Формирования минералогического состава почв

Минералогический состав почв

Минералогический состав почвообразующих пород и почв состоит из первичных и вторичных минералов.

Первичные минералы слагают магматические породы, а в рыхлых породах и почвах являются остаточным материалом выветривания исходных пород. Они представлены преимущественно частицами > 0. 001 мм. В большинстве почв первичные минералы преобладают по массе над вторичными, за исключением ферраллитных почв.

Наиболее распространенными первичными минералами в породах являются кварц, полевые шпаты, амфиболы (роговые обманки) и слюды. Эти минералы составляют основную массу магматических пород. Поскольку первичные минералы обладают различной устойчивостью к выветриванию, относительное содержание их в почвообразующих породах и почвах иное, чем в магматических породах.

Пример. В рыхлых породах больше кварца (SiO₂), как наиболее устойчивого к выветриванию минерала (40-60%), второе место обычно занимают полевые шпаты (до 20%), среди них широко распространён ортоклаз (KAlSi₃O₈), реже встречаются натриево-кальциевые полевые шпаты – плагиоклазы.

Значение первичных минералов разностороннее: от их количества (особенно крупнозернистых фракций) зависят агрофизические свойства почв. Они являются резервным источником зольных элементов питания растений (опыт СтавНИИГиМ с ракушечником), а также образования вторичных минералов.

Вторичные минералы возникают из первичных под воздействием климатических и биологических факторов. Они представлены частицами

а) Минералы монтмориллонитовой группы в сочетании с гуминовыми кислотами образуют водопрочные агрегаты, улучшают водно-физические свойства;

б) Преобладание минералов каолинитовой группы (каолинит, галлуазит, диккит) в почвах – признак бедности их основаниями;

в) Гидрослюды (гидромусковит, гидробиотит) – важный источник калия для растений;

г) Глинистые минералы участвуют в поглощении фосфора.

Почвообразование сопровождается передвижением, разрушением, синтезом минералов, но существенно не меняет минералогического состава. Почва наследует минералогический состав почвообразующей породы.

Источник

Минералогический состав почв

Основную долю вещественного состава рыхлых почвообразующих пород, характерных для Северного полушария, таких, как моренные отложения, лессы, покровные и лессовидные суглинки, флювио-гляциальные пески и супеси, за исключением торфяных, образуют минеральные частицы. В зависимости от происхождения и размеров их подразделяют на две основные группы. Одну из них составляют зерна первичных минералов, перешедших в мелкозем из разрушенных плотных изверженных, метаморфических или осадочных пород, другую — тонкодисперсные частицы главным образом глинистых минералов, которые представляют собой продукт трансформации первичных минералов или новообразование в ходе выветривания и почвообразования.

Унаследованные минералы неслоистой структуры (первичные минералы)почти полностью сосредоточены в крупных фракциях, что обусловлено максимальными пределами их дробления при механических и температурных воздействиях. В рыхлых отложениях в составе первичных минералов доминирует кварц. По сравнению с плотными магматическими породами они содержат меньше полевых шпатов, пироксенов, амфиболов. Обусловлено это тем, что рыхлые почвообразующие породы представляют собой продукт многократного переотложения и длительного изменения материала плотных пород, протекающего под действием химических и биохимических агентов, что и приводит к относительному накоплению кварца.

Первичные минералы составляют 90 — 98 % массы мелкозема песков (50—80 % суглинков и 10—12 % глин). Не обладая поглотительной способностью, первичные минералы существенно влияют на формирование ряда свойств почв и даже на их генезис.

Унаследованные (первичные глинистые) и новообразованные (вторичные) слоистые алюмосиликатные минералы, в том числе глинистые,целиком сосредоточены в тонкодисперсных гранулометрических фракциях меньше 0,001 мм и представлены минералами групп каолинита, гидрослюд, смектита, монтмориллонита, смешаннослойных минералов, хлорита, а также минералами оксидов железа и алюминия, аллофанами, минералами-солями.

Несмотря на общие для всех глинистых минералов свойства (слоистое кристаллическое строение, высокая дисперсность и поглотительная способность) отдельные их группы могут существенно влиять на свойства почв.

Минералы группы каолинита — слоистые алюмосиликаты (рис. 10) с жесткой кристаллической решеткой. ЕКО не превышает 25 мг-экв/100 г почвы. Они не набухают. Содержание каолинита в почве обычно незначительно за исключением почв субтропической и тропической зон, а также почв на древних корах вьшетривания. К группе каолинита относится минерал галлуазит, отличающийся значительным содержанием межслоевой воды а также большей ЕКО (40-60 мг-экв/100 г).

Минералы группы гидрослюд — минералы группы иллита. Они представляют собой трехслойные алюмосиликаты с нерасширяющейся решеткой. ЕКО — 45 — 50 мг-экв/100 г почвы. Содержат значительное количество калия (6—8 % К₂0), частично усвояемого растениями. Гидрослюды широко распространены в осадочных породах и в разных количествах присутствуют почти во всех почвах, особенно в подзолистых и сероземах. К гидрослюдам близок минерал вермикулит с расширяющейся кристаллической решеткой и большей ЕКО (до 100 мг-экв/100 г почвы).

Минералы группы смектита— минералы, характеризующиеся трехслойным строением с сильно расширяющейся при увлажнении кристаллической решеткой. Поэтому они способны поглощать воду и сильно набухать. Смектиты сильно дисперсны (содержание фракций менее 0,2— 0,3 мкм достигает 40—50% от общего количества частиц менее 0,001 мм). ЕКО 80-120 мг-экв/ 100 г почвы. Минералы этой группы чаще свойственны почвам, имеющим нейтральную и слабощелочную реакцию — черноземного и каштанового типов, солонцам. Смектита много в слитых почвах и некоторых почвах ферраллитного состава.

Группа смешаннослойных минералов — минералы, наиболее распространенные в почвах умеренного и холодного гумидного климата, а также в почвах арктического пояса, где они на 30 — 80% представлены этой группой. К ним относятся: гидрослюда — монтмориллонит, хлорит — вермикулит, глинистые минералы группы хлорита.

Минералы гидроксидов железа и алюминия представлены гематитом и гетитом из минералов группы железа и гиббситом, бёмитом из минералов группы алюминия. Доминируют в иллювиальных горизонтах желтоземов, красноземов, ферраллитных, железистых и подзолистых почв экваториального гумидного пояса.

Аллофаны— самостоятельная группа минералов. Образуются они при взаимодействии кремнекислоты и гидрооксидов алюминия, высвободившихся при разрушении первичных минералов, а также из золы растительных остатков. Типичны для вулканических почв, особенно зон тропического пояса (андосолей).

Минералы-соли характерны для почв аридных и семиаридных зон. Представлены карбонатами — кальцитом, доломитом, содой, гипсом, ангидритом, мирабилитом.

5. Химические свойства почв

Почва наследует химический состав коры выветривания. Однако при влиянии на кору выветривания живого вещества химический состав ее существенно изменяется. Если представить себе почву в общем виде как систему атомов химических элементов, то эта система будет практически полностью состоять из атомов кислорода и кремния.

Поскольку основная масса почвы, за исключением гумуса и органических остатков, представлена минеральными частицами, валовой химический состав почвы в основном определяется составом и количественным соотношением формирующих ее минералов.

Химические элементы в почва. Кремний— определяется содержанием в почве кварца и в меньшей степени первичных и вторичных силикатов и алюмосиликатов. В ряде случаев присутствует и в больших количествах аморфный кремнезем в виде опала или халцедона, генезис и накопление которых в почве связаны с биогенными (опаловые фитолита-рии, панцири диатомовых водорослей) или гидрогенными (окрем-нение) процессами. Валовое содержание Si0₂ колеблется от 40 до 70 % в глинистых почвах и до 90 — 98 % в песчаных.

Алюминий— обусловлен присутствием полевых шпатов, глинистых минералов и других богатых алюминием первичных минералов, например слюд, эпидотов, граната, корунда. В почве может содержаться и свободный глинозем в виде бёмита, гидраргилита в аморфной или кристаллической форме. Валовое содержание А1₂0₃ в почвах обычно колеблется от 1 —2 до 15 —20 %, а в ферраллитных почвах тропиков и бокситах может превышать 40 %.

Железо— присутствует в почвах в составе первичных и вторичных минералов как компонент магнетита, гематита, глауконита, роговых обманок, биотита, хлоритов, глинистых минералов, минералов группы оксидов железа. Много в почвах и аморфных соединений железа (гетит, гидрогетит и др.). Валовое содержание Fe₂0₃ колеблется в очень широких пределах — от 0,5— 1 % в кварцево-песчаных почвах и 3 — 5 % в почвах на лессах до 8—10 % на элювии плотных ферромагнезиальных пород и 20—50% в ферраллитных почвах и латеритах тропиков. Наблюдаются и железистые конкреции и слои.

Соединения железа в почве представлены в следующих формах:

1) силикатное железо, входящее в состав кристаллических решеток первичных минералов и вторичных (глинистых) минералов;

2) несиликатное <свободное) железо: окристаллизованное (слабо или сильно) оксидов и гидрооксидов; аморфных соединений (железистых и гумусово-железистых); подвижных соединений (обменных и водно-растворимых).

Кальций— содержание СаО в бескарбонатных суглинистых почвах составляет 1 — 3 % и определяется присутствием глинистых минералов тонкодисперсных фракций, а также гумусом и органическими остатками, в связи с чем наблюдается тенденция к биогенному обогащению кальцием верхней части профиля. Кальций содержится также в обломках карбонатных пород.

В почвах сухостепной и аридной зон в процессе почвообразования идет накопление вторичного кальцита или гипса. Много кальция аккумулируется в почвах гидрогенным путем вплоть до образования известковых или гипсовых кор.

Магний— по содержанию близок к СаО, что обусловлено присутствием монтмориллонита, вермикулита, хлорита. В крупных фракциях магний сосредоточен в обломках доломитов, роговых обманок, пироксенах. В почвах аридной зоны много магния аккумулируется при засолении почв в виде хлоридов и сульфатов.

Калий— содержание К₂0 в почвах составляет 2—3 %. Он присутствует в тонкодисперсных фракциях, особенно в гидрослюдах, а также в составе первичных минералов — биотита, мусковита, калиевых полевых шпатов. Калий — чрезвычайно необходимый для растений элемент (рис. 11).

Натрий— содержание Na₂0 в почвах составляет около 1 — 3 %, преимущественно в натриисодержащих полевых шпатах. В аридных почвах натрий присутствует в основном в виде хлоридов. Дефицита натрия в почвах, как правило, не наблюдается, но его избыток обусловливает неблагоприятные физические свойства почв.

Титан, марганец и сера— присутствуют в почвах в ограниченном количестве.

Углерод, азот, фосфор— важнейшие органогены. Углерод сосредоточен главным образом в гумусе, а также в органических остатках и карбонатах. Азот также связан с гумусом и наряду с фосфором играет очень важную роль в плодородии почв. В почвах, как правило, наблюдается дефицит фосфора, его валовое количество незначительно и в основном его содержат гумус и органические остатки.

Микроэлементы— никель, кобальт, цинк, медь, свинец, литий и др. — присутствуют в почвах в небольших количествах. Однако дефицит или избыток любого из них негативно отражается на выращиваемых сельскохозяйственных культурах.

Дата добавления: 2018-03-01 ; просмотров: 1899 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Формирования минералогического состава почв

Минералы это природные химические соединения кристаллической структуры, образовавшиеся на Земле как результат геологических и геохимических процессов

Минералы находятся в твердом (кварц, слюда, кальцит), жидком (ртуть, вода) и газообразном (углекислота, сероводород) состоянии. В настоящее время известно около 4000 минералов, и этот список постоянно пополняется. Большинство из них встречается очень редко или только в определенных местах. Существенную роль в сложении горных пород играют лишь несколько десятков минералов, которые называют породообразующими. Минералы входят в состав всех горных пород, рудных и нерудных полезных ископаемых. Из одних минералов получают металлы, другие служат строительным материалом. Минералы, входящие в состав агрономических руд, используют в качестве минеральных удобрений для повышения плодородия почв. Минералы, которые участвуют в образовании почвы, называются почвообразующими.

По происхождению минералы разделяют на:

Эндогенные — образуются в недрах Земли при раскристаллизации магмы за счет внутренней энергии Земного шара Магма&#150 это природный глубинный поликомпонентный раствор-расплав, содержащий различные элементы, их оксиды и летучие компоненты (F, Cl, H2O, CO2)
Экзогенные — образуются на поверхности Земли под действием:

Выветривание&#150 это экзогенный геологический процесс разрушения минералов и горных пород под действием солнечной энергии, химических, физических и биологических факторов

б) кристаллизации насыщенных водных растворов;

в) биогенного происхождения — из растительных остатков растительных и животных организмов;

Метаморфогенные — образуются при перекристаллизации ранее образовавшихся минералов

Минералообразование протекает в условиях взаимодействия атмосферы, биосферы, гидросферы и земной коры: основной источник &#150 литосфера.

В почвах и почвообразующих породах выделяют первичные и вторичные минералы.

Первичные минералы слагают магматические горные породы и имеют размеры >0,001 мм.

Вторичные минералы возникли из первичных под воздействием климатических и биологических факторов и имеют размеры Классификация минералов по химическому составу

Силикаты
Оксиды и гидроксиды
Карбонаты
Фосфаты
Сульфаты
Галоиды
Сульфиды
Нитраты
Самородные элементы

Физические свойства минералов

Окраска &#150 обусловлена красителем хромофором или ионом красителем, валентностью ионов, присутствием молекул воды, наличием включений
Цвет черты &#150 соответствует цвету минерала в порошке, оставляемому на фарфоровой пластине, имеющей матовую, а не глянцевую поверхность. Черту оставляют минералы с твердостью не более 6.
Прозрачность &#150 способность минералов пропускать свет. По степени прозрачности подразделяются на: а) прозрачные, б) полупрозрачные, в) непрозрачные
Блеск &#150 интенсивность отраженного света от поверхности минерала; зависит от показателя преломления минерала, характера отражающей поверхности, включений, трещиноватости. Выделяют следующие виды блеска: а) металлический, б) полуметаллический, в) неметаллический (стекляный, алмазный, шелковистый, перламутровый, жирный, восковый, матовый)
Спайность &#150 способность минералов раскалываться по определенным направлениям (плоскостям спайности). Выделяют следующие виды спайности: а) весьма совершенная, б) совершенная, в) средняя, г) несовершенная, д) весьма несовершенная

Спайность зависит от внутреннего строения минерала.

Излом &#150 характер поверхности на месте раскола минерала. У минералов с выраженной спайностью (весьма совершенная, совершенная) излом может быть: ровный, ступенчатый, занозистый, волокнистый. У минералов с невыраженной спайностью (несовершенная) излом бывает: неровный, зернистый, раковистый, землистый

Твердость &#150 способность минерала противостоять механическим воздействиям. Определяется по 10 балльной шкале Мооса. Суть определения состоит в следующем: каждый минерал царапает все предыдущие и сам царапается последующими.

Горные породы – полиминеральные агрегаты, слагающие земную кору и возникшие в результате затвердевания природных силикатных расплавов, накопления осадков и преобразования ранее существовавших горных пород в процессе метаморфизма. Каждая горная порода образует в земной коре объемное тело (слой, пласт, массив, покров), имеет определенный вещественный (химический) состав и обладает специфическим внутренним строением.

Магматические горные породы образуются при остывании и затвердевании расплавленных масс (магмы), находившихся ранее на значительной глубине под земной корой и поднявшихся затем под влиянием геологических процессов в более холодные верхние горизонты или на поверхность земной коры. Практически не являются почвообразующими породами.

Осадочные породы покрывают около 75% суши и образуются на поверхности Земли в ходе экзогенных физико-геологических процессов. Их формирование происходит при участии выветривания, переноса и отложения разрушенного материала. В результате переноса происходит разделение обломков по размеру, химическому и минералогическому составу. При отложении вещества из воды, атмосферы и движущихся льдов образуются осадки. Уплотняясь и обезвоживаясь, они превращаются в осадочные породы.

Осадочные горные породы подразделяются на обломочные, глинистые, хемогенные и органогенные.

Обломочные породы делятся по форме и размерам обломков (табл.). Остроугольные обломки образуются преимущественно в результате процессов физического выветривания. Окатанные обломки появляются за счет окатывания глыб, щебня и дресвы в реках или прибрежной полосе морей и озер. Обломочные породы встречаются в рыхлом и сцементированном состоянии. Рыхлые породы состоят из зерен или обломков, не связанных между собой цементирующим материалом, легкорассыпающиеся. Сцементированные породы представляют собой обломки, скрепленные между собой каким-либо цементирующим материалом, например кальцитом, оксидами железа, кремнеземом.

Глинистые горные породы, или пелиты («пелос» — глина, грязь) — эти породы считаются наиболее распространенными среди осадочных образований. На их долю приходится более половины всех осадочных горных пород. По происхождению занимают промежуточное положение между обломочными и хемогенными породами. Основным источником глинистых пород служит полевой шпат, при выветривании которого под воздействием атмосферных явлений образуется каолинит и другие гидраты алюминиевых силикатов, являющиеся основными минералами глинистых пород. Глины содержат больше 30% тонкодисперсных частиц ( 100 глыбы брекчия валуны конгломерат 100-10 щебень брекчия галька конгломерат 10-1 дресва брекчия гравий конломерат 1-0,1 песок песчаник песок песчаник 0,1-0,01 алеврит алевролит алеврит алевролит Практическое задание

Изучите коллекцию минералов, разделите их на классы, ориентируясь на химические формулы;
Научитесь работать со шкалой Мооса;
Научитесь определять цвет, цвет черты, прозрачность, блеск, спайность, излом минералов;
Разделите коллекционные образцы в соответствии с классификацией горных пород по происхождению, химическому составу и внешнему виду (структуре и текстуре);
Опишите диагностические признаки всех горных пород в коллекции;
Научитесь распознавать горные породы по характерным для них признакам;
Для выполнения работы используйте информацию, предложенную вам на занятии преподавателем (конспект), а также материалы учебников.

Контрольные вопросы

Что такое минералы? На какие группы минералы делят по происхождению?
Какие существуют пути образования вторичных минералов?
Каково почвообразующее значение минералов?
Каковы основные физические свойства, диагностирующие минералы?
В какой форме минералы встречаются в природе?
Какие классы минералов вы знаете? Назовите, к какому классу относятся минералы, представленные в коллекции?
Дайте определение понятию почвообразующей породы?
Как влияют почвообразующие породы на почвообразовательный процесс и свойства почв?
Охарактеризуйте основные экзогенные процессы и их роль в формировании четвертичных отложений?
Назовите классификацию четвертичных отложений и почвообразующих пород?
К каким почвообразующим породам приурочены почвы легкого гранулометрического состава?
К каким почвообразующим отложениям (флювиогляциального, ледникового или озерно-ледникового генезиса) приурочены почвы тяжелого гранулометрического состава?

Наверх

Источник

➤