中山大学精选岩石学教学PPT

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资源描述

成土母岩岩石是形成土壤最重要的物质基础。因为岩石经过风化、搬运、沉积等过程在地表形成土壤的前身——各种类型的母质。因此岩石的矿物组成、结构、构造特征,以及矿物的化学成分、物理性质都极大地影响到岩石、矿物的风化状况,从而将影响到土壤质地、土壤矿质元素种类等诸多土壤性质。按岩石的成因分为三大类:岩浆岩(火成岩)、沉积岩、变质岩。岩浆岩、变质岩则处于地壳深部,约占地壳体积的95%,沉积岩在地壳表层分布最多,约占大陆面积的75%。一、岩浆岩由岩浆冷凝固结而成的岩石称为岩浆岩(igneousrock)。由岩浆的侵入作用形成的岩浆岩称为侵入岩。侵入岩又根据侵入深度不同分为深成岩和浅成岩。深成岩多成大岩体,浅成岩常成小岩体产出。由岩浆的喷出作用形成的岩浆岩称为火山岩。火山岩可分为两种岩石类型:一种是从火山喷发溢流出的熔浆冷凝而成的岩石叫熔岩或喷出岩;另一种是火山喷发出的各种碎屑物质从大气中降落下来而成的岩石叫火山碎屑岩。火山碎屑岩需经过胶结、压固才能成岩,它是岩浆岩向沉积岩的一种过度类型。又根据SiO2含量,把岩浆岩分为四类:酸性岩类(SiO265%),中性岩类(包括中性、中碱性岩类)(SiO2为52-65%),基性岩类(SiO2为52-45%),超基性岩类(SiO245%)。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩1、粗粒花岗岩(coarsegranite)描述:为酸性深成岩。是最常见的深成岩。灰白色,粗粒等粒结构,块状构造,主要矿物为石英、钾长石、酸性斜长石,其中钾长石多于斜长石。其矿物成分复杂,在物理风化为主时,其中的石英、长石崩解为散碎的砂粒;在湿热条件下,化学风化强烈,其中石英保留为粗的砂粒,长石则高岭石化成粘土,形成砂中带粘的风化物。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩2、花岗岩风化成的赤红壤(redsoilofgraniteweathering)描述:母岩为花岗岩。主要分布在中国亚热带地区。赤红壤粘粒的硅铝率为1.7-2.0。土体红色,常见有铁锰结核,全剖面呈较强的酸性反应。粘土矿物组成属于高岭石类型。由于花岗岩的主要矿物成分为石英、钾长石、酸性斜长石,因而在湿热条件下形成的土壤,带有较强的砂性。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩3、似斑状花岗岩(porphyritic-likegranite)描述:为酸性岩类。浅肉红色,斑状结构,块状构造,主要矿物为石英、钾长石、酸性斜长石,斑晶为钾长石、石英,基质为显晶质结构。其比非斑状结构的花岗岩更易风化,风化产物与花岗岩相似。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩4、二长伟晶花岗岩(giantgranite)描述:为酸性深成岩。浅黄色,伟晶结构,块状构造,主要矿物为石英、钾长石、酸性斜长石,其中钾长石和斜长石含量近于相等。其比花岗岩更容易风化。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩5、二长伟晶花岗岩风化及其产物(weatheringandit’sproductofgiantgranite)描述:二长伟晶花岗岩很容易风化,从右上图可以见到由岩石风化后形成的一些砂粒。右下图是二长伟晶岩花岗母质上发育的土壤,其砂性强,形成的土壤贫瘠。二长伟晶岩花岗母质上发育的土壤二长伟晶花岗岩风化1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩6、流纹岩(rhyolite)描述:流纹岩为酸性喷出岩。灰红色,斑状结构,流纹构造,斑晶为透长石和石英,基质长石、石英为隐晶质。在湿热气候区,形成砂中带粘的风化物,砂粒较细。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩7、黑云母花岗闪长岩(biotitegranodiorite)描述:为中酸性深成岩。粗粒结构,块状构造,主要矿物为石英、钾长石、中酸性斜长石、角闪石。斜长石多于钾长石。因深色矿物比花岗岩多,其比花岗岩更容易风化。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩8、珍珠岩(perlite)描述:为酸性喷出岩。是一种全玻璃质岩石,具蜡状光泽、珍珠构造,含2—6%的水。在农业中可用于疏松土壤。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩9、伟晶岩(pegmatite)描述:为酸性脉岩。肉红色,伟晶结构,块状构造,主要矿物为石英、钾长石,可清楚见到无色的石英与肉红色的钾长石晶体。在较强的风化条件下,其中的长石最终会变成高岭石。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩10、闪长岩(diorite)描述:为中性深成岩。灰白色,矿物成分主要为中性斜长石)和普通角闪石,两者比例约为2:1,其次为辉石和黑云母,没有或有少量石英(5%以下)。多为粗粒、中粒结构,块状构造。风化物中含有钙铁镁等元素。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩11、杏仁状安山岩(amygdaloidalandesite)描述:为中性喷出岩。灰褐色,斑状结构,气孔、杏仁构造,主要矿物成分为角闪石、中性斜长石,斑晶为斜长石。安山岩易于风化,角闪石变为绿泥石,斜长石则常风化成绢云母,形成粘土质成土母质。气孔的存在将加强风化作用的进行。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩12、石英正长岩(quartz-syenite)描述:为中碱性深成岩。肉红色,中粗粒结构,块状构造,主要矿物为钾长石,含有一定量的石英和少量绿色角闪石。其中钾长石常高岭石化,石英风化为粗的砂粒,角闪石常绿泥石化,使岩石带点绿色。形成较粘重,并含有一定砂粒的成土母质。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩13、粗面岩(trachyte)描述:为中碱性喷出岩。肉红色,斑状结构,块状构造,矿物成分与正长岩相似,但以透长石为主,斑晶为透长石或钾长石,其次为黑云母,基质为隐晶质。粗面岩经风化作用后强烈变化,其中钾长石变为高岭石,角闪石、黑云母等暗色矿物分解形成绿泥石。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩14、辉长岩(gabbro)描述:为基性深成岩。黑色,主要矿物成分为辉石和基性斜长石,次要矿物为橄榄石、角闪石和黑云母。副矿物常有磁铁矿、钛铁矿等。为中-粗粒结构,块状构造。辉石呈黑色短柱状,斜长石多为板状半自形晶体,新鲜的斜长石易见聚片双晶。典型辉长岩中辉石与斜长石含量比约为58:42。由于岩石颜色较深,以及含有基性斜长石,因而很易风化,风化物含有铁镁钙等元素。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩15、伊丁玄武岩(basalt)描述:为基性喷出岩。玄武岩在地壳中分布极广。有的厚层玄武岩中还有十分发育的柱状节理。伊丁玄武岩为灰黑色,斑状结构,气孔构造,斑晶成分主要为伊丁石(由橄榄石变来),基质隐晶质,为辉石、基性斜长石。由于暗色矿物较多,基性斜长石易被酸分解,湿热条件下很容易发生化学风化。在碳酸作用下,辉石分解出阳离子形成重碳酸盐溶于水中被带走;氧化作用下,低价铁氧化成高价铁,形成红色、褐色、棕色的风化产物;斜长石可化学风化成高岭石,因而玄武岩风化而成的土壤多粘重。风化物含有较多的铁镁钙等元素。左图—长白山天池附近的玄武岩柱状节理上图—玄武岩柱状节理(来自《矿物与岩石》)1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩16、玄武岩的柱状节理(columnarjointofbasalt)描述:熔岩在散热冷凝过程中,其表面常形成无数冷凝收缩中心,如果岩石结构均匀,这些收缩中心均匀而等距地排列,在垂直于联结收缩中心的直线方向因张力作用形成裂缝,裂缝横切面为六边形。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩17、安山质火山角砾岩(andesite-volcanicbreccia)描述:为一种火山碎屑岩。由粒径为2-64mm的火山角砾组成,含量50%。火山角砾成分为安山岩,火山角砾结构,其分选性差,圆度低,块状构造。右下图是由安山质火山角砾岩组成的山地。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩18、凝灰质砾岩(tuff-conglomerate)描述:为火山碎屑岩,是火山碎屑岩向沉积岩过渡类型。由粒径为2-64mm的砾石组成,含量50%。其中胶结物为凝灰质,砾石为岩屑,分选性差,圆度高。因凝灰质使风化物可形成较肥沃的土壤。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.1岩浆岩19、玻屑凝灰岩(tuff)描述:为火山碎屑岩。是火山碎屑岩中分布最广的一种岩石,具有典型的凝灰结构,火山物质占90%以上,由碎屑粒径2mm的火山灰组成,其中火山碎屑物质为玻屑。一般其风化产物可形成肥沃的土壤。二、沉积岩地表和接近地表的原有岩石,在常温、常压条件下,由风化作用、剥蚀作用、生物作用产生的物质经搬运、沉积和成岩等一系列地质作用形成的岩石,叫沉积岩(sedimentaryrock)。按沉积物的来源把沉积岩分为两大类:外源沉积岩类和内源沉积岩类。外源沉积岩类的物质组成来源于沉积盆地之外,包括母岩风化后形成的陆源碎屑物和粘土矿物以及火山碎屑物。按颗粒大小把陆源碎屑岩分为砾岩(2mm)、砂岩(2—0.05mm)、粉砂岩(0.05-0.005mm)、泥岩(0.005mm)四类。内源沉积岩类的主要物质直接来自沉积盆地的溶液,是溶液中的溶解物质通过化学或生物化学作用沉淀的。按化学成分又分为碳酸盐岩、磷质岩、硅质岩、铝质岩等。因沉积岩形成于地表条件,因而它在三大岩类中相对较难风化。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.2沉积岩1、砾岩(conglomerate)描述:为陆源碎屑岩。砾状结构,很少有层理,砾石成分为长石、石英或岩屑,填隙物为砂粒、泥质及钙质。一般磨圆度高,分选性好。右图为砾岩剖面。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.2沉积岩2、粗粒石英砂岩(coarsesandstone)描述:为陆源碎屑岩。灰色,碎屑由1-0.5mm的石英砂粒组成,含量90%,胶结物多为硅质、钙质,砂状结构,分选好,磨圆度高,由钙质胶结时,易被溶解,硅质胶结物使石英颗粒紧密镶嵌接触,把岩石胶结得极为坚硬,岩石很难风化。野外常具层理。砂岩风化而成的土壤均具极强的砂性,源于岩石中的石英砂粒。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.2沉积岩3、张家界石英砂岩峰林景观(thepeakforestofsandstoneinZhangjiajie)描述:晚泥盆纪时期,张家界处于宽阔的滨海地带,接纳了大量来自古陆的松散碎屑物,这些物质在这里沉积并经过漫长复杂的成岩过程,形成了500多米厚的石英砂岩。之后经过几次构造运动,使之露出水面,并发育有良好的垂直节理,加上流水侵蚀、重力崩塌作用,形成了今日张家界。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.2沉积岩4、长石砂岩(feldsparsandstone)描述:为陆源碎屑岩。红色,碎屑颗粒主要为石英和长石,其中长石含量25%,石英含量75%,胶结物为硅质、铁质;中-粗粒砂状结构,圆度差,分选中等,野外常具层理。湿热气候条件下,长石砂岩中的石英砂崩解为砂粒,长石化学风化成高岭石粘土,因而形成的土壤质地仍为砂土,但砂性弱于石英砂岩。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.2沉积岩5、石英砂岩红色土(redsandstonesoil)描述:母岩为石英砂岩,经风化作用和成土作用后形成的土壤。土壤中有大量的石英砂粒。其红色也是因为土壤中含有氧化铁所致。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.2沉积岩6、泥质粉砂岩(argillaceoussiltite)描述:为陆源碎屑岩。浅黄色,粉砂质结构,具层理构造,主要碎屑成分为石英,还有一定的白云母。填隙物为泥质和钙质胶结物。含有浮游生物化石。其风化产物具砂性,但颗粒较细小。1.1岩石与矿物1.1.1成土母岩1.1.1.2沉积岩7、黑色页岩(blackshale)描述:为陆源碎屑岩。黑色,泥质结构,页理构造,以水云母为主,富含有机质,并含碎屑物和长石、石英等原生矿物,不含化石。形成于湿热气候条件下的滞流水体中,其风化特性与炭质页岩

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