Глава 6. МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД И ПОЧВ

М.А. Глазовская

Смотрите также:

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Фитоценология - геоботаника

Химия почвы

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Черви и почвообразование

Дождевые черви

Вернадский. Биосфера

Геохимия - химия земли

Минералогия

Земледелие. Агрохимия почвы

Справочник агронома

Происхождение растений

Ботаника

Биология

Эволюция биосферы

Земледелие

Геоботаника

Биографии биологов, почвоведов

Эволюция

Воздействие воды, кислорода, углекислоты и органических кислот на различные минералы сводится к процессам гидратации, окисления и разложения.

Гидратация

Она заключается в присоединении к безводным минералам молекул воды и в превращении их в гидраты. Наиболее- обычны процессы гидратации минералов окислов, в частности- гематита и магнетита. Так, при гидратации гематита образуются следующие минералы гидроокислы:

гетит - Fe203+H20= 2FeO (ОН) гидрогетит — 2FeO(OH) + Н20 = Fe20(0H) лимонит- Fe20 (ОН)2 + «Н20=2Fe (ОН )8 гаН20

Окисление. При выветривании все сульфиды, в том числе сульфиды железа, подвергаются окислению. В первую очередь окисляется двухвалентная сера и образуются сернокислое железо и свободная серная кислота: 2FeS2-f702+2H20=2FeS04+2H2S04.

Далее происходит окисление железа из двухвалентного в трехвалентное и гидратация окислов: FeS04+02-(-H20=Fe(0H)3+ +H2S04.

Выделяющаяся серная кислота воздействует на близлежащие- минералы: водород замещает основания, входящие в состав минералов, и образуются различные сернокислые соли. Например:

H2S04 + Са Al2Si208 + 4Н20 = Н2 Al2Si2082H20 -f CaS04+2Н20

каолин           гипс

При воздействии серной кислоты на другие силикаты таким же путем образуются сульфаты. Среди них наиболее обычны наряду с гипсом мирабилит Na2S04- 10Н20, тенардит — Na2S04, несколько реже встречаются эпсомит MgS04-7H20, астраханит — Na2Mg(S04)2-4Н20, глауберит — 'Na2S04• CaS04.

Следовательно, окисление железа и серы, пирита и марказита; и последующая гидратация сопровождаются образованием гидратов окислов железа и различных сернокислых солей.

Разложение, или гидролиз. Разложение силикатов происходит путем замещения оснований (частичном или полном) водородным ионом с гидратацией промежуточных и конечных продуктов распада. Источником водородных ионов является растворенная в воде углекислота и органические кислоты. Первые обстоятельные исследования различных стадий разложения силикатов и алюмосиликатов были проведены еще в начале века К. Д. Глинкой (1906). Он показал, что промежуточными стадиями выветривания полевых шпатов и слюд являются слюдоподобные кислые соли, а на конечных стадиях при условии свободного удаления подвижных продуктов и подкисления среды образуется каолинит.

С процессами разложения и вторичного синтеза минералов из продуктов распада связано образование обширной группы глинистых минералов, диаметр кристаллов которых измеряется микрометрами и долями микрометров

Высокая степень дисперсности обусловливает появление у глинистых минералов свойств коллоидов: они имеют заряд, преимущественно отрицательный, обладают сорб- ционными свойствами по отношению к катионам, могут переходить, подобно коллоидам, в состояние золя и коагулировать; некоторые из них при увлажнении сильно набухают как истинные коллоиды. Эти минералы принадлежат к группе слоистых силикатов (двухслойных, трехслойных, че- тырехслойных) с отношением Si02/Al203 от 2 до 5,0. Все они в той или иной степени гидратированы.

Наименьшее отношение Si02/Al203, равное 2„ имеют двухслойные глинистые минералы, к которым принадлежат каолинит Al4[Si4Oi0]- (ОН) з и галлуазит АЦ8140ю]Х . Х(0Н)8-4Н20. Элементарный слой кристаллической решетки этих минералов состоит из одного тетраэдрического кремне- кислородного слоя и одного октаэдрического алюмогидрокси л ь н о г о. Каолинит образуется при выветривании слюд, полевых шпатов, в условиях выноса оснований К, Na, Са, Mg и части кремнезема. Каолинит — достаточно устойчивый минерал, поэтому он сохраняется в древних, бедных основаниями корах выветривания, Галлуазит по химическому составу и кристаллическому строению близок к каолиниту, но двухслойные пакеты в нем разделяются молекулами воды.

В трехслойных глинистых минералах на один октаэдрический алюмокислородный слой приходится два тетраэдрических кремне- кислородных слоя (22). Между трехслойными пакетами располагаются ионы калия, магния, кальция, гидроксония Н30. Часть кремния в тетраэдрах может замещаться алюминием, а часть алюминия в октаэдрах — железом, магнием. Поэтому молекулярные отношения между Si02/Al203 и другими компонентами варьируют. К этой группе принадлежат гидрослюды, иллит, вермикулит, монтмориллонит, бейделлит. Первые три минерала образуются в слабокислой среде, а монтмориллонит и бейделлит—преимущественно в щелочной с высоким содержанием Са и Mg. Монтмориллонит обычно образуется при выветривании основных пород в условиях затрудненного выноса оснований. Гидрослюды и иллит — главным образом калиевые алюмосиликаты, а монтмориллонит — кальцие- во-магниевый. Вермикулит и вторичный хлорит (четырехслойный силикат) содержат очень много магния и заметное количество железа. Они образуются обычно при выветривании мусковита и биотита.

При гидролизе первичных силикатов и перестройке их во вторичные освобождается кремнезем кремнекислородных тетраэдров. Часть его растворяется и выносится с подземными и поверхностными водами, а часть осаждается в виде аморфных сильно гидра- тированных осадков Si02nH20, которые при высыхании и частичной потере воды превращаются в опал, а по мере кристаллизации переходят в халцедон.

Новообразования аморфного кремнезема весьма обычны в коре выветривания и в почвах.

При интенсивном выветривании алюмосиликатов разрушаются и алюмокислородные октаэдры, освобождаются аморфные гидроокислы алюминия — А120змН20.

В процессе совместного осаждения гидроокислов кремнезема и алюминия образуются коагели — обширная группа коллоидных глин — аллофаноидов с варьирующим отношением Si02/Al203 и неопределенным содержанием воды. При определенных условиях аллофаноиды кристаллизуются и переходят во вторичные слоистые силикаты — каолинит, монтмориллонит и др.

В случае недостатка кремнезема кристаллизуются гидроокисльг алюминия в чистом виде, образуются боксит Al203rcH2Q, гидрар- гиллит, или гиббсит А1(ОН)3, бёмит АЮ(ОН). Это типичные минералы продуктов выветривания и почв влажных субтропиков- и тропиков. При выветривании железосодержащих силикатов — авгитов, роговых обманок, оливина, боксита — освобождаются' гидроокислы железа, которые по мере кристаллизации и потери: воды превращаются в лимонит, гидрогетит, гетит и.вторичный гематит. Эти минералы ярко окрашены, они имеют охристый, оранжевый, кирпично-красный цвет, поэтому присутствие их хорошо заметно.

Первичные минералы, содержащие марганец, при выветривании служат источником в коре выветривания и почвах окислов марганца — пиролюзита Мп02 и псиломелана (mMn0nMn02X ХрН20). Освобождающиеся при выветривании первичных минералов кальций, магний, калий, натрий соединяются с анионом угольной кислоты и образуют углекислые соли — карбонаты. Например:

CaAl2Si208-f Н2С03 + 2Н20 —

анортит

H2Al2Si208 • 2Н20 + СаС03

каолинит       кальцит

При выветривании калиевых полевых шпатов и кислых плагиоклазов образуется много соды Na2C03-ЮН20, выделяется поташ КгСОз-НгО, при выветривании кальций- и магнийсодержащих минералов— доломит (Ca,Mg)C03.

К содержанию книги: МАРИЯ АЛЬФРЕДОВНА ГЛАЗОВСКАЯ - Общее почвоведение и география почв