6. Гірські породи і ґрунти. Грунтоутвоюючі породи

Ґрунт є багатофазною полідисперсною системою. Він складається з твердих часток, води (ґрунтового розчину), ґрунтового повітря і живих організмів. Ці складові компоненти знаходяться в тісній взаємодії.

На тверду фазу більшості ґрунтів (мінеральні ґрунти) припадає 40-65% об’єму ґрунту. Між твердими частками знаходяться пори, у яких розміщуються грунтові організми, вода і ґрунтове повітря.

Тверда фаза мінеральних ґрунтів складається головним чином з мінеральних речовин, що складають до 90-99% і більше її маси.

Мінеральна частина ґрунту забезпечує умови закріплення коренів рослин, є поряд з органічною частиною джерелом поживних речовин, впливає на фізичні і фізико-хімічні властивості ґрунту.

Мінеральну частину ґрунту прийнято розрізняти за мінералогічним, хімічним і механічним складом. Склад мінеральної частини ґрунту залежить від складу вихідної грунтоутворюючої породи і від умов, в яких розвивається ґрунт.

Ґрунти утворюються з поверхневого шару гірських порід при поселенні на них організмів і розвитку біологічних процесів. Породи, з яких розвивалися ґрунти, називають грунтоутворюючими, чи материнськими, породами, а також підґрунтами і ґрунтами.

Тверда оболонка землі, чи літосфера, складається з магматичних (вивержених), метаморфічних і осадових (осадочних) порід.

Магматичні, масивні-кристалічні породи утворилися з розплавлених силікатних мас — магм, що застигли всередині земної кори (глибинні, чи інтрузивні, породи), чи ж витеклих у вигляді лав на земну поверхню (ефузивні породи). За відносним вмістом кремнезему їх поділяють на кислі (SiO₂ 75-65%), середні (SiO₂ 65-52%), основні (SiO₂ 52-45%) і ультраосновні (SiO₂ < 45%) породи. До кислих глибинних порід належать граніт і гранодіоріт, до ефузивних — ліпарит і кварцовий порфір, до середніх глибинних порід відносять сиєніт і діорит, до ефузивних — трахіт, порфір, андезит, порфірит. Основними глибинними породами є габро, лабрадорит, основними ефузивними — базальт, діабаз. До ультраосновних порід належать перидотіт, дуніт і піроксеніт, що є глибинними породами.

Осадочні породи утворилися на земній поверхні шляхом вивітрювання і перевідкладення продуктів вивітрювання магматичних і метаморфічних порід чи з відкладень залишків організмів. Їх поділяють на хімічні опади (кам'яна сіль, гіпс), органічні відкладення (вапняки і доломіти, викопне вугілля, трепел, кременисті сланці, опоки), уламкові породи (глини, піски, піщаники, конгломерати, брекчії).

Метаморфічні породи являють собою перетворені в глибоких шарах землі під впливом високих температур і великого тиску осадові і магматичні породи. До них належать гнейси, слюдяні сланці, кременисті сланці, глинисті сланці.

Древні осадові породи, утворені в дочетвертинний період, згодом втратили пухкість, пористість і є переважно щільними породами.

Древні осадові породи і масивнокристалічні поєднують за віком в одну групу дочетвертинних, чи корінних, порід. Молоді осадові породи сформувалися в четвертинний період у результаті вивітрювання корінних порід і перевідкладення продуктів їхнього руйнування водою, вітром, льодом. Їх утворення продовжується і в даний час. На відміну від щільних корінних порід вони характеризуються сприятливими для ґрунтоутворення властивостями: пухким складенням додаванням, пористістю, водопроникністю, водоутримуючою і поглинаючою здатністю.

Пухкі осадові породи є головними грунтоутворюючими породами. На цих породах майже всюди розвиваються ґрунти.

Залежно від генезису, умов формування четвертинні осадові породи характеризуються різним складом, будовою, складенням і властивостями, що істотно відбивається на ґрунтоутворенні і родючості ґрунтів, які формуються.

Мінералогічний, хімічний і механічний склад порід визначає умови росту рослин, дуже впливає на гумусонакопичення, опідзолення, оглеєння, заболочування, засолення й інші процеси.

Так, карбонатність порід створює сприятливу реакцію середовища, сприяє формуванню гумусового шару, оструктуренню грунту. Підвищений вміст водорозчинних солей приводить до утворення засолених ґрунтів. Залежно від механічного складу, характеру складення (пухкі, щільні) породи розрізняють за водопроникністю, вологоємністю, пористістю, що визначає в процесі розвитку ґрунтів їх водний, повітряний, тепловий режими, розвиток заболочування. На водний режим ґрунтів впливає будова породи. Розрізняють одночленні породи, що мають однорідний склад до глибини промочування, і багаточленні (двочленні, тричленні і т.д.), що складаються з різних за складом шарів.

Опис основних генетичних типів четвертинних осадових порід.

Елювіальні породи, чи елювій, — продукти вивітрювання корінних порід, що залишилися на місці утворення. Елювій формується в гірських областях і на рівнинних плато. Залежно від властивостей вихідної породи, кліматичних умов і рельєфу елювій відрізняється великою розмаїтістю за складом і потужністю. Для елювію характерний тісний зв'язок з вихідною породою, поступовий перехід від пухкого дрібноземлистого матеріалу до щільної породи.

Значення елювіальних порід у ґрунтоутворенні визначається їхніми властивостями. На елювії карбонатних порід формуються родючі дернові ґрунти. На малопотужному елювії ґрунти відрізняються щебеневим складом.

Сукупність залишкових продуктів вивітрювання різних за складом елювіальних утворень у верхньому шарі літосфери називають залишковою (елювіальною) корою вивітрювання. Переміщені водою, вітром, льодом продукти вивітрювання формують акумулятивні (перевідкладені) кори вивітрювання.

Делювіальними породами, чи делювієм, називають наноси, відкладені на схилах дощовими і талими водами. Делювий відкладається у вигляді пологого шлейфа. На вершині шлейфа часто накопичується грубий матеріал, іноді уламковий, а в кінці шлейфа — пилуватий, глинистий. Площинний схиловий стік формує делювіальні наноси з найбільшою потужністю в основі схилу, де рух води сповільнюється і матеріал осідає.

Для делювію характерні відносна сортованість і добре виражена шаруватість. Зустрічаються несортовані і нешаруваті наноси. За складом делювій різноманітний.

Делювіальні породи широко поширені в передгірних районах і служать материнськими породами для різних ґрунтів.

Пролювій формується в гірських районах, у підніжжя гір у результаті діяльності тимчасових водних і селевих потоків значної сили. Пролювій характеризується поганою сортованістю, включенням великоуламкового матеріалу.

Делювий і пролювій часто з’єднуються, утворюючи делювіально-пролювіальні відкладення.

Алювіальні породи, чи алювій, являють собою опади, відкладені при розливі рік (заплавний алювій). До алювіальних порід відносять також донні відклади рік (русловий алювій). Русловий алювій складений пісками різної зернистості.

Заплавний алювій переважно суглинний і глинистий. У межах заплави, у старицях, накопичується старичний алювій, багатий органічною речовиною.

Гірські ріки на відміну від рівнинних формують тільки русловий алювій.

Алювіальні відкладення характеризуються горизонтальною чи косою шаруватістю, вкатаністю мінеральних зерен, включенням органічних залишків.

Служить материнською породою для різних заплавних ґрунтів, що відрізняються високою родючістю.

Озерні відклади виконують зниження древнього рельєфу, відрізняються глинястістю і шаруватістю. В озерних відкладах часто спостерігаються органічні прошарки, можуть накопичуватися вуглекислий кальцій (Полісся), а в сухих районах — гіпс і легкорозчинні солі. Нагромадження легкорозчинних солей перетворює озерні відклади в засолені. Пересихаючи, солоні озера утворюють солончаки.

Льодовикові, чи моренні, відклади — продукти вивітрювання різних порід, переміщені і відкладені льодовиком. Залягають на піднесених вододільних просторах. Для морен характерні наступні особливості: несортованість, неоднорідний механічний склад, наявність валунів, збагаченість піщаними фракціями, червоно-буре, рідше жовто-буре й інше забарвлення.

Забарвлення залежить від характеру корінних порід підльодовикового ложа, умов вивітрювання і ґрунтоутворення. При оглеєнні колір морени набуває сіро-сизого відтінку.

За механічним складом морени різноманітні, однак найбільш широко представлені валунними піщанистими суглинками. За хімічним складом розрізняють безкарбонатні і карбонатні морени. За складом і властивостям карбонатна морена більш сприятлива для росту рослин. На цій породі розвинуті слабко- і середньопідзолисті види ґрунтів, а також родючі дерново-карбонатні ґрунти. Безкарбонатні моренні відкладення сприяють прояву підзолистого процесу, на них формуються середньо- і сильнопідзолисті ґрунти. При сильній завалуненості порід властивості ґрунтів значно погіршуються.

Флювіогляціальні, чи воднольодовикові відклади пов'язані з діяльністю могутніх льодовикових потоків. Випливаючи з-під льодовика, вони переміщали моренний матеріал і перевідкладали його за краєм льодовика.

Флювіогляціальні відклади характеризуються сортованістю, шаруватістю, не містять валунів, безкарбонатні, переважно піщані і піщано-галькові. Ці породи широко поширені на Поліссі. Ґрунти, сформовані на флювіогляціальних відкладах, відрізняються низькою родючістю. Вони бідні гумусом, поживними речовинами, володіють малої вологоємністю. Нерідко верхні шари флювіогляціальних наносів (до 50-60 см) підстилаються суглинками і глинами, що приводить до застоювання води на контактах порід і виникнення контактного оглеєння. У замкнутих зниженнях, коли флювіогляціальні відклади підстилаються глинами, виникає заболочування і розвиваються болотно-підзолисті ґрунти.

Покривні суглинки поширені в зоні льодовикових відкладень і розглядаються як відклади мілководних прильодовикових розливів талих вод. Для них характерно покривне залягання на морені, звідки і назва.

Покривні суглинки на відміну від моренних суглинків характеризуються жовто-бурим забарвленням, добре вираженою сортованістю, великим вмістом пилуватих фракцій, не містять валунів. За механічним складом — важкі і середні пилуваті суглинки однорідної будови з перевагою фракцій великого пилу (0,05-0,01 мм) і мулу (<0,001 мм). У зв'язку з цим покривні суглинки у вологому стані сильно набухають, а при підсиханні розтріскуються на горіхуваті і призматичні елементи, відрізняються щільністю складення, слабкою водопроникністю, високою капілярністю. За хімічним складом — переважно безкарбонатні. На покривних суглинках розвинуті підзолисті, дерново-підзолисті ґрунти, що зазнають нерідке перезволоження, а також сірі лісові ґрунти.

Леси і лесоподібні суглинки мають різний генезис. Їх загальними рисами є палеве чи бурувато-палеве забарвлення, карбонатність, пилувато-суглинистий механічний склад з перевагою великопилуватої фракції (0,05-0,01 мм), борошнистість, пористість, пухке складення, мікроагрегатність, гарна водопроникність.

За хімічними і водно-фізичними властивостями ці породи найбільш сприятливі для розвитку рослин. При сприятливих кліматичних умовах на них формуються родючі чорноземні ґрунти, а також розвивається низка інших ґрунтів - сіроземи, каштанові, сірі лісові.

Леси найбільше широко поширені на Україні. Лесоподібні суглинки на відміну від лесів зустрічаються як у позальодовикових районах, так і в районах льодовикових відкладів, серед покривних суглинків. Вони широко зустрічаються у степових районах. Лесоподібні суглинки менш карбонатні, зустрічаються безкарбонатні, більш грубозернисті. У них слабкіше виражена борошнистість і пористість, відзначається шаруватість.

Еолові відклади утворюються внаслідок акумулятивної діяльності вітру, що виявляється особливо інтенсивно в пустелях. До еолових відкладень відносять сортовані піщані наноси, що відкладаються недалеко від областей дефляції. Ці наноси утворюють особливі форми рельєфу — бугри, дюни, бархани.

Діяльність вітру виражається в розвіюванні, дефляції пухких продуктів вивітрювання і відкладенні субаеральних, чи еолових відкладень. Дефляція звичайно супроводжується обточуванням, корозією поверхні гірських порід. Внаслідок розвіювання пухких порід і нагромадження (акумуляції) пісків утворюються пагорби чи гряди піщаних відкладень, які називають буграми, дюнами і барханами. Дюни — еолові утворення правильної форми, з пологим підвітряним схилом і крутим навітряним біля узбережжя морів і берегів рік. Бархани — внутрішньоматерикові піщані утворення. Бугри — піщані наноси неправильної форми, звичайно покриті рослинністю. Райони поширення еолових відкладень — пустелі, особливо піщані і кам'янисті. Піщані пустелі — продукт еолової акумуляції, кам'янисті — дефляції.

Морські відклади формуються в результаті переміщення берегової лінії морів, явищ трансгресії і регресії, що неодноразово спостерігалися в четвертинний період. Морські відкладення відрізняються шаруватістю, сортованістю і великою акумуляцією солей. Зустрічаються на узбережжях морів, низинах. Виходячи місцями на поверхню, ці породи приводять до утворення засолених ґрунтів.

Від алювіальних річкових відкладень відрізняються озерні відклади представлені озерним мулом, озерним мергелем і сапропелем. Для них характерна тонка шаруватість.

Болотні відклади складаються з торфу, болотної залізної руди, болотного мулу, іноді болотного мергелю. Дельтові відклади характеризуються чергуванням алювіального річкового матеріалу з морськими прибережними (літоральними) наносами, що містять раковини морських молюсків.