Лекція 2

Хімічний склад твердої фази ґрунту

2.1. Ґрунтотворні породи, їх походження і склад.

2.2. Хімічний і мінералогічний склад мінеральної частини ґрунту.

2.3. Сполуки Силіцію, Алюмінію і Феруму, їх структура.

2.4. Утворення і структура вторинних мінералів.

2.4.1. Методи вивчення високодисперсних ґрунтових мінералів.

2.5. Сполуки Кальцію, Магнію, Калію, Натрію.

2.6. Сполуки Фосфору і Сульфуру.

2.1. Ґрунтотворні породи, їх походження і склад

Породи, з яких складається літосфера, поділяються за своїм походженням на три групи: магматичні, осадові і метаморфічні.

Магматичні (масивно-кристалічні) породи утворюються при застиганні розплавленої рідкої магми. До магматичних порід відносяться граніти, сієніти, трахіти, порфіри, діабази, базальти та ін. Всі ці породи мають кристалічну будову, яка більш чи менш виражена в залежності від умов застигання магми. Якщо породи утворюються у результаті повільного охолодження на значній або меншій глибині (інтрузивні або глибинні породи), то вони складаються з великих добре виражених кристалів (граніт). Якщо магма досягає денної поверхні, як це часто буває при вулканічних виверженнях, швидко і нерівномірно застигає, то породи, що утворюються (ефузивні породи), мають вигляд щільної маси, яка інколи включає окремі великі кристали (порфіри).

Залежно від складу магми і умов її застигання, магматичні породи розрізняються між собою також за хімічним і мінералогічним складом. За вмістом силіцієвої кислоти (SiO₂) породи ділять на п’ять груп (табл. 2.1).

Таблиця 2.1

Класифікація магматичних порід (за Ф. Ю. Левінсоном-Лессінгом)

Групи	Вміст SiO2 (у %)	Особливості мінералогічного складу	Породи
І. Ультракислі	> 75	Є вільний кварц	Аляскіт Аляскітові граніти
ІІ. Кислі	75-65	Є вільний кварц, але його менше, ніж у І групі	Граніти Ліпарити (ріоліти) Граніто-порфіри
ІІІ. Середні	65-52	Вільного кварцу нема	Сієніти, діорити Трахіти, андезити Сієніт-порфіри
IV. Основні	52-40	Є вільні R2O3	Базальти Габро
V. Ультраосновні	< 40	SiO2 мало у складі мінералів	Дуніти Перидотити Піроксеніти

Магматичні породи складають 95 % літосфери, але відіграють незначну роль на земній поверхні. Вони піддаються тут різноманітним впливам фізичних, хімічних і біологічних факторів, які призводять їх до подрібнення і хімічних змін. Далі роздрібненні продукти переносяться водою і вітром та у кінцевому варіанті осаджуються на суші або на дні морів чи інших водойм. Поверхня землі покривається більшою або меншою товщею нових порід – осадових, які перекривають собою “фундамент” із кристалічних порід.

Сьогодні магматичні породи виходять на денну поверхню головним чином у гірських областях (Кавказ, Урал), у деяких місцях вони зустрічаються у вигляді невеликих островів серед осадових порід. Тому магматичні породи і продукти їх вивітрювання лише у незначних випадках є ґрунтотворними породами.

Метаморфічні породи утворюються із осадових і магматичних порід у результаті дії на них високої температури і тиску. До метаморфічних порід належать різноманітні сланці (глинисті, слюдисті, кременисті); гнейси; мармури, які утворюються із вапняків; кварцити, які утворюються із пісковиків. Більшість цих порід, як і магматичні, є давніми геологічними утвореннями і під впливом складних денудаційних процесів перекриті осадовими породами. Метаморфічні породи рідко є материнськими для ґрунтів, зустрічаються головним чином у гірських областях.

Осадові породи, покриваючи більшу частину суші, є основними ґрунтотворними породами. Процеси вивітрювання магматичних і метаморфічних порід приводять до утворення продуктів різного ступеня подрібненості і різного хімічного складу. Частина з них представляє собою результат механічного подрібнення вихідних порід або нерозчинні продукти їх хімічних перетворень. Сюди належать брекчії, конгломерати, щебінь, піски, пісковики, глини, мули та ін., які об’єднані під назвою механічних або уламкових порід. У деяких випадках вони бувають зцементовані розчинними солями і утворюють щільні породи (кременисті, вапнякові пісковики).

Розчинні продукти вивітрювання у вигляді хлоридів, сульфатів, фосфатів і інших простих солей утворюють такі породи, як кам’яна сіль, гіпс, вапняк, доломіт, вапнякові, кременисті, залізисті туфи, фосфорити. Вони виникають шляхом осадження із розчинів як морських, так і континентальних вод. Це породи хімічного походження.

Частина осадових порід мають органічне походження. На дні морів й інших водойм утворюються нагромадження із скелетів відмерлих організмів, які складаються із з’єднань кальцію, фосфору, силіцієвої кислоти. До таких органогенних порід відносяться багато вапняків, крейда, трепел, кізельгур (діатоміт), деякі фосфорити. Сюди ж треба відносити торф і сапропелі. До органогенних порід відносять також кам’яне вугілля і нафту.

Глини складають (за різними авторами) від 65 до 80 %, більш грубі уламкові породи – від 30 до 15 %, хімічні та органічні породи – 5 % всіх осадових порід.

Однак слід відмітити умовність поділу осадових порід за способом їх походження, оскільки у природі не існує ізольованого вивітрювання, наприклад, механічного вивітрювання, не пов’язаного з хімічними змінами. Можна і треба розрізняти механічні і хімічні ефекти вивітрювання, але чи є правильним розділяти процеси вивітрювання на механічні, хімічні і органічні (Б. Б. Полинов, 1956).

Розподіл осадових порід на земній поверхні відбувається під впливом морів, текучих вод, льодовиків, вітру і несе на собі відображення геологічної історії Землі (утворення гір і їх денудація, утворення морів і підняття морського дна).

Осадові породи на денній поверхні піддаються подальшим процесам вивітрювання, швидкість і напрямок яких у значній мірі залежить від умов рельєфу, клімату і життєдіяльності організмів.

Склад і властивості осадових порід досить різноманітні. Ґрунтотворні процеси, які виникають у породі одночасно із моментом поселення на ній організмів, вносять суттєві зміни у характер ґрунтотворної породи.

Між складом ґрунту і ґрунтотворною породою є чіткий зв’язок. У той же час порівняння хімічного складу верхнього горизонту ґрунтів і ґрунтотворних порід показує і ті зміни, які відбулись у ґрунтах під впливом ґрунтотворних процесів. Поряд із накопиченням органічної речовини, що є характерною ознакою ґрунту, відбулись зміни у складі мінеральної частини ґрунту у порівнянні з породою. Характер і величина цих змін визначається характером і величиною ґрунтотворних процесів, пов’язаних з кліматом, рельєфом, віком ґрунтів.