原生礦物

簡介

土壤原生礦物直接來源於母岩，特別是岩漿岩，它只受不同程度的物理風化作用，而其化學成分和結晶構造並未改變。土壤中原生礦物的種類和含量隨著母岩類型、風化強度和成土過程的不同而異。隨著土壤年齡的增長，土壤中原生礦物在有機體、氣候因子和水溶液作用下逐漸被分解，僅有微量極穩定礦物會殘留於土壤中，結果使土壤原生礦物的含量和種類逐漸減少。在風化與成土過程中原生礦物供給土壤水分以可溶性成分，並為植物生長發育提供礦質營養元素如磷、鉀、硫、鈣、鎂和其他微量元素。土壤原生礦物主要包括矽酸鹽和鋁矽酸鹽類、氧化物類、硫化物、磷酸鹽類和某些特別穩定的原生礦物。

原生礦物的分類

矽酸鹽及鋁矽酸鹽類

矽酸鹽及鋁矽酸鹽類礦物是土壤中最主要的原生礦物，它們一般為晶質礦物。常見的有長石類、雲母類、輝石類、角閃石類和橄欖石類等。

長石類礦物

長石類礦物占地殼重量的50%~60%，占土壤圈重量的10%~15%，是廣泛存在於土壤中的較穩定的原生礦物，多集中於土壤粗粒級之中。長石類礦物是正長石、鈉長石、鈣長石的固熔體。鉀鈉含量多而鈣含量少的稱為鹼性長石，鈣和鈉含量多而鉀含量少的為斜長石。它們的風化產物為高嶺石、二氧化矽，並釋放大量鹽基離子，是土壤中鉀素的重要來源。

雲母類礦物

雲母類礦物占地殼重量的3.8%，按其顏色可分為白雲母、金雲母和黑雲母。在土壤中白雲母不易風化，而黑雲母極易風化分解，故在土壤細砂或粉粒中常有雲母碎片。雲母風化是植物鉀素的最重要來源。

橄欖石類礦物

橄欖石是基性和超基性岩漿岩的重要造岩礦物，在土壤中極易被風化變成蛇紋石。橄欖石類礦物因含鐵多少不同可由淺黃綠至深綠色。

氯化物類

石英，在地殼中含量僅次於長石，占地殼重量的12%，是許多岩漿岩、沉積物和土壤中最為常見的礦物。在土壤中石英顆粒表面常被黃棕色的氧化鐵、氧化錳膠膜所包裹，而呈現黃棕色。在土壤砂粒（0.01~2.00 mm）中石英的含量在80%以上。石英在土壤中極為穩定，是土壤的基底物。

硫化物類

土壤中常見的原生硫化物主要是黃鐵礦和自鐵礦，兩者為同質異構物。黃鐵礦是地殼中最為常見的硫化物，在各類岩石中都可出現。在土壤中黃鐵礦易於被風化變成褐鐵礦，並釋放大量硫素供給植物生長發育之需要。

磷灰石類

磷灰石常以微小晶粒散布於岩漿岩之中。在風化與成土過程中磷灰石的分解會逐漸釋放磷化物，這是土壤中植物生長發育所需磷素的重要來源。

原生礦物的風化

岩漿岩中礦物的離子價態和晶體結構對岩石形成時的環境和條件來說是穩定的，但是，對地表的物理學和化學條件來說並不穩定。風化作用就是這些礦物為了適應地表條件而向熱力學上較穩定的狀態緩慢轉變的過程。

風化作用可分為物理風化和化學風化兩大範疇。岩石和礦物抗物理風化的能力固然與晶體結構的牢固度有關，但是，更主要的是其結晶程度、晶粒大小和形狀、晶粒之間的結合狀況、礦物的硬度、解理和顏色等物理性質。物理風化產生碎屑。碎屑狀石英雖經崩解和磨損，甚至已變成粉粒或粗粘粒，仍然保留著石英的晶體結構。在化學風化過程中，礦物在介質中發生水化、水解、離子交換、絡合、氧化、還原等作用，輕則引起晶體結構的局部解體或轉變，重則導致結構的徹底分解。在外界條件相同的情況下，礦物或岩石抗化學風化的能力決定於它們自身的化學組成和晶體結構的穩定性。物理風化和化學風化常同時發生，相互促進。物理風化可使岩石和礦物的比面增大，加速化學風化的進程；而化學風化則可在某種程度上減輕物理風化的阻力。雲母水化為膨脹性粘粒礦物時可使圍岩破碎，地面以下的風化過程常遠較地表為快。在討論岩石的擾風化能力時，除礦物的穩定性以外，還要考慮到岩石中礦物顆粒的結合狀態。