Почвообразующие породы

Начало почвообразования на поверхности нашей планеты относится к тому отдаленному в геологических масштабах времени, когда на поверхности суши появились первые живые организмы. По вопросу о месте зарождения на Земле жизни существует несколько представлений.

A.И. Опарин полагает, что жизнь впервые зародилась в морях и океанах. B.Р. Вильямс указывает, что до появления на суше зеленой растительности в атмосфере не было озона. При отсутствии в атмосфере озонированного экрана коротковолновые ультрафиолетовые лучи, посылаемые солнцем, пронизывали водную толщу океана до глубины полной темноты. Ультрафиолетовые лучи, пишет ученый, губительно действуют на живые организмы, что должно было препятствовать возможности зарождения жизни в океане. Сильное разбавление растворенных органических соединений в океанических водах неизбежно затрудняло их соединение в сложные молекулы.

Вильямс выдвигает положение, согласно которому жизнь зародилась на суше в обломочных породах, образованных в процессе термического выветривания массивно-кристаллических пород, дающих «ультрафиолетовую тень».

Заслуживает внимания мнение Н.Г. Холодного. Он считает, что синтез высокомолекулярных органических соединений должен был происходить в небольших материковых водоемах. Испарение воды из этих водоемов приводило к повышению концентрации исходных органических соединений; это облегчало их взаимодействие и синтез высокомолекулярных соединений.

Представляется возможным сочетание гипотез Вильямса и Холодного, приводящее к выводу о возникновении жизни в воде, которая скапливалась в вогнутых углублениях, заполненных обломочными породами. В указанных условиях имелась «ультрафиолетовая тень» и повышенная концентрация исходных органических соединений (в результате испарения влаги), делающая возможной их соединение (конденсацию).

Начальной стадией возникновения первичных организмов было выделение из растворов смеси органических соединений особых полужидких студенистых образований -- коацерватов -- определенного строения, но проницаемых для воды и растворов. Способность к реакциям поглощения и обмена в дальнейшем послужила основой для развития явлений питания, переходу коацерватов в пробионты, а затем -- в простейшие первичные живые организмы -- архебионты. Главное отличие архебионтов от их предшественников -- способность к превращению поступающих из окружающей среды соединений в составные части организма, т.е. к ассимиляции.

Источником углеродного питания первичных организмов служили метан и другие газообразные органические соединения, содержавшиеся в атмосферном воздухе, из которого они черпали и азот, используя аммиак воздуха. Зольные элементы в достаточном количестве были в материнской породе. Воду приносили атмосферные осадки. Необходимую для жизни энергию первичные организмы добывали путем экзотермических реакций окисления. Это было время преобладания хемосинтеза, что дало основание отнести всю указанную группу микроорганизмов к хемотрофам.

Основы учения о факторах почвообразования заложены В.В. Докучаевым, который установил, что почва как особое природное тело формируется в результате тесного взаимодействия следующих факторов - климата, растительности, почвообразующих пород, рельефа местности и возраста страны (времени).

Сочетание факторов почвообразования - это комбинация экологических условий развития почвообразовательного процесса и почв. Изучение каждого фактора почвообразования предусматривает его характеристику по определенным параметрам и оценку его роли в почвообразовании.

Наряду с указанными пятью природными факторами почвообразования выделяется ещё шестой - производственная деятельность человека, оказывающий как прямое, так и косвенное влияние на почвообразующие породы и почвенный покров.

Горные породы, из которых формируется почва, называют почвообразующими, или материнскими.

Почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, а также физические, химические, физико-химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса.

Почвообразующие породы различаются по происхождению, составу строению и свойствам.

Твердая оболочка Земли, или литосфера, состоит из магматических, метаморфических и осадочных пород.

Магматические, или изверженные, породы образовались из силикатных расплавов, застывших в глубине земной коры (породы глубинные - интрузивные), или из магмы, излившейся на поверхность Земли (породы излившиеся - эффузивные). Магматические породы составляют 95% общей массы пород, слагающих литосферу, однако почвообразующими являются лишь в редких случаях, главным образом в горных областях.

Метаморфические - вторичные массивнокристаллические породы, образовавшиеся из магматических или осадочных в недрах земли в результате глубоких превращений (сланцы, гнейсы). Их значение также мало.

Осадочные породы - отложения продуктов выветривания массивнокристаллических пород или остатков различных организмов. Они подразделяются на обломочные, химические осадки и биогенные. Среди осадочных пород химического и биогенного происхождения важную роль в почвообразовании играют карбонатные отложения - известняки, мергели, доломиты, мел.

Формирование почвообразующих пород связано с процессами выветривания горных пород и переносом и переотложением продуктов выветривания.

Выветривание - совокупность сложных и разнообразных процессов количественного и качественного изменения горных пород и слагающих их минералов под воздействием атмосферы, гидросферы и биосферы.

Горизонты горных пород, где протекают процессы выветривания называют корой выветривания. В ней различают две зоны: поверхностного и глубинного выветривания. Мощность коры современного выветривания, в которой может протекать почвообразовательный процесс, колеблется от нескольких сантиметров до 2-10 м.

Различают 3 формы выветривания:

Физическое - механическое раздробление горных пород и минералов без изменения их химического состава.

Выветривание начинается с поверхности, здесь возникают большие градиенты суточных и сезонных температур. Постепенно выветривание захватывает более глубокие слои породы и затухает в поясе постоянных температур. Наиболее интенсивно оно протекает при небольших амплитудах колебания температур.

В результате физического выветривания горная порода уже способна пропускать воздух и воду и задерживать некоторое ее количество. Физическое выветривание, раздробляя и разрыхляя массивные породы, значительно увеличивает общую поверхность, что создает благоприятные условия для проявления химического выветривания.

Физическое выветривание ускоряется при наличии воды, которая поникая в трещины горных пород, создает капиллярное давление большой силы. Еще сильнее разрушающая сила воды при замерзании: она расширяется на 1/[10] своего объема и оказывает огромное давление на стенки трещин горных пород.

Химическое - процесс химического изменения и разрушения горных пород и минералов с образованием новых минералов и соединений.

Важнейшим фактором этого процесса является вода, углекислый газ и кислород. Вода - энергетический растворитель горных пород и минералов.

Разложение минералов усиливается с повышение температуры и насыщением углекислым газом. В результате химического выветривания изменяется физическое состояние минералов и разрушается их кристаллическая решетка. Порода обогащается новыми (вторичными) минералами и приобретает связность, влагоемкость, поглотительную способность и другие свойства.

Биологическое - механическое разрушение и химическое изменение горных пород и минералов под действием организмов и продуктов их жизнедеятельности. В разрушении горных пород в поверхностных слоях земли активно участвуют живые организмы. При биологическом выветривании организмы извлекают из породы необходимые для построения своего тела минеральные вещества и аккумулитируют их в поверхностных горизонтах породы, создавая условия для формирования почв.