Ярослав Кулико - Почвенные ресурсы

Между пакетами трехслойной структуры монтмориллони-товых минералов находятся молекулы воды и обменные катионы, определяющие особенности отдельных минералов группы. Межпакетные расстояния могут изменяться. В связи с этим для монтмориллонита характерно сильное набухание с увеличением объема в 1,5–3 раза и связанная с этим жирность, липкость, вязкость, высокая пластичность и гигроскопичность. Цвет монтмориллонита белый с сероватым, буроватым, красноватым оттенками и зеленый. Нонтронит – зеленовато-желтый, зеленоватый, буровато-зеленый.

Отличительная черта монтмориллонитовых минералов – высокая поглотительная способность в отношении обменных катионов и в отношении загрязняющих веществ. Средние величины катионного обмена – 80-120 м-экв. на 100 г. С гуминомыми кислотами монтмориллонит образует прочные темно-окрашенные (серые и черные) комплексы.

Вермикулиты по химическому составу близки к магниевым алюмосиликатам. Вермикулит – (Mg, Fe +2, Fe +3) 3(ОН) 2[(Al, Si) 4O 10] n Н 2O, нонтронит – Fe 2(OH) 2[Si 4O 10] x n Н 2O. По структуре они сходны с монтмориллонитом и гидрослюдами. Цвет минерала бурый, желтовато-бурый, золотисто-желтый; иногда наблюдаются зеленоватые оттенки. Вермикулиты обладают высокой способностью к набуханию. Емкость поглощения катионов около 100 м-экв. на 100 г.

Группа каолинита – каолинит, диккит, накрит – имеет следующее строение: Al 2(OH) 4[Si 2O 5]. Наиболее распространенным является каолинит. Кристаллическая структура этих минералов состоит из двухслойных пакетов. Отдельные чешуйки каолинита бесцветны, а сплошные массы белые. Каолинит не набухает, так как доступ воды в межпакетное пространство затруднен из-за сильной связи между пакетами. Расстояние между пакетами не изменяется. Каолинит не содержит щелочных и мало содержит щелочноземельных оснований. Дисперсность его высокая, он свободно мигрирует в суспензиях. Емкость поглощения – 10–20 м-экв. на 100 г. Каолинит набухает слабо, имеет небольшую липкость, связность и гидрофильность.

Галлуазит встречается в виде гелеподобных полуматовых масс. Цвет галлуазита белый, часто с желтоватым, красноватым и голубоватым оттенками. По свойствам близок к каолиниту, но более гидратирован и имеет расширяющуюся кристаллическую решетку. Емкость поглощения – 25–30 м-экв. на 100 г.

К группе гидрослюд (иллитов) относятся гидратированные формы слоистых минералов с морфологически чешуйчатым строением: гидробиотит – (К, H 30)(Mg, Fe) 3(ОН) 2[(Al, Si) 4O 10] n Н 2O; гидромусковит – (К, Н 3О) Al 2(ОН) 2[(Al, Si) 4O 10] • n Н 2O; глауконит – K(Fe +3, Al, Fe +2, Mg) 2(ОН) 2[Al, Si 3O 10] • n Н 2O.

Гидробиотит и гидромусковит золотисто-желтого, серебряного и белого цвета. Глауконит имеет зеленый цвет различных оттенков. Структура гидрослюд подобна монтмориллониту. Они относятся к трехслойным минералам с многочисленными изоморфными замещениями. В отличие от монтмориллонита связь между пакетами прочная, и вода в них не проникает. Гидрослюды – важный источник калия для растений. Обменный калий находится на краях кристаллической решетки. Гидрослюды не набухают. Емкость поглощения – 40 м-экв. на 100 г. Гидрофильность, липкость, связность, набухание значительно меньше, чем у монтмориллонита.

К группе хлоритов относится большое количество минералов, которые по целому ряду свойств близки к слюдам. Кристаллическая решетка хлоритов состоит из четырех слоев. В связи с тем что хлориты представлены слоями различных минералов, их можно отнести к смешанослойным минералам с правильным чередованием слоев. Решетка хлоритов не набухающая, стабильная. Хлориты имеют зеленый цвет различных оттенков.

Минералы гидроокисей и окисей кремния, алюминия, железа, марганца образуются в аморфной форме при выветривании первичных минералов в виде гидратированных высокомолекулярных гелей и постепенно подвергаются дегидратации и кристаллизации с образованием окисей и гидроокисей кристаллической структуры. Кристаллизации способствуют высокая температура, замерзание, высушивание, окислительные условия почвы.

Гидроокись кремния (SiO 2 n Н 2O) по мере старения переходит в твердый гель – опал (SiO 2• n Н 2O ) с содержанием воды от 2 до 30 %, затем, теряя воду, – в кристаллические формы халцедона и кварца SiO 2. Гидроокись марганца кристаллизуется в виде минерала пиролюзита MnO 2, псиломелана m MnO х MnO 2• n Н 2O.

Гидраты полутораокисей (Al 2O 3 n Н 2O, Fe 2O 3• n Н 2O), кристаллизуясь, образуют вторичные минералы: бемит Al 2O 3х Н 2O; гидроргилит (гиббсит) Al 2O 3• n Н 2O или Al(ОН) 3; гематит Fe 20 3; гетит Fe 2O 3• Н 2O; гидрогетит Fe 2O 3• n Н 2O. Эти минералы встречаются в небольших количествах во многих почвах. Гетита и гиббсита много в ферраллитных почвах. Эти минералы могут обволакивать пленками агрегатные скопления глинистых минералов, а также встречаться в виде конкреций. Поглотительной способностью, липкостью, набуханием практически не обладают.

Встречаются в почвах цеолиты. Эта группа своеобразных минералов щелочных и щелочноземельных алюмосиликатов. Цеолиты образуются в условиях различной реакции среды: в пресноводных и соленых озерах, лагунах. При подъеме дна водоема на поверхность цеолиты остаются в почве как унаследованные от породы.

Каркасная решетка цеолитов характеризуется большим количеством пор, полостей и каналов, что определяет их высокую поглотительную способность. Часто цеолиты используются в тепличных хозяйствах.

Минералы простых солей образуются при выветривании первичных минералов, а также в результате почвообразовательного процесса. К таким солям относятся: кальцит СаCO 3; магнезит MgCO 3; доломит [Са, Mg](CO 3) 2; сода Na 2CO 3х n Н 2O; гипс CaSO 42Н 2O; мирабилит Na 2SO 4• n Н 2O; галит NaCl; фосфаты; нитраты и др. Эти минералы способны накапливаться в почвах в больших количествах в условиях сухого климата. Качественный и количественный состав их определяет степень и характер засоления почв.

Органическое вещество почв представлено органическими остатками живых организмов, продуктами их метаболизма, а также специфическими органическими соединениями, носящими название почвенного гумуса. По современным представлениям все органические вещества, находящиеся в почвенной массе генетических горизонтов, делятся на две группы.

Неспецифические органические вещества – вещества непочвенного происхождения, которые имеют фито-, зоо-, микробо-ценотическую природу и поступают в процесс почвообразования как отмирающая биомасса (органические остатки) и как продукты жизнедеятельности живых организмов. Почвенный гумус, или специфические органические вещества почвенно-генетической природы, присущ только почвам. В вещественном составе почв органическим соединениям принадлежит особая роль, поскольку гумусообразование и гумусонакопление связаны только с почвообразовательным процессом и не наследуются, как правило, от материнской почвообразующей породы, хотя, безусловно, она влияет на состав и свойства гумуса.