地表基質(zhì)：顆粒知多少,？
◎? 李瑞紅 劉? 航
地球是人類的家園,，陸地表層是人們賴以生存的主要場所，但是地球上陸地面積僅占地球表面積的29.2%。人類在陸地上繁衍生息,，用智慧和雙手建設(shè)美好家園,。地表基質(zhì)是當(dāng)前出露于地球陸域地表淺部或水域水體底部,，主要由天然物質(zhì)經(jīng)自然作用形成,，正在或可以孕育和支撐森林、草原,、水等各類自然資源的基礎(chǔ)物質(zhì),。陸域天然物質(zhì)經(jīng)自然作用形成的顆粒物質(zhì)普遍存在于自然界，也是地球上存在最多,、最為人們所熟悉的物質(zhì)類型之一,，例如土壤、砂石等,。土壤是一種重要的自然資源,，形成1厘米厚的土壤需要成百上千年。土壤是大量顆粒物質(zhì)組成的離散態(tài)或集合體,，也是地球表面能量、物質(zhì)流動(dòng)和信息傳遞最活躍的物質(zhì),。那么,，陸域地表淺部土壤顆粒物質(zhì)組成成分是什么？天然顆粒物質(zhì)在地球表層是怎么分布的,？如何孕育和支撐森林,、草原、水等各類自然資源的,？以上這些問題都需要通過地表基質(zhì)調(diào)查來回答,。
地表基質(zhì)按照發(fā)育發(fā)展全過程,，從物質(zhì)形態(tài)上可以劃分為巖石、礫質(zhì),、土質(zhì),、泥質(zhì)4類地表基質(zhì)一級分類和14類地表基質(zhì)二級分類。地表基質(zhì)調(diào)查是依據(jù)地表基質(zhì)分類方案,，針對自然層位開展的綜合性調(diào)查工作,。不同形態(tài)、大小和結(jié)構(gòu)的顆粒物質(zhì)組成的自然層位是自然資源分層分類管理模型中的重要組成部分,。
什么是顆粒物質(zhì),？
一般地，人們把尺寸直徑大于1微米（千分之一毫米）的固體稱為顆粒物質(zhì),。由細(xì)小顆粒（有機(jī)和無機(jī)）組成的宏觀體系如團(tuán)聚體,、礦物、礫石,、巖屑是組成陸域表層土壤的主要物質(zhì),。土壤中單個(gè)顆粒的粒級分布在6個(gè)數(shù)量級范圍內(nèi)變化（1米-10-6米）。當(dāng)顆粒粒徑在1納米~100納米之間時(shí),，被稱為膠體顆粒,，會(huì)發(fā)生丁達(dá)爾現(xiàn)象（丁達(dá)爾效應(yīng)）。當(dāng)顆粒尺度更小,，則涉及原子,、分子以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的量子力學(xué)基礎(chǔ)理論。
地表基質(zhì)的顆粒物質(zhì)
自然界陸域表層多數(shù)固體天然物質(zhì)都是以顆粒形態(tài)存在,。這些顆粒物質(zhì)主要是由巖石與空氣,、水和生物持續(xù)發(fā)生相互作用而形成的。地表基質(zhì)的顆粒物質(zhì)是在巖石礦物風(fēng)化,、搬運(yùn)和土壤形成過程中產(chǎn)生的,，按其來源與組成可分為礦物顆粒、有機(jī)質(zhì)顆粒及有機(jī)質(zhì)與無機(jī)質(zhì)復(fù)合顆粒,。一般來說,，無機(jī)礦物部分占地表基質(zhì)固相重量的95%以上，有的高達(dá)99%,。在理想的土壤中各體積組分大致為礦物（45%）,、空氣（20%~30%），水（20%~30%）和有機(jī)質(zhì)（1%~6%）,，土壤中的礦物和有機(jī)質(zhì)顆粒易于形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu),，提升土壤保水保肥能力，有利于植物生長?？梢?，土壤中礦物和有機(jī)質(zhì)顆粒物質(zhì)是支撐和孕育覆蓋層自然資源和生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)物質(zhì)。
土質(zhì)中的礦物或礦物集合體按形態(tài)大小可以分為兩種,。其中較大的顆粒（巖屑,、礫石和粗砂）（粒徑大于2毫米）主要是由不同造巖礦物組成的集合體。較小的顆粒（粒徑小于2毫米大于1微米）通常由石英,、長石,、云母、鐵鋁氧化物和黏土礦物顆粒組成,。其中較小顆粒按照粒徑的大小分為砂粒（2毫米~0.05毫米）,、粉粒（0.05毫米~2微米）和黏粒（小于2微米）。人們?nèi)庋劭梢詤^(qū)分,，并且手指間磋磨有沙質(zhì)感而沒有黏性的是砂粒,；肉眼無法看到顆粒，潮濕時(shí)手感光滑無黏性的為粉粒,；更小的顆粒,，在有水分時(shí)黏著成團(tuán)的為黏粒。根據(jù)砂粒,、粉粒和黏粒的占比將土質(zhì)分為粗骨土,、砂土、壤土和黏土,，壤土是土質(zhì)中最適宜植物生長的,，因此較小顆粒砂粒、粉粒和黏粒不同組分占比是支撐陸地生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵因素之一,。這些顆粒物質(zhì)可以與水,、空氣結(jié)合在一起形成神奇的土壤團(tuán)粒，使得無機(jī)世界變得生機(jī)盎然,。
地表基質(zhì)顆粒物質(zhì)的意義
顆粒物質(zhì)的形成貫穿地表自然資源產(chǎn)生,、發(fā)育、演化和利用的全過程,。地表基質(zhì)顆粒物質(zhì)起著支撐陸地生態(tài)系統(tǒng)植物和微生物的生長的作用,，其粒徑大小、組合比例與排列狀況直接影響土壤的基本性狀,。土壤是固液氣三相體系,，固體顆粒物質(zhì)質(zhì)量、體積,、表面積較大，強(qiáng)烈地影響著水、肥,、氣,、熱狀況，如肥力,，含水量,，通氣性、溫度等,。顆粒物質(zhì)的發(fā)生和發(fā)育與巖石礦物風(fēng)化,、搬運(yùn)和成土作用過程密切相關(guān)。地表基質(zhì)層天然物質(zhì)顆粒（包括超微及納米顆粒）組合類型的分布,、測試和表征,，對提升自然資源和生態(tài)環(huán)境的認(rèn)知水平有著非常重要的作用。因此,，地表基質(zhì)調(diào)查的主要任務(wù)之一就是進(jìn)行土質(zhì)顆粒物質(zhì)的研究,，涉及顆粒的粒級測量和成分測試。
（作者單位：中國地質(zhì)調(diào)查局廊坊自然資源綜合調(diào)查中心）
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