Кауричев И.С., Гречин И.П. (ред.) Почвоведение

Подождите немного. Документ загружается.

В результате химического выветривания происходит изменение фи-

зического состояния и разрушение кристаллической решетки минера-

лов.

Порода обогащается новыми (вторичными) минералами и приоб-

ретает такие свойства, как связность, влагоемкость, поглотительная спо-

собность и др.

Биологическое выветривание — это процессы механического разру-

шения и химического изменения горных пород и минералов под дейст-

вием организмов и продуктов их жизнедеятельности. Все процессы раз-

рушения горных пород в поверхностных слоях земли совершаются при

активном участии организмов; нет самостоятельных, чисто абиотических

(безжизненных) механических и химических процессов выветривания.

Абиотическое выветривание могло иметь место только до зарождения

жизни на земле. При биологическом выветривании организмы извле-

кают из породы необходимые для построения своего тела минеральные

вещества и аккумулируют их в поверхностных горизонтах породы, соз-

давая условия для почвообразования и формирования почв. С поселе-

нием организмов на горной породе ее выветривание значительно уси-

ливается. Корни растений и микроорганизмы в процессе жизнедеятель-

ности выделяют во внешнюю среду углекислый газ и различные кис-

лоты (щавелевую, яблочную, янтарную и др.), которые оказывают раз-

рушающее действие на минералы. В процессе нитрификации получается

азотная кислота, а деятельность серобактерий и тионовых бактерий

приводит к образованию серной кислоты. Эти кислоты оказывают ра-

створяющее действие на многие минеральные соединения и усиливают

процессы выветривания. Экспериментально доказано, что диатомовые

водоросли, строя свой панцирь из кремнезема, способны разрушать алю-

мосиликаты. Слизистые выделения силикатных бактерий, близких к ро-

ду Meghatherium, способны разрушать полевые шпаты. Грибы из рода

Penicillium выделяют вещество, подобное фульвокислотам гумуса, ко-

торое способствует разрушению первичных минералов.

Значительное разрушающее действие на массивные породы оказы-

вают лишайники, выделяя углекислоту и специфические лишайниковые

кислоты. Лишайники разрушают породы не только химически, но и от-

части механически посредством проникновения гиф по плоскостям спай-

ности внутрь зерен первичных минералов.

Животные, как и растения, механически разрыхляют горные поро-

ды и своими выделениями способствуют их изменению.

Характер разрушения горных пород при выветривании зависит от

условий среды, в которой оно протекает, от минералогического состава

пород, в частности от содержания SiC>2. Последнее может отразиться на

составе продуктов выветривания. Так, при выветривании кислых пород

образуются преимущественно пески и супеси, при средних

—

суглинки

и при основных

—

тяжелые суглинки и глины.

Разные породы и минералы обладают разной устойчивостью к про-

цессам выветривания. Наиболее устойчивы метаморфические породы

(например, кварциты), менее устойчивы осадочные. Наиболее подвер-

жены выветриванию вулканические пеплы, отличающиеся высокой по-

ристостью и содержанием минералов, легко поддающихся выветриванию

(слюды и др.). Из минералов наиболее устойчив к выветриванию кварц,

который поэтому накапливается в коре выветривания. Менее устойчивы

к выветриванию минералы, содержащие закисные формы железа. Про-

межуточное положение занимают полевые шпаты. При выветривании

наряду с разрушением первичных минералов происходит образование

новых, вторичных минералов.

Типы выветривания. Процессы выветривания зависят не только от

характера и состава горных пород, но и от среды, в которой они проте-

кают. Большое значение имеют концентрация и солевой состав раство-

ров,

реакция (величина рН), окислительно-восстановительные условия

и т. д. Процессы выветривания в значительной степени обусловлены кли-

матом. Интенсивность выветривания определяется главным образом

температурой и количеством атмосферных осадков. В условиях засуш-

ливого климата растворимые продукты выветривания накапливаются,

в условиях влажного климата вымываются.

По интенсивности процессов выветривания различают два основ-

ных типа

—

сиаллитный и аллитный.

Сиаллитный тип выветривания развивается в условиях умерен-

ного климата со средним количеством осадков, при котором образуются

преимущественно вторичные алюмосиликаты и ферросиликаты.

Аллитный тип выветривания получает развитие в условиях влаж-

ного тропического климата, где интенсивно протекают процессы гидро-

лиза и образование гидратов окисей кремния, алюминия и железа.

Таким образом, в процессе выветривания горные породы подвер-

гаются глубоким физическим и химическим изменениям, и порода при-

обретает ряд новых свойств, благоприятных для жизни растений.

МЕХАНИЧЕСКИЙ СОСТАВ

В результате процессов выветривания плотная горная порода пре-

вращается в рыхлую, состоящую из частиц различной величины, кото-

рые называются механическими элементами. Частицы, близкие по раз-

мерам, объединяют во фракции.

По определению Н. А. Качинского (1965), «под механическим эле-

ментом почвы следует понимать обособленные куски, кусочки (осколки)

пород и минералов, а также аморфных соединений в почве, все элемен-

ты которых (последних) находятся в химической взаимосвязи».

Различают три типа механических элементов — минеральные, орга-

нические и органо-минеральные. Основная масса пород и почв состоит

из минеральных механических элементов. Относительное содержание в

почве и в породе механических элементов (фракций) называется меха-

ническим составом. Это содержание выражается в весовых процентах

на сухую почву. Группировка частиц по размерам называется классифи-

кацией механических элементов. Предложено несколько таких класси-

фикаций. В нашей стране наиболее широко применяется классифика-

ция проф. Н. А. Качинского (табл. 1), являющаяся усовершенствован-

ной классификацией В. Р. Вильямса и А. Н. Сабинина.

ТАБЛИЦА 1

Классификация механических элементов почв и пород (по Н. А. Качинскому)

Название механичес-

ких элементов

Камни

Гравий

Песок крупный

» средний

» мелкий

Размер механических

элементов, в мм

3—1

1—0,5

0,5—0,25 !

0,25—0,05

Название механичес-

ких элементов

Пыль крупная

» средняя

» мелкая

Ил грубый

> тонкий

Коллоиды

Размер механических

элементов, в мм

0,05—0,01

0,01—0,005

0,005—0,001

0,001—0,0005

0,0005—0,0001

<0,0001

Сумму всех механических элементов размером <0,01 мм называют

физической глиной, а сумму частиц >0,01 мм

—

физическим песком.

Кроме того, выделяют мелкозем — сумма частиц <1 мм и почвенный

скелет

—

сумма частиц >

мм.

Отдельные группы механических элементов по-разному влияют на

свойства почвы. Это объясняется различным минералогическим и хи-

мическим составом механических элементов и различными их физиче-

скими

физико-химическими свойствами. Камни

гравий представлены

преимущественно обломками горных пород

реже отдельными мине-

ралами.

группе песка

пыли преобладают первичные минералы—

кварц, полевые шпаты, слюды

некоторые другие.

Ил

наряду

первич-

ными минералами содержит значительное количество вторичных мине-

ралов

гумус. Количество отдельных минералов

и их

соотношение

разных фракциях могут широко колебаться

зависимости

от

характера

образования материнских пород

почв. Разные группы механических

фракций существенно отличаются также

по

физическим

водно-физи-

ческим свойствам.

Советские грунтоведы

В. В.

Охотин

и В. Г.

Ткачук изучили зависи-

мость между размерами фракций

рядом водно-физических свойств

почвообразующих пород (табл.

2).

ТАБЛИЦА

Водно-физические свойства механических фракций почвообразующих пород

(по

В. В.

Охогину

и В. Г.

Ткачуку)

кил элементов,

мм

3—2

2—1,5

1,5—1,0

1,0—0,5

0,5—0,25

0,25—0,10

0,10—0,05

0,05—0,01

0,01—0,005

0,005—0,001

<0,001

Водные свойства

максималь-

но-моле-

кулярная

влагоем-

кость,

в %

0,2

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

2,2

3,1

15,9

31,0

вояопоо-

0,5

0,2

0,12

0,072

0,056

0,030

0,005

0,004

—

высота

капилляр-

ного под-

нятия,

см

1,5-3

4,5

8,7

20—27

—

Набуха-

ние,

в %

объема

—

0,0

105

160

405

Физико-механические

пластичность

предел

текучести

катывания

в шнур

влажности

Не пластичны

свойства

усадка,

объема

4,0

8,2

Из таблицы видно,

что

такие свойства,

как

максимально-молекуляр-

ная влагоемкость, водопроницаемость, высота капиллярного поднятия,

ряд

физико-механических свойств существенно изменяются

зависи-

мости

от

размера механических элементов.

Химический состав отдельных групп механических элементов почв

и пород также неодинаков (табл.

3).

ТАБЛИЦА

Химический состав механических элементов почв

почвообразующих пород

(в

% на

сухую почву)

Название почвы,

печвообразуюшей

породы

Подзолистая поч-

ва

Лёсс южнорусский

Размер механических

Не расчленена

0,01—0,005

0,005—0,001

<0,001

Не расчленен

0,25—0,05

0,05—0,01

0,01—0,005

0,005—0,001

<0,001

SiO

85,2

79,1

63,2

53,7

61,3

84,3

79,7

62,2

42,7

39,0

Окислы

RJ0

8,8

12,3

24,3

23,2

15,9

8,3

10,3

17,3

24,6

29,9

СаО

1,4

1,2

2,7

3,4

8,7

3,2

3,3

7,6

12,7

Н,1

MgO

1.0

—

1,8

2,3

1,8

0,6

2,0

3,1

5,1

Автор

Качинский

Мазуренко

Данные таблицы 3 показывают, что с уменьшением размера меха-

нических элементов уменьшается содержание кремнезема и увеличива-

ется содержание полуторных окислов (железа, алюминия), а также

кальция, магния и др. Главная роль в физико-химических процессах,

протекающих в почвах, принадлежит илистой фракции, особенно ее

коллоидной части. Пылеватые и песчаные фракции поверхностно пас-

сивны. Илистая фракция имеет большое значение в создании почвенно-

го плодородия: в ней сосредоточено максимальное содержание гумуса

и элементов зольного и азотного питания растений. Коллоидная часть

этой фракции служит главным цементом почвенной структуры.

Все многообразие почв и пород по механическому составу можно

объединить в несколько групп с характерными для них физическими и

химическими свойствами. Различные группы механических элементов

имеют неодинаковые свойства. Поэтому и почвы, и породы также бу-

дут обладать неодинаковыми свойствами в зависимости от разного со-

держания в них тех или иных групп механических элементов. Отсюда

и условия жизни растений, и мероприятия, обеспечивающие высокие

и устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур, будут различны

на почвах неодинакового механического состава.

Одну из первых научных классификаций почв по механическому

составу дал Н. М. Сибирцев. Она основана на отношении физической

глины к физическому песку. Классификации, в которых учитываются

две группы механических элементов, называют двучленными.

В настоящее время в почвоведении пользуются белее совершенной

классификацией механического состава почв и пород, предложенной

Н. А. Качинским (табл. 4).

ТАБЛИЦА 4

Классификация почв и пород по механическому составу (по Н А Качинскому)

Краткое название

по механическому

составу

Песок рыхлый

» связный

Супесь

Суглинок легкий

» средний

» тяжелый

Глина легкая

» средняя

» тяжелая

Содержание физической глины

«0,01 мм), в %

почвы

подзолис-

того типа

почвообра-

зования

0—5

5—10

10—20

20—30

30—40

40—50

50—65

65-80

>80

степного типа

почвообразо-

вания, а также

красноземы

и желтоземы

0—5

5—10

10—20

20—30

30—45

45—60

60—75

75-85

>85

солонцы и

сильносо»

лонцева-

тые почвы

0—5

5—10

10—15

15-20

20—30

30—40

40—50

50—65

>65

Содержание физического песка

(>0,01 мм), в %

почвы

подзолис-

того типа

почвообра-

зования

100—95

95—90

90—80

80—70

70—60

60—50

50—35

35—20

<20

степного типа

почвообразо-

вания, а так-

же красно-

земы и жел-

тоземы

100-95

95—90

90—80

80—70

70—55

55—40

4р—25

25—15

<15

солонцы

и сильно-

солонце-

ватые

почвы

100—95

95—90

90—85

85—80

80—70

70—60

60—50

50—35

<35

По этой классификации основное разделение проведено по содержа-

нию физической глины и физического песка и дополнительное с учетом

преобладающих механических фракций: гравелистой (3—1 мм), пес-

чаной (1—0,05), крупнопылеватой (0,05—0,01), пылеватой (0,01—0,001)

и илистой (<0,001 мм). Все многообразие пород и почв по механиче-

скому составу объединено в девять групп с характерными для каждой

группы физическими, физико-химическими и химическими свойствами.

Пользуясь этой классификацией, можно давать краткое и подроб-

ное определение почвы по механическому составу. Краткое определе-

ние проводится по шкале (табл. 4) с учетом содержания физической

глины и физического песка. При подробном определении учитываются,

кроме того, преобладающие фракции. Например, если чернозем типич-

ный содержит физической глины 80%, ила 45%, пыли (средней и мел-

кой) 35%, пыли крупной 10%, песка 10%, то по содержанию физичес-

кой глины этот чернозем относится к средней глине; первой преобла-

дающей фракцией в нем будет ил, второй — пыль (средняя и мелкая),

третьей

—

пыль крупная и песок. С учетом указанных фракций этот

чернозем будет называться по механическому составу так: среднеглини-

стый, пылевато-иловатый. Как видно из примера, при подробном опре-

делении механического состава в терминологии оттеняются две фрак-

ции— преобладающая и сопутствующая; преобладающая фракция ста-

вится на последнее место. Этим подчеркивается ее определяющее

значение.

Каменистость почв учитывают и классифицируют в зависимости от

количества в почве частиц >3 мм (табл. 5).

ТАБЛИЦА 5

Классификация почв по каменистости (по Н. А. Качинскому)

Частицы >3 мы,

в %

5—10

0,5—5

5—10

>Ю

Степень каменистости почвы

Некаменистая

Слабокаменистая

Среднекаменистая

Сильнокаменистая

Тип каменистости

Устанавливается по характеру ске-

летной части

Почвы могут быть валунные, галеч-

никовые, щебенчатые

Механический состав почв и пород оказывает большое влияние па

почвообразование и агропроизводственные свойства почв. От механиче-

ского состава почвообразующих пород и почв в значительной степени

зависит интенсивность многих почвообразовательных процессов, свя-

занных с превращением, перемещением и накоплением веществ (разру-

шение и синтез органических и минеральных веществ, их аккумуляция,,

вымывание и т.д.), в результате чего в одних и тех же природных усло-

виях на породах разного механического состава формируются почвы

с разными свойствами. От механического состава почвы зависят физи-

ческие, физико-механические и водные свойства почвы; пористость, вла-

гоемкость, водопроницаемость, водоподъемная способность, структур-

ность, воздушный и тепловой режимы и др.

С механическим составом связано также содержание в почве золь-

ных элементов и азота, необходимых для питания растений.

Таким образом, знание механического состава позволяет до извест-

ной степени характеризовать свойства почв и их плодородие. Почвы

легкого механического состава

—

песчаные и супесчаные

—

легко под-

даются обработке, обладают хорошей водопроницаемостью и благо-

приятным воздушным режимом, но бедны гумусом, элементами питания

и имеют низкую влагоемкость.

Почвы суглинистые и глинистые отличаются от песчаных и супес-

чаных более высокой связностью и влагоемкостью, меньшей водопро-

ницаемостью. Обработка суглинистых и глинистых почв требует боль-

ше энергетических затрат, поэтому их принято называть тяжелыми

почвами, а песчаные и супесчаные

—

легкими.

В бесструктурном состоянии тяжелые почвы легко заплывают,

образуют корку, труднопроницаемую для воды и воздуха, воздушный

и тепловой режимы у них неблагоприятные, но в то же время тяжелые

почвы обычно лучше обеспечены элементами питания, чем почвы легко-

го механического состава.

МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ

В состав почвообразующих пород и почв входят первичные и вто-

ричные минералы. Первичные минералы образовались в глубоких сло-

ях земли из расплавленной магмы. Вторичные минералы образовались

из первичных минералов в поверхностных горизонтах суши земного

шара под воздействием климатических и биологических факторов.'

Первичные минералы сосредоточены преимущественно в механиче-

ских элементах размером >0,001 мм, вторичные

— в

механических эле-

ментах размером <0,001 мм. В большинстве почв первичные минералы

преобладают по весу над вторичными, за исключением латеритных

и красноземных почв, в которых первичных минералов часто меньше,

чем вторичных.

Первичные минералы. Наиболее распространенными группами пер-

вичных минералов в породах и почвах являются кварц, полевые шпаты,

амфиболы, пироксены и слюды. Эти немногие минералы составляют

основную массу магматических пород. Средний минералогический со-

став магматических пород следующий (по Ф. У. Кларку):

Минералы Содержание (в %)

Полевые шпаты 59,5

Кварц , 12,0

Амфиболы и пироксены . . „ 16,8

Слюды » 3,8

Прочие минералы 7,9

Первичные минералы, измельченные под воздействием физических

факторов выветривания, встречаются во всех рыхлых почвообразую-

щих породах и почвах. Относительное содержание отдельных первич-

ных минералов в рыхлых породах и почвах обусловливается их различ-

ной устойчивостью к физическому и химическому выветриванию.

Минералы, обладающие большой механической прочностью (кварц, по-

левые шпаты), сохраняются преимущественно в виде крупных частиц;

менее прочные (амфиболы, пироксены, слюды) переходят в более мел-

кие механические фракции (табл. 6).

ТАБЛИЦА 6

Минералогический состав покровного озерно-гляциального суглинка

(по А. А. Роде, 1955)

Группа минералов

Содержание минералов в % от веса механических элементов

при размере их в мм

Кварц

Полевые шпаты

Слюда

Амфиболы (роговые обман-

ки)

Прочие

1—0,25

—

0,25-0,05

—

0,05—0,01

0,01—0,005

21 '

< 0.005

Дробление минералов приводит к значительному увеличению их

поверхности, что способствует химическому выветриванию.

Кварц характеризуется большой механической прочностью и устой-

чивостью к химическому выветриванию, благодаря чему, будучи раз-

дроблен, может сохраняться и накапливаться даже в самых мелких

фракциях (<0,001 мм). Содержание кварца в тонких фракциях может

служить косвенным признаком интенсивности процессов выветривания.

Кварц часто встречается в небольших количествах (2—3%) в предкол-

лоидной и коллоидной фракциях.

Полевые шпаты менее устойчивы к химическому выветриванию

и способны сохраняться в виде относительно крупных частиц. Они

встречаются главным образом в песчаной и пылеватой фракциях. Ка-

лиевые полевые шпаты более устойчивы к выветриванию, чем кальций-

натриевые.

Амфиболы, пироксены и слюды легко подвергаются химическому

выветриванию, поэтому их содержание невелико во всех механических

фракциях. Накопление слюд в мелких фракциях (см. табл. 6) объяс-

няется относительной устойчивостью слюды мусковита к химическому

выветриванию, а также наличием вторичных слюд (гидрослюд).

Устойчивость к выветриванию определяется самой природой мине-

ралов, их различием в химическом ооставе и кристаллической структу-

ре.

Рассматриваемые минералы, как большинство минеральных хими-

ческих соединений, обладают структурами ионного типа, образованны-

ми противоположно заряженными ионами. Ионы в кристаллах минералов

расположены в виде геометрически правильной пространственной ре-

шетки, называемой кристаллической. Благодаря такому строению кри-

сталлы минералов имеют форму геометрически правильных многогран-

ников. Для каждого минерала характерна своя кристаллическая решет-

ка и определенная форма кристаллов.

Взаимное расположение катионов и анионов в кристаллической

решетке обусловливается их объемом или величиной их радиусов (ионы

можно представить в виде сфер определенного радиуса). Число ионов

противоположного знака, окружающих данный ион, называется коорди-

национным числом. Чем больше радиус иона, тем больше может разме-

ститься вокруг него без взаимного соприкосновения противоположно

заряженных ионов.

Координационное число определяет форму окружения, или коорди-

нацию вокруг иона, а следовательно, основной элемент структуры, ха-

рактер элементарной ячейки кристалла минерала.

Координация Координационное

нисло

Треугольник 3

Тетраэдр 4

Октаэдр 6

Куб 8

Основным элементом структуры^ широко распространенных в почве

кислородных соединений кремния является кремнекислородный тетра-

эдр (SiO.»)

, в вершинах которого располагаются четыре иона кисло-

рода, а в центре ион кремния. Кремнекислородный тетраэдр обладает

четырьмя свободными валентными связями, которые могут быть ком-

пенсированы присоединением катионов или соединением с другими

кремнекислородными тетраэдрами.

Соединяясь между собой через кислородные ионы, тетраэдры обра-

зуют различные сочетания или типы структур: островные, цепные, лен-

точные, листоватые (слоистые), каркасные. Каркасная структура

распространена в полевых шпатах, кварце, цепная

—

в пироксенах,

листоватая — в слюдах, глинистых минералах, ленточная

—

в амфибо-

лах, островная — в оливине.

Островной тип структуры характеризуется наличием в нем кремне-

кислородных радикалов, состоящих из одного, двух и большего, но

конечного числа тетраэдров. Изолированные тетраэдры соответствуют

формуле радикала (Si0

)

, спаренные—(Si207)

~, комплекс из трех

тетраэдров—(SisOg)

, из четырех—(Si

0i2)

, из шести—(SieOis)

12-

В цепных, ленточных, листоватых, каркасных структурах кремне-"

кислородные тетраэдры образуют бесконечные радикалы, сочленяясь

в цепочки, ленты, листы, каркасы (рис. 2). Формула таких радикалов

(fab)*'

Рис.

1. Островные кремнекислородные радикалы

показывает не количест-

во атомов в кремнекис-

лородных группах, а

только отношение атомов

в бесконечной группе,

число атомов в элемен-

тарном звене, бесконеч-

ным повторением кото-

рого можно воспроизве-

сти всю структуру.

Одинарные цепочки

характерны для пироксе-

нов с формулой радика-

ла (Si

)

~«\ сдвоенные

цепочки или ленты — для

амфиболов с формулой

радикала (Si40u)

o=>.

Листоватая структура об-

разуется, если тетраэд-

ры соединяются верши-

•

нами в бесконечную груп-

пировку с радикалом

(Si

0io)

~co. Для каркас-

ной структуры характер-

но сочленение тетраэдров

в бесконечные трехмер-

ные решетки, каркасы, не

имеющие активных кис-

лородных ионов. В этом

случае создается беско-

нечный нейтральный ра-

дикал (Si0

)°oo. Такую

структуру имеет кварц,

отличающийся большой

прочностью.

№%>£*

<ЗД£

ГЛАС

Рис.

2. Кремнекислородные радикалы:

—

цепные; б

—

ленточные; в — листоватые.

В каркасных структурах кремний (Si

+) может быть замещен алю-

минием (А1

) с образованием комплексной алюмркремниевой группы,

характерной для полевых шпатов. Свободная валентность компенсиру-

ется катионами. Так, при замещении одной четверти атомов кремния

атомами алюминия группа (Si^s)

замещается группой [(Al, Si^Oe]

При компенсации свободной валентности калием формула соответ-

ствует ортоклазу

К[А1,

при компенсации натрием — альбиту

Na[Al,

Ион алюминия по величине радиуса может находиться также в ше-

стерной комбинации, образуя октаэдр и элементарную ячейку •

[А1(ОН)б]*~.

В алюмогидроксильных октаэдрах ОН

может частично

замещаться О

с образованием алюмо-кислородно-гидроксильных

октаэдров, характерных для вторичных минералов.

Значение первичных минералов состоит прежде всего в том, что

они являются источником образования вторичных минералов. Первич-

ные минералы составляют скелет почвы, от их количества и величины

зависит механический состав, а следовательно, все водно-физические

и физико-механические свойства, емкость поглощения катионов. Пер-

вичные минералы являются резервным источником зольных элементов

(в том числе и микроэлементов) питания растений.

Вторичные минералы. Разнообразие наиболее распространенных

групп вторичных минералов в почвах и породах, так же как и первич-

ных, небольшое. Среди вторичных минералов различают минералы про-

стых солей, минералы гидроокислов и окислов, глинистые минералы.

Минералы простых солей образуются при выветривании первичных

минералов, а также в результате почвообразовательного процесса.

К таким солям относятся кальцит СаС0

, магнезит MgC0

, доломит

[Са, Mg](CQ

)

, сода Na

~10H

O, гипс CaS0

-2H

0, мирабилит

SC4- 10H

O, галит NaCl, фосфаты, нитраты и др. Минералы-соли

способны накапливаться в почвах в больших количествах в условиях

сухого климата. Качественный и количественный состав их определяет

степень и характер засоления почв.

Минералы гидроокислов и окислов—это гидроокислы кремния,

алюминия, железа, марганца, образующиеся при выветривании первич-

ных минералов в аморфной форме в виде гидратированных высокомо-

лекулярных гелей и постепенно подвергающиеся дегидратации и кри-

сталлизации с образованием окислов и гидроокислов кристаллической

структуры. Кристаллизации способствуют высокая температура, замер-

зание, высушивание, окислительные условия почвы.

Гидроокись кремния (Si0

-nH

0) по мере старения переходит

в твердый гель

—

опал (Si0

-«H

0) с содержанием воды от 2 до

30%,

затем, теряя воду,— в кристаллические формы халцедона и квар-

ца Si0

. Гидроокись марганца кристаллизуется в виде минерала пиро-

люзита Мп0

, псиломелана mMnO

•

Мп0

•

гаН

Гидраты полуторных окислов (А1

•

«H

0, Fe

•

пН

0), кристал-

лизуясь, образуют такие вторичные минералы, как бемит А1

-Н

гидраргилит (гиббсит) А1

-ЗН

0 или А1(ОН)

, гематит Fe

, гетит

-H

0, гидрогетит Fe

-3H

0. Эти минералы имеются в неболь-

ших количествах во многих почвах. Гетит и гиббсит в больших количе-

ствах встречаются в красноземных и латеритных почвах, если они сфор-

мированы на основных породах.

Степень окристаллизованности минералов обусловливает их рас-

творимость: чем больше окристаллизованность, тем меньше раствори-

мость. На растворимость полуторных окислов большое влияние оказы-

вает реакция среды. При рН<5 переходит в ионную форму алюминий,

а при рН<3 — трехвалентное железо.

К высокодисперсным аморфным соединениям относятся также гу-

мусовые вещества, вулканические туфы, аллофан (А1

- Si0

-raH

0).

bfxrbS^y

)o/r •#** Ом

Рис 3. Схема строения кристаллической решетки монтмориллонита.

От содержания и природы аморфных веществ зависят многие свойства

почв.

Гумусовым веществам и полуторным окислам принадлежит осо-

бая роль в структурообразовании. Аморфные полуторные окислы бла-

годаря своей огромной поверхности поглощают много фосфора, делают

последний малодоступным растениям.

Глинистые минералы по химическому составу являются вторичны-

ми алюмо- и ферросиликатами. Они образуются в результате синтеза

из конечных продуктов

выветривания первичных минералов, а также

путем постепенного изменения первичных минералов в процессе вы-

выветривания и почвообразования.

К наиболее распространенным в почвах глинистым минералам от-

носятся группы монтмориллонита, каолинита и гидрослюд. Эти мине-

ралы являются составной частью природных глин, в связи с чем они

и получили название глинистых минералов.

Глинистым минералам присущи общие свойства: слоистое кри-

сталлическое строение; высокая дисперсность; поглотительная способ-

ность; наличие в составе минералов химически связанной воды. Однако

каждая группа минералов имеет специфические свойства и значение

в плодородии.

Монтмориллонит [Al

Si40io(OH)2-«H20] и относящиеся к его

группе нонтронит, бейделлит, сапонит и др. широко распространены

в почвах, за исключением красноземов и латеритов (где их мало или

совсем нет), имеют трехслойную кристаллическую решетку, состоящую

из двух слоев кремнекислородных тетраэдров и заключенного между

ними октаэдрического слоя (рис. 3). Трехслойные пакеты чередуются

в кристаллах и придают им слоистую структуру.

В тетраэдрах и октаэдрах минералов монтмориллонитовой группы

возможны изоморфные замещения, что обусловливает изменчивость

химического состава минералов. Избыточный заряд компенсируется