Выветривание. Почвообразующие породы и минеральная

Часть почвы

План

1. Современные представления о выветривании.

2. Почвообразующие породы.

3. Механический состав почвы.

 

Современные представления о выветривании. Почва формируется из горных пород в результате процессов выветривания и почвообразования. Выветривание (гипергенез) – сумма процессов преобразования горных пород на поверхности Земли. Наружные горизонты горных пород, подвергающиеся выветриванию, называют кора выветривания. В едином процессе выветривания различают по преобладающему действию тех или иных факторов три формы: физическое, химическое, биологическое выветривание.

Физическое выветривание – процесс механического раздробления горных пород и их минералов на обломки различной величины и формы без изменения их химического состава. Процессы физического выветривания протекают под влиянием колебаний температуры, действия воды в жидком и твердом виде, ветра и других агентов. В результате физического выветривания массивные монолитные горные породы дробятся и превращаются в рыхлый материал. Особенно широко распространена эта форма выветривания в областях с резкими колебаниями температур и сильными ветрами.

Химическое выветривание – химическое преобразование горных пород и их минералов в результате протекания таких процессов как растворение, гидратация, окисление, гидролиз, карбонизация. Важнейшими агентами химического выветривания являются вода, углекислый газ, кислород. В результате химического выветривания происходит изменение физического состояния и разрушение кристаллической решетки минералов. Порода обогащается новыми (вторичными) минералами и приобретает такие свойства как связность, влагоемкость, поглотительная способность и др. Особенно активно химическое выветривание проявляется в условиях жаркого и влажного климата.

Биологическое выветривание – процессы механического разрушения и химического изменения горных пород и минералов под влиянием растительных и животных организмов и продуктов их жизнедеятельности. При биологическом выветривании организмы извлекают из породы необходимые для построения своего тела вещества и аккумулируют их в поверхностных горизонтах породы, создавая условия для почвообразования и формирования почвы. Таким образом, процесс выветривания переходит в процесс почвообразования [15].

Все виды выветривания действуют на горные породы совместно и одновременно, образуя коры выветривания и почвообразующие породы, которые являются минеральной основой для почвы.

Почвообразующие (материнские) породы – рыхлые поверхностные слои горных пород. Все горные породы можно разделить на две большие группы. Первая группа включает древние (коренные) дочетвертичные породы, представленные продуктами разрушения магматических, осадочных и метаморфических пород разных геологических эпох и периодов. Наиболее широко они распространены в горных районах. Вторая группа включает четвертичные (современные), главным образом, рыхлые осадочные породы континентального и морского происхождения, которые слоем разной мощности покрывают большую часть равнинных пространств в пределах России. Именно на них почти повсеместно и формируются почвы.

Четвертичные породы, являющиеся почвообразующими, в своем происхождении могут быть связаны с деятельностью ледника (моренные, флювиогляциальные, перигляциальные, озерно-ледниковые) или с другими факторами (делювиальные, элювиальные, пролювиальные, эоловые, аллювиальные, морские).

Моренами (моренными, ледниковыми отложениями) называют продукты выветривания различных пород, перемещенные и отложенные ледниковыми массами. Они характеризуются неоднородным строением, по механическому составу чаще глинистые и суглинистые, реже песчаные. Для морен характерно включение гальки, валунов различного размера. Различают основные и краевые морены. Первые покрывают бывшее ложе ледника и в областях материкового оледенения распространены на огромных пространствах. Краевые (конечные) морены образовались на окраине ледника при длительной его остановке. Они представляют собой мощные нагромождения разрозненных гряд, валов и холмов. Окраска морены зависит от коренных пород, характера выветривания. Для таежно-лесной зоны характерна красно-бурая и желто-бурая окраска.

Флювиогляциальные (водно-ледниковые) отложения – продукт аккумулятивной деятельности потоков талых ледниковых вод, образовались в краевой зоне ледников, за их пределами. Механический состав этих отложений чаще всего песчаный, супесчаный, вертикальный профиль характеризуется косой или диагональной слоистостью. В составе отложений могут быть окатанные валуны.

Озерно-ледниковые (древнеозерные) отложения представляют собой осадки, отложившиеся на дне приледниковых озерных бассейнов. По механическому составу могут быть супесчаными, но чаще суглинистые, имеют характерный серый или буроватый цвет. Вертикальный профиль характеризуется тонкой горизонтальной слоистостью.

Перигляциальные отложения (покровные суглинки) образовались по краю тающих масс льда. Имеют желто-бурый цвет, однородные, неслоистые, без включений. По механическому составу глинистые и суглинистые.

Лёсс – осадочная горная порода, неслоистая, однородная, известковистая, суглинисто-супесчаная, имеет светло-жёлтый или палевый цвет. Лессы широко распространены в степных районах России. Существует несколько гипотез лёссообразования: эоловая (В. А. Обручев), водно-ледниковая (В. В. Докучаев) и почвенная (Л. С. Берг) [1]. Эоловая гипотеза базируется на процессах фёнового развевания пыли морен и зандровых отложений в ледниковый период или из пустынных областей в послеледниковый период. Водно-ледниковая гипотеза связывает происхождение лессов с осаждением пылевато-суглинистого материала из водно-ледниковых потоков в приледниковых районах. Почвенная гипотеза рассматривает лесс как продукт выветривания и почвообразования делювиальных, аллювиальных и флювиогляциальных наносов в условиях сухого климата и при наличии карбоната кальция.

Элювиальные отложения – продукты выветривания горных пород, залегающие на месте своего образования. Наиболее развиты они на плоских водораздельных пространствах, где процессы денудации не наблюдаются или сильно ослаблены. Характерными признаками элювия является тесная генетическая связь продуктов выветривания с исходной породой и постепенность перехода к ней при наблюдении на вертикальном разрезе.

Делювиальные отложения – наносы, образующиеся на нижних частях склонов в результате смыва с возвышенностей продуктов выветривания дождевыми и талыми водами. Признаками делювиальных отложений являются слоистость и сортированность слагающих его механических частиц: более крупные оседают выше по склону, наиболее мелкие – у подножия склона. Делювиальные отложения часто залегают в форме шлейфов у основания склонов. Постепенно разрастаясь в ширину, сливаясь с соседними шлейфами, при этом нарастая и поднимаясь вверх по склону, делювий местами достигает водоразделов, где смыкается с близкими к нему по составу элювием. В местах, где граница между делювием и элювием нечеткая, их объединяют в элювиально-делювиальные отложения.

Пролювиальные отложения – отложения временных горных потоков, образуют конусы выноса несортированного грубого обломочного материала у подножий гор, в межгорных долинах, в устьях речных долин.

Аллювиальные отложения образуются в устьях и долинах рек, представляют собой осадки проточных вод или пойменные наносы, отлагаемые при разливе рек. К аллювиальным относят также донные отложения проточных озер и дельтовые отложения рек. Все разновидности аллювия разного механического состава отличаются заметной сортировкой материала по крупности частиц, горизонтальной или косой слоистостью, связанной с периодичностью наносов.

Эоловые отложения – наносы, образовавшиеся в результате отложения частиц, принесенных ветром. В составе эоловых отложений преобладают отсортированные песчаные частицы. Эоловые пески слагают особые формы рельефа (барханы, дюны, бугристые пески).

Морские четвертичные отложения – осадки морских вод, отличаются горизонтальной слоистостью, сильным засолением. Механический состав имеют разный, что связано с условиями их выпадения. В прибрежной полосе обычны песчаные отложения, в отдаленных от береговой линии зонах и в лагунах – глинистые.

Разнообразие почвообразующих пород определяет разнообразие свойств формирующихся на них почв. От материнской породы почвы наследуют механический и минералогический состав, химический состав, физические свойства, включения, окраску.

Механический состав почвы. В результате процессов выветривания плотная горная порода превращается в рыхлую, состоящую из частиц различной величины, которые называют механическими элементами. В почвоведении различают три типа механических элементов – минеральные, органические и органоминеральные. Основная масса пород и почв состоит из минеральных механических элементов.

Механические элементы, близкие по размеру, объединяют во фракции. Частицы, имеющие размер более 1 мм, называют скелетной частью. Частицы мельче 1 мм объединяются во фракцию мелкозема. Мелкозем включает фракции физического песка (сумма частиц крупнее 0,01 мм) и физической глины (сумма частиц мельче 0,01 мм).

Процентное соотношение в почве частиц (механических элементов) разной крупности называют гранулометрическим (механическим) составом почвы. Существует несколько классификационных схем для определения гранулометрического состава почв в зависимости от соотношения фракций механических элементов. В отечественном почвоведении принята классификация Н.М. Сибирцева, уточненная Н. А. Качинским [7]. Она основана на процентном соотношении фракций физического песка и физической глины. Почвы с содержанием глинистых частиц менее 10% относят к песчаным, 10-20% – к супесчаным, 20-30% – к легкосуглинистым, 30-40% – к среднесуглинистым, 40-50% – к тяжелосуглинистым, более 50% – к глинистым. В почвоведении песчаные, супесчаные почвы принято называть легкими, а суглинистые и глинистые – тяжелыми.

Существуют разные методы определения механического состава почв. Наиболее широко в лабораторных условиях используется метод Рутковского, который основан на том, что частицы разного диаметра оседают в воде с разной скоростью. В полевых условиях широко применяют метод Качинского, который состоит в том, что почва увлажняется до состояния густой пасты, хорошо перемешивается и разминается в руках, а затем раскатывается в шнур толщиной около 3 мм и свертывается в кольцо. В зависимости от поведения шнура при свертывании в кольцо производится классификация почв. Так, если шнур не формируется, то почва песчаная, формируется неустойчиво – супесчаная, шнур дробится при раскатывании – легкосуглинистая. Шнур при сворачивании в кольцо распадается на дольки – почва среднесуглинистая. Если шнур сворачивается в кольцо без трещин – почва глинистая, с трещинами – тяжелосуглинистая [22].

Механический состав почв и почвообразующих пород оказывает большое влияние на почвообразование и агропроизводственные свойства почв. От механического состава материнских пород в значительной степени зависит интенсивность многих почвообразовательных процессов (разрушение и синтез органических и минеральных веществ, их аккумуляция, вымывание и пр.). В результате в одних и тех же природных условиях на породах разного механического состава формируются почвы с разными свойствами. От механического состава почвы зависят физические, физико-механические, воздушные и водные свойства почвы. Механический состав определяет пористость почвы, ее влагоемкость, водопроницаемость, структурность, тепловой режим. С механическим составом связано также содержание в почве зольных элементов и азота, необходимых для питания растений. Таким образом, механический состав влияет на плодородие почв.

 

Контрольные вопросы

1. Раскройте суть понятия «выветривание».

2. Перечислите виды выветривания, их особенности.

3. Сформулируйте понятие «почвообразующая порода». Приведите примеры почвообразующих пород разного генезиса.

4. Объясните, что такое «механический состав почвы», в чем его значение.

5. Раскройте классификацию почв по механическому составу.