3.1.1 Минералогический, механический и химический состав почвообразующих пород

3.1.1.1 Характеристика первичных и вторичных минералов

Различные рыхлые почвообразующие породы состоят из разнообразных первичных и вторичных минералов. К первичным относят те минералы, которые входили в состав магматических пород и перешли в рыхлые при механическом разрушении без химического изменения.

Вторичными называют минералы, которые образовались, главным образом, в результате химического и биологического выветривания магматических пород и первичных минералов. Часть вторичных минералов образуется в результате химических процессов из продуктов выветривания первичных минералов.

В большинстве случаев вторичные минералы образуют основную массу рыхлых пород, исключая песчаные отложения, состоящие, главным образом, из первичных материалов. В рыхлых породах содержатся чаще всего следующие первичные минералы: кварц - SiO₂, полевые шпаты:

- ортоклаз – K₂Al₂Si₆O₁₆;

- микроклин – (K, Na)_2,Al₂Si₆O₁₆,;

- плагиоклазы – изоморфные смеси, образующие непрерывный ряд между альбитом - Na₂Al₂Si₆O₁₆ и анортитом - CaAl₂Si₂O₈;

- слюды:

- калиевая слюда, или мусковит - KAl₂[AlSi₃O₁₀][OH]₂, или K₂O3Al₂O₃6SiO₂2H₂O,

- магнезиально-железистая слюда, или биотит – K(Mg,Fe)₃[AlSi₃O₁₀][OH,F]₂, или K₂O3Al₂O₃6SiO₂2H₂O;

- авгит (из группы пироксенов) – Ca(Mg, Fe, Al) [(Si,Al)₂O₆];

- роговая обманка (из группы амфиболов) – Ca₂Na(Mg,Fe⁺²)₄(Al,Fe⁺³)[(Si,Al)₄O₁₁]₂][OH]₂;

- оливин (Mg, Fe)₂SiO₄; гематит, или красный железняк - Fe₂O₃;

- магнетит, или магнитный железняк, - Fe₂O₃ FeO;

- фтор и хлорапатит – Ca₅(PO₄)₃F и Ca₅(PO₄)₃Cl и др.

В рыхлых породах в большом разнообразии представлены вторичные минералы. Вторичные минералы отличаются от исходных, первичных, высокой степенью дисперсности; в большинстве случаев масса вторичных минералов состоит из отдельных частиц ультрамикроскопических, коллоидальных размеров. Как установлено новейшими методами рентгенографического и электоронографического исследований, только немногие вторичные минералы аморфны, большинство же из них, несмотря на высокую степень коллоидального раздробления, обладает отчетливо выраженной кристаллической структурой.

Наиболее распространенными вторичными минералами являются «глинные», составляющие основную массу большинства разнообразных глин. К ним относятся:

- каолинит – Al₂O₃2SiO₂2H₂O, или H₂Al₂Si₂O₈H₂O;

- галлуазит - Al₂O₃2SiO₂4H₂O, или H₂Al₂Si₂O₈3H₂O;

- монтморрилонит – (Ca, Mg)O Fe₂O₃ 4SiO₂nH₂O;

- нонтронит - (Ca, Mg)OFe₂O₃ 4SiO₂nH₂O;

- серицит (вторичная калиевая слюда) - K₂O3Al₂O₃6SiO₂nH₂O.

Эти минералы имеют форму пластинок и, отличаясь высокой степенью дисперсности, обладают способностью абсорбировать воду и катионы. Поглотительная способность наиболее сильно выражена в группе монтомориллонита. Вместе с тем глинные минералы характеризуются хорошо выраженной пластичностью и вязкостью, низкой водонепроницаемостью, значительной влагоемкостью и способностью к набуханию.

Некоторые глины содержат еще минерал аллофан - Al₂O₃SiO₂5H₂O. Среди вторичных минералов значительное распространение в природе имеют гидраты окиси железа, представляющие собой продукт выветривания разнообразных первичных минералов, содержащих в своем составе железо: лимонит - Fe₂O₃nH₂O; гидрогетит - 3Fe₂O₃4H₂O; гетит - Fe₂O₃ H₂O; гидрогематит, или турьит -2Fe₂O₃H₂O.

Кроме перечисленных минералов, в рыхлых породах широко встречаются минералы группы кальцита (CaCO₃), к которым относятся: обыкновенный известняк и мел; гипс – CaSO₄2H₂O; мирабилит (глауберова соль) – Na₂SO₄10H₂O; фосфорит – Ca₅F(PO₄)₃ с примесью CaCO₃, глины и других веществ; двуокись марганца (пиролюзит) – MnO₂; гидриргиллит – Al(OH)₃; бокситы – (AlOOH); галит (каменная соль) – NaCl и др.

Как видно из таблицы.1, преобладающими элементами в почвообразующих породах О, Si, Al и Fe, входящие в состав наиболее распространенных в природе минералов – кварца, полевых шпатов, слюд и группы глинных минералов. Наиболее богатыми являются лессы, CaCO₃, которые содержат много Cа (главным образом в форме CaCO₃), а также Mg, K, S и P. Все эти элементы играют первостепенную роль в питании растений. Самыми бедными являются пески, состоящие в основном из кварцевых зерен. Следует отметить, что при валовом анализе содержание химических элементов обычно выражают в форме окислов.

Таблица 1-10 элементов, составляющие 99,92% массы земной коры.

Элемент	Атомный номер	Содержание, % по массе
O	8	47,00
Si	14	29,50
Al	13	8,05
Fe	26	4,65
Ca	20	3,30
Na	11	2,50
K	19	2,50
Mg	12	1,87
Ti	22	0,45
Mn	25	0,10

По содержанию карбонатов, сульфатов, а также щелочно-земельных и щелочных металлов и различных легко растворимых солей все почвообразующие породы подразделяются на карбонатные, бескарбонатные и засоленные. К карбонатным породам относятся прежде всего лессы и другие различного рода рыхлые отложения, заключающие в себе до 10-20% CaCO₃ и MaCO₃.

Бескарбонатные материнские породы характеризуются большой обедненностью карбонатами, и количество окислов кальция, магния, а также калия и натрия в них обычно не превышает 1-3%. Бескарбонатные отложения широко распространены преимущественно в лесо-луговой зоне в виде разнообразных моренных суглинков, супесей и песков.

К категории засоленных почвообразующих пород относятся рыхлые образования, заключающие в себе наряду с карбонатами кальция значительное количество сульфатов и хлоридов кальция, магния и натрия. Засоленные породы нередко встречаются в Прикаспийской низменности, на Приаральской равнине. Развивающиеся на этих породах почвы во многих случаях отличаются высокой засоленностью.