13.3. Окислювально-відновні процеси та мінералоутворення в ґрунтах

Окислювально-відновні процеси в грунтах відбуваються під дією і за участі підземних вод. Останні в результаті окисно-відновних реакцій та йонного обміну руйнують і розчиняють первинні мінерали грунтів. Грунтові води при цьому мінералізуються. Із них в сприятливих фізико-хімічних умовах утворюються вторинні мінерали грунтів.

Вторинні мінерали в ґрунтах утворюються in situ (на місці) в ході низькотемпературних хімічних процесів при вивітрюванні або попадають до них із осадових відкладів. Серед вторинних мінералів, що зустрічаються в ґрунті, виділяються карбонати, оксиди, сульфати, сульфіди, шаруваті силікати та фосфати.

Кальцит (CaCO₃) - найбільш розповсюджений карбонат в ґрунтах – накопичується в підгрунтовому горизонті в умовах семигумідного та семиарідного клімату. Він як правило зустрічається в розсіяному вигляді, але і може утворювати конкреції або тверді вапнякові (травертинові) шари, відомі під назвою “калькрет” (каліче). В ґрунтах із сприятливими умовами для накопичення карбонатів розповсюдженні також доломіт (Ca,Mg(CO₃)₂), рідко сидерит (FeCO₃), арагоніт (CaCO₃) і магнезит (MgCO₃).

Сірковмісні мінерали утворюються в засолених ґрунтах в результаті сильного випаровування із них мінералізованих ґрунтових капілярних вод. Соленакопичення в ґрунтах спостерігається в засушливих - арідних районах ( в тому числі і на півдні України). Гіпс (CaSO₄2H₂O) звичайно знаходиться в ґрунтах у вигляді розсіяних кристалів, але в арідних районах може формувати сульфатні щільні горизонти нижче шару калькрет в підгрунтовому шарі. Разом з гіпсом тут можуть формуватись мірабіліт (Na₂SO₄10H₂O) та епсоміт (MgSO₄7H₂O).

Інші сірковмісні мінерали, такі як алуніт (KAl₃(OH)₆(SO₄)₂) та ярозит (KFe₃(OH)₆(SO₄)₂), а також пірит (FeS₂) формуються в кислотних ґрунтових шарах, при дренажі деяких низинних боліт, або у випадку виходу в підгрунття водотривкого глинистого горизонту.

Глинисті мінерали визначають фізичні властивості та структуру ґрунтів, впливають на їх водний режим, особливо на вологоємкість і на процеси іонного обміну. Вміст глинистих мінералів в ґрунтах визначається як складом підстеляючих їх материнських порід, так і кліматичними умовами. Так, каолініт (Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈) переважає в сильно вивітрилих ґрунтах тропічних і субтропічних районів, тоді як мотморилоніт (Na_0.7Al_3,3Mg_0,7Si₈O₂₀(OH)₄nH₂0), сапоніти та хлорити характерні для ґрунтів холодних семиарідних і арідних районів.

Фосфати складають менше 0,05% загальної маси ґрунту, але відіграють важливу роль в біологічних циклах фосфору у рослинах. Первинним джерелом значної частини ґрунтового фосфору служить апатит та його модифікації: фтор апатит Ca₁₀[PO₄]₆F₂ та гідроксил апатит Ca₁₀[PO₄]₆(ОН)₂.

Оксиди і гідрооксиди в ґрунтах представлені аморфними колоїдними водними окислами кремнію, заліза, алюмінію та марганцю у вигляді кристалів, сорочок, конкрецій (пізолітів), кірок та цементуючих мас. Вони впливають на фізичний стан ґрунту, особливо його консистенцію, пористість та колір (наприклад, водні окисли заліза дають ґрунтам буре забарвлення). З ними також пов’язана обмінна здатність ґрунту, фіксація елементів та буферність. Оксиди кремнію розповсюджені в ґрунтах у формі опалу, агату, та кременю. В ґрунтах, перетерпівших тривале вивітрювання і заболочування, широко розповсюджені гематит (Fe₂O₃) та псиломелан (Mn₂O₃2H₂O), а в торф’яниках - вівіаніт (Fe[PO₄]₃ ).