ХИМИЯ ПОЧВЫ. ТВЕРДЫЕ ФАЗЫ ПОЧВЫ

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВЫ. МИНЕРАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПОЧВЫ. Материнские породы, их происхождение и состав

Почва образуется в результате длительных процессов изменения материнских пород и содержит продукты выветривания этих пород и продукты разложения растительных и животных организмов. Взаимодействие минеральных и органических веществ при ведущем участии живых организмов создает сложный комплекс почвенных соединений, особенности которого в конкретных условиях тесно связаны с характером климата, рельефа и продолжительностью почвообразовательного процесса.

Для удобства изложения мы рассмотрим отдельно состав органической и минеральной частей твердых фаз почвы.

МИНЕРАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПОЧВЫ. Материнские породы, их происхождение и состав

Породы, из которых состоит литосфера (твердая оболочка Земли), подразделяются по своему происхождению на три группы: магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические (массивно-кристаллические) породы образуются при остывании расплавленной жидкой магмы, составляющей следующую за литосферой внутреннюю оболочку Земли. К магматическим породам относятся: граниты, сиениты, трахиты, порфиры, диабазы, базальты и др. Все эти породы имеют кристаллическое строение, более или менее выраженное в зависимости от условий остывания магмы. Если породы образуются в результате медленного охлаждения на большей или меньшей глубине (интрузивные, или глубинные, породы), они состоят из крупных хорошо различимых кристаллов (как, например, гранит).

Если же магма достигает дневной поверхности, как это бывает при вулканических извержениях, и остывает быстро и неравномерно, то образующиеся породы (эффузивные, или излившиеся, породы) имеют вид плотной массы, иногда включающей отдельные крупные кристаллы (порфиры).

В зависимости от состава магмы и условий ее остывания магматические породы различаются между собой также по химическому и минералогическому составу. По содержанию кремневой кислоты (Si02) породы делят на пять групп ( 1).

Кислые породы, помимо большего содержания SiOz, отличаются от основных меньшим содержанием полуторных окислов, а также щелочноземельных оснований, что видно из  2, где приведен химический состав гранита (в качестве примера кислой породы) и диабаза (в качестве примера основной породы). К. и Na содержатся в граните в сравнительно больших количествах, чем в диабазе.

Магматические породы, составляя 95% литосферы, играют, однако, очень небольшую роль на земной поверхности. Они подвергаются здесь разнообразному воздействию физических, химических и биологических факторов, которые приводят первоначальные массивы к разрыхлению и химическому изменению. В дальнейшем измельченные продукты переносятся водой и ветром в более низкие части рельефа и в конечном счете осаждаются на суше или на дне морей и других водоемов. Поверхность Земли покрывается большей или меньшей толщей новых пород — осадочных, которые погребают под собой «фундамент», состоящий из кристаллических пород.

В настоящую геологическую эпоху магматические породы выходят на дневную поверхность главным образом в горных областях (Кавказ, Урал); в некоторых местах они встречаются, кроме того, в виде небольших островков среди осадочных пород. Поэтому магматические породы или, вернее, ближайшие продукты их выветривания лишь в редких случаях являются материнскими породами для почв.

Метаморфические породы образуются из осадочных и магматических пород в результате воздействия на них высокой температуры и давления. К метаморфическим породам принадлежат разнообразные сланцы (глинистые, слюдяные, кремнистые); гнейсы; мраморы, образующиеся из известняков; кварциты, образующиеся из песчаников. Большинство этих пород, подобно магматическим, является древними геологическими образованиями и под влиянием сложных денудационных процессов в настоящее время покрыто осадочными породами. Метаморфические породы редко служат материнскими породами для почв, встречаясь главным образом в горных областях.

Осадочные породы, покрывая большую часть суши, являются главными почвообразующими породами.

Процессы выветривания магматических и метаморфических пород приводят к образованию целого ряда продуктов разной степени измельчения и различного химического состава. Часть их представляет собой результат механического дробления первоначальных пород или нерастворимые продукты их химических превращений; сюда относятся: брекчии, конгломераты, щебень, пески, песчаники, глины, илы и т. д., объединяемые под названием механических или обломочных пород. В некоторых случаях они бывают сцементированы растворимыми солями и образуют плотные породы (кремнистые, известковистые песчаники).

Растворимые продукты выветривания в виде хлоридов, сульфатов, карбонатов, фосфатов и других простых солей образуют такие породы, как каменная соль, гипс, известняк, доломит, известковые, кремнистые, железистые туфы, фосфориты; они возникают путем осаждения из растворов как морских, так и континентальных вод. Это породы химического происхождения.

Часть осадочных пород имеет органическое происхождение. На дне морей и других водоемов образуются осадки из скелетов отмерших организмов, состоящие из кремнекислоты, углекислой извести, фосфорнокислой извести. К таким органогенным породам относятся многие известняки, мел, трепел (радиоляриевая земля), кизельгур (диатомовая земля) и, по-видимому, некоторые фосфориты; сюда же должны быть отнесены торф и сапропели. К органогенным породам относятся также каменный уголь и нефть.

Глины составляют (по разным авторам) от 65 до 80%, более грубые обломочные породы — от 30 до 15%, химические и органогенные породы — 5% всех осадочных пород (Г. И. Теодорович, 1958).

Однако необходимо отметить известную условность деления осадочных пород по способу их происхождения. Б. Б. Полынов (1956) указывает: «Следует отказаться от представления о стерильном выветривании. Можно и должно различать механические и химические эффекты выветривания, но едва ли правильно разделять процессы выветривания на механические, химические и органические. Можно утверждать, что в природе не существует изолированного механического выветривания, не связанного с химическими изменениями, и, тем более, наоборот. Существование стерильного выветривания сомнительно даже для пустыни».

Распределение осадочных материалов на земной поверхности происходит под влиянием морей, текучих вод, ледников, ветра и несет на себе отражение геологической истории Земли (образование гор и денудация их, образование морей и поднятие морского Дна).

Осадочные породы на дневной поверхности подвергаются дальнейшим процессам выветривания, темп и направление которых в большой мере зависят от условий рельефа, климата и жизнедеятельности организмов.

Из приведенного выше краткого перечисления осадочных пород видно, что состав и свойства их весьма разнообразны. Почвообразовательные процессы, возникающие в породе одновременно с поселением на ней организмов, вносят существенные изменения в характер материнской породы.

химический состав нескольких почв (горизонт А) и их материнских пород. Из данных этой таблицы отчетливо видна связь между составом почвы и породы. Так, богатство красноземной коры выветривания А1203 и Fe203 сказывается и на содержании этих окислов в красноземе, наиболее высоком из всех приведенных почв; карбонатность серозема связана с высоким содержанием карбонатов в его материнской породе — лёссе. В то же время сравнение химического состава верхнего горизонта почв и материнских пород показывает и те изменения, которые произошли в почвах под влиянием почвообразовательных процессов. Наряду с накоплением органического вещества, являющимся отличительным признаком почв, произошли изменения и в составе минеральной части почвы по сравнению с породой — увеличение количества Si02 и уменьшение количества А1203 в дерново-подзолистой почве, увеличение количества Р205 почти во всех почвах. Характер и размах этих изменений определяются характером и размахом почвообразовательных процессов, связанных с климатом, рельефом, растительностью, возрастом почв, различными в приведенных примерах.