Почвоведение с основами геологии - Ковриго В.П.
ISBN 5-10-003135-2
Скачать (прямая ссылка):
Большое значение для плодородия почв имеет наличие в них глинных минералов, с которыми связано очень важное агрономическое свойство почв — поглотительная способность, а также водные, общие физические и другие свойства.
Глинные минералы являются экзогенными образованиями. По классификации M. Ф. Викуловой они подразделяются на аморфные и кристаллические или более точно — скрытокристалличес-кие. Среди кристаллических глинных минералов выделяют группы каолинита, монтмориллонита и гидрослюд.
Представителем аморфных глинных минералов является алло-фан (WtAl2O3 • «SiO2 ? р\\г0). Он образуется при химическом выветривании вулканического стекла, вулканического пепла, а также при взаимодействии сульфатных вод с глинными минералами и силикатами алюминия.
В группе каолинита рассмотрим каолинит и галлуазит. Каолинит [Al4(OH)SSi4O1O] — это двухслойный по кристаллической решетке минерал, образующийся при химическом выветривании полисиликатов. Отношение Si: Al в кристаллической решетке этого
27
минерала составляет 1:1. Галлуазит [AJ4(OHg)Si4O1O] 4H2O — гли-ноподобный двухслойный землистый минерал, образуется при разрушения аллофана и каолинита.
Главным представителем второй группы кристаллических глинных минералов является монтмориллонит. Это трехслойный по кристаллической решетке минерал. Структура монтмориллонита отвечает формуле [Al4(OH)4Si8O20] лН20. Отношение Si: Al в кристаллической решетке этого минерала равно 2 : 1. Он образуется при химическом выветривании полисиликатов в составе основных (по содержанию SiO2) магматических пород (габбро, базальтов) в условиях щелочной среды и является довольно устойчивым к химическим изменениям минералом. В больших количествах монтмориллонит содержится в бентонитовых глинах, образовавшихся при химическом изменении вулканических туфов и пеплов, оседавших главным образом в морских бассейнах. К трехслойным по кристаллической решетке глинным минералам группы монтмориллонита относится бейделлит, который отличается от монтмориллонита тем, что часть ионов Si4+ заменена на Al3+, а появившиеся при этом избыточные отрицательные заряды компенсированы заменой кислородных ионов на гидроксилы — [Al6(OH)6 * Si6O18] лН20. К группе монтмориллонита принадлежит также нонтронит. В его кристаллической решетке в отличие от монтмориллонита ион Al3+ значительно замещен на ион Fe3+ — [Fe4(OH)4Si8O20] лН20.
К группе гидрослюд относятся минералы, занимающие промежуточное положение между глинными и слюдами. Гидрослюды являются продуктами химического выветривания слюд и полевых шпатов. Их относят к трехслойным минералам глин. Они представлены: иллитом (К, Н30)А12(0Н)2[(А1, Si)4O10] лН20 — промежуточным образованием между мусковитом и каолинитом, с кристаллической структурой, переходной к структуре монтмориллонита; вермикулитом (Mg, Fe2+, Fe3+)3(OH)2[(Si, Al)4O10] 4H2O — продуктом химического выветривания слюд биотита и флогопита; глауконитом — водным алюмосиликатом К, Fe и Al морского химического происхождения, имеющего примерный химический состав К (Fe3+, Al, Fe2+, Mg)2^3(OH)2[Si3(Si, Al)O10] лН20.
В почвах встречаются и другие глинные минералы. Среди них отметим смешанно-слоистые образования, в кристаллической решетке которых чередуются слои разных минералов, например монтмориллонита с иллитом, каолинита с мусковитом и т. д. В зависимости от минералогического и петрографического составов почвообразующих пород при химическом выветривании минералов образуются различные глинные минералы, но во многих почвообразующих породах и почвах равнинных территорий преобладают глинные минералы группы монтмориллонита.
В породах и почвах содержатся минералы, не относящиеся к глинным, но обладающие близкими к ним свойствами. Это цеоли
28
ты — группа алюмосиликатов кальция и натрия, реже калия и бария, эндогенного и экзогенного образований, кристаллической каркасной структуры с полостями в виде «каналов», обеспечивающих высокую удельную поверхность. Благодаря этому цеолиты содержат слабо связанные с их жесткой основой молекулы воды, обладают высокими адсорбционными свойствами по отношению к катионам, легко обменивают их на катионы почвенного раствора.
Химический состав минералов изменяется под влиянием не только абиотических факторов (химическое выветривание), но и под влиянием биологического выветривания, под которым понимают механическое разрушение и химическое изменение горных пород и минералов под действием живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Корни растений, лишайники, микроорганизмы выделяют диоксид углерода и органические кислоты, разрушающие минералы и высвобождающие минеральные элементы питания. Нитрификаторы образуют азотную кислоту, серобактерии и тионовые бактерии — серную. Под воздействием этих кислот на труднорастворимые минералы образуются легкорастворимые в воде соединения, катионы или анионы которых легко усваиваются растениями и микроорганизмами:
2K2[Al2Si6Oi6] + 4HNO3 + 2H2O = [Al4(OH)8Si4O10] + 8SiO2 + 4KNO3;
Ортоклаз
2Ca5[PO4J3OH + 14HNO3 = 3Ca[H2PO4J2 +. 7Ca(N03)2 + H2O. Апатит
