Фазовий склад грунтів (матеріальна частина грунту)
Фазовий склад грунтів (Матеріальна частина грунту)
Грунт - багатофазна тіло, що складається з твердої (мінеральної та органічної), рідкої, газоподібної і живої фаз. До складу твердої фази грунту входять майже всі елементи, але вони відрізняються за кількістю та змістом мінеральної та органічної частини грунтів.
У твердої частини грунту містяться основні запаси поживних елементів. Вона складається з мінеральної (90-99% маси) і органічної частин (1-10%). Мінеральна частина грунту в свою чергу на 90% складається з трьох елементів: кисню, кремнію і алюмінію. Вуглець, водень, кисень, фосфор і сірка містяться в грунті як в мінеральній, так і органічної частини. Азот майже цілком міститься в органічній частині, калій - тільки в мінеральній частині ґрунту.
Хімічний склад твердої фази грунту в% (кларк): 49О, 33 Si, 7,1Al, 3,8 Fe, 1,4 Ca, 1,4 K, 1,0Н, 0,6Mg, 0,6 Na, 0, 46 Ti, 2,0 C, 0,09 S, Mn, 0,08 P, 0,1 N ... Грунти містять також значну кількість мікроелементів і ультрамікроелементов, також важливих для ґрунтових процесів і життя рослин.
С, О, Н, N використовуються для побудови клітин рослин, багато інших потрібні для виконання різних приватних функцій.
Хімічний склад грунту в значній мірі успадковується від почвообразующих порід. Хімічні показники можуть відображати властивості ґрунтів (хімічний склад, вміст рухомих форм елементів, реакція середовища, ОВП) і прояв грунтоутворювального процесів (співвідношення SiO2 / R2O3, C / N). Для характеристики умов розвитку рослин використовують і показники запасів тих чи інших речовин або елементів в певному шарі грунтів (в т / га або кг / га).
За мінеральним складом у сформованій грунті поряд з первинними (успадкованими від корінної породи) ми знаходимо і вторинні мінерали - результат хімічного вивітрювання, а також органо-мінеральні сполуки - результат діяльності живих організмів.
Породи, з яких складається літосфера, за своїм походженням розподіляються на три групи: 1) магматичні, або вивержені, 2) осадові, 3) метаморфічні.
Магматичні (або масивно-кристалічні) породи складають 95% літосфери. Вони утворюються при охолодженні розплавленої рідкої магми, складову наступну за літосферою внутрішню оболонку Землі. Залежно від умов охолодження магми магматичні породи мають більш-менш виражена кристалічна будова. При повільному охолодженні на глибині утворюються інтрузивні (або глибинні породи), які складаються з великих, добре помітних кристалів (наприклад, граніт). Коли при вулканічних виверженнях магма досягає денної поверхні і швидко і нерівномірно остигає, утворюються еффузівние гірські породи. Вони мають вигляд щільної маси, що включають іноді окремі і великі кристали (наприклад, порфіри).
Залежно від складу магми і умов її охолодження магматичні породи розрізняються між собою за хімічним і мінералогічним складом. За змістом кремнезему розрізняють кислі (SiO2 більше 75%), середні, основні та ультраосновних породи.
Метаморфічні породи - утворюються з осадових і магматичних порід внаслідок впливу на них високої температури і тиску, в результаті чого мінералогічний склад і структура породи значно змінюються, однак хімічний склад їх залишається незмінним. Наприклад, пухкий вапняк в процесі метаморфічних процесів превращется в щільний кристалічний мармур. Більшість метаморфічних порід відносяться до стародавніх геологічним утворенням і під впливом складних денудаційних процесів покриті потужним осадовим чохлом. Тому метаморфічні породи рідко служать материнськими породами для грунтів і зустрічаються в основному в гірських областях. До метаморфічних порід відносяться різноманітні сланці.
Осадові породи. Первинні магматичні породи, потрапивши на денну поверхню, піддаються руйнуванню, розпушення, різного ступеня подрібнення і подальшого перенесення і перевідкладення. В результаті цього утворюються осадові породи. Вони залягають безпосередньо на поверхні Землі і займає приблизно 75% її площі. Осадові породи діляться на: уламкові, хімічні, біогенні.Частина осадових порід є результат механічного дроблення магматичних порід або нерозчинні продукти їх хімічних перетворень. До них відносяться брекчии, конгломерати, щебінь, піски, пісковики, глини, мули і т.д., що об`єднуються під назвою уламкових порід. У деяких випадках вони бувають зцементованими розчинними солями і утворюють щільні породи (крем`янисті, вапняні пісковики).
Розчинні продукти вивітрювання у вигляді хлоридів, сульфатів, карбонатів, фосфатів та інших простих солей утворюють такі породи як кам`яна сіль, гіпс, вапняк, доломіт, залізисті туфи, фосфорити. Їх виникнення пов`язане з осадженням з розчинів морських і континентальних вод. До осадових порід хімічного походження відносяться також карбонатні породи і крем`янисті сланці.
Деякі осадові породи мають органічне походження. Вони утворюються на дні морів та інших водойм з скелетів відмерлих організмів і складаються з кремнекислоти, вуглекислоти, фосфорнокислої вапна. До них відносяться вапняки, крейда, трепел, торф, сапропелі.
За даними ряду авторів співвідношення порід наступне: глини - 65-80%, більш грубі уламкові породи - 15-30%, хімічні та біогенні - 5% осадових порід.
Всього відомо понад 2000 мінералів, 230 - породообразующие. 60% - польові шпати, 17 - силікати, 12 - кварц, приблизно по 4% - слюди, рудні і інші мінерали.
Мінеральний склад грунтів істотно розрізняється за розмірами механічних елементів. Вирішальну роль у господарській діяльності людини грають грунту, що складаються в значній мірі з високодисперсних частинок. У ґрунтових частках більше 0,001 мм переважають первинні мінерали, особливо алюмосилікати і силікати, зміст яких в земній корі становить близько 85%. Головними складовими їх частинами є кисень, кремній, алюміній. Переважно це - польові шпати. До первинних належать також мусковит, флогопит, серицит, кварц, слюди, карбонати. Серед мулистих частинок переважають вторинні мінерали, найважливішими ознаками яких є їх дисперсність, крісталлохіміческая природа, що має наслідком високу адсорбційну здатність і пластичність.
Глинисті мінерали, особливо монтмориллонит, бейделліт, нонтроніт, галлузіт добре набухають, тобто відбувається розширення кристалічної решітки перпендикулярно силікатним верствам. Глинисті мінерали поділяють на 4 основні групи:
• каолинита - діоктаедрічеськие шаруваті алюмосилікати жорсткої кристалічної решітки, що не набухають, що мають ЕКО до 25 смола / кг-мінералів цієї групи багато в тропіках і субтропіках;
• гидрослюд (иллитом) - тришарові алюмосилікати з нерозширювана гратами, що містять 6-8% К2О, що мають ЕКО 45-50 смола / кг-до них близький вермикуліт, має ЕКО до 100 смола / кг;
• монтмориллонит (смоктати) - тришарові алюмосилікати з сильно розширюється гратами, що відрізняються дуже високою дисперсністю, що мають ЕКО 80-120 смола / кг-для них характерно багато ізоморфних заміщень, їх багато в грунтах з нейтральною реакцією ґрунтового середовища (чорноземи, каштанові, солонці) ;
• смешаннослойние - мінерали з неоднорідним составом- вони складають 30-80% всіх глинистих мінералів в ґрунтах помірного пояса, особливо часто зустрічається поєднання хлорита з вермикулітом.
Під впливом процесів грунтоутворення формується специфічна кора вивітрювання: в тундрі, тайзі, широколистяних лісах - сіаллітная, в степах - сіаллітная карбонатная, в пустелях - сіаллітная засоленная, в субтропічних і тропічних лісах - ферралітних.
Дисперсність грунту зазвичай характеризується гранулометричним складом. Цей важливий показник докладно описаний в попередньому розділі.
Фракції складаються з мінеральних зерен, і сам гранулометричний склад багато в чому визначається мінеральним складом породи, так як різні мінерали не однаково піддаються вивітрюванню. Так, кварц найбільш стійкий міне¬рал, тому зазвичай він накопичується у великих фракціях, польові шпати переважають в середньому піску.
Мінеральний склад грунтів, особливо їх глинистої фракції, може змінюватися в залежності від типу грунтів (на зональному рівні). Особливо чітко зональні водорозчинні мінерали: карбонати, гіпс, солі натрію і т.п. Вони відсутні в гумідних і присутні, часто у великих ко¬лічествах, в аридних грунтах.
Існують також класифікації грунтів по гранулометричному складу, що враховують зміст трьох фракцій: піску (1 (2) -0,05 мм), пилу (0,05-0,001 мм) і глини (мулу). У класифікації, прийнятої в Білорусі, побудованої на підставі змісту фізичної глини, виділяють дві фракції. На останнє місце ставлять переважну фракцію. Найменшу за змістом фракцію в назву не включають. Грунт, що містить 32% фізичної глини, 20% мулу, 25% пилу і 55% піщаної фракції називається пилувато-піщанистий середній суглинок. У зарубіжній літературі використовують дещо іншу, більш детальну, класифікацію грунтів по гранулометричному складу, побудовану на утриманні пилу, піску і мулу.
