Материал: Pochvovedenie_Kovda_chast1

Минералы этой группы, за исключением кварца, содержатся в почве в очень небольших количествах, однако диагностическая их роль довольно существенна. Так, видовой набор устойчивых к выветриванию акцессорных минералов и их содержание в почве используется в качестве одного из критириев для суждения о литологической однородности отложений в пределах почвенного профиля или в различных разрезах, когда данные грануломет­ рического состава с этой точки зрения вызывают сомнения.

Содержание минералов этой группы служит для вычисления различных коэффициентов, позволяющих в обобщенной форме судить о степени выветривания первичных минералов в профиле почв. Наиболее часто применяются коэффициенты устойчивости, представляющие собой отношение суммы устойчивых минера­ лов (или отдельных их видов, например циркона) к неустойчи­ вым. Набор сравниваемых минералов определяется их конкрет­ ным наличием в почве, а также задачами исследования. При этом кварц и полевые шпаты в рассматриваемые группы не включаются, а их содержание служит для вычисления кварцполевошпатового коэффициента (отношение содержания кварца к суммарному количеству полевых шпатов).

Следует учитывать, что принятое в геологической литературе, в частности в осадочной петрографии, разделение минералов на группы по устойчивости произведено главным образом с учетом условий чисто химического выветривания. Однако применительно к условиям внутрипочвенного выветривания общепринятые схемы устойчивости в ряде случаев требуют существенной корректи­ ровки, так как не учитывают такого мощного, но в то же время чрезвычайно мало изученного фактора, как биогенный. В част­ ности, это касается таких обычно относимых к устойчивым мине­ ралов, как микроклин, ортоклаз, кислые плагиоклазы, которые в почве нередко обнаруживают признаки вторичного педогенного изменения и в той или иной мере, видимо, могут быть источника­ ми поступления в почву и растения элементов питания.

В связи со сменой кислотно-щелочных условий в почвах различных зон положение отдельных минералов в ряду устойчи­ вости также может меняться. Так, например, в кислых подзо­ листых почвах наиболее устойчив к выветриванию кварц (хотя и он растворим в некоторой степени), тогда как в засоленных почвах со щелочной реакцией более устойчивыми оказываются калиево-натриевые полевые шпаты (Т. А. Соколова, В. Н. Симо­ нов, 1982). В условиях внутрипочвенного выветривания не явля­ ется бесспорным отнесение к группе устойчивых таких мине­ ралов, как магнетит, гранат, ставролит, мусковит; с другой сто­ роны, очень мало данных, свидетельствующих о выветривании в почве эпидота, относимого к неустойчивым минералам. Особен­ ности выветривания первичных минералов в профиле почв раз­ личных типов еще очень слабо изучены, в связи с чем исследо­ вания в этом направлении могут дать новый материал для поз­ нания процесса выветривания в целом.

81

3.2. Способы изучения первичных минералов почв

Основным способом изучения первичных минералов почв яв­ ляется их оптическая диагностика с помощью поляризационного микроскопа и бинокулярной лупы (иммерсионный и шлифовой методы, заимствованные из практики геологических исследова­ ний) Диагностика преобладающих первичных минералов во всей массе почвенного образца может быть проведена в шлифах, изготовляемых для микроморфологического изучения почв. Однако ввиду резкого преобладания в составе первичных мине­ ралов кварца и полевых шпатов, а также присутствия глинистых минералов, особенно значительного в тяжелых по гранулометри­ ческому составу почвах, диагностика и тем более количественный подсчет первичных минералов, содержащихся в небольших коли­ чествах, во всей массе мелкозема затруднены и не всегда досто­ верны В связи с этим прибегают к дополнительному способу подготовки образцов к анализу Он состоит в том, что выделен­ ные отмучиванием отдельные гранулометрические фракции (ча­ ще всего в интервалах 0,25—0,05 и 0,05—0,01 мм как наиболее богатые минеральными видами и оптимальные для изучения под микроскопом) разделяются с помощью жидкости большой плот­ ности (например, бромоформа с плотностью 2,8—2,9) еще на две фракции В одной из них оказываются кварц, полевые шпаты, карбонаты, часть слюд и хлоритов — так называемые легкие минералы или легкая фракция (плотность < 2,8), в другой — все остальные минералы в виде концентрата, так называемые тяже­ лые минералы или тяжелая фракция (плотность > 2,8— 2,9) Содержание тяжелых минералов в % от массы отдельных грану­ лометрических фракций или почвы в целом характеризует мине­ ралогическое богатство почв, в особенности бедных глинистым материалом песчаных, и является важным диагностическим пока­ зателем (величина эта в зависимости от минералогического богатства может колебаться от десятых долей процента до 5— 10% и более)

Распределение первичных минералов по отдельным грануло­ метрическим фракциям неравномерно, что определяется первона­ чальным размером их зерен в породах (рис 11) Обломки пород главным образом сосредоточены во фракциях размером крупнее

нералы гидроксидов железа, 2 — первич­ ные силикаты, исключая слюды, 3 — слю­ ды, 4 — кварц, 5 — глинистые минералы

82

0,25 мм. Содержание кварца максимально во фракции крупнее 0,25 мм, тогда как полевых шпатов во фракциях размером 0,25— 0,05 и 0,05—0,01 мм (во фракциях мельче 0,01 мм содержание полевых шпатов нередко вновь уменьшается в связи с их мень­ шей устойчивостью к выветриванию в мелких зернах). Тяжелые минералы также в наибольшем количестве содержатся во фрак­ циях 0,25—0,05 и 0,05—0,01 мм, и поэтому последние чаще все­ го используются при характеристике состава первичных минера­ лов почв.

3.3. Минералогический состав почвообразующих пород

Первичные минералы целиком наследуются почвами от почво­ образующих пород, в связи с чем наблюдается значительное соответствие их минералогического состава. При этом наиболь­ шие различия в составе минералов имеются между почвами на рыхлых породах и на элювии плотных пород.

Среди рыхлых почвообразующих пород, характерных для рав­ нинных территорий северного полушария, наиболее широким распространением пользуются моренные отложения, лессы, по­ кровные и лессовидные суглинки, флювиогляциальные пески и супеси. При общности состава первичных минералов перечис­ ленных типов почвообразующих пород, проявляющейся в доми­ нировании кварца и полевых шпатов при пониженном содержа­ нии тяжелых минералов, между ними наблюдается ряд отличий в содержании отдельных групп минералов, обусловленных раз­ личиями в генезисе пород. Как правило, содержание тяжелых минералов уменьшается от морен к покровным и лессовидным суглинкам, а от последних к флювиогляциальным пескам и су­ песям, что обусловлено особенностями сортированности и грану­ лометрического состава этих отложений (табл. 10).

Вотносительно минералогически богатых рыхлых песчаных отложениях, например озерно-аллювиального генезиса, содержа­ ние тяжелых минералов может повышаться до 3—4%.

Всоставе первичных минералов различных типов почвообра­ зующих пород равнинных территорий и, соответственно, форми­ рующихся из них почв могут наблюдаться и региональные от­ личия в содержании отдельных компонентов тяжелой и легкой фракций. Так, для рыхлых ледниковых отложений разных частей европейской территории СССР намечаются значительные отли­ чия в составе тяжелой фракции: в западной половине преобла­ дают роговые обманки и биотит, в восточной — эпидот, что отражает влияние минералогического состава пород, являющих­ ся источником сноса материала (Балтийский щит и Северный Урал соответственно) (В. В. Добровольский, 1964). При продви­ жении с севера на юг Русской равнины в почвообразующих породах и почвах заметно уменьшается содержание полевых шпатов и неустойчивых к выветриванию тяжелых минералов,

83

Т а б л и ц а 10. Минералогический состав мелкозема подзолистых почв на морене, покровных суглинках и флювиогляциальных песках, % на весь мелкозем (М. М. Шукевич, 1948; Д. М. Плакхина и В. М. Фридланд, 1978)

что обусловлено увеличением степени выветрелости отложений в указанном направлении

Почвы на элювии плотных пород в отличие от рассмотренных выше характеризуются присутствием в составе первичных мине­ ралов значительного количества полевых шпатов и других поро­ дообразующих минералов при пониженной по отношению к ним доле кварца В почвах на элювии плотных пород основного со­ става (базальтов, долеритов, туфов) в составе первичных мине­ ралов преобладают средние основные плагиоклазы, пироксены, вулканические стекла (табл. 11)

В почвах на элювии магматических кислых пород (гранитов, гранодиоритов) в составе первичных минералов преобладают полевые шпаты, кварц, биотит, роговая обманка (табл 12)

В почвах на элювии кристаллических сланцев в составе пер­ вичных минералов часто преобладают слюды и хлориты, в почвах на элювии карбонатных пород (известняков, мергелей) — тонко­ обломочный материал карбонатных пород, а также кальцит и доломит при высокой доле (50—80% от мелкозема) тонкодиспер­ сных гидрослюд и глинистых минералов

На фоне общего соответствия состава первичных минералов в почвообразующих породах и почвах отмечается дифференциа­ ция в их содержании по горизонтам, обусловленная почвообразо­ ванием и проявляющаяся в обеднении первичными неустойчивы-

84

Т а б л и ц а П. Минералогический состав фракции 0,1—0,05 мм горно-луговой почвы на элювии базальтов, % от фракции (А. Д. Мягкова, 1980)

Т а б л и ц а 12. Минералогический состав мелкозема горно-подзолистой почвы

ми к выветриванию легкими и тяжелыми минералами верхней части профиля почв, более заметно выраженном в почвах подзо­ листого типа, где воздействие агентов выветривания в поверх­ ностных горизонтах наиболее активно (табл. 10 и 12). Специфи­ ка состава первичных минералов почв, особенно их поверхност­ ных горизонтов, состоит, кроме того, в значительном содержании сильно измененных выветриванием зерен полевых шпатов, слюд и других минералов, нередко трудно диагностируемых, но вместе с тем представляющих наибольший интерес с точки зрения уче­ та особенностей внутрипочвенного выветривания первичных ми­ нералов, а также вклада почвообразовательного процесса в общий процесс их выветривания.

3.4. Вторичные минералы почв

Вторичные минералы практически целиком сосредоточены в тонкодисперсных гранулометрических фракциях размером <0,001 мм и представлены глинистыми минералами, минералами оксидов железа и алюминия, аллофанами, а также минераламисолями.

Глинистые минералы, как правило, составляют основную часть вторичных минералов. Названы они так в связи с тем, что преимущественно определяют минералогический состав глин. Важнейшая роль глинистых минералов состоит в том, что в силу присущей им поглотительной способности они определяют емкость поглощения почв и наряду с гумусом являются основным источником поступления минеральных элементов в растения. К главнейшим глинистым минералам относятся минералы групп каолинита, гидрослюд, монтмориллонита, смешаннослойных

85