3.1.4 Кора вивітрювання, її типи

Кора вивітрювання гірських порід – це продукт їх руйнування, трансформації мінеральних сполук, сортування і перевідкладення.

У процесі вивітрювання гірські породи набувають нових властивостей, таких як: пухкість, пластичність, повітроємність, водопроникненість, наявність вторинних мінералів, поглинальну здатність, сортування на земній поверхні за гранскладом, мінералогічним і хімічним складом.

В результаті вивітрювання формуються різні типи кір вивітрювання. В.А. Ковда і Б.Г. Розанов (1988) запропонували найбільш доцільну для генетичного ґрунтознавства схему поділу кір вивітрювання:

1. За віком утворення і характером залягання:

• сучасні (голоценового віку);

• старі (доголоценового віку);

• викопні (заховані і ті, що знову вийшли на поверхню);

• перевідкладені.

2. За геохімічним типом:

• елювіальні (залишкові);

• ортоелювіальні (на щільних магматичних породах);

• параелювіальні (на щільних осадових породах);

• неоелювіальні (на пухких четвертинних осадових породах);

• транзитні (елювіально-акумулятивні);

• акумулятивні.

3. За речовинним складом, що відображає стадійність вивітрювання:

• уламкові (переважають свіжі уламки щільних порід);

• засолені (наявність водорозчинених солей);

• загіпсовані (наявність CaSO₄);

• провапновані (наявність СаСО₃);

• доломітизовані (наявність CaMg(CO₃)₂);

• сіалітні насичені (переважають Са²⁺, Mg²⁺ або Nа⁺ в обмінному комплексі);

• сіалітні ненасичені (в обмінному комплексі переважають Н⁺ або Al³⁺);

• ферсіалітні;

• альферритні;

• фералітні;

• алітні (бокситові).

Б.Б. Полинов виділив наступні стадії розвитку кори вивітрювання:

1) уламкова кора зберігає всі хімічні елементи, що присутні в материн-

ській породі, вторинні мінерали відсутні;

2) провапнована кора вивітрювання притаманна степовим та

пустельним регіонам, під час вивітрювання вивільняються хлориди і сульфати, але зберігаються карбонати кальцію у вигляді борошнистих конкрецій, присипок тощо;

3) сіалітна кисла кора розповсюджена у вологому кліматі, переважно у

лісовій зоні, має ще багато первинних мінералів;

4) алітна (або фералітна) кора вивітрювання являє собою найрозвину-

тішу стадію, в ній немає первинних мінералів, вони заміщені каолінітом і гідроокислами заліза і алюмінію, ця кора притаманна для вологого субтропічного і тропічного поясів.

Література [2] с. 164-177

Питання для самоконтролю

1. Що вивчають науки біогеохімія і геохімія?

2. Охарактеризуйте основні закономірності біогеохімії ґрунто-утворення.

3. Поясніть суть великого геологічного кругообігу речовин.

4. Дайте визначення малого біологічного кругообігу речовин і визначте роль живої речовини в грунтоутворенні.

5. Що таке кора вивітрювання, які її типи ви знаєте?

6. Перелічіть і охарактеризуйте стадії розвитку кори вивітрювання.

Тема 3.2 Баланс ґрунтоутворення

3.2.1 Баланс та загальна схема грунтоутворення

Баланс ґрунтоутворення – це співвідношення між приходом речовин в грунт та їх відтоком з нього за певний проміжок часу.

Ґрунтоутворюючий процес складається з чотирьох компонентів речовинно-енергетичного балансу:

• притоку речовини і енергії в грунт;

• перетворення речовини і енергії в грунті;

• переміщення речовини і енергії в грунті;

• відтоку речовини і енергії з грунту.

Всі ці складові утворюють єдність, визначають направленість грунто-

утворюючого процесу, будову, склад і властивості грунту.

В.А. Ковда визначив декілька форм балансу речовин залежно від довжини охопленого ним часу:

- віковий, який має геологічний відрізок часу і зв’язаний з формува-

нням геоморфології місцевості;

- періодичний (циклічний), який охоплює відрізок часу приблизно

11-12 років, очевидно, пов’язаний з періодичною активністю Сонця;

- річний, який вкладається в річний гідрологічний цикл території;

- на зрошувальній території виділяють межполивний баланс речовин,

який складається з коротких відрізків часу між поливами.

Можна виділити окремо баланс органічної речовини, азоту, води, мінеральних елементів, легкорозчинних солей.

У процесі ґрунтоутворення розрізняються прибуткові і видаткові статті балансу.

До прибуткових статей балансу належать:

• прихід С, N, зольних елементів з опадом і рештками рослин і тварин;

• прихід тих самих елементів з кореневими виділеннями;

• прихід N з атмосфери за рахунок азотофіксаторів;

• прихід N з опадами;

• прихід речовин з вітровим пилом;

• прихід твердим поверхневим стоком;

• прихід з рідким поверхневим стоком;

• прихід з капілярною каймою грунтових вод;

• прихід з боковим (внутрішнім грунтовим) стоком;

• прихід з добривами, меліорантами, зрошуваною водою.

Видаткові статті балансу грунту:

• захоплення рослинами N і зольних елементів для утворення щорічного приросту;

• втрати азоту за рахунок денітрифікації;

• втрати С при мінералізації рослинного опаду і гумусу;

• вимивання речовин низкохідним током води за межі грунтового профілю у грунтові води;

• винос речовин всередині грунтовим стоком;

• винос речовин поверхневим твердим стоком;

• винос речовин поверхневим рідким стоком;

• втрата речовин за рахунок дефляції;

• винос N, С, мінеральних елементів з врожаєм сільськогосподарських культур, сіном, деревиною.

Різні речовини в одному і тому ж грунті можуть мати різний баланс: позитивний, від’ємний, нульовий.

Позитивний баланс характеризується акумуляцією речовин у грунті, яка може бути абсолютною, відносною і залишковою. Глобальне значення має абсолютна акумуляція вуглецю і азоту атмосфери, що відбувається у процесі життєдіяльності зелених рослин і азотофіксуючих мікроорганізмів. Ці елементи накопичуються у лісовій підстилці, степовій повсті, в гумусовому горизонті. Акумуляція може бути зумовлена надходженням речовин із грунтових вод, поверхневого і бокового стоків води. Це характерно для аридного клімату: вода випаровується, а речовини залишаються у грунті.

В гумідному кліматі зазвичай речовини не накопичуються, оскільки винос перевищує прихід речовин, однак при особливих умовах можуть накопичуватись кремній, алюміній, залізо, кальцій у вигляді СаСО₃, що спричинене привнесенням твердих частинок заплавними водами, делювіальним стоком, вітром. Формуються грунти абсолютного акумуляційного балансу речовин: заплавні, намиті, навіяні.

Абсолютна акумуляція речовин при ґрунтоутворенні – це надходження речовин до ґрунтоутворюючої породи з атмосфери чи гідросфери і накопичення їх в грунті, що формується.

Відносна акумуляція речовин – це збагачення верхньої частини профілю грунту мінеральними ліофільними елементами внаслідок перекачування цих елементів рослинами з нижніх горизонтів у поверхневі, хоч грунт в цілому їх не накопичує. Вона залежить від вибіркової здатності рослин поглинати поживні речовини.

Залишкова акумуляція – це відносне накопичення в грунті речовин, які залишаються на місці при виносі інших, більш рухливих компонентів.

Загальна схема ґрунтоутворення

Ґрунтоутворюючий процес, або ґрунтоутворення – це складний природний процес утворення грунтів із гірських порід, їх розвиток, функціонування і еволюція під дією комплексу факторів ґрунтоутворення.

Ґрунтоутворення проходить ряд стадій:

І стадія початкова – процес перетворення гірських порід (кори вивітрювання) під дією живих організмів в грунт. Це дуже довга стадія. Характеризується: малою потужністю профілю, слабкою диференціацією на горизонти;

ІІ стадія розвитку грунту – процеси проходять більш інтенсивно, формуються грунтові горизонти;

ІІІ стадія рівноваги – підтримується динамічна рівновага грунту з середовищем тобто з факторами ґрунтоутворення;

ІV стадія еволюції – відмічаються кількісні зміни в грунті, вони можуть йти в різних напрямках. Наприклад:

• шлях нарощування потужності грунту, або шлях її зменшення;

• шлях засолення грунту, або його розсолення;

• шлях деградації грунтової родючості, або її нарощування.

Розвиток і еволюція грунтів на земній поверхні протікає не випадково,

а у відповідності з історією ландшафта, яка визначається глобальними геологічними процесами.

Ґрунтоутворення розглядається як співвідношення процесів виносу і акумуляції речовин. Наприклад:

- накопичуються: вуглець (у процесі фотосинтезу), азот, солі, гіпс, вапно, сполуки заліза;

- виносяться з грунту: луги, кремнезем, лужноземельні метали, тощо.

Процес виносу називається елювіальним, спостерігається при промивному водному режимі.

Винос і акумуляція речовин при ґрунтоутворенні є наслідком взаємодії малого біологічного і великого геологічного кругообігу речовин на земній поверхні.

Результатом МБк речовин є біологічна акумуляція в грунтах: вуглецю, азоту та інших біофілів.

Результатом ВГк є збіднення тими чи іншими елементами (елювіальний процес) та збагачення деякими елементами, наприклад, солями (засолення, кіркоутворення).

Ґрунтоутворення – це по суті сукупність явищ перетворення і переміщення речовин та енергії в межах грунтової сфери Землі.

Взаємодія МБк і ВГк речовин проявляється у протилежно направлених процесах, з яких і складається ґрунтоутворення:

• руйнування первиних і вторинних мінералів – і навпаки, неосинтез мінералів;

• біологічна акумуляція елементів в грунті – споживання елементів з грунту організмами;

• гідрогенна акумуляція елементів в грунті – геохімічний виніс елементів з грунту;

• розклад органічних речовин – синтез нових органічних сполук;

• поглинання іонів з розчину твердою фазою – перехід іонів з твердої фази в розчин;

• розчинення речовини – осадження речовин;

• пептизація колоїдів – коагуляція колоїдів;

• зволоження – висихання;

• окиснення – відновлення;

• нагрівання – охолодження;

• азотфіксація – денітрифікація.

Ці протилежні процеси мають циклічний характер, як і всі природні явища. Виділяють добові, сезонні, річні, багаторічні, вікові цикли ґрунтоутворення. Вони формують режими ґрунтоутворення, специфічні для кожного грунту та називаються ці процеси – загальні ґрунтоутворюючі процеси. Вони характерні для всіх грунтів в різному кількісному і якісному прояві. Наприклад, гумусонакопичення – це єдиний процес, відбувається в різних грунтах, але кількісно відрізняється (від 0.5 до 500 т/га гумусу).