Почвообразующие минералы

ПОЧВЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ – все минералы, независимо от того, были они образованы в почвах, унаследованы от почвообразующих пород, привнесены с эоловыми или водными взвесями, в том числе и антропогенными. В почвах встречаются минералы, характерные для ультраосновных, основных и кислых изверженных, осадочных и метаморфических пород, т.е. большинство минералов верхних слоев земной коры. Исключение могут представлять лишь минералы, существующие при повышенных температурах и давлениях, например, гидротермальные. Минералы, составляющие основную часть почв, могут быть названы почвообразующими. В наиболее распространенных, хозяйственно и экологически значимых почвах, к почвообразующим минералам относятся следующие их группы и представители: оксиды (кварц, гетит, гематит, гидрарргилитен-гиббсит), силикаты, которые относятся к числу важнейших компонентов почв как по массе, так и по свойствам. В этих минералах сосредоточены многие элементы-биофилы, напрмер, калий. Представителями силикатов в почве являются плагиоклазы, калий-натриевые разности полевых шпатов. К числу почвообразующих относятся также амфиболы, слюды, глинистые минералы. Минералы, содержащиеся в малых количествах, называют акцессорными. Они используются для определения генезиса почвообразующих пород, а также в качестве свидетелей при анализе изменений массы почв и отдельных компонентов при почвообразовании. К числу акцессориев относятся: циркон, эпидот, цоизит, гранат, дистен, ставролит, ильменит. Акцессорные минералы используют также для определения возраста почв и расчетов баланса веществ при изучении почвообразовательных процессов. Во многих почвах присутствуют минералы группы карбонатов (кальцит, доломит, арагонит). В засоленных почвах могут быть минералы группы сульфатов: гипс, тенардит, и др. Важное значение для плодородия почв имеют минералы группы фосфатов: апатит, коллофан, варисцит, вивианит. В некоторых почвах, развитых на морских отложениях и продуктах гидротермальной деятельности присутствуют цеолиты и пирит. Все минералы почв делятся на две генетически различные группы: унаследованных и новообразованных. К унаследованным относят минералы почвообразующих пород, речных и озерных наилков, аэральных взвесей, ирригационных наносов, оказавшиеся в почвах. Новообразованными (сингенетичными данному почвообразованию) являются те минералы, которые сформировались в процессе образования и эволюции почв. В огромном большинстве почв резко преобладают унаследованные минералы. Унаследованные минералы преобладают не только в грубодисперсной, но и в илистой части почв. Новообразованной является часть кальцита в черноземах и каштановых почвах. В нижних горизонтах солонцовых почв гипс также частично является новообразованной компонентой. Новообразованными могут быть минералы легко растворимых солей в почвах засоленного ряда (галит, сильвинит и др.).

К числу биогенных новообразований относятся опаловые тела почв (фитолиты), вивелиты могут присутствовать в полуразложившихся растительных остатках. Имеются указания на новообразование таких минералов как липедокрокит и вивианит в переувлажненных почвах. В научной литературе часто используют понятие о первичных и вторичных минералах. К первичным при этом относят те унаследованные минералы, которые образованы эндогенными — магматогенными или гидротермальными процессами. Вторичными считаются минералы, сформировавшиеся в почвах, корах выветривания, и осадочных отложениях на стадии диагенетических изменений, т.е. при неглубоком погружении. Минералы, возникающие при катагенетических изменениях и метаморфизме в этом отношении относятся к первичным, так как образованы при повышенных температурах и давлении. Показатели содержания минералов, их состава, структуры и организации в элементарных частицах и агрегатах необходимо учитывать при оценке почвенного плодородия. Минералы составляют преобладающую часть почвенной массы и образуют ее механическую основу, которую называют почвенным скелетом. От минералов в большей или меньшей мере зависят практически все свойства почв. В минералах сосредоточены важнейшие элементы-биофилы, такие как калий, фосфор, магний, железо. В минералах содержатся практически все микроэлементы (марганец, молибден, медь, селен и др.). Поэтому большинство показателей химического состава почв зависят от минералогического состава. Кристаллохимические особенности минералов определяют не только валовые содержания элементов, но и их подвижные, в том числе доступные для растений формы. Сказанное относится к калию, фосфору, кальцию, магнию, а также другим элементам и микроэлементам. Гранулометрический состав почв во многом определяется составом минералов с высоким содержанием кварца, полевых шпатов, но особенно таких малоустойчивых, как оливины, пироксены, плагиоклазы, биотит, хлориты и др., определяющие легкий гранулометрический состав почв, тогда как глинистые минералы того или иного типа характерны для тяжелых по гранулометрическому составу почв. От соотношения частиц минералов разной размерности зависят такие фундаментальные характеристики почв, как удельная поверхность, основные физические, гидрофизические, физико-химические свойства. При высоком содержании ила, содержащего смектитовые минералы, почвы отличаются высокой пластичностью и вязкостью во влажном состоянии, твердостью в сухом, трещиноватостью, малой проницаемостью. Впрочем, состояние почвы во многом зависит от структуры. При наличии прочной агрономической структуры (черноземы) почвы обладают хорошими водно-физическими свойствами. Огромное значение минералы имеют для комплекса физико-химических и коллоидно-химических свойств почв, что зависит как от размеров, так и от состава минералов, кристаллохимических особенностей зерен (емкость обмена катионов, количество и соотношение элементов в растворах, способность частиц к пептизации и коагуляции и т.п.).

Важные для плодородия реологические свойства определяют минералогический состав илистых фракций, а также размеры и заряд слоя элементарных частиц глинистых минералов. В настоящее время установлено, что техногенные, агротехнические и мелиоративные воздействия оказывают влияние на состав минералов, способствуя разрушению одних и синтезу других. С удобрениями, мелиорантами возможно поступление новых минералов. Изучение антропогенных изменений минералогического состава приобретает актуальное значение для экологического мониторинга.

Почва, как уже отмечалось, состоит из минеральных, органических и органо- минеральных веществ при значительном преобладании минеральных (80—90 % почвенной массы).