热带、亚热带地区原生铝硅酸盐矿物强烈分解,土壤中形成和聚积次生铁铝氧化物的过程。作用机制 原生矿物(除石英、锐钛矿、锆石等抗风化矿物外)彻底分解,释放出盐基、碳酸盐和非晶质二氧化硅,在湿热条件下它们大量遭到淋失,土壤中铁、铝氧化物相对富集,形成晶质的针铁矿、赤铁矿及三水铝石等氧化物,粘土矿物以高岭石及铁铝氧化物为主。
热带、亚热带地区原生铝硅酸盐矿物强烈分解,土壤中形成和聚积次生铁铝氧化物的过程。
原生矿物(除石英、锐钛矿、锆石等抗风化矿物外)彻底分解,释放出盐基、碳酸盐和非晶质二氧化硅,在湿热条件下它们大量遭到淋失,土壤中铁、铝氧化物相对富集,形成晶质的针铁矿、赤铁矿及三水铝石等氧化物,粘土矿物以高岭石及铁铝氧化物为主。随着铁铝化作用的增强,铁、铝氧化物,尤其是三水铝石比例增加,而高岭石减少,乃至消失,游离态式中:q为水流通量,△ψ1为土与根间的水势差,△ψ2为根与叶间的水势差,△ψ3为叶与大气间水势差。
铁、铝、锰、钛富集。铁铝化作用包括铁质化作用与富铝化作用(见铁质化作用、富铝化作用)。一般铁质化作用先于富铝化作用产生,但在风化淋溶强烈的土壤中,氧化铁与三水铝石同时产生,形成粘重、不透水、层次分化不明显的红色铁铝氧化物土壤。
热带、亚热带土壤的铁铝化作用可分为3个发展阶段。①初级阶段,土壤可溶盐及碳酸盐完全淋失,原生铝硅酸盐矿物分解后,产生2∶1型水云母、蛭石,2∶1∶1型绿泥石及1∶1型高岭石等粘土矿物,以水云母和高岭石为主。游离氧化铁释放经沉淀、脱水、结晶,形成针铁矿或赤铁矿,出现铁结核及铁质包被物,交换性铝增加,土壤呈弱酸性,阳离子交换量较高,盐基饱和度50%左右,粘粒硅铝率2.4左右,形成具有铁硅铝特性的土壤(如黄棕壤、棕红壤及准红壤)。②中级阶段,矿物分解较强烈,交换性盐基基本淋失,土壤盐基饱和度降至10%左右,硅大部分淋溶。粘土矿物以1∶1型高岭石占优势,有少量2∶1型及2∶1∶1型粘土矿物,三水铝石较少。粘粒硅铝率为2.0~2.4,阳离子交换量较低,粘粒活性较大,在土体中有移动,呈强酸性反应,发育为红壤。③高级阶段,矿物分解和二氧化硅淋溶强烈,仅存一些抗风化原生矿物(石英、白云母、锐钛矿等)。铁铝氧化物高度富集,有结晶态针铁矿、赤铁矿、三水铝石,并有高岭石及钛、锰氧化物积累,铁游离度大,可达80%。可变电荷胶体增多,阳离子交换量明显减少,铝饱和度高,呈强酸性反应,粘粒不能移动,粘粒硅铝率低于2,先后形成赤红壤和砖红壤。砖红壤的三水铝石、针铁矿及赤铁矿多于赤红壤,游离铁、铝、钛氧化物总量超过40%。粘粒被铁、铝氧化物紧密胶结成稳定的微团聚体,称为假砂。
土壤或粘粒中二氧化硅分子数与铁、铝二三氧化物分子数总和的比值,用SiO2/Fe2O3+Al2O3或SiO2/R2O3、Saf值表示。硅铁铝率是反映铁铝化作用强弱的指标,在排水良好的土壤中,铁呈氧化态,比较稳定,一般硅铁铝率愈小,铁铝化程度愈大,与硅铝率呈同样趋势。如海南省花岗岩上发育的砖红壤在岩石风化和成土过程中,硅大量淋失,而铁铝富集,土壤的硅铁铝率为2.0,风化体为5.89,花岗岩为7.93。但排水不良、潜育化的这些土壤,由于Fe3+还原成Fe2+后可溶解而淋溶,硅铁铝率不宜作为土壤铁铝化程度的指标。
是中国土壤系统分类中热带、亚热带土壤分类的诊断特性。把初级铁铝化阶段的土壤划入铁硅铝土纲,中、高级铁铝化阶段的土壤划入铁铝土纲。铁铝特性的指标是:粘土矿物以1∶1型高岭石类及铁、铝氧化物占优势,细土游离氧化铁大于或等于2,或游离Fe2O3/全量Fe2O3≧0.4,阳离子交换量(pH7)与粘粒量之比值小于0.24,或有效阳离子交换量与粘粒量之比值小于0.18,粘粒硅铝率小于2.4。细土三酸消化分解物中K2O含量小于3.5%。
具有铁铝化特性的土壤类型,在中国有砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤、燥红土、黄棕壤、黄褐土等。美国土壤系统分类中的老成土(Ultisols)和氧化土(Oxisols)等土纲;1988年联合国世界土壤图中的铁铝土(Ferralsols)、粘绨土(Nitisols)、低活性强酸土(Acrisols)铁铝雏形土(Ferralic cambisols)、铁铝砂性土(Ferralic Arenosols)等都具有铁铝化作用。
用来表示热带雨林中,砖红壤的形成过程,是铁铝化作用的一种表现形式。土壤经过强烈脱盐基和脱硅作用,土体中铁、铝大量聚积,呈砖红色,湿时软,干后硬,土质粘重,粘粒含量超过50%,硅铝率低(1.4左右)酸性反应,有网纹层,是地质过程产物,产生铁结核、铁硬盘或聚铁网纹体(见聚铁网纹化作用)。
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