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.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Гранулометрический и минералогический состав почв
2. Засоление почв. Комплекс мероприятий по борьбе с засолением почв
3. Кислотность и щелочность почв.
4. Роль органического вещества почв.
5. Химический и минералогический состав глин, применямых для приготовления глинистых буровых промывочных жидкостей. Гидратация глин и ингибирование глин.
6. Химический состав минеральной части почв.