11. Вміст хімічних елементів в породах і грунтах

Ґрунт складається з мінеральних, органічних і органо-мінеральних речовин.

Джерелом мінеральних сполук ґрунту є гірські породи, з яких складається тверда оболонка земної кори — літосфера. Органічні речовини надходять у ґрунт у результаті життєдіяльності рослинних і тваринних організмів, що населяють ґрунт. Взаємодія мінеральних і органічних речовин створює складний комплекс органо-мінеральних сполук ґрунтів.

Мінеральна частина складає 80-90% і більше маси ґрунтів і тільки в органогенних ґрунтах знижується до 10% і менше.

Літосфера складається майже наполовину з кисню (47,2%), більш ніж на чверть із кремнію (27,6%), далі йдуть алюміній (8,8%), залізо (5,1 %), кальцій, натрій, калій, магній (до 2-3% кожного). Вісім названих елементів складають більш 99% загальної маси літосфери. Такі найважливіші для харчування рослин елементи, як вуглець, азот, сірка, фосфор, займають десяті і соті частки відсотка. Оскільки мінеральна частина ґрунту в значній мірі зумовлена хімічним складом гірських порід літосфери, існує подібність ґрунту з літосферою за відносним вмістом окремих хімічних елементів. Як у літосфері, так і в ґрунті на першому місці стоїть кисень, на другому — кремній, потім алюміній, залізо і т.д.

Однак у ґрунті порівняно з літосферою в 20 разів більше вуглецю й у 10 разів більше азоту. Нагромадження цих елементів у ґрунті пов'язано з життєдіяльністю організмів, у яких міститься вуглецю 18%, азоту 0,3 % на живу речовину.

У ґрунті більше, ніж у літосфері, кисню, водню (як елементів води), кремнію і менше алюмінію, заліза, кальцію, магнію, натрію, калію й інших елементів, що є наслідком процесів вивітрювання і ґрунтоутворення.

Процеси вивітрювання гірських порід, перевідкладення їхніх продуктів приводять до утворення пухких порід різного хімічного складу, що покривають велику частину суші і є головними грунтоутворюючими породами. У верхніх горизонтах цих порід формуються ґрунти.

Хімічний склад пухких порід обумовлюється як хімічним складом продуктів вивітрювання первинної гірської породи, так і тими змінами, яких зазнали продукти вивітрювання при відкладенні. При цьому процентний вміст окремих хімічних елементів чи їх оксидів може бути викликаний як абсолютною зміною кількості кожного з них, так і відносною за рахунок зменшення чи збільшення інших елементів.

Вміст кремнезему в пухких породах майже завжди вищий, ніж у магматичних, але сильно коливається залежно від генетичного типу грунтоутворюючої породи, її механічного складу. Збільшення кількості SiО₂ пов'язано зі збагаченням пухких порід кварцом у процесі вивітрювання, а також перевідкладенням продуктів вивітрювання, їх сортуванням.

Збагачення кварцом відбувається не тільки внаслідок руйнування інших мінералів, але й внаслідок новоутворення вторинного кварцу з кремнезему, що відщеплюється при вивітрюванні.

У піщаних породах міститься понад 90% кремнезему, у суглинистих і глинистих його кількість знижується до 50-70%, а вміст А1₂О₃, Fe₂O₃ і інших оксидів зростає.

Зв'язаного кремнезему в пухких породах менше, ніж у магматичних, тому що він частково вилуговується в процесі вивітрювання. Менш рухливі оксиди заліза й алюмінію накопичуються в пухких породах. Ці закономірності чітко виявляються хімічним аналізом безкварцової частини порід.

Найрухливіші серед продуктів вивітрювання прості солі; розчинність їх тим більша, чим нижча валентність їх іонів. Тому основ у пухких породах і ґрунтах у середньому менше, ніж у літосфері. В вологому кліматі пухкі породи збіднені основами, у посушливому основи накопичуються.

За вмістом лужноземельних і лужних основ грунтоутворюючі породи поділяють на засолені, карбонатні і вилугувані. У вилугуваних породах міститься не більш 1-3% кожного з оксидів кальцію, магнію, натрію, калію. Карбонатні містять значну кількість (до 15-20%) карбонатів кальцію (СаСО₃). У засолених породах поряд з карбонатами кальцію багато сульфатів і хлоридів кальцію, магнію і натрію.

Хімічний склад грунтоутворюючої породи віддзеркалює її механічний і мінералогічний склад. Піщані породи, багаті кварцом, складаються переважно з кремнезему. Чим важчий механічний склад породи, тим більше в ній високодисперсних вторинних мінералів, а отже, менше кремнезему, більше оксидів алюмінію, заліза, хімічно зв'язаної води, у породах сиалітного типу більше також оксидів калію і магнію.

Ґрунти успадковують геохімічні риси вихідного матеріалу грунтоутворюючих порід: багатство породи кремнеземом позначається на вмісті його в ґрунті; ґрунти, що розвиваються на карбонатній породі — лесі, мають і більше кальцію; засоленість грунтоутворюючої породи — джерело засолення ґрунту і т.д. Однак материнська порода в процесі ґрунтоутворення змінюється. Залежно від типу ґрунтоутворення відбуваються зміни в вмісті і розподілі по профілю ґрунту різних хімічних елементів. Кожен тип ґрунту набуває характерної диференціації на горизонти з визначеним хімічним складом. Порівняно з грунтоутворюючою породою верхні горизонти дерново-підзолистих ґрунтів збагачені кремнеземом і менше містять оксидів алюмінію і заліза. Склад переважних оксидів для чорноземів залишається майже незмінним. Для всіх ґрунтів на відміну від порід характерне нагромадження органічної речовини у верхніх горизонтах, з якою пов'язана акумуляція біологічно важливих елементів - вуглецю, азоту, а для багатьох ґрунтів також фосфору, сірки, кальцію.

Ця особливість хімічного складу ґрунтів підкреслює самостійну хімічну природу ґрунтів, яка відрізняє її від гірської породи.