◎  李瑞红 刘  航

　　地球是人类的家园，陆地表层是人们赖以生存的主要场所，但是地球上陆地面积仅占地球表面积的29.2%。人类在陆地上繁衍生息，用智慧和双手建设美好家园。地表基质是当前出露于地球陆域地表浅部或水域水体底部，主要由天然物质经自然作用形成，正在或可以孕育和支撑森林、草原、水等各类自然资源的基础物质。陆域天然物质经自然作用形成的颗粒物质普遍存在于自然界，也是地球上存在最多、最为人们所熟悉的物质类型之一，例如土壤、砂石等。土壤是一种重要的自然资源，形成1厘米厚的土壤需要成百上千年。土壤是大量颗粒物质组成的离散态或集合体，也是地球表面能量、物质流动和信息传递最活跃的物质。那么，陆域地表浅部土壤颗粒物质组成成分是什么？天然颗粒物质在地球表层是怎么分布的？如何孕育和支撑森林、草原、水等各类自然资源的？以上这些问题都需要通过地表基质调查来回答。

　　地表基质按照发育发展全过程，从物质形态上可以划分为岩石、砾质、土质、泥质4类地表基质一级分类和14类地表基质二级分类。地表基质调查是依据地表基质分类方案，针对自然层位开展的综合性调查工作。不同形态、大小和结构的颗粒物质组成的自然层位是自然资源分层分类管理模型中的重要组成部分。

　　什么是颗粒物质？

　　一般地，人们把尺寸直径大于1微米（千分之一毫米）的固体称为颗粒物质。由细小颗粒（有机和无机）组成的宏观体系如团聚体、矿物、砾石、岩屑是组成陆域表层土壤的主要物质。土壤中单个颗粒的粒级分布在6个数量级范围内变化（1米-10-6米）。当颗粒粒径在1纳米~100纳米之间时，被称为胶体颗粒，会发生丁达尔现象（丁达尔效应）。当颗粒尺度更小，则涉及原子、分子以及原子核和基本粒子的结构和性质的量子力学基础理论。

　　地表基质的颗粒物质

　　自然界陆域表层多数固体天然物质都是以颗粒形态存在。这些颗粒物质主要是由岩石与空气、水和生物持续发生相互作用而形成的。地表基质的颗粒物质是在岩石矿物风化、搬运和土壤形成过程中产生的，按其来源与组成可分为矿物颗粒、有机质颗粒及有机质与无机质复合颗粒。一般来说，无机矿物部分占地表基质固相重量的95%以上，有的高达99%。在理想的土壤中各体积组分大致为矿物（45%）、空气（20%~30%），水（20%~30%）和有机质（1%~6%），土壤中的矿物和有机质颗粒易于形成团粒结构，提升土壤保水保肥能力，有利于植物生长。可见，土壤中矿物和有机质颗粒物质是支撑和孕育覆盖层自然资源和生态系统的基础物质。

　　土质中的矿物或矿物集合体按形态大小可以分为两种。其中较大的颗粒（岩屑、砾石和粗砂）（粒径大于2毫米）主要是由不同造岩矿物组成的集合体。较小的颗粒（粒径小于2毫米大于1微米）通常由石英、长石、云母、铁铝氧化物和黏土矿物颗粒组成。其中较小颗粒按照粒径的大小分为砂粒（2毫米~0.05毫米）、粉粒（0.05毫米~2微米）和黏粒（小于2微米）。人们肉眼可以区分，并且手指间磋磨有沙质感而没有黏性的是砂粒；肉眼无法看到颗粒，潮湿时手感光滑无黏性的为粉粒；更小的颗粒，在有水分时黏着成团的为黏粒。根据砂粒、粉粒和黏粒的占比将土质分为粗骨土、砂土、壤土和黏土，壤土是土质中最适宜植物生长的，因此较小颗粒砂粒、粉粒和黏粒不同组分占比是支撑陆地生态系统的关键因素之一。这些颗粒物质可以与水、空气结合在一起形成神奇的土壤团粒，使得无机世界变得生机盎然。

　　地表基质颗粒物质的意义

　　颗粒物质的形成贯穿地表自然资源产生、发育、演化和利用的全过程。地表基质颗粒物质起着支撑陆地生态系统植物和微生物的生长的作用，其粒径大小、组合比例与排列状况直接影响土壤的基本性状。土壤是固液气三相体系，固体颗粒物质质量、体积、表面积较大，强烈地影响着水、肥、气、热状况，如肥力，含水量，通气性、温度等。颗粒物质的发生和发育与岩石矿物风化、搬运和成土作用过程密切相关。地表基质层天然物质颗粒（包括超微及纳米颗粒）组合类型的分布、测试和表征，对提升自然资源和生态环境的认知水平有着非常重要的作用。因此，地表基质调查的主要任务之一就是进行土质颗粒物质的研究，涉及颗粒的粒级测量和成分测试。

　　（作者单位：中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心）