Российской Федерации Федеральное агентство по образованию и науке Владивостокский государственный университет экономики и сервиса
Скачать 3.36 Mb.
|
Тема 2. МИНЕРАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПОЧВТвердая фаза почвы подразделяется на минеральную и органическую. Минеральная часть почвы составляет главную по весу часть почвенной массы – 90–95%. В связи с этим целесообразно рассмотреть минеральную часть почвы и ее минералогический состав. Почвообразующие (материнские) породы в значительной степени определяют состав твердой фазы почв. Почвообразующие породы предопределяют ряд важнейших свойств почв: 1) механический состав почв; 2) минералогический и химический состав почв; 3) физические и физико-химические свойства; 4) водно-воздушный и тепловой режим почв. Наряду с этим почвообразующие породы во многом определяют строение почв, их плодородие, влияют на многие факторы и процессы почвообразования. Изменения свойств почвообразующих пород в разной степени связаны и с генезисом почв. Почвообразующие породы по своему происхождению подразделяются на магматические, осадочные и метаморфические. Магматические породы образуются при остывании расплавленной жидкой массы магмы внутри земной коры (глубинные или интрузивные) и вытекшей в виде лавы на земную поверхность (излившиеся или эффузивные). По своему составу магматические породы в зависимости от содержания в них кремнезема подразделяются на четыре группы: кислые (более 65%), средние (52–65%), основные (40–52%) и ультраосновные (меньше 40%). Химический состав этих групп определяет своеобразие генезиса, эволюции и свойств формирующихся на них почв. Так, почвы, развитые на кислых магматических породах (гранитах, пегматитах, риолитах, дацитах и др.), относительно обогащены кремнеземом и обеднены железом и алюминием и содержат очень мало кальция и магния. В условиях гумидного климата из них быстро выносятся щелочноземельные элементы, что и обусловливает кислую реакцию среды этих почв и низкий уровень их плодородия. На основных магматических породах (базальты, габбро и др.) формируются почвы с повышенным содержанием железа, марганца, хрома. Продукты выветривания основных горных пород быстро приобретают глинистый характер, долгое время сохраняют близкую к нейтральной реакцию среды. Осадочные породы – образовались на земной поверхности путем выветривания и переотложения продуктов выветривания магматических и метаморфических пород или из отложений остатков различных организмов. Осадочные породы делятся на обломочные, глинистые, породы химического и органического происхождения. Обломочные, или кластические, породы представляют собой продукты механического разрушения различных пород. Они дифференцируются по величине и форме обломков и степени цементации на грубообломочные или псефиты (рыхлые: валуны, галька, гравий, глыбы, щебень, хрящ; сцементированные: конгломераты и брекчии), песчаные или псамиты (пески и песчаники) и алевритовые породы или алевриты. Алевриты (супеси, суглинки, лессы) состоят из тонкозернистых частиц размером 0,1–0,01 мм. Они занимают промежуточное положение между песками и глинами. Глинистые породы или пелиты состоят преимущественно из частиц меньше 0,01 мм. Плотные очень твердые глинистые породы, образовавшиеся в ходе цементации глин, называются аргиллитами. Среди осадочных пород химического и органического происхождения выделяют следующие основные группы: карбонатные (известняки, мергели, доломиты и мел), кремнистые (диатомиты, трепелы, опоки и кремневые конкреции), сернокислые и галлоидные (гипс, каменная соль и др.), железистые, фосфоритные и каустобиолиты – органогенные горючие породы (торф, угли, нефть и др.). Метаморфические породы образуются из осадочных и магматических пород в глубоких слоях земной коры под воздействием высокой температуры и большого давления. К ним относятся гнейсы, сланцы (глинистые, слюдяные, кремнистые), мраморы (формирующиеся из известняков), кварциты (возникающие из песчаников). По генезису почвообразующие породы подразделяются на следующие основные категории: элювиальные, делювиальные, пролювиальные, аллювиальные, озерно-ледниковые, озерные, эоловые, морские. Элювиальными породами или элювием называются продукты выветривания исходных горных пород, залегающие на месте своего образования. Элювиальные породы развиты на плоских водораздельных участках, на склонах элювий отсутствует или слабо развит. Делювиальные отложения или делювий – это склоновые отложения, сложены топографически смещенными продуктами физико-химического выветривания горных пород. В местах, где трудно провести границу между делювием и элювием, их выделяют как элюво-делювиальные отложения. Пролювиальные отложения – это отложения мощных временных водотоков у подножия гор, в межгорных долинах, в устьях речных долин, овражно-балочных систем. Аллювиальные отложения представляют осадки проточных вод или пойменные наносы, отлагаемые паводковыми водами, сюда же относятся донные отложения озер и дельтовые отложения рек. Для аллювиальных отложений характерна слоистость, литологическая неоднородность. Ледниковые отложения представлены моренами, флювиогляциальными или ледниково-озерными осадками. Моренами называют отложения рыхлого обломочного материала, перенесенные движущимся ледником. Морены имеют неоднородный механический состав, состоят из смеси глины, песка, гравия, щебня, валунов. Окраска моренных отложений в пределах таежно-лесной зоны красно-бурая, желто-бурая; в лесостепной она буро-желтая с белесыми пятнами углекислого кальция. Флювиогляциальные или ледниково-озерные отложения образуются вне пределов ледников за счет отложений из текучих ледниковых вод. Озерно-ледниковые отложения представлены ленточными глинами, образуются в ходе отложения взвесей из воды приледниковых озер. Для них характерно чередование тонких песчаных прослоек и более мощных глинистых. Эоловые отложения формируются в результате отложения частиц, привнесенных ветром. В их составе преобладают частицы размером 0,05–0,25 мм. Эоловые пески слагают дюны, барханы. Морские четвертичные отложения имеют ясную горизонтальную слоистость, хорошую послойную отсортированность. Морские отложения засолены. Покровные суглинки распространены в зоне ледниковых отложений. По механическому составу они суглинистые, покрывают морену с поверхности, мощность их может достигать нескольких метров. Лесс – тонкозернистая карбонатная осадочная пылевато-суглинистая порода, содержащая до 70% частиц крупной пыли (0,05–0,01 мм). Лесс имеет палевый или желто-палевый цвет, пористый. МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВВ состав почвообразующих пород, почв входят минералы, принадлежащие по своему происхождению к двум большим группам: первичным и вторичным. Первичные минералы магматического и метаморфического происхождения, образовывались в недрах земной коры и перешли в состав почв из массивно-кристаллических пород. Несмотря на большое разнообразие первичных минералов (более двух тысяч), входящих в состав массивно-кристаллических пород магматического и метаморфического происхождения, лишь часть их (50–60 минералов) встречается повсеместно в значительном количестве и они называются почвообразующими минералами. Среди первичных минералов наиболее широко распространенные можно по происхождению и по их химической природе объединить в несколько групп. Окислы: Кварц (SiO2) – безводная соль кремния. Среди первичных минералов он наиболее распространенный в горных породах и почвах (40–60% и более); очень прочный, устойчивый к выветриванию. Не встречается в почвах, сформировавшихся на основных породах. Кварц находится в крупных фракциях, но встречается и в составе тонкодисперсной части почв и составляет 2–3%. Значение кварца велико. От количества и размера его зерен зависит механический состав почв и многие физические и физико-химические свойства, в частности такие, как водопроницаемость, связанность, влагоемкость. Содержание кварца может являться косвенным признаком интенсивности процессов выветривания. Опал (SiO2nН2О) – аморфный минерал и аморфный порошковидный коллоидный кремнезем. Содержит воды от 1 до 34%. Возникает при разрушении силикатов многих пород. Образуется в живых организмах. Встречается в форме фитолитов, скелетов диатомовых водорослей, в составе тонкодисперсной части почв. От содержания в почве опала и подобных ему соединений зависит максимальная гигроскопичность, а последняя является показателем гидрофильности почвы и доступности воды растениям. Гематит (Fe2O3) – безводная окись железа, легко подвергающаяся процессам выветривания; в почвах встречается в количестве до 0,5%. Магнетит (Fe3O4) – безводная закись-окись железа, так же как и гематит, легко выветривается; в почвах встречается в количестве около 0,5–1,0%. Лимонит (Fe2O3 nН2О) – гидроокись железа. Лимонит образует охристо-желтые и желто-бурые агрегаты, покрывающие почвенные частицы и обломки горных пород. Рутил (TiO2) – безводная окись титана. Подобно кварцу этот минерал очень прочен и устойчив в коре выветривания, встречается в почвах в количестве около 0,3–0,5%. Корунд (Al2O3) – безводная окись алюминия; в некоторых почвах встречается в виде единичных зерен. Силикаты. Эта группа минералов является производной метакремневой (Н2SiO3) и ортокремневой (Н4SiO4) кислот. Кальциевые, магниевые и железистые соли метакремневой кислоты (метасиликаты – СаSiO3, MgSiO3, FeSiO3) образуют большую группу минералов амфиболов и пироксенов. Эти минералы сравнительно легко подвергаются выветриванию, но, несмотря на это, содержание их в почве составляет 5–15%. Они имеют окраску темно-зеленого, черного цвета; характерны для молодых почв и при выветривании служат источником пополнения почв карбонатами кальция, соединений железа и кремния. Магнезиально-железистые соли ортокремневой кислоты (ортосиликаты MgSiO4, MgFeSiO4, FeSiO4) представляют группу минералов оливина. Их содержание в почве варьирует от 0,5 до 1%. Алюмосиликаты представлены различными солями алюмокремневых кислот. Наиболее часто встречаются минералы, представляющие соли каолиновой (Н2Al2Si2O8), пирофиллитовой (Н2Al2Si4O12), полевошпатовой (Н2Al2Si6O16) кислот. Среди породообразующих минералов известны соли названных кислот: соли каолиновой кислоты – СаAl2Si2O8 – минерал анортит и Na2Al2Si2O8 – нефелин; соли пирофиллитовой кислоты – К2Al2Si4O12 – лейцит; соли полевошпатовой кислоты – К2Al2Si6O16 – ортоклаз (микроклин) и Na2Al2Si6O16 – альбит. Чаще всего среди них встречается ортоклаз. Эти минералы составляют 10–15% почвы, хорошо выветриваются. Изоморфные смеси анортита и альбита, кристаллизуясь в различных соотношениях друг с другом, образуют обширную группу плагиоклазов. Плагиоклазы, в которых преобладает анортит, называют основными, а альбит – кислыми. Полевые шпаты наряду с кварцем широко распространены в почве (около 20%) и почвообразующих породах (в изверженных породах до 60%). Выветривание горных пород, содержащих полевые шпаты идет медленно, поэтому их кристаллы встречаются главным образом в песчаной и пылеватой фракциях. Полевые шпаты являются источником образования глинистых минералов. Они существенно влияют на плодородие почв. Крупные зерна полевых шпатов, аналогично кварцу, влияют на физические свойства почв. Из натриевых полевых шпатов образуется сода, что является причиной возникновения содовых солончаков. Ортоклаз является одним из источников калийного питания растений, из которого он усваивается при измельчении частиц минерала до размера менее 0,001 мм (Горбунов, 1974). К группе алюмосиликатов принадлежат также слюды – кислые соли алюмокремневых кислот. В группу слюд входят мусковит (калийная слюда, глиноземистая слюда), серицит – тонкочешуйчатая разновидность мусковита, биотит, железисто-магнезиальная слюда. Содержание их в почвах доходит до 10%. Слюды довольно легко выветриваются, в связи с чем наименьшее их содержание отмечается в древних корах выветривания и в почвах, распространенных в зоне влажного климата. В кислых изверженных породах и развитых на них почвах преимущественно встречается светлая слюда (мусковит), а в основных – темноцветная (биотит). Количество слюд в почве обусловливается составом исходной горной породы и ее гранулометрическим составом. Слюды имеют большое значение для агрохимических и физических свойств почв. Они, особенно мусковит, являются источником калийного питания для растений. По мере перехода слюд в гидрослюды подвижность и доступность растениям калия увеличивается. Недостаток калия в красноземах объясняется малым содержанием в них гидрослюд. Если в почве много крупнозернистых слюд, то они, как кварц и полевые шпаты, увеличивают водо- и воздухопроницаемость почвы. Сульфиды. Из обширной группы сульфидов в почвообразующих породах и почвах чаще всего присутствует сульфид железа FeS2 в виде пирита, который встречается в количестве от 0,2 до 0,5%. При выветривании сульфидов железа происходит окисление серы и образуется сернокислое железо и свободная серная кислота. Далее происходит окисление железа из двухвалентного в трехвалентное и его гидратация. При этом в почвах накапливается гидрат окисла железа и серная кислота. Таким образом, окисление и последующая гидратация пирита сопровождаются образованием гидратов окислов железа различных сернокислых солей и подкислением почв. Фосфаты. Среди первичных минералов, представляющих фосфорнокислые соли, наиболее широко распространен апатит Са5(Cl,F)(PO4)3, содержание которого составляет 0,3–0,5%. Помимо фосфора апатит является источником хлора и фтора. Первичные минералы находятся преимущественно в механических элементах больше 0,001 мм, а вторичные – менее 0,001 мм. Значение первичных минералов для почвы разносторонне: от их количества зависят водно-физические свойства почв, они являются источником зольных элементов питания растений, основной для образования глинистых минералов. Вторичные минералы образуются в коре выветривания и почве в результате разрушения первичных минералов и путем синтеза из промежуточных продуктов выветривания. Разрушение первичных минералов тесно связано с процессами физического, химического, биологического выветривания, в ходе которого образуются вторичные минералы. Физическое выветривание. Под физическим выветриванием понимают механическое разрушение горных пород и минералов без изменения их химического состава. Оно связано с действием корней, периодическим нагреванием и охлаждением горных пород, породообразующих минералов, которые имеют различный коэффициент расширения (даже у одного и того же минерала) по их разным кристаллооптическим осям. В силу этого попеременное нагревание и охлаждение приводит к образованию трещин в горной породе. Трещины заполняются водой, которая, замерзая, способствует расширению трещин с последующей дезинтеграцией горных пород. Химическое выветривание. Под химическим выветриванием горных пород следует понимать изменения, связанные с гидролизом, растворением, гидратацией и окислением. Оно связано с воздействием воды, насыщенной кислородом, углекислотой, которая, соприкасаясь с породой, приводит к гидратации, окислению и растворению ряда минералов. Биологическое выветривание. Под биологическим выветриванием следует понимать изменения горных пород, происходящие под влиянием организмов, продуктов их жизнедеятельности. Микрофлора (сине-зеленные и диатомовые водоросли, грибы, бактерии), а также мхи и лишайники активно химически видоизменяют минералы. Деятельность высших растений своими выделениями способствует химической трансформации минералов и горных пород. В результате деятельности микрофлоры и высших растений в почвенных растворах появляется ряд агентов химического выветривания горных пород, первичных минералов – кислород, углекислота, различные органические соединения кислотного типа, продуцируемые растительными и животными организмами или образующиеся в ходе разложения их отмерших частей. Из продуктов физико-химического выветривания первичных минералов – гидратов окислов кремния, гидратов окислов железа и алюминия и других соединений – синтезируются вторичные или, как их еще называют, глинистые минералы. Вторичные минералы. Вторичные минералы преимущественно сосредоточены в тонкодисперсной части почвы – фракциях размером менее 0,001 мм. В число вторичных минералов входят минералы простых солей, минералы гидроокислов и окислов, глинистые минералы. К числу простых солей относятся: кальцит – CaCO3; сода – Na2CO3·10H2O; гипс – CaSO4·2H2O; галит – NaCl и ряд других. Содержание простых солей в почвах и в их различных горизонтах варьирует от сотых долей процента до десятка процентов. Некоторые из них, как, например, хлористый натрий, карбонат кальция, существенно влияют на ход почвообразовательных процессов и свойства почв. В частности, в условиях засушливого климата происходит накопление этих солей, качественный и количественный состав которых определяет степень и характер засоления почв. Минералы гидроокислов и окислов – это гидроокислы кремния, алюминия, железа, марганца, образующиеся в виде гидратированных гелей, в дальнейшем дегидратируются и кристаллизуются с образованием окислов и гидроокислов кристаллической структуры. Степень окристаллизованности минералов обусловливает их растворимость: чем больше окристаллизованность, тем меньше их растворимость. На растворимость полуторных окислов большое влияние оказывает реакция среды: при рН меньше 5 в почвенный раствор переходит алюминий, а при рН меньше 3 – трехвалентное железо. Содержание и профильная дифференциация аморфных форм полуторных окислов, гуминовых кислот, фульвокислот и их отдельных фракций тесно взаимосвязаны и взаимообусловлены. Это находит свое отражение как в свойствах почв, так и в их генезисе. Среди вторичных минералов наиболее распространенными являются глинистые минералы, представленные минералами групп монтмориллонита, гидрослюд, каолинита. Они характеризуются слоистым кристаллическим строением, высокой дисперсностью, поглотительной способностью, наличием в них химически связанной воды. Каждая из выделенных групп глинистых минералов обладает специфическими свойствами и определенным значением в плодородии почв. Монтморилонит имеет трехслойное строение с сильно расширяющейся при увлажнении кристаллической решеткой, что определяет высокое поглощение воды минералом и, как следствие, сильное его набухание. Гидрофильность обусловливается не только мобильной кристаллической решеткой, но и их высокой дисперсностью. В их составе до 80% частиц размером менее 0,001 мм. Монтмориллонит имеет высокую емкость поглощения катионов – 80–120 мг/экв на 100 г почвы. Минералы группы монтмориллонита преобладают в составе вторичных минералов почв с нейтральной, слабощелочной реакцией среды. Их много в черноземах и особенно в темных слитных почвах. В сочетании с гуминовыми кислотами монтмориллонит образует водопрочные агрегаты, что способствует оструктуриванию почвенной массы. Почвы, богатые минералами монтмориллонитовой группы, характеризуются повышенными значениями поглотительной способности, сильным набуханием, липкостью и высокой максимальной гигроскопичностью. Каолинитовая группа минералов встречается в почвах в небольших количествах и преобладает только лишь в ферраллитных почвах, где каолинит является основным глинистым минералом. Минералы групп каолинита имеют жесткую двухслойную кристаллическую решетку, в силу чего они не набухают. Дисперсность у них небольшая, емкость поглощения не превышает 20 мг/экв на 100 г почвы. Преобладание каолинита в почвах – один из признаков бедности их основаниями. Гидрослюды (гидромусковит, гидробиотит и др.) имеют широкое распространение в осадочных породах и присутствуют в различных количествах почти во всех почвах, особенно в подзолистых и сероземах. Их кристаллическая решетка аналогична минералам группы монтмориллонита. Формируются гидрослюды в ходе преобразования первичных минералов – слюд и полевых шпатов. Гидрослюды являются важным источником калия для растений, так как его содержание достигает в них 6–8%. Емкость поглощения гидрослюд составляет 45–50 мг/экв на 100 г почвы. Среди глинистых минералов в почвах сравнительно широко распространены вермикулит и хлориты. В почвах содержится много смешанослойных минералов. В их кристаллической решетке чередуются октаэдрические и тетраэдрические слои разных минералов: монтмориллонита с гидрослюдами, вермикулита с хлоритом. Соотношение вторичных и первичных минералов взаимосвязано с механическим составом. По мере утяжеления механического состава почв, почвообразующих пород в них увеличивается содержание глинистых минералов. В песках и супесях преобладают первичные минералы. Состав и содержание минералов, особенно глинистых, определяют многие свойства и в целом плодородие почв. Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы1. Дайте характеристику магматических, метаморфических и осадочных пород. 2. Дайте определение отдельных генетических категорий почвообразующих пород. 3. Перечислите наиболее распространенные в почвах и горных породах первичные минералы и их взаимосвязь со свойствами почв. 4. Охарактеризуйте вторичные минералы почв и их взаимосвязь со свойствами почв. 5. Какова роль физического, химического, биологического выветривания в формировании минералогического состава почв? |
Похожие:
 | Рабочая программа учебной дисциплины Федеральное агентство по образованию... Учебная программа по дисциплине Информационное обеспечение организации дорожного движения, предназначена для студентов специальности... |  | Российской Федерации Владивостокский государственный университет... Рабочая программа учебной дисциплины «Креативные технологии в сервисе» составлена в соответствии с требованиями ооп 100100. 62 Сервис... |
| Российской Федерации Владивостокский государственный университет... Рабочая программа по учебной дисциплине «Выполнение проекта в материале» составлена в соответствии с требованиями ооп: 072500. 62... | | Российской Федерации Федеральное агентство по образованию гоу впо... Предусмотренный настоящим Положением уровень учебно-методической обеспеченности учебной дисциплины является одним из условий, позволяющих... |
| Российской Федерации Владивостокский государственный университет... Рабочая программа по учебной дисциплине «Основы текстильного дизайна» составлена в соответствии с требованиями ооп: 072500. 62 Дизайн... | | Российской Федерации Владивостокский государственный университет... Рабочая программа по учебной дисциплине «Компьютерные технологии в графическом дизайне» составлена в соответствии с требованиями... |
| Программа по дисциплине «Документационное обеспече-ние управления... Министерство образования и науки Российской Федерации Владивостокский государственный университет экономики и сервиса | | Российской Федерации Владивостокский государственный университет... Автор: доктор политических наук, профессор кафедры международных отношений и американистики вгуэс шинковский М. Ю |
| Российской Федерации Владивостокский государственный университет... Составитель: доктор политических наук, профессор кафедры международных отношений и американского регионоведения вгуэс шинковский... | | Российской Федерации Владивостокский государственный университет... Рабочая программа учебной дисциплины «Невербальные средства коммуникации» составлена в соответствии с требованиями ооп: 100100. 62... |
| Процесс поиска и творчества в науке представляет собой весьма сложную и комплексную проблему Федеральное агентство по образованию российской федерации фгоу впо «южный федеральный университет педагогический иститут» | | Издательства или провайдера Доступ ко всем бд ebsco publishing имеют организации дво ран и Владивостокский государственный университет экономики и сервиса; к... |
| Российской Федерации Владивостокский государственный университет экономики и сервиса Руководство предназначено для студентов специальности 013100 «Экология» при подготовке, выполнении и защите дипломных работ (проектов).... | | Oxford University Press Доступ имеют организации дво ран, Дальневосточный государственный технический университет, Владивостокский университет экономики... |
| Минобрнауки россии федеральное государственное бюджетное образовательное... Апологетика в XIX-XX вв. (Эпоха великих германских философов и больших достижений науки) | | Российской Федерации Владивостокский государственный университет... Ооп по направлению подготовки 080400. 68 Управление персоналом, профиль подготовки Кадровый менеджмент на базе фгос впо |
