專題14 巖石圈的物質組成上海中學葉棟教學目的及其與人類生產、生活的關系。通過閱讀“巖漿巖形成示意圖同形成條件及其特點。通過閱讀“沉積巖層”剖面圖和“化石”專欄，分析沉積巖形成的條件及其主要特征。知道變質巖的形成的條件及其主要特征。知道組成地殼的化學元素，礦物、礦產的概念，常見的造巖礦物。別主要的巖漿巖、沉積巖和變質巖。型的地域差異性及其成因。把握土壤資源的意義和人類對土壤的形成和進展的影響。通過巖石、礦物、土壤等有關的教學，培育學生科學的資源觀和環境觀，生疏自然資源學習中來，開展探究式的學習活動。引導學生從生活實際動身，擅長觀看、覺察、了解和爭論的科學態度。教材分析接，受到來自地球內部內力作用的影響，如地殼運動、火山、地震等。從而綜合性地影響著圈，如巖石圈表層的凹凸起伏，直接影響著氣候、生物等的生長、水體的儲積等，并形成相和土壤是人類生活、生產不行缺少的自然資源。地震等地質現象發生的根本單元。因此，本單元教材也是下一單元教材的預備。10本單元教材主要從合理利用地質資源和保護地質環境的角度土壤的類型、特點及其與人類活動的關系。“北京郊區的活山與死山義，侵入巖，噴出巖的不同形成條件及其特點，沉積巖、變質巖形成的條件及其主要特征。讓學生生疏巖石的三大成因類型及其對人類的意義是本單元的教學重點，識別主要的巖漿巖、沉積巖和變質巖是本單元教學的難點。在“礦物”這段內容中，教材介紹了組成地殼的主要化學元素，礦物、礦產的概念和常見的造巖礦物。了解組成地殼的主要化學元素和識別主要造巖礦物是本單元教學的重點。教材中配有“巖石和礦物的識別”的思考與實踐活動，供有條件的學校開展室內巖石、礦物標本鑒定、野外考察活動或地質小組課外活動時參考。性及其成因和人類對土壤形成和進展的影響是本單元的教學重點和難點。教學建議本單元可安排1.510.5課時。本單元的教學，可從地球內部三大圈層的劃分、巖石圈的范圍開頭，并概略地指出，巖石圈是由巖石組成的，巖石是由礦物組成的，礦物是由化學元素組成的。成過程。晶，往往形成致密的、用肉眼無法識別其礦物顆粒的隱晶質構造，甚至是玻璃質構造。巖、頁巖、石灰巖的標本，或指導學生看教材中的圖片，使學生生疏沉積巖主要種類，并指出煤也是沉積巖。狀礦物定向排列〔片理構造、片麻狀構造〕的狀況。出示大理巖標本，指出它是由石灰巖變質而成，讓學生比較大理巖和石灰巖的構造，了解變質巖形成過程中的重結晶現象。指導學生看教材中的“黃山生產、生活有重要意義。在“礦物”局部的教學中，可以先介紹礦物的概念，組成地殼的主要化學元素。教師可出示石英、長石、云母、方解石等礦物標本，使學生生疏了解主要造巖礦物，指出巖石就是礦物的集合體，有用礦物的集合體則稱為礦產。指導學生閱讀“寶石”專欄，使學生了解自然寶石就是自然界中的貴重礦物。關于“巖石與礦物的識別巖石的活動，上海市區雖然難見大的山體或大面積的巖體出露，但城市建筑、裝潢材料、生活用品中，有很多不同種類的巖石，也可指導學生收集、識別與鑒定。力的關系，使學生知道肥沃的土壤是水、肥、氣、熱協調，對農作物起高產、穩產的作用。教師應當對土壤的形成過程和土壤的剖面構造作確定的介紹類型的地域差異性。對土壤資源的意義和人類對土壤形成和進展的影響應作重點講解系的理解。參考資料巖漿的活動性，可以向著壓力降低的地方——地殼的裂開薄弱地帶遷移，侵入地殼或噴出地表。漿侵入活動；當巖漿噴出地面時，稱為噴出活動或火山活動。較少，粘性大，流淌性差；基性巖漿的二氧化硅含量較少，鐵、鎂含量增加，粘性小，流淌性好。巖漿溫度大致為700～1200℃，其差異與巖漿的成分有關，巖漿愈偏基性，溫度就愈高。礦物是由地質作用所形成的自然單質或化合物。它們具有相對固定的化學組成，呈固態者還具有確定的內部構造；它們在確定的物理化學條件范圍內穩定，是組成巖石和礦石的根本單元。目前的礦物約有3000種左右，絕大多數礦物都呈固態消滅。依據固態礦物的性狀其質點在三維空間呈周期性重復排列。結晶礦物往往具有規章的幾何外形，具有平坦的晶面、筆直的晶棱。膠體礦物除少數為被膜狀外，多呈鮞狀、腎狀、葡萄狀、結核狀和鐘乳狀等渾圓形態。除固體礦物外，也有少數呈液態〔如自然汞、石油等〕或氣態〔如自然氣等〕以及有機物〔如琥珀等〕。礦物的分類方法很多，目前廣泛承受的是結晶化學分類法。這種方法將礦物分為自然1/3，1/3自然礦物稱宇宙礦物或隕石礦物。個部門。礦物就單體而言，大小懸殊，有的用肉眼或用一般的放大鏡可見，稱為顯晶呈不規章的顆粒存在于巖石或土壤之中。單體形態有粒狀、板狀、片狀，柱狀、針狀、纖維狀各種類型。礦物的物理性質礦物的物理性質有顏色，光澤，硬度，解理，密度和磁性等，它們是肉眼鑒定礦物的重要標志。假色。光澤，玻璃光澤四級。透亮度指礦物透過可見光的程度。斷面。斷口按外形可分貝殼狀、鋸齒狀、參差狀、平坦狀等。不完全解理、極不完全解理〔無解理〕等。硬度指礦物抵抗外力作用的機械強度相互刻劃比較得來的，共分十個等級，從110度分別是滑石、石膏，方解石，螢石、磷灰石，正長石，石英，黃玉，剛玉和金剛石。密度是指礦物的質量和其體積的比值，常用單位為克/厘米３。此外，礦物還有彈性，撓性、脆性、延展性、發光性、磁性等物理性質。常見造巖礦物石英SiO2 晶體多為六方柱，有完整晶體者稱水晶，透亮至半透亮，因含雜質而顏色各異，硬度7，小刀刻不動，玻璃光澤，無解理，化學性質極穩定，不溶于任何酸。是重要造巖礦物，常見于花崗巖類和砂巖中，在花崗巖類巖石中呈無晶形的顆粒狀。正長石K[AlSi3O8]肉紅色或淺黃色，玻璃光澤，板狀或短柱狀晶體，完全解理，硬度6，小刀刻不動。是花崗巖類、砂巖和變質巖中的主要礦物。在地表易風化，變成高嶺土或鋁土礦。斜長石Na[AlSi3O8]-Ca[AlSiO2O8]白色或灰白色，板狀或短柱狀晶體，有一組完全解理，硬度6—6.5，小刀刻不動。是巖漿巖、沉積巖和變質巖中分布最廣的礦物。在地表比正長石更簡潔風化。黑云母K(Mg,Fe)3[AlSi3O10][OH]2 片狀晶體有一組極完全解理能分解成極薄片，薄片有彈性，透亮或半透亮，黑綠色至黑色，玻璃光澤，硬度2—3，小刀極易刻動。是酸性巖漿巖及變質巖的重要造巖礦物。在地表極簡潔風化，變成綠泥石等次生礦物。角閃石Ca2Na(Mg,Fe″)4(Al,Fe)[(Si,Al)4O112[OH]2 長柱狀晶體，暗綠色，硬度5—6，有兩組完全解理。是重要造巖礦物，常見于花崗巖、閃長巖、玄武巖、片巖和片麻巖中，在地表簡潔風化，變成綠簾石及綠泥石等。輝石〔Ca，Na〕(Mg,Fe，Al)[(Si,Al)2O6]短柱狀晶體，暗綠色至黑色，玻璃光澤，5—6，有兩組完全解理。為基性巖及超基性巖的主要造巖礦物。在地表簡潔風化。橄欖石(Mg,Fe)2[SiO4]粒狀晶體，橄欖綠色，玻璃光澤，硬度6.5—7。是基性和超基性巖漿巖的重要造巖礦物，不與石英共生。在地表易風化成蛇紋石。方解石CaCO3 晶體常為菱面體，無色透亮者稱冰洲石，玻璃光澤。硬度3，小刀易刻HCl產生氣泡。主要在外力作用下在湖海中化學沉積，或生物遺體沉積而成，是石灰巖和大理巖的主要造巖礦物。巖石一種或多種自然礦物組成的具有確定構造構造的集合〔少數由自然玻璃質或膠體或生物遺骸組成。巖石是組成地殼的物質之一，它主要是固態物質，構成了地球的巖石16公里范圍內，95％以上是火成巖，沉積巖則缺乏5％，變質巖更少。有的巖石本身就是礦產。主要巖漿巖花崗巖地球上分布最廣泛的一種酸性深成巖。顏色以淺灰、肉紅色為主，中、粗粒構造，塊狀構造。礦物成分中石英可達25%以上，為不規章粒狀；長石約占30－60%；黑云母約占5%。花崗巖巖體往往很大，常形成巨大山脈的核心。我國很多名山勝地如華山、黃山、北京八達嶺等都是由花崗巖構成的。玄武巖一種黑色致密、比重較大的巖石。主要礦物成分是基性斜長石和一般輝石，也常含有少量的橄欖石和角閃石。玄武巖具隱晶質、斑狀構造。常有氣孔、杏仁構造。玄武巖是地殼上分布最廣的基性噴出巖，如印度德干高原就是由玄武巖構成的。主要沉積巖礫巖直徑大于2毫米的巖石碎屑叫做礫，已經磨圓了的俗稱卵石。礫和卵石被其他物質膠結起來形成的巖石稱為礫巖。礫石多半為較堅硬的巖屑或礦物組成，如石英、燧石等。由二氧化硅膠結的礫巖特別結實，抗風化力氣最強。砂巖由砂粒膠結而成的。砂粒的成分以石英為主，其次是長石，重礦物很少。砂巖90%以上的石英砂粒，則稱為石英砂巖，質地堅硬，純者可用做玻璃原料。頁巖主要由顆粒細小的粘土礦物組成。具有明顯的頁理構造，可以分裂成薄片，好象書頁，故稱頁巖。頁巖顏色因含雜質而呈黑、灰、紅、綠、黃等色。質地致密，常形成不透水層。抗風化力氣弱，在地形上往往形成低山溝谷。石灰巖主要由方解石組成，致密性脆，硬度不大，小刀可以刻動。一般為灰白色，因含有雜質顏色變深，呈現黃、褐、灰黑等色。遇稀鹽酸起泡。石灰巖易受溶蝕，在暖熱多雨的石灰巖地區，常發育成奇峰異洞。在鋼鐵冶金，燒石灰，制水泥等方面都要用到石灰巖。主要變質巖大理巖是石灰巖經過重結晶變質而成。礦物成分以方解石為主，白云石次之。等粒色澤美觀，硬度不大，簡潔雕刻，是工藝和建筑上廣泛應用的裝飾石材。云南大理是我國大理巖著名的產地，大理巖即因此而得名。板巖顆粒極細，不易識別。顏色多種多樣，有灰、黑、灰綠、紫、紅等色。巖性致密均勻，容易劈成薄板，稱為板理構造。質地堅硬，擊之有動聽響聲。板巖可以做石板、缸蓋和屋瓦等。片巖主要由片狀、柱狀礦物如云母、綠泥石、滑石、角閃石等組成，它們可以形成云母片巖、綠泥石片巖等。片狀和柱狀礦物在壓力作用下沿確定方向排列形成片理構造。片理面凹凸起伏，具較強的絲絹光澤，沿片理極易劈開。片巖多由沉積巖或某些火成巖而成，是一種變質較深的巖石。片麻巖這是變質很深的巖石，多由巖漿巖和沉積巖變質而成。晶粒較粗，片狀、柱狀礦物〔云母、角閃石等〕和粒狀礦物〔長石、石英等〕相間定向排列，黑白相間，形成斷續條帶狀，稱為片麻構造。巖性較硬，但極易風化裂開。這種巖石分布地區，常代表年齡最古老的地帶。片麻巖在我國北方分布較廣。主要巖漿巖分類鑒定表超基性巖基性巖中性巖酸性巖SiO2含顏色量%<45黑—綠黑45—52黑灰—灰52—65灰—灰綠>65灰白—肉紅指示礦物石英無無少，<5%較多礦物成分正長石無無極少20—40%斜長石<15%>50%>50%<30%輝石〔主〕輝石〔主〕角閃石〔主〕橄欖石〔主〕黑云母〔主〕主要暗色礦物及其含量比輝石〔次〕>95%橄欖石〔次〕黑云母〔次〕角閃石〔次〕角閃石〔次〕輝石<25%40—50% 25—40%巖石產狀構造構造巖石類型氣孔流紋隱晶質流紋巖噴出巖金伯利巖玄武巖安山巖斑狀石英斑巖侵入淺成巖氣孔塊狀細粒斑狀苦橄玢巖輝綠巖輝綠玢巖閃長巖花崗斑巖中粒 橄欖巖巖 深成巖塊狀輝長巖閃長玢巖花崗巖粗粒 輝巖三大類巖石的分布、產狀、構造、構造和礦物成分分 按重量布 按面積情最多的巖石況

巖漿巖花崗巖、玄武巖、安山巖、流紋巖侵入巖

沉積巖5%75%頁巖、砂巖、石灰巖

變質巖片麻巖、片巖、千枚巖、大理巖產狀 層狀產出噴出巖

多隨原巖產狀而定大局部為結晶的巖構造 石：粒狀、斑狀等局部為隱晶質多為塊狀構造理巖、石英巖、角巖等〕石英、長石、理巖、石英巖、角巖等〕石英、長石、石英、長石、輝石、礦物成分 橄欖石、輝石、角閃石、云母等外，角閃石、云母等機質等常含變質礦物，如石

〔砂〕泥質構造〔微小結晶〕層理構造常含生物化石

變晶構造〔粒狀、斑狀、鱗片狀等〕大局部具片理構造〔片麻狀、條帶狀、片狀、千枚狀、板狀〕局部為塊狀構造〔大榴子石、滑石、石墨、榴子石、滑石、石墨、紅柱石等土壤石圈、水圈，大氣圈和生物圈相互嚴密接觸地帶的土壤圈，是地理環境系統的一個子系統。生物、氣候、地形、時間等成土因素綜合作用下的產物。巖石風化后形成的疏松碎屑物是形方向和過程，而且通過墾殖耕作、澆灌、施肥等，可以根本轉變土壤性質，甚至培育出的土壤類型。圖1 圖1 土壤的組成圖土壤礦物質是巖石風化或搬運、沉積的土壤固體局部9538％以上，是組成土壤的根底物質。有風化過程中未轉變化學組成的原始成巖礦物和風化、成土過程中形成的生礦物兩10鐵所占的含量比例最多。礦物質經風化分解后，能釋放出植物所需的鉀、磷，鈣、鎂等養分，對土壤肥力有親熱的關系。料等，其含量多少，是衡量土壤肥力凹凸的重要標志。可分腐殖質和非腐殖質兩類，其中腐殖質約占土壤有機質總量的大局部。有機質的根本成分是纖維素、木質素、蛋白質、淀粉、70～80％，而沙質土、荒漠土，有機質含量可低至千分之幾。在土壤有機質分解為簡潔化合物的過程中和其他各種養格外，還具有適中的粘結性，較強的吸取代換性能以及緩沖力氣等很多特點，應求。4土壤的發生、發育起著重要的作用，土壤中的養分物質必需溶于土壤水中才能被植物吸取，土壤水還參與土壤中有機質、礦物質的積存、轉化和遷移。很大，土壤構造的通氣狀況，直接影響土壤空氣的組成及數量。構造不好或水分過多不良的土壤，易積存大量的二氧化碳，影響植物生長。土壤質地土壤質地按土壤固體顆粒粗細程度及其組合比例可分沙土0．05～150～70％及以上，蓄水力氣弱，養分含量小，保肥力氣較差，土溫變化大，但透水性、通氣性良好，易于耕作。粘土粒徑0.001毫米以下的粘粒占30～40％及以上，保水和保肥力氣較好，含有豐富的養分，土溫較穩定，但通氣、透水性較差，耕作較困難。壤土粒徑0.01～0.0540％上下，質地介于粘土與沙土之間，是較抱負的農業土壤。土壤構造微生物的活動和耕作性能等都有很大影響。土壤構造的類型有：團粒構造的組合狀況，有利于農業生產。土壤肥力指土壤為植物生長供給和協調養分條件及環境條件的力氣的反映。土壤肥力因素有水、肥、氣、熱等，其中為植物生長供給必要的水分和養分成分的約。性、充分性和數量的適度性。壤養分、水分，調控土壤酸堿度，轉變土壤物質組成、構造及土體構造類型等。中國土壤分類簡表土 綱熱帶和亞熱帶的富鋁土〔紅壤〕溫順潮濕地區的淋溶土〔棕壤〕林灌地區的半淋溶土〔褐土〕千里草原的鈣層土干旱地區的石膏—鹽層土〔漠土〕難長莊稼的鹽堿土各色各樣的巖性土平原地區的半水成土低凹地的水成土水稻土世界屋脊上的高山土

土 類磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃壤、燥紅土黃棕壤、棕壤、暗棕壤、漂灰土、灰色森林土褐土、灰褐土、土、綿土黑鈣土、栗鈣土、棕鈣土、灰鈣土、黑壚土灰漠土、灰棕漠土、棕漠土、龜裂土鹽土、堿土紫色土、黑色石灰土、紅色石灰土、磷質石灰土、風沙土、火山灰土草甸土、潮土、砂礓黑土、灌淤土、黑土、白漿土沼澤土、泥炭土水稻土亞高山草甸土、高山草甸土、亞高山草原土、高山草原土、高山漠土、高山寒漠土中國土壤的水平地帶性分布中國土壤的水平地帶性分布，在東部潮濕、半潮濕區域，表現為自南向北隨氣溫帶而壤，暖溫帶為棕壤和褐土，溫帶為暗棕壤，寒溫帶為漂灰土，其分布與緯度根本全都，故又14〔灰黑土、黑鈣土、栗鈣土、棕鈣土、灰漠土、灰棕漠土，其分布與經度根本全都，故又稱經度水平地愈干旱；距離海洋愈近，受潮濕季風的影響愈大，氣候愈潮濕。由于氣候條件不同，生物因素的特點也不同，對土壤的形成和分布，必定帶來重大的影響〔圖2〕。中國主要土壤類型土壤名稱分布地區形成條件一般特征磚紅壤海南島、雷州半島、西雙版納和臺灣島南部，大致位于北緯22°以南地區。熱帶季風氣候。年平均23～26℃，年平1600～2023季雨林。性無機養分大量流失，酸性。赤紅壤滇南的大部，廣西、廣東的南部，福建的東南部，以及臺灣省的中南22°至25°之間。為磚紅壤與紅壤之間的過渡類型。南亞熱帶季風氣候區。氣溫較磚紅壤地區略21～22℃1200～2023植被為常綠闊葉林。風化淋溶作用略弱于磚質地較粘重，肥力較差，呈酸性。紅壤和黃壤長江以南的大局部地區以及四川盆地四周的山地。中亞熱帶季風氣候區。氣候溫順，雨量充分，16～26℃，年降水量1500毫米左右。植被為亞熱帶常綠闊葉林。黃壤形成的熱量條件比紅壤略差，而快，流失多，故土壤中腐殖質少，土性較粘，因淋溶作用較強，故鉀、鈉、1113水濕條件較好。層呈黃色。黃棕壤北起秦嶺、淮河，南到亞熱帶季風區北緣。夏既具有黃壤與紅壤富鋁大巴山和長江，西自青季高溫，冬季較冷，年藏高原東南邊緣，東至15～18℃，長江下游地帶。是黃紅年降水量為750～1000壤與棕壤之間過渡型土毫米。植被是落葉闊葉高，類。林，但雜生有常綠闊葉樹種。棕壤山東半島和遼東半島。暖溫帶半潮濕氣候。夏季暖熱多雨，冬季嚴寒干旱，年平均氣溫為5～14℃500～1000厘米。植被為暖溫帶落葉闊葉林和針闊葉混交林。土壤中的粘化作用猛烈，還產生較明顯的淋溶作用，使鉀、鈉、鈣、鎂都被淋失，粘粒向下淀積。土層較厚，質地比較粘重，表層有機質含量較高，呈微酸性反響。暗棕壤東北地區大興安嶺東中溫帶潮濕氣候。年平坡、小興安嶺、張廣才-1～5℃嶺和長白山等地。冷而漫長，年降水量600～1100毫米。是溫帶針闊葉混交林下形成壤，的土壤。寒棕壤〔漂大興安嶺北段山地上寒溫帶潮濕氣候。年平〔氧化鐵灰土〕部，北面寬南面窄。均氣溫為-5℃，年降水被復原隨水流失的漂洗450～550為亞寒帶針葉林。殖酸形成螯合物向下淋溶并淀積的灰化作用〕。機質分解慢，有效養分少。褐土山西、河北、遼寧三省暖溫帶半潮濕、半干旱連接的丘陵低山地區，季風氣候。年平均氣溫陜西關中平原。11～14℃500～700上都集中在夏季，冬季層較厚，肥力較高。干旱。植被以中生和旱生森林灌木為主。黑鈣土大興安嶺中南段山地的東西兩側，東北松嫩平原的中部和松花江、遼河的分水嶺地區。栗鈣土內蒙古高原東部和中部的寬闊草原地區，是鈣層土中分布最廣，面積最大的土類。棕鈣