Николай Чекаев - Почвоведение и инженерная геология

Псевдоморфизм.Псевдоморфозы возникают в результате замещения одного минерала другим с сохранением внешней формы замещаемых кристаллов или при последующем заполнении пустот, образовавшихся при выщелачивании минералов.

Различают псевдоморфозы превращения, вытеснения и выполнения. В первом случае минерал, слагающий псевдоморфозу, сохраняет часть элементов, входящих в состав замещенного минерала (например, псевдоморфозы лимонита по пириту). Лимонит в поверхностных условиях нередко встречается в виде хорошо образованных кристаллов – кубов и других многогранников. Эти формы ложные и представляют псевдоморфозы лимонита по пириту. Пирит (FеS 2) постепенно переходит в лимонит (Fе 2О 3Н 2О), при этом состав изменяется, а внешняя форма, характерная для пирита, сохраняется. Известны также псевдоморфозы лимонита по сидериту и т. д.

Псевдоморфозы выполнения образуются в результате заполнения новым веществом пустоты, образовавшейся в результате выщелачивания какого-либо минерала.

Образование минералов, горных пород и полезных ископаемых.Минералы образуются в разнообразных физикохимических и термодинамических обстановках. Но каждый конкретный минерал образуется только при определенной температуре, давлении, концентрации минерального вещества, поэтому и устойчив он только в определенных условиях, близких к тем, в которых он образовался. В другой обстановке минералы постепенно разрушаются, перерождаются, образуют разновидности или даже совершенно новые минеральные образования, устойчивые в новых условиях. Новые соединения, возникающие в горных породах при различных геологических процессах и производственной деятельности человека, влияют на плодородие почв. Сами горные породы при этом испытывают большие физические и химические изменения.

По условиям происхождения все минералы и горные породы подразделяют на три группы: магматические, осадочные и метаморфические.

Магматическое происхождение.Образование магматических пород и минералов происходит при высокой температуре и обычно большом давлении. Вследствие расплавления пород за счет радиогенного тепла в небольших обособленных очагах на различных глубинах образуется магма – тестообразный расплав сложного силикатного состава, содержащий различные газы, пары воды и горячие водные растворы.

Расплав состоит из следующих условных компонентов – соединений SiO 2, А1 2О 3, Nа 2О, МgО, СаО, FеО, Fе 2О 3)газов НF, НС1, Н 2S, СО, СО 2, летучих соединений В, F, S.

Осадочное (экзогенное) происхождение пород и минералов.Осадочный процесс породообразования называют осадочным литогенезом. В самой общей схеме этот сложный процесс протекает примерно так: выветривание → перенос → отложение (образование осадка) → диагенез (образование осадочной горной породы). Образовавшиеся таким путем минералы, горные породы и полезные ископаемые называют осадочными.

Осадконакопление (седиментация) происходит в поверхностных частях земной коры (как в морях, так и на суше) и на самой поверхности при невысоких температурах и давлении, близком к атмосферному, под влиянием физико-химических агентов атмосферы, гидросферы, земной коры и жизнедеятельности организмов.

Осадки могут быть обломочного, химического и биогенного происхождения.

1. Обломочные породы образуются в результате механического выветривания существовавших ранее горных пород; процесс происходит как на суше – поверхности материков, так и в водной среде, где откладывается разнообразный материал.

2. Химические осадки образуются вследствие кристаллизации и испарения водных растворов: а) при испарении грунтовые растворов из почв и под почв с образованием солей сульфатов, галоидов, карбонатов в виде выцветов и налетов, б) при выпадении солей в результате испарения вод из мелких озер, лагун.

3. Биогенные осадки образуются при разрушении остатков животных, например кораллов (известняки), при разрушении остатков растительного вещества (различные угли).

Метаморфическое происхождение пород и минералов. Метаморфизмом (греч. metamorpho – преобразуюсь, превращаюсь) называют сложный физико-химический процесс глубокого изменения, перерождения и перекристаллизации уже готовых минералов и горных пород с сохранением их твердого состояния без заметного расплавления. Процессы метаморфизма происходят на глубине, где существуют высокие (от 100–200 и до 800 °C) температуры и большое давление (до 152•10 3кПа). Здесь осуществляется внедрение магматических расплавов, газов и водяных паров.

Систематика минералов.Минералы представляют собой природные химические соединения, имеющие определенные физические свойства, форму и характеризующиеся весьма своеобразными условиями образования, или генезисом.

До последнего времени наибольшее распространение имела классификация минералов, в основу которой был положен химический состав анионной части соединения.

Все минералы систематизируются по химическому составу, что в известной степени предопределяет их особенности и некоторые свойства. Выделяются девять классов: 1) силикаты, 2) карбонаты, 3) нитраты, 4) сульфаты, 5) фосфаты 6) окислы и гидроокислы, 7) галоиды, 8) сульфиды, 9) самородные элементы. Эти классы подразделяются на подклассы и группы.

Породообразующие минералы.Из числа описываемых минералов только немногие широко распространены и входят в состав различных горных пород. Эти главнейшие минералы земной коры называют породообразующими.

По генетическому признаку породообразующие минералы подразделяются на первичные и вторичные. К первичным относятся минералы, образовавшиеся при формировании горной породы (полевые шпаты, кварц, роговые обманки и пироксены, слюды, оливин, авгит). К вторичным – образовавшиеся в процессе химического видоизменения или разрушения горной породы. Примерами вторичных минералов могут служить каолинит, развившийся по калиевому полевому шпату, серицит и альбит, образовавшиеся при разложении плагиоклазов.

В почвах присутствуют как первичные минералы (полевые шпаты, слюды, оливин, роговая обманка, авгит, кварц, апатит), так и вторичные. Общее число минералов, содержащихся в почвах и почвообразующих породах, исчисляется сотнями, но наиболее часто встречается 50–60 минералов.

Особое внимание следует обратить на вторичные минералы, так как от них зависят многие свойства почвы.

Вторичные минералы почв и почвообразующих пород представлены водорастворимыми минералами (кальцит, магнезит, доломит, сода, гипс, мирабилит, галит), аморфными водными окислами марганца, железа, алюминия, кремния (пиролюзит, лимонит, гематит, магнетит, гиббсит, бемит, опал, халцедон) и глинистыми минералами-алюмосиликатами (монтмориллонит, нонтронит, бейделлит, каолинит, галлуазит, диккит, гидрослюды).