次于长石，占地壳重量的12%，是许多岩浆岩、沉积物和土壤中最为常见的矿物。在土壤中石英颗粒表面常被黄棕色的氧化铁、氧化锰胶膜所包裹，而呈现黄棕色。在土壤砂粒（0.01~2.00 mm）中石英的含量在80%以上。石英在土壤中极为稳定，是土壤的基底物。

硫化物类土壤中常见的原生硫化物主要是黄铁矿和自铁矿，两者为同质异构物。黄铁矿是地壳中最为常见的硫化物，在各类岩石中都可出现。在土壤中黄铁矿易于被风化变成褐铁矿，并释放大量硫素供给植物生长发育之需要。

磷灰石类磷灰石常以微小晶粒散布于岩浆岩之中。在风化与成土过程中磷灰石的分解会逐渐释放磷化物，这是土壤中植物生长发育所需磷素的重要来源。2

原生矿物的风化岩浆岩中矿物的离子价态和晶体结构对岩石形成时的环境和条件来说是稳定的，但是，对地表的物理学和化学条件来说并不稳定。风化作用就是这些矿物为了适应地表条件而向热力学上较稳定的状态缓慢转变的过程。

风化作用可分为物理风化和化学风化两大范畴。岩石和矿物抗物理风化的能力固然与晶体结构的牢固度有关，但是，更主要的是其结晶程度、晶粒大小和形状、晶粒之间的结合状况、矿物的硬度、解理和颜色等物理性质。物理风化产生碎屑。碎屑状石英虽经崩解和磨损，甚至已变成粉粒或粗粘粒，仍然保留着石英的晶体结构。在化学风化过程中，矿物在介质中发生水化、水解、离子交换、络合、氧化、还原等作用，轻则引起晶体结构的局部解体或转变，重则导致结构的彻底分解。在外界条件相同的情况下，矿物或岩石抗化学风化的能力决定于它们自身的化学组成和晶体结构的稳定性。物理风化和化学风化常同时发生，相互促进。物理风化可使岩石和矿物的比面增大，加速化学风化的进程；而化学风化则可在某种程度上减轻物理风化的阻力。云母水化为膨胀性粘粒矿物时可使围岩破碎，地面以下的风化过程常远较地表为快。在讨论岩石的扰风化能力时，除矿物的稳定性以外，还要考虑到岩石中矿物颗粒的结合状态。3