Вторинні мінерали

Вивітрювання — це не просто руйнування мінералів, а складний процес, при якому частина первинних мінералів повністю руйнується, частина - перетворюється в нові вторинні (гіпергенні) мінерали. За­гальними властивостями вторинних мінералів є їх висока дисперсність, аморфна чи приховано кристалічна структура, значна частина їх зна­ходиться в колоїднодисперсному стані. Багато вторинних мінералів, на відміну від первинних, володіють рухомою кристалічною решіт­кою, колоїдними властивостями, розвиненою поглинальною здатністю, можливістю сорбувати (поглинати) воду й набухати. Ці особливості передаються ґрунтам. Серед вторинних мінералів розрізняють: прості солі, гідроксиди й оксиди та глинисті мінерали.

Мінерали простих солей утворюються при вивітрюванні пер­винних, а також унаслідок ґрунтотворного процесу. До таких солей належать: кальцит (СаСО₃), магнезит (МgСО₃), доломіт [Са,Мg(СO₃)₂], сода (Na₂СО₃-10Н₂О), гіпс (СаSО₄-2Н₂О), галіт (NаСl), мірабіліт (Nа₂SО₄-10Н₂О), фосфати та інші. Ці мінерали здатні нако­пичуватись у ґрунті у великих кількостях в умовах сухого клімату, зумовлюючи засолення ґрунтів.

Мінерали гідроксидів і оксидів - це гідроксиди кремнію, заліза, алюмінію, марганцю, які перетворилися в аморфні форми при вивіт­рюванні первинних мінералів. У процесі дегідратації й кристалізації перетворюються в кристалічні оксиди та гідроксиди. Так, гідроксид кремнію в процесі старіння переходить у твердий гель-опал з умі­стом води 2-3%. Потім, втрачаючи воду, - у кристалічні форми хал­цедону й кварцу.

Гідрати півтораоксидів (R₂О₃-nН₂О), кристалізуючись, утворю­ють вторинні мінерали: беміт, гібсит, гематит (Fе₂О₃), гетит (Fe₂О₃-Н₂О), лимоніт. Ці мінерали зустрічаються в невеликих кілько­стях у багатьох ґрунтах. Аморфні півтораоксиди поглинають бага­то фосфору й роблять його недоступним для рослин (процес ретроградації фосфору), беруть участь у структуроутворенні.

Глинисті мінерали є вторинними алюмосилікатами із загаль­ною хімічною формулою mSіО₂*А1₂О₃-nН₂О і характерним співвідно­шенням SіО₂:АІ₂О₃, що змінюється від 2 до 5. Глинисті мінерали ут­ворюються в результаті синтезу з простих продуктів вивітрювання первинних мінералів, шляхом поступової їх зміни у процесі гіпергенезу. Найбільш поширеними в ґрунтах є мінерали групи каолініту, монтморилоніту, гідрослюд, хлоритів, змішано шарових мінералів.

Глинисті мінерали мають загальні властивості: шарувату кри­сталічну будову, високу дисперсність, поглинальну здатність, наявність хімічно зв'язаної води. Але кожна група мінералів має спе­цифічні властивості й значення для родючості.

Мінерали каолінової групи (каолініт, галуазит) мають наймен­ше співвідношення SіО₂ до А1₂О₃ = 2, формула 2SіО₂-А1₂О₃-nН₂О. У ґрунтах зустрічаються у малій кількості (виключення — фералітні ґрунти, де каолініт є головним глинистим мінералом). Кристалічна решітка — двошарова з постійною відстанню між пакетами, нижній шар складається з кремній-кисневих тетраедрів, верхній — із алюмо-киснево-гідроксильних октаедрів.

Ці мінерали не набухають, володіють незначною дисперсністю, ємність поглинання не перевищує 20 мг-екв на 100 г. Переважання каолініту в ґрунтах є ознакою бідності на основи. Каолініт - один із кінцевих продуктів вивітрювання первинних силікатів, досить роз­повсюджений у стародавній корі вивітрювання.

Мінерали монтморилонітової групи. До цієї групи мінералів належать монтморилоніт, нонтроніт, бейделіт. Співвідношення SіО₂ до А1₂О₃ = 4, формула 4SіО₂-А1₂О₃- nН₂О . Кристалічна решітка - тришарова, рухома, нижній і верхній шар представлені тетраедра­ми, а між ними укладений шар алюмо-киснево-гідроксильних окта­едрів. До неї легко проникає вода, ввібрані основи. Ці міне­рали у вологому стані сильно набухають, а у сухому - стискуються (при цьому ґрунт ущільнюється й розтріскується), володіють знач­ною дисперсністю, ємність поглинання складає 80-120 мг-екв на 100 г, містять значну кількість колоїдів та недоступної рослинам води. Можуть утворювати з гуміновими кислотами водостійкі ґрунтові агрегати.

Гідрослюди (гідромусковіт, гідробіотит) є джерелом калію в ґрунтах. Його вміст в гідрослюдах типу іліту сягає 6-7%. Належать до тришарових мінералів, зв'язок між пакетами міцний, тобто крис­талічна структура ніби займає перехідне положення між слюдою й монтморилонітом. Хімічний склад змінний. Ємність поглинання ста­новить 45—50 мг-екв. на 100 г.

Хлорити. Належать до чотиришарових мінералів. За походжен­ням можуть бути як первинними, так і вторинними. Мають криста­лічну решітку, що не набухає; містять залізо, магній. За даними дея­ких дослідників, із цими мінералами пов'язана гідролітична кис­лотність, оскільки вони в міжшарових проміжках містять полімерні іони гідроксиду алюмінію.

Запитання для самоперевірки:

1. Охарактеризуйте основні первинні мінерали порід і ґрунтів.

2. Які мінерали називають вторинними й яка їх роль у ґрунтоутворенні та формуванні властивостей ґрунтів?

Література:

1. Назаренко І.І., Польчина С.М., Нікорич В.А. Ґрунтознавство: Підручник. – Чернівці: Книги – ХХІ, 2008. – 400 с.

1.4. Хімічний склад мінеральної частини ґрунту

Мета: розвинути у студентів навики самостійної роботи з технічною літературою, вміння вибирати головне, узагальнити і систематизувати знання.

Завдання: