Билет №7

1. Первичные минералы. Классификация, свойства, значение в генезисе и плодородии почв.

Первичные минералы в основном сосредоточены во фракциях механических элементов размером более 0, 001 мм. Известно до 2000 первичных минералов, но не многие из них широко распространены и выступают в качестве породообразующих. Обычно в почвах представлено 35…40 видов первичных минералов, из которых наиболее часто встречаются: кварц, полевые шпаты, слюды, амфиболы, пироксены, хлориты. В гораздо меньших количествах, но почти повсеместно присутствуют акцессорные минералы- рутил, дистен, ильменит, циркон и др. По химическому составу большинство первичных минералов – это кислородные соединения ( оксиды и силикаты).

Оксиды.

Кварц SiO₂- jодин из наиболее широко распространенных минералов изверженных и осадочных пород, наносов и почв, в которых его содержание нередко достигает 25…40% , а в кварцевых песках и песчаниках- более 90%. Основа кристаллохимической структуры минерала- кремнекислородные тетраэдры, образующие сплошлой каркас, что обославливает устойчивость кварца к процессам выветривания. Это типичный осадочный минерал древних кор выветривания кварцсодержащих пород и элювиальных горизонтов почв. Выделяется в виде удлиненных кристаллов призматической формы, образующих щетки и друзы. В пылевато-песчаных фракциях почв ( 0,01…1 мм) его содержание составляет 60…90%.

Магнетит, или оксид Fe( II, III), Fe₃O₄- минерал, легко подвергающийся процессам выветривания. Его содержание в почвах обычно составляет 0,5…1.0%, за исключением вулканических почв, где его количество увеличивается. Магматическое происхождение может иметь и гематит Fe₂O₃, часто встречающийся в почвах тропических областей.

Рутил TiO₂-минерал. Очень устойчивый к выветриванию. Его содержание в почвах составляет 0.3…0,5%. Характерен для бокситов как осадочный продукт выветривания и полного разложения других минералов. Чаще всего встречается в верхних горизонтах почв, развитых под тропическим вечнозеленым лесом на сиенитах и пегматитах.

Ильменит FeTiO₂- минерал из группы оксидов-гидроксидов. Встречается в небольших количествах во многих почвах, но наиболее часто в почвах, развитых на основных извержены породах.

Дистен Al₂SiO₅- сложный оксид алюминия и кремния. Его содержание в почвах составляет около 0,1…0.2%.

Силикаты.

Полевые шпаты принадлежат к группе каркасных силикатов. Содержание этих минералов в изверженных породах в среднем составляет 60%. По химическому составу полевые шпаты делятся на калиевые- ортоклаз и микроклин K[AlSi₃O₈], калинатриевые- анортоклаз( K, Na)[AlSi₂O₈] и плагиоклазы. Плагиоклазы состоят из аморфных сесей альбита Na[AlSi₃O₈], и анорита Ca[Al ₂Si₂O₈] в различных соотношениях. Полевые шпаты характеризуются высоким содержанием катионов щелочных и щелочно-земельных металлов. Ортоклаз. Микроклин и анортоклаз содержат до 17% K₂O, альбит и анортоклаз – до 11% Na₂O, анортит – около 20% CaO. Содержание полевых шпатов в почвах достигает 10…15%, а в крупных фракциях механических элементов- 30…40%.

Слюды-минералы, имеющие листоватую структуру, к типичным представителям которых относятся мусковит KAl₂[AlSi₃O₁₀](OH)₂, биотит K( Mg, Fe)₃ [AlSi₃O₁₀](OH)₂ и флоготит KMg₃ [AlSi₃O₁₀] · (OH)₂. Характерна их особенность - высокое ( до 10…12%) содержание K₂O- важнейшего элемена питания растений. Биотит также может содержать до 30% FeO+ Fe₂O₃, флоготит- 20…30% MgO. Слюды как непременный коспонент входят в граниты и их пегматиты. В Метаморфических горных породах( гнейсы и сланцы) мусковит и биотит- основные минералы. Они легко подвергаются выветриванию, особенно биотит, но благодаря высокому содержанию в массивно-кристаллических породах их содержание в почвах составляет около 10%.

Хлориты относятся к слоистым силикатам. Это большая и сложная по составу группа минералов с симметричными двухслойными и более сложными пакетами. Химический состав хлоритов переменный, при этом отношение кремния к алюминию колеблется от 9 в собственно силикатах до 1, 25 в типичных алюмосиликатах. Хлориты содержат до 30% MgO и FeO. По условиям образования- это первичные минералы, но могут быть и вторичными ( почвенные хлориты).

Пироксены и амфиболы относятся к цепочечным и ленточным силикатам. Они имеют сходный довольно простой химический состав. Чаще всего это силикаты магния либо двойные соли магния и кальция. Во многих минералах обязательно присутствует натрий. Возможны изоморфные замещения магния на железо. В некоторых случаях, обычно в ассоциации с натрием, в состав пироксенов и амфиболов входит алюминий. Амфиболы в обязательном порядке содержат конституционную воду. Среди пироксенов наиболее распространен минерал авгит, среди амфиболов- роговая обманка. Общее количество амфиболов и пироксенов в почвах варьирует от 5 до 15%.

Оливин ( Mg, Fe)₂[SiO₄] принадлежит к группе островных силикатов. Он широко распространен в основных и ультраосновных изверженных породах. Кремнекислородные тетраэдры в оливине представляют изолированные группы, соединенные двухвалентными катионами. Такая структура неустойчива к процессам выветривания, поэтому содержание оливина в почвах не превышает 1%.

Значение первичных минералов.

Служат исходным материалом для образования вторичных минералов и важным потенциальным источником элементов минерального питания растений. Влияют на физические свойства почв. При высоком содержании первичных мнералов почвы рыхлые, отличаются высокой воздухо и водопроницаемостью, но низкой влагоемкостью. По видовому знабору и содержанию первичных минералов , устойчивы к выветриванию, можно судить о литологической однородности отложений в пределах почвенного профиля. По соотношению минералов, устойчивых и неустойчивых к выветриванию, судят о степени выветренности первичных минералов в профиле почвы. По набору первичных минералов, присутствующих в почве, можно получить представление о типе формирования глинистых минералов и направлении развития почвы. Соержание первичных минералов в почвах зависит от их исходного количества в породе, условий выветривания и устойчивости к выветриванию.