Общее понятие о минералах и горных породах

Почва образуется при воздействии биологических и климатических агентов почвообразования на горные породы. Почвообразующие породы обуславливают многие свойства почв. От их состава зависят минералогический и химический составы почвы. Плотность и рыхлость пород определяют характер сложения почв.

Минералами называют природные химические соединения или самородные элементы. Они могут быть в разных агрегатных состояниях: твердые, жидкие, газообразные. Например: кварц (SiO₂), карбонаты кальция и магния – доломит [CaMg(CO₃)₂], галит (NaCl), гипс (CaSO₄∙2H₂O), гематит (Fe₂O₃), сера(S), вода, углекислый газ (CO₂).

Горная порода состоит из нескольких или одного минерала, занимающего значительное пространство. Например, гранит состоит их кварца, полевого шпата, слюды. Рыхлые горные породы – суглинки. Они состоят их обломков менее 1 мм большого количества минералов. Горные породы, которые выходят на земную поверхность, и в толще которых развивается почва, называют почвообразующими, или материнскими.

Исходные характеристики материнской породы в разной степени преобразуются в процессе почвообразования. Одни из них практически без изменений наследуются почвой, другие изменяются значительно. Почвы молодого возраста близки по составу к материнским породам. Чем старше почвы, тем больше в них различий между почвами и исходными почвообразующими породами. Материнские породы, влияющие на формирование почв, принято делить на три группы: массивно-кристаллические магматического и метаморфического происхождения;плотные осадочные;ирыхлые осадочные.

Массивно-кристаллические породы образовались в глубоких недрах Земли, при очень большом давлении и высоких температурах. Термодинамическая обстановка существенно отличается от той, которая характерна на земной поверхности. При выходе на земную поверхность породы изменяются: теряют монолитность, распадаются на обломки разной величины и формы. При этом меняется их минералогический и химический состав. Вместо первичных минералов образуются разнообразные вторичные минералы. Часть химических элементов выносится за пределы зоны выветривания, другая часть образует новые соединения. Например, кислые породы – гранит, дацит, содержат устойчивые минералы кварц, полевой шпат. В них меньше оксидов железа, алюминия. В основных породах – базальтах, меньше SiO₂, много минералов с повышенным содержанием железа и алюминия. Почвы, развивающиеся на кислых массивно-кристаллических породах, более каменисты, в них много первичных минералов.

Плотные осадочные породы – это сцементированные продукты измельчения и преобразования массивно-кристаллических пород, химические и биологические осадки, образования вулканического происхождения. Плотные осадочные породы имеют континентальное и морское происхождение. По химическому составу плотные осадочные породы делятся на углистые, глиноземные, железистые, силикатные, карбонатные и засоленные. По особенностям слагающих компонентов они подразделяются на конгломераты, песчаники, алевриты, глины, известняки, мергели, доломиты и другие. В этих породах из первичных минералов сохраняются наиболее устойчивые – кварц и кислые полевые шпаты. Из вторичных минералов присутствуют глинистые образования. Они могут поглощаться почвой. В некоторых плотных осадочных породах – известняках, мергелях, доломитах, содержится большое количество минералов простых солей, которые легко разрушаются, растворяются и выносятся в процессе почвообразования, особенно во влажных районах.

Рыхлые осадочные породы занимают наибольшие площади на поверхности Земли. Они чаще других оказываются почвообразующими породами. Рыхлые осадочные породы наиболее молоды, они имеют четвертичный возраст и образованы преимущественно в континентальных условиях. По своему происхождению рыхлые наносы делятся на: гравитационные (отложения осыпей, оползней, обвалов), водные (делювиальные, аллювиальные, водно-ледниковые, озерные и др.), ледниковые, или моренные, эоловые. Каждый из этих генетических типов рыхлых осадочных пород характеризуется определенным комплексом свойств. Например, размером частиц, степенью их окатанности, уровнем выветрелости. Рыхлые осадочные породы могут быть глинистыми, суглинистыми, песчаными, супесчаными, гравийными, щебневыми, галечниковыми, валунными. Они проходят длительный цикл развития в условиях земной поверхности, испытывают воздействие разных агентов выветривания. Их состав отличается относительно небольшой долей первичных материалов и большой долей вторичных.

В целом, содержание в земной коре магматических пород – 95 %, осадочных пород –5 %. В гидросфере осадочных пород около 70-75 %, магматических – 20-25 %.

Новообразования и включения

Новообразования – это скопления веществ различного химического состава, химического и биологического происхождения, возникшие в почвах в результате почвообразовательных процессов. По форме химические новообразования разделяют на группы: выцветы, налеты, примазки, потеки, корочки, трубочки, прослойки. Химический состав зависит от условий формирования. Так, в условиях сухой пустынной и полупустынной степи встречаются скопления легкорастворимых солей NaCl, CaCl₂, MgCl₂, Na₂SO₄.

В глубоких горизонтах черноземов южных и каштановых почв в виде особых сростков встречаются скопления гипса CaSO_4. Новообразования карбоната кальция CaCO₃ чаще можно встретить в черноземах и каштановых почвах как бесформенные белые пятна извести размером 1-2 см. К новообразованиям относят гумус почвы, капролиты – экскременты дождевых червей в виде небольших клубочков, содержащих органическое вещество.

Новообразования дают возможность судить о генезисе почв, их агрономических свойствах, о зональных процессах, в них протекающих.

Включения – это предметы и вещества различного происхождения, попавшие в почвы, не имеющие никакого отношения к почвообразовательным процессам. Например, окаменелости, кости животных, обломки кирпича, обрывки полиэтиленовой пленки, резина, клочки бумаги, уголь и т.д.

Сложение – этовнешнее выражение плотности и пористости составляющих почву генетических горизонтов. О плотности судят по усилию, с которым входят в почвенные слои (горизонты) нож или лопата. Выделяют пять показателей плотности:

1. Рыхлое сложение – нож или лопата входят в горизонт легко. Обычно это пахотные горизонты, верхние слои почв, обогащенные органикой.

2. Рассыпчатое сложение – бесструктурное, в сухом состоянии они представляют сыпучую массу. Характерно для верхних горизонтов песчаных и супесчаных почв.

3. Уплотненное сложение – нож или лопата входят в горизонт с усилием. Это подзолистые горизонты, гумусовые подпахотные слои многих почв.

4. Плотное сложение – нож или лопата входят в горизонт с большим усилием на глубину 4-5 см. Обычно для горизонтов, сформировавшихся на тяжелых по гранулометрическому составу материнских породах.

5. Очень плотное сложение – нож или лопата в горизонт почти не входят (не более 1 см), при копке ямы приходится пользоваться ломом или киркой. Это могут быть горизонты, переходные к материнской породе светло-каштановых почв, некоторых древне-орошаемых сероземов.

По пористости различают: тонкопористое сложение, когда почва пронизана порами диаметром до 1 мм; пористое – диаметр пор 1-3 мм; губчатое – преобладают поры 3-5 мм в поперечнике; ноздреватое – полости 5-10 мм; ячеистое – полости более 10 мм в поперечнике; трубчатое – полости в виде каналов, прорытые землероями.

Сложение почвы имеет практическое значение, т.к. характеризует почву с точки зрения её обработки, условий произрастания сельскохозяйственных культур, глубину проникновения корней растений.