Файл: Горбунов, Н. И. Минералогия и коллоидная химия почв.pdf

Да д и т — эффузивная порода, в основной массе которой вы­ деляются калыдий-натриевые полевые шпаты, кварц, биотит, роговые обманки, пироксены. Аналог гранодиоритов.

Г а б б р о — интрузивная средне- и крупнозернистая порода. Главная составная часть представлена основным плагиоклазом (обычно лабрадор) и пироксеном (авгит, диопсид, гиперстен), реже встречаются кварц, ортоклаз, микроклин, а в гибридных формах — кварц; распространена на Украине, Урале, Кольском полуострове, в Карелии. Удельный вес 2,8—3,1. Окраска серая, зеленая до черной. Излившимися аналогами габбровой магмы являются базальт и диабаз или базальтовый порфирит

Ди а б а з — эффузивная порода, аналог габбро. Диабаз со­ стоит из плагиоклаза и пироксена; имеет тонкую структуру, в которой хорошо выражены беспорядочно расположенные плагио­ клазы, а промежутки заполнены цветными минералами, глав­

ным образом авгитом. Из плагиоклазов в диабазе чаще встреча­ ется лабрадор.

Вследствие содержания плагиоклаза, пироксена и отчасти хлорита цвет диабаза зеленоватый и зеленовато-серый. Хло­ рит образуется в результате изменения слюд, пироксенов и дру­ гих минералов. При выветривании диабаза порода принимает коричневую и бурую окраску. Диабаз встречается на Кавказе, Урале, Украине в Карелии и других районах СССР.

Химический состав пород колеблется в широких пределах, хотя содержание кремнезема (основной признак) является до­ вольно устойчивым (см. табл. 1).

По данным, приведенным Н. А. Тороповым и Л. Н. Булак (1953) для 700 образцов, изверженные породы содержат поле­ вых шпатов '60%, кварца 12%, амфиболов и пироксенов 17%, слюд 4%, прочих минералов 6%, несиликатов 1%. Таким обра­ зом, алюмосиликаты составляют около 85% веса породы. Эти же минералы присутствуют и в ряде осадочных пород.

На территории СССР почвы, сформированные на извержен­ ных породах, занимают небольшую площадь. В качестве приме­ ров можно указать на красноземы в Грузинской ССР, дерновоподзолистые почвы Карельской АССР. Небольшие площади та­ ких почв встречаются на Урале, Украине, в республиках Сред­ ней Азии и Кавказа, на Дальнем Востоке. Но несмотря на это, мы привели общую характеристику этих пород, так как, во-пер­ вых, по химическому и минералогическому составу они иногда имеют много общего с осадочными породами; во-вторых, теоре­ тические вопросы почвообразования легче выяснить именно в том случае, когда изучаются почвы, развитые на изверженных породах. Кроме того, почвы, развитые на этих породах, имеют большое хозяйственное значение, например на красноземах Грузинской ССР разводят цитрусовые и другие субтропические культуры.

9

МИНЕРАЛЫ, ВСТРЕЧАЮЩИЕСЯ В КРУПНЫХ ФРАКЦИЯХ ПОЧВ

В почвенных частицах крупнее 0,001—0,002 мм обычно пре­ обладают так называемые первичные минералы или минералы, образовавшиеся из расплавленной магмы при высоких темпера­ турах и давлении в глубоких слоях Земли, затем поднятые или излившиеся на поверхность.

Первичные минералы встречаются во всех почвообразующих породах и почвах. Чтобы оценить значение первичных минера­ лов для свойств почв, необходимо познакомиться с их распрост­ ранением, химическим составом, структурой, свойствами, диаг­ ностическими признаками. Здесь будет рассмотрена лишь не­ большая часть первичных минералов. Следует оговориться, что деление на первичные и вторичные, на крупнозернистые и высо­ кодисперсные условно. Одни и те же минералы могут быть об­ несены к той и другой группе.

В большинстве почв первичные минералы преобладают над вторичными. Исключение составляют латериты, красноземы, слитые почвы, в которых первичных минералов часто по весу меньше, чем вторичных.

Наиболее распространенными являются минералы — алюмо­ силикаты. Они составляют около 85% веса земной коры. По хи­ мическому составу первичные минералы весьма разнообразны, однако главными составными элементами являются кремний и алюминий. Оба эти элемента занимают особое место в химии и кристаллохимии. Особенность кремния состоит в том, что он имеет четыре заряда и находится на границе основных и кис­ лотных окислов, вследствие чего дает много разнообразных со­ единений. Особенность алюминия состоит в том, что он замещает кремний, дает соединения с ним и кислородом, т. е. обладает свойствами катиона и аниона.

Ниже мы опишем лишь наиболее распространенные и часто встречающиеся в почве минералы.

ПОЛЕВЫЕ ШПАТЫ

Показатели преломления колеблются от 1,52 до 1,59; Np— Nt = 0,006—0,013. По химическому составу полевые шпаты раз-

11

деляются на калиевые, кали-натриевые и натрий-кальциевые, или

плагиоклазы.

К калиевым полевым шпатам относятся: ортоклаз KAlSi308,

олигоклаз, андезин, лабрадор, битовнит, анортит.

Полевые шпаты — наиболее распространенные в почве и по­ родах минералы. Содержание их в изверженных породах в сред­ нем составляет 60%. Осадочные породы также богаты полевыми шпатами, где количество их колеблется в широких пределах и зависит от породы, ее сортировки под влиянием воды и ветра,

условий выветривания.

Полевые шпаты являются одним из важных источников обра­ зования вторичных, в том числе глинистых минералов. Особенно хорошо можно наблюдать их превращение в серицит и каоли­ нит. Полевые шпаты при выветривании и почвообразовании пере­ ходят через аморфную фазу в серицит, гидрослюды, монтморил­ лонит, каолинит, галлуазит, опал, гидраргиллит и другие мине­ ралы. Выветривание полевых шпатов идет медленно,^поэтому их кристаллы встречаются главным образом в песчаной и пылева­ той фракциях. Калиевые полевые шпаты (ортоклаз, микроклин) более устойчивы против выветривания, чем кальций-натриевые.

Плагиоклазы состоят из изоморфных смесей альбита и анор­ тита в различных соотношениях и обозначаются символами Ab, Ап Например, олигоклаз имеет символ АЬ80Ап2о, что указывает на содержание в этом минерале 80% альбита и 20% анортита. Молекулярное соотношение Si02 • 1R20 3 н полевых шпатах изменя­ ется от 2 до 6. Например, в ортоклазе оно равняется 5,8, в анор­ тите 2, в альбите 6. В зависимости от содержания альбита и анор­

2) олигоклазы — содержат анортита 10—30%, альбита 90—70%.

соотношение Si02: А120 3 = 2.

Все полевые шпаты имеют сходную кристаллическую струк­ туру они образуют моноклинные и триклинные кристаллы с развитыми гранями по (010), (001), (ПО). Ясная спайность име­ ется по второму пинакоиду (010) и хорошая по пинакоиду (ÜU1). Основным элементом кристаллической решетки силикатов, в том числе полевых шпатов является кремнекислородный тетраэдр. Часть кремния замещается на алюминий, вследствие чего возни­ кает свободная валентная связь.

12

Кремне-кислородные тетраэдры объединяются в различные сочетания, образуя типы структур: островные, цепные, ленточ­ ные, листоватые, каркасные. Каркасная распространена в поле­ вых шпатах, цепная — в пироксенах, листоватая (слоистая) — в слюдах, хлоритах, глинистых минералах, ленточная — в амфи­ болах, островная — в оливине (рис. 1).

Альбит, олигоклаз, андезин не растворяются в кислотах (за исключением плавиковой). Лабрадор в кислотах растворяется мало, анортит больше.

Полевые шпаты и продукты их преобразования существенно влияют на свойства почвы. Крупные зерна полевых шпатов, ана­ логично кварцу, влияют на физические свойства почв. По мне­ нию некоторых авторов, из натриевых полевых шпатов образу­ ется сода, что является причиной возникновения содовых солон­ чаков. Согласно этому взгляду, из полевых шпатов образуется силикат натрия, который реагирует с углекислотой атмосферы и превращается в бикарбонаты и карбонаты.

Ортоклаз — один из источников калийного питания растений, хотя слюдам и гидрослюдам принадлежит в этом отношении бо­ лее важная роль, так как они содержат калий в более доступной растениям форме. Из полевых шпатов калий усваивается лишь в том случае, когда частицы минерала измельчены до размера ме­ нее 0,001 мм.

Полевые шпаты обычно определяются по оптическим призна­ кам, а высокодисперсные — рентгендифрактометрическим мето­ дом. С помощью микроскопа можно определить показатели све­ топреломления, строение поверхности, форму зерен, превраще­ ние в другие минералы. Некоторые авторы рекомендуют для оп­ ределения полевых шпатов применять метод окрашивания. При разделении минералов с помощью жидкостей полевые шпаты

13

попадают в легкую фракцию (d<2,9). Определять полевые шпа­ ты термографическим методом не имеет смысла, так как в ин­ тервале от 20 до 1200° они не дают термических эффектов. Тер­ мограмма этих минералов имеет форму прямой линии. В смеси

сдругими минералами почв полевые шпаты поглощают тепло

иуменьшают термические эффекты от глинистых минералов. На

это обстоятельство следует обратить особое внимание, так как в случае большого содержания полевых шпатов кривые нагре­ вания глинистых минералов резко изменяются.

На рентгенограммах полевых шпатов имеется богатый спектр интенсивных отражений, который приведен ниже.

чатая разновидность мусковита; биотит (железисто-магнезиаль­ ная слюда) К (Mg, Fe)3[AlSi3O10](OH, F)2, ф л о г о п и т (маг­ незиальная слюда) KMg3[AlSi3OI0] (ОН, F)2.

Слюды составляют большую группу минералов сложного хи­ мического состава. Средний состав мусковита колеблется в сле­

МпО 2,48%; Na20 0,03—4,25%; К20 2,3—13,91%; F 0,15—4,77%; Н20 2,04—9,99%.

Средний состав биотита таков: Si02 36,4%; ТЮ2 1,15%; А120 3

Слюды широко распространены в породах и почвах. Значи­ тельное количество слюд можно встретить в аллювиальных поч­ вах, почвах пустынь, во всех взвесях рек и ирригационных на­ носах.

Вдревних корах и почвах, распространенных в зоне влажно­ го субтропического климата, количество слюд меньше.

Вкислых изверженных породах и развитых на них почвах преимущественно встречается светлая слюда (мусковит), в ос­

сортировкой ее компонентов при переотложении водой и ветром. Размер зерен слюд может быть весьма различный; при механи­ ческом анализе слюды попадают в неодинаковые по размерам фракции, в том числе в предколлоидные и коллоидные

14