土壤肥料学试验指导范富孙德智宋桂云邰继承苏雅乐编内蒙古民族Word文档格式.docx
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7、实验完毕,要把仪器用具清洁,将各种仪器药品放回原处,清洁实验台面和地面。
学生离开实验室前,必须请指导教师到位检查,合格后方可离开。
目录
实验一主要成土矿物和岩石的识别
土壤是由母质发育而成,母质是岩石风化的产物,岩石是矿物的集合体,而矿物本身又有它的化学组成和物理性质。
学习土壤肥料学的人,必须先学习岩石和矿物,以了解土壤母质,为学习土壤肥料学打下基础。
本实验是使用放大镜、条痕板、小刀、硬度计、小锤、稀盐酸等物品,对主要的造岩矿物和成土岩石进行肉眼观察鉴定。
主要造岩矿物的认识
一、形态
矿物形态除表面为一定几何外形的单独体外,还常常聚集成各种形状的集合体,常见的有下列形态。
柱状:
由许多细长晶体,组成平行排列者,如角闪石。
板状:
形状似板,如透明石膏、斜长石。
片状:
可以剥离成极薄的片体,如云母。
粒状:
大小略等及具有一定规律的晶粒集合在一起,如橄揽石、黄铁矿。
块状:
结晶或不结晶的矿物,成不定形的块体,如结晶的块状石英,非结晶的蛋白石。
土状:
细小均匀的粉末状集合体,如高岭石。
纤维状:
晶体细小,纤细平行排列,如石棉。
鲕状:
似鱼卵状的园形小颗粒集合体,如赤铁矿。
豆状:
集合体成园形或椭圆形大小似豆者。
如赤铁矿。
二、颜色
矿物首先引人注意的是它的颜色,矿物的颜色是其重要的特征之一。
一般地说,颜色是光的反射现象。
如孔雀石为绿色,是因孔雀石吸收绿色以外的色光而独将绿色反射所致。
矿物按颜色深浅分为深色矿物和浅色矿物两类。
具有黑色、绿色、褐色等颜色的矿物,叫深色矿物,如辉石、角闪石等;
具有白色、黄色、玫瑰色的矿物,叫浅色矿物,如石英、长石等。
矿物颜色根据其发生的物质基础不同,可以有自色、他色和假色。
自色:
矿物本身所含的化学成分中,具有的色素表现出来的颜色,如石英的白色。
他色:
矿物因为含有外来的带色素的杂质而产生的颜色,如无色透明的石英(水晶)因锰的混入而被染成紫色,即是他色。
假色:
矿物内部裂缝、解理面及表面由于氧化膜的干涉效应而产生的颜色。
观察矿物颜色时要用太阳光而不用灯光做光源,要看新鲜断面的颜色,以避免风化被膜的颜色干拢,要区分自色,他色和假色(利用条痕可帮助区分自色、他色和假色)。
三、条痕
矿物粉末的颜色叫条痕。
把矿物在条痕板(未上釉的白瓷板)上擦划,矿物的粉末就留在白瓷面上。
条痕色可以减弱他色,保存自色,所以条痕比矿物本身呈现的颜色更为固定,因而更有鉴定意义。
矿物外表与粉末颜色常不一致,外表颜色变化大,而粉末颜色则比较固定,同种矿物虽可呈现不同的颜色,但条痕的颜色一定相同,不同矿物的颜色虽相同但条痕不一定相同。
例如,褐铁矿有时为黑色,有时为黄色,而其条痕都是黄褐色;
又如赤铁矿颜色有黑、红、褐等色,他们的条痕都是樱桃红色。
条痕对无色透明或半透明的浅色矿物无多大鉴定意义,因它们具有无色或浅色条痕,只适用于不透明的深色矿物。
判断条痕只限于硬度比瓷板小的矿物,因硬度比瓷板大的矿物刻划后所得之粉末,是瓷板的粉,而非矿物的粉末。
四、光泽
矿物表面对入射光线的反射能力称为光泽,按其表现可分为:
1.金属光泽:
像磨光的金属表面所具有的光泽一样。
这些矿物在无釉瓷板上划的条痕为深色,并且在很薄的情况下都是不透明的,如黄铁矿、辉钼矿等。
2.半金属光泽:
像历久变暗的金属表面伪光泽,如赤铁矿。
3.非金属光泽:
除具金属和半金属光泽的矿物以外的矿物均具有非金属光泽,由于矿物表面性质和集合体形态不同,又可分为下列几种:
(1)金刚光泽:
为微透明或半透明,反射能力又很强的矿物所具有,如闪锌矿。
(2)玻璃光泽:
象玻璃表面所反射的光泽。
多数透明,半透明矿物的平坦面往往具有玻璃光泽,如石英、方解石晶面上的光泽。
造岩矿物绝大多数具有玻璃光泽。
(3)脂肪光泽:
矿物表面上象涂了一层油脂薄膜所反射出来的光泽,一般在透明、半透明矿物的粗糙表面,由于反射光消散所致。
如块状石英的断口上的光泽。
(4)珍珠光泽:
象贝壳内部珍珠状表面形成的彩色变幻,这是由薄片状矿物表面或解理面上光的连续反射和干涉所致。
如白云母、片状石膏。
(5)丝绢光泽:
象丝线的光泽,为平行纤维状矿物由于反射光互相干扰所致。
如石绵,纤维石膏。
(6)土状光泽:
细分散的颗粒集合体,具有很多的细孔,使光线陷人孔内,向各个方向散射因而使矿物表面暗淡无光。
如高岭石。
观察矿物表面光泽时,要在比较明亮的光线下对着光线入射方向,反复转动矿物来进行观察。
对矿物晶体要选择清洁新鲜的解理石、晶面或光滑的平面进行观察,对集合体是以矿物集合体总的光泽为准。
另外,还要注意某些矿物不同的部位光泽不同,如石英晶面是玻璃光泽而断口面上是油脂光泽。
要注意包裹物,裂隙等对光泽的影响。
五、硬度
硬度是指矿物抵抗摩擦或刻划的能力。
矿物的硬度比较固定,在鉴定上意义重大。
通常确定矿物硬度的方法是用两种矿物相互刻划,用已知矿物硬度来确定未知矿物的硬度。
以摩氏硬度计(表1-1)作标准,即选定10种矿物作为硬度试验的各级标准。
这10种矿物排列顺序是:
表1-1摩氏硬度计
代表矿物
滑石
石膏
方解石
萤石
磷灰石
正长石
石英
黄玉
刚玉
金刚石
硬度等级
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
例如,某一种矿物能刻划磷灰石,同时又能被磷灰石所刻划,则其硬度为5;
如果某一种矿物能刻划磷灰石,但磷灰石却不能刻划它而被正长石所刻划,则其硬度为5.5。
应该指出:
摩氏硬度计仅是硬度的一种等级,它只表明硬度的相对大小,不表示其绝对值的高低,绝不能认为金刚石的硬度为滑石的10倍。
在野外工作时,常采用硬度代用品,如指甲的硬度约为2.5,回形针的硬度约为3.5,玻璃片的硬度约为5,小刀的硬度约为6,锉刀的硬度约为7。
一般矿物的硬度很少有超过7的。
六、解理和断口
矿物依一定方向裂开的性质叫解理。
因为矿物是由分子结合而成,而分子排列有一定规律;
分子对各方面联系的力量并不完全平衡,如施加外力,即在分子力联系较弱处裂开。
其裂开的平滑面叫解理面。
不规则的破裂面叫断口。
矿物按解理面裂开有难有易,解理面可分为:
1.极完全解理:
解理面极为平滑,可裂成薄片状,如云母。
2.完全解理:
解理面平滑,不易发生断口,往往沿解理面裂开为小块,而其外形仍与原来的晶形相似,如方解石。
3.不完全解理:
在矿物碎块上可以找到解理面,但比较困难,主要都是不平滑的断口,如磷灰石。
4.无解理:
碎块中找不到解理面,如石英。
根据解理面的数目可分为一向解理(如云母)、二向解理(如长石)、三向解理(如方解石)等。
必须把解理面与结晶面区别开来。
有些矿物只有结晶面,而没有解理面,如石英。
矿物断口的形状有:
1.贝壳状断口:
破裂面像贝壳,如石英。
2.平坦状断口:
破裂面略微平坦,如磁铁矿。
3.土状或粒状断口:
断口处粗糙似粘土状,如褐铁矿。
4.参差状断口:
断口有参差状突起,如角闪石、辉石。
观察解理要注意以下几点:
1.只有粗大晶体的矿物能用肉眼看解理,非晶质或颗粒太小的晶质矿物无法观察解理。
2.要学会区别解理面与晶面。
(1)晶面为晶体形成过程中生长到最外面的一层平面,受力打击后,立即破碎消失,解理面为晶体内部构造上连接力弱的方向,受力打击后可连续出现互相平行的平面,呈阶梯状。
(2)晶面一般比较暗淡且不平,解理面颜色新鲜,光泽较强。
(3)在区别解理的级别时,解理面光滑平整,反光性强者,属极完全或完全解理,如需仔细观察才能看到者,属中等解理。
(4)划分解理组数时,要在同一单体上,将标本方向基本固定后,再进行计数,以免重复。
相互平行的解理面称为一组,不同方向的解理面为另一组,当同一单体上有两组以上解理时,即可观察解理面的夹角大小(判断解理交角的度数,只要判断其是等于90度、小于90度、大于90度)。
由于矿物的解理是严格受其内部构造所控制的,所以性质稳定,是鉴定矿物的主要根据。
一定要掌握鉴定解理的方法。
七、比重
比重指矿物的重量与4℃时同体积水的重量比。
矿物的比重测定比较困难,可用手掂其重量约略估计比重的大小。
绝大多数矿物的比重在2.5~4之间。
比重小于2.5者称轻矿物;
大于4者称重矿物;
2.5~4者称为中等比重的矿物。
上述的主要物理性质,在鉴定时不一定对每一种矿物都需用,因为许多矿物只有几种性质显著,常常根据一二种性质就可以鉴定其为某种矿物。
矿物的鉴定,除根据物理性质外,还可以做一些简单的化学测试。
八、盐酸反应
含有碳酸盐的矿物,加盐酸会放出气泡,其反应式:
CaCO3+2HCl→CaCl2+C02↑+H2O
根据与10%的盐酸发生反应时放出气泡的多少,可分四级:
低——徐徐的放出细小气泡中——明显起泡
高——强烈起泡。
极高——剧烈起泡,呈沸腾状
九、根据表1-2所列项目,认识各种矿物
表1-2各种矿物的性质和风化特点
特征
名称
形状
颜色
条痕
光泽
硬度
解理
断口
比重
10%HCl
反应
其他
风化特点与分解产物
石英
六方柱、椎或块状
无、白
玻璃油脂
无
贝壳状
2.6
晶面上有条纹
不易风化、难分解,是土壤中砂粒的主要来源
板状、柱状
肉红为主
玻璃
二向
完全
风化后产生粘粒、二氧化硅和盐基物质,正长石含钾较多,是土壤中钾素来源之一。
斜长石
板状
灰白为主
6~6.5
解理面上可见双晶条纹
白云母
片状、板状
白
珍珠
2~3
一向极
2.7~3.2
有弹性
白云母抗风化分解能力较黑云母强,风化后均能形成粘粒。
并释放大量钾素,是土壤中钾素和粘粒来源之一。
黑云母
黑褐
浅绿
角闪石
长柱状
暗绿、灰黑
5.5~6
参差状
3.2~3.6
容易风化分解产生含水氧化铁,含水氧化硅及粘粒。
并释放大量钙、镁等元素。
辉石
短柱状
深绿、褐黑
5~6
橄榄石
粒状
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