 |
Минералогический состав почв.
|
|
|
|
Основную долю вещественного состава почв, за исключением торфяных, составляют минеральные частицы.
В зависимости от происхождения они могут включать:
первичные минералы;
вторичные, главным образом глинистые минералы;
акцессорные минералы, характерные только для какого-либо определенного типа пород.
К главным породообразующим минералам относятся кварц, полевые шпаты, нефелин, пироксены, амфиболы, слюды и оливин. В среднем их соотношение в породах, выраженное в процентах от массы, таково: полевые шпаты – 60, кварц – 12, амфиболы и пироксены – 13, слюды – 8, прочие силикаты – 6, остальные минералы – 1.
Важным свойством минералов служит их устойчивость к физическому и химическому выветриванию. В порядке возрастания устойчивости к выветриванию первичные минералы образуют следующий ряд: оливин, апатит, авгит, роговая обманка, биотит, гранат, эпидот, плагиоклазы, ортоклаз, микроклин, кварц, мусковит, циркон, турмалин, рутил.
Первичные минералы почти полностью сосредоточены в гранулометрических фракциях размером более 0,001 мм, в так называемой крупной фракции.
В песчаных породах и сформированных на них почвах они составляют 90–98% от массы; в суглинистых – 50–80% и в глинистых – 10–12%.
Минералы – кристаллические образования. Для любого минерала характерны свои кристаллическая решетка и определенная форма кристаллов. Большинство минералов магматических и метаморфических пород – кислородные соединения. Главные из них – это оксиды, силикаты и алюмосиликаты.
Почвы на 40–60% состоят из кварца. Кварц – один из самых устойчивых к выветриванию минералов.
Второе место в составе почвообразующих пород занимают полевые шпаты – до 20%. Они также обладают большой механической прочностью, но менее устойчивы к химическому выветриванию.
|
|
|
Несколько процентов в составе почвообразующих пород занимают амфиболы (роговая обманка), пироксены и слюды, так как они легко поддаются выветриванию.
Кварц (SiO2) – один из самых распространенных минералов-оксидов. Основой его кристаллохимической структуры являются кремнекислородные тетраэдры, представляющие собой четыре иона кислорода, расположенные по углам тетраэдра, в центре которого заключен ион кремния [SiO4] более малого радиуса, чем кислород. Эти тетраэдры образуют сплошную каркасную структуру, что обусловливает устойчивость кварца к процессам выветривания.
O
O O
Si
O O
Кремнекислородные тетраэдры обладают четырьмя ненасыщенными валентными связями, которые могут быть компенсированы как присоединением катионов (Ca, Mg, K, Na, NH4), так и соединением с другими кремнекислородными тетраэдрами. Таким образом формируются силикаты. В основе их кристаллохимической структуры лежат кремнекислородные тетраэдры, представляющие изолированные группы или цепочки (простые и сдвоенные), соединенные между собой преимущественно двухвалентными катионами. К породообразующим силикатам принадлежат пироксены, амфиболы, оливин.
Атом кремния в кремнекислородном тетраэдре может быть замещен на атом Al, в этом случае образуются алюмосиликаты, и большинство минералов, слагающих почвы, относятся к ним.
Кремнекислородные тетраэдры, соединяясь между собой через атомы кислорода, образуют различные типы структур: островные (оливин), цепочечные (пироксены), ленточные (амфиболы), каркасные (полевые шпаты и кварц), слоистые (слюды и глинистые минералы).
Значение первичных минералов разностороннее:
от их количества (особенно крупнозернистых фракций) зависят агрофизические свойства почв,
они являются резервным источником зольных элементов питания растений,
|
|
|
а также служат источником образования вторичных минералов.
Вторичные минералы
сосредоточены в тонкодисперсных гранулометрических фракциях размером менее 0,001 мм и представлены глинистыми минералами групп: каолинита, гидрослюд, вермикулита, монтмориллонита и смешанослойными образованиями, а также минералами оксидов железа и алюминия, аллофанами и минералами-солями.
 |
Глинистые минералы Минералы-оксиды Минералы-соли
Глинистые минералы, как правило, составляют основную часть вторичных. Важнейшая роль их состоит в том, что, благодаря высокой поверхностной энергии, они обусловливают поглотительную способность почв, во многом определяют их химический состав и наряду с гумусом служат основным источником питательных минеральных элементов для растений.
Минералы группы каолинита относятся к диоктаэдрическим слоистым алюмосиликатам, обладающим жесткой кристаллической решеткой, не набухают. Ёмкость поглощения (не более 25 мг-экв/100 г почвы) и высокая липкость, но хорошо водопроницаемы. Каолинит преобладает в почвах субтропической и тропической зон (красноземы, желтоземы).
Минералы группы гидрослюд являются трехслойными алюмосиликатами с не расширяющейся решеткой. Емкость поглощения гидрослюд составляет 45–50 мг-экв/100 г почвы. Эти минералы содержат значительное количество калия (до 6–8% К2О). Минералы этой группы широко распространены в подзолистых почвах и сероземах.
Минералы монтмориллонитовой группы (или группы смектита) характеризуются трехслойным строением с сильно расширяющейся при увлажнении кристаллической решеткой. Емкость поглощения у этих минералов составляет 80–120 мг-экв/100 г почвы. Данные минералы чаще свойственны почвам, имеющим нейтральную и слабощелочную реакцию (черноземы, каштановые, солонцы).
Группа смешанослойных минералов наиболее распространена в почвах умеренного и холодного гумидного, а также арктического поясов. Их содержание достигает 30–80%. Они состоят из слоев различных индивидуальных минералов (например, гидрослюда‑монтмориллонит, хлорит‑вермикулит).
К вторичным минералам относятся также оксиды и гидроксиды Al, Fe. Наибольшее значение имеют гематит и гетит – из минералов группы Fe и гиббсит – из минералов группы Al. Они распространены в иллювиальных горизонтах подзолистых почв, а также в красноземах и желтоземах.
|
|
|
Минералы соли встречаются в виде примесей к глинистым минералам в почвах аридных зон. Наиболее широко распространены: карбонаты: кальцит (CaCO3), доломит (CaCO3·MgCO3), сода (Na2CO3·10Н2O); сульфаты – гипс (CaSO4·2H2O), тенардит (Na2SO4); хлориты – галит (NaCl). Большое количество солей характерно для почвообразующих пород, являющихся древними морскими отложениями, и для засоленных почв.
Вторичные минералы по происхождению делятся на две группы:
1) связанные с постмагматическими и метаморфическими, преимущественно гидротермальными процессами (серицитизация, хлоритизация, каолинизация и др.);
2) обусловленные гипергенными процессами (выветриванием и химической седиментацией), это разнообразные глинистые минералы, оксиды и гидроксиды, карбонаты, фосфаты, сульфаты, хлориды и др.
Гипергенные вторичные минералы могут быть остаточными, т.е. унаследованными от почвообразующей породы, а также новообразованными в процессе внутрипочвенного выветривания и трансформации унаследованных от почвообразующих пород минералов.
|
|
|
