3.2. Фракції елементарних ґрунтових часток (еґч)

У ґрунті представлені частки тонкі – мулисті, а також грубі – гравій (1-3 мм) і кам’яниста частина ґрунту (> 3 мм). Між цими частками розміщена область пилуватих і піщаних часток. Мулисті частки, як правило, мають розміри < 0,001 мм. Це ціла область дуже дрібних, тонких часток, в яку входять і колоїди (< 0,0001 мм). Виділені за розмірами діапазони (мул, гравій, кам’яниста частина та ін.) називають фракціями гранулометричних елементів, а відносний вміст виділених фракцій – гранулометричним складом ґрунту.

Під гранулометричним (механічним, ґрунтовою текстурою) складом ґрунту і ґрунтотворних порід розуміють відносний вміст в ґрунті елементарних ґрунтових часток різного діаметру, незалежно від їхнього мінералогічного та хімічного складу. Гранулометричний склад виражається перш за все у вигляді масових відсотків фракцій гранулометричних часток різного розміру.

Для того, щоб розділити область ЕҐЧ на окремі діапазони (фракції), потрібно закласти певний принцип такого поділу, принцип класифікації часток за розмірами. Одна із перших спроб розділити весь діапазон ЕҐЧ була зроблена шведським дослідником Альбертом Аттербергом в 1912 р. Він вивчав фізико-механічні властивості (липкість, пластичність) часток різного розміру. Для цього він виділяв частки визначеного діапазону діаметрів, осаджуючи їх у стоячій воді, збирав і аналізував. Виявилось, що при досягненні розмірів 0,002, 0,02 і 0,2 мм деякі властивості часток, зокрема липкість, змінюються досить різко. Відбувається якісний стрибок у властивостях фракцій при досягненні вказаних границь. Цей принцип Аттерберг і заклав в основу своєї класифікації. Він і його послідовники виділили наступні фракції:

< 0,002 мм – глина;

0,002-0,05 мм – пил;

0,05-0,2 мм – тонкий пісок;

0,2-2 мм – грубий пісок;

> 2 мм – гравій.

Ці фракції складають основу більшості сучасних закордонних класифікацій. На рисунку 3.2 схематично представлено розміщення і границі (межі) виділених фракцій на осі діаметрів часток від < 0,001 мм до більше 1 мм.

Рис. 3.2. Фракції гранулометричних часток (за А. Аттербергом)

У російській класифікації границі фракцій інші, більш детальні:

< 0,001 мм – мул;

0,001-0,005 мм дрібний пил;

0,005-0,01 мм – середній пил;

0,01-0,05 мм – грубий пил;

0,05-0,25 мм – дрібний пісок;

0,25-0,5 мм – середній пісок;

0,5-1 мм – грубий пісок;

> 1 мм – гравій.

Ці фракції представлені на “стрілці” діаметрів часток на рисунку 3.3. Частки < 0,01 мм об’єднані в фракцію фізичної глини, а частки менше > 0,01 мм – у фракцію фізичного піску. Деякі фракції мають і свої назви. Так, фракція грубого пилу називається “лесовою фракцією”, оскільки саме вона переважає в лесах. Якщо у суглинку помітно переважає саме ця, лесова фракція, то суглинок називають лесовидним. Границею цього переважання є величина 40 %: якщо у суглинку міститься грубого пилу > 40 %, то це лесовидний суглинок.

Рис. 3.3. Фракції гранулометричних елементів (за Н. А. Качинським)

Російську класифікацію за фракціями розробив Никодим Антонович Качинський, вона носить його ім’я. Класифікація гранулометричних елементів за Н. А. Качинським прийнята і в Україні (табл. 3.1).

Таблиця3.1

Класифікація гранулометричних елементів (за Н. А. Качинським, 1965)

Діаметр гранулометричних елементів ґрунту, мм	Гранулометричні елементи
> 3	скелет		каміння
3-1			гравій
1-0,5	дрібнозем	фізичний пісок	пісок грубий
0,5-0,25			пісок середній
0,25-0,05			пісок дрібний
0,05-0,01			пил грубий
0,01-0,005		фізична глина	пил середній
0,005-0,001			пил дрібний
< 0,001			мул
0,001-0,0005			мул грубий
0,0005-0,0001			мул тонкий
< 0,0001			мул колоїдний

Виділення фракцій гранулометричних елементів дозволило порівнювати, класифікувати і оцінювати ґрунти за гранулометричним складом на основі переважання тих чи інших фракцій, частково виділяти “важкі” і “легкі” ґрунти за гранулометрією. Назви “важкі” і легкі” – традиційні, народні, так як утворились за народними спостереженнями: якщо ґрунт легко копати, обробляти – він “легкий”, якщо важко – “важкий”. З точки зору гранулометрії важкий – це ґрунт, який містить велику кількість тонких глинистих часток, а легкий – в основному містить піщані компоненти. Народні назви прижились і в наукових колах. Тому всі ґрунти розподіляють на дві великі градації – важкі та легкі, вносячи ще додаткові більш дрібні підрозділи, класифікуючи ґрунти за гранулометрією.

Якщо границі фракцій виділяти за зміною тих чи інших властивостей, то слід очікувати, що склад і властивості окремих фракцій різні. Відмітимо дві загальні характерні особливості.

Мулиста фракція, як правило, відрізняється підвищеним вмістом органічних речовин, хоча у чорноземних ґрунтах гумус накопичується у пилуватих фракціях (рис. 3.4, а).

Рис. З.4. Зміни вмісту органічної речовини (а) і груп мінералів (б) в різних фракціях гранулометричних елементів (за А. Д. Вороніним, 1986)

У мінералогічному складі у міру збільшення діаметру зростає вміст кварцу, але зменшується вміст польових шпатів і слюд (рис. 3.4, б). Проте відмічена тенденція може змінюватись в залежності від типу ґрунтоутворення.

Вторинні мінерали практично завжди наявні у фракції фізичної глини. Саме тому їх часто і називають глинистими.