Почвоведение с основами геологии - Ковриго В.П.
ISBN 5-10-003135-2
Скачать (прямая ссылка):
Глава 18
МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ
Магнитные свойства почв являются объективным отражением их типа, сложения, происхождения и протекающих в них процессов. Показатели магнитных свойств почв обладают большой информативностью. Они тесно коррелируют с традиционно используемыми в почвоведении показателями свойств почв, поэтому могут с успехом применяться для решения многих вопросов почвоведения: диагностики различных типов почв, образовавшихся под влиянием тех или иных почвообразовательных процессов, при составлении почвенных карт и агрохимических картограмм, в агрономической практике для определения производительности почв и т. д. (Ковриго, Лукшин с сотр., 1967—1994).
185
18.1. ПОНЯТИЕ О МАГНИТНЫХ СВОЙСТВАХ ПОЧВ
Магнитные свойства почв, как и любого вещества, проявляются в их способности намагничиваться в магнитном поле. Одним из наиболее важных показателей магнитных свойств почв является магнитная восприимчивость (ае)
где/— намагниченность почвенного образца; Я— напряженность магнитного поля, вызвавшего эту намагниченность.
Магнитная восприимчивость является мерой намагниченности образца под действием внешнего магнитного поля.
Магнитные свойства почв связаны в основном с их твердой фазой, в состав которой входят первичные и вторичные минералы, а также органическое вещество, обладающие различными по своей природе магнитными свойствами. Они могут быть диамагнитными, парамагнитными и ферромагнитными. У диамагнетиков ж < О, при этом очень мала по абсолютному значению (~10~~5ед. СИ), у парамагнетиков ае > 0 и более высокие значения по абсолютному значению (до 10~2 ед. СИ). Для ферромагнетиков характерны несравненно большие значения магнитной восприимчивости
Типичные представители диамагнетиков в почвах — кварц, каолинит, гипс, ортоклаз, кальцит, органическое вещество. Парамагнитными компонентами являются авгит, доломит, мусковит, монтмориллонит, вермикулит. К ферромагнитным компонентам почв относятся минералы, содержащие железо, никель, кобальт, титан, железоорганические и другие соединения (магнетит — FeO • Fe2O3, гематит —- CtFe2O3, маггемит — 7Fe2O3, ильменит — FeO • TiO2, лимонит — Fe2O3 * 3H2O, лепидокрокит — yFeO • ОН, гидролепидокрокит — yFeO • ОН * «H2O, гетит — aFeO • ОН, гид-
(ж » 0).
рогетит — aFeO • ОН • /1H2O).
L
Характер намагничивания диа-, пара- и ферромагнитных компонентов твердой фазы почв выражается зависимостью намагниченности / от напряженности магнитного поля H (рис. 8). Для диамагнетиков
н
Рис. 8. Линии намагничивания:
M
1 — диамагнетиков; 2 парамагнетиков; 3— ферромагнетиков; LIrM-I1L — гистерезис-ная петля
186
это прямая 1 с отрицательным угловым коэффициентом, для парамагнетиков — прямая 2 с положительным угловым коэффициентом, а для ферромагнетиков это кривая 5, имеющая сложный характер. В средних полях она круто идет вверх, а в сильных полях асимптотически приближается к намагниченности насыщения Is.
У ферромагнетиков в отличие от диа- и парамагнетиков линия размагничивания LIn не совпадает с линией намагничивания OL. При размагничивании, когда напряженность магнитного поля снижается до нуля, ферромагнетики еще обладают остаточной намагниченностью In
Для того чтобы привести намагниченность ферромагнетика к нулю, надо приложить обратное (противоположное) магнитное прле — H0 (см. рис. 8), называемое коэрцитивной силой. Дальнейшим возрастанием обратного поля доводят образцы до насыщения —1$. С уменьшением обратного поля и переменой его знака снова наступает насыщение Is. При полном цикле намагничивания получается замкнутая кривая LIrM—IrL, называемая петлей магнитного гистерезиса.
Мы рассмотрели особенности намагничивания диа-, пара- и ферромагнитных компонентов твердой фазы почв отдельно. Но твердая фаза почв является их смесью. Каков же в этом случае характер намагничивания почв? Оказывается, даже незначительное присутствие в почве ферромагнитного компонента обеспечивает ей гистерезисный характер намагничивания. Поэтому показателями магнитных свойств почв наряду с магнитной восприимчивостью являются также остаточная намагниченность Zn коэрцитивная сила Яс, намагниченность насыщения 4* и сама гистерезисная петля.
18.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ ПО МАГНИТНЫМ СВОЙСТВАМ
Количественный и качественный состав ферромагнитных компонентов в почвах изменяется и зависит прежде всего от процесса почвообразования. Поэтому величина площади и форма петель магнитного гистерезиса верхних горизонтов почв, а также изменение этих петель по генетическим горизонтам характерны для каждого типа почв (рис. 9). Развитие дернового процесса почвообразования способствует расширению гистерезисной петли, что связано с образованием в почве ферромагнитных минералов с высокой магнитной восприимчивостью. При развитии подзолистого и глеевого процессов почвообразования гистерезисная петля сужается, практически вырождаясь в прямую, как у парамагнетиков. Магнитная восприимчивость легко определяется с помощью специальных приборов (ИМВ-2, ИПК-2 и др.) как в полевых, так и в лабораторных условиях, без применения каких-либо химических анализов. Для этого достаточно привести в контактное соприкос
