Минералогический состав почв.

Основную долю вещественного состава почв, за исключением торфяных, составляют минеральные частицы.

В зависимости от происхождения они могут включать:

первичные минералы;

вторичные, главным образом глинистые минералы;

акцессорные минералы, характерные только для какого-либо определенного типа пород.

К главным породообразующим минералам относятся кварц, полевые шпаты, нефелин, пироксены, амфиболы, слюды и оливин. В среднем их соотношение в породах, выраженное в процентах от массы, таково: полевые шпаты – 60, кварц – 12, амфиболы и пироксены – 13, слюды – 8, прочие силикаты – 6, остальные минералы – 1.

Важным свойством минералов служит их устойчивость к физическому и химическому выветриванию. В порядке возрастания устойчивости к выветриванию первичные минералы образуют следующий ряд: оливин, апатит, авгит, роговая обманка, биотит, гранат, эпидот, плагиоклазы, ортоклаз, микроклин, кварц, мусковит, циркон, турмалин, рутил.

Первичные минералы почти полностью сосредоточены в гранулометрических фракциях размером более 0,001 мм, в так называемой крупной фракции.

В песчаных породах и сформированных на них почвах они составляют 90–98% от массы; в суглинистых – 50–80% и в глинистых – 10–12%.

Минералы – кристаллические образования. Для любого минерала характерны свои кристаллическая решетка и определенная форма кристаллов. Большинство минералов магматических и метаморфических пород – кислородные соединения. Главные из них – это оксиды, силикаты и алюмосиликаты.

Почвы на 40–60% состоят из кварца. Кварц – один из самых устойчивых к выветриванию минералов.

Второе место в составе почвообразующих пород занимают полевые шпаты – до 20%. Они также обладают большой механической прочностью, но менее устойчивы к химическому выветриванию.

Несколько процентов в составе почвообразующих пород занимают амфиболы (роговая обманка), пироксены и слюды, так как они легко поддаются выветриванию.

Кварц (SiO₂) – один из самых распространенных минералов-оксидов. Основой его кристаллохимической структуры являются кремнекислородные тетраэдры, представляющие собой четыре иона кислорода, расположенные по углам тетраэдра, в центре которого заключен ион кремния [SiO₄] более малого радиуса, чем кислород. Эти тетраэдры образуют сплошную каркасную структуру, что обусловливает устойчивость кварца к процессам выветривания.

O

O O

Si

O O

Кремнекислородные тетраэдры обладают четырьмя ненасыщенными валентными связями, которые могут быть компенсированы как присоединением катионов (Ca, Mg, K, Na, NH₄), так и соединением с другими кремнекислородными тетраэдрами. Таким образом формируются силикаты. В основе их кристаллохимической структуры лежат кремнекислородные тетраэдры, представляющие изолированные группы или цепочки (простые и сдвоенные), соединенные между собой преимущественно двухвалентными катионами. К породообразующим силикатам принадлежат пироксены, амфиболы, оливин.

Атом кремния в кремнекислородном тетраэдре может быть замещен на атом Al, в этом случае образуются алюмосиликаты, и большинство минералов, слагающих почвы, относятся к ним.

Кремнекислородные тетраэдры, соединяясь между собой через атомы кислорода, образуют различные типы структур: островные (оливин), цепочечные (пироксены), ленточные (амфиболы), каркасные (полевые шпаты и кварц), слоистые (слюды и глинистые минералы).

Значение первичных минералов разностороннее:

от их количества (особенно крупнозернистых фракций) зависят агрофизические свойства почв,

они являются резервным источником зольных элементов питания растений,

а также служат источником образования вторичных минералов.

Вторичные минералы

сосредоточены в тонкодисперсных гранулометрических фракциях размером менее 0,001 мм и представлены глинистыми минералами групп: каолинита, гидрослюд, вермикулита, монтмориллонита и смешанослойными образованиями, а также минералами оксидов железа и алюминия, аллофанами и минералами-солями.

Глинистые минералы Минералы-оксиды Минералы-соли

Глинистые минералы, как правило, составляют основную часть вторичных. Важнейшая роль их состоит в том, что, благодаря высокой поверхностной энергии, они обусловливают поглотительную способность почв, во многом определяют их химический состав и наряду с гумусом служат основным источником питательных минеральных элементов для растений.

Минералы группы каолинита относятся к диоктаэдрическим слоистым алюмосиликатам, обладающим жесткой кристаллической решеткой, не набухают. Ёмкость поглощения (не более 25 мг-экв/100 г почвы) и высокая липкость, но хорошо водопроницаемы. Каолинит преобладает в почвах субтропической и тропической зон (красноземы, желтоземы).