Мінералогічний склад ґрунтів та ґрунтоутворюючих порід

До складу ґрунтоутворюючих порід і ґрунтів входять первинні і вторинні мінерали. Первинні мінерали складають магматичні породи, а в пухких породах і ґрунтах є залишковим матеріалом вивітрювання вихідних порід. Вторинні мінерали виникли з первинних під впливом кліматичних і біологічних чинників.

Первинні мінерали представлені переважно частками більше 0,001 мм, вторинні - менше 0,001мм. У більшості ґрунтів первинні мінерали переважають за масою над вторинними, за винятком фералітних грунтів.

 

3.1.1 Первинні мінерали

 

Найбільш поширеними первинними мінералами в породах і грунтах є кварц, польові шпати, амфіболи, піроксени і слюди. Вони складають основну масу магматичних порід. У пухких породах більше кварцу (SiО₂), як найбільш стійкого до вивітрювання мінералу. Друге місце займають польові шпати, які мають велику механічну міцність, але менш стійкі до хімічного вивітрювання. Кварц і польові шпати крупнозернисті, вони зосереджені в піщаних і пилуватих частках.

Амфіболи, піроксени і багато слюд легко піддаються вивітрюванню, тому в пухких породах і грунтах вони містяться в невеликих кількостях у виді дрібних кристалів.

Значення первинних мінералів різнобічне: від їхньої кількості (особливо крупнозернистих фракцій) залежать агрофізичні властивості грунтів, вони є резервним джерелом зольних елементів живлення рослин, а також утворення повторних мінералів.

 

3.1.2 Вторинні мінерали

Мінерали простих солей утворюються при вивітрюванні первинних мінералів, а також у результаті грунтоутворювального процесу. До таких солей належать кальцит СаСО₃, магнезит МgСО₃, доломіт [Са, Мg](СО₃)₂, сода NаСО₃ · 10 Н₂О, гіпс СаSО₄ · 2 Н₂О, мірабіліт Nа₂SО₄ · 10 Н₂О, галіт NаСl, фосфати, нітрати й ін. Ці мінерали здатні накопичуватися в грунтах у великих кількостях в умовах сухого клімату. Якісний і кількісний склад їх визначає ступінь і характер засолення грунтів.

Мінерали гідроокисей і окисей. Це гідроокиси кремнію, алюмінію, заліза, марганцю, які утворюються в аморфній формі при вивітрюванні первинних мінералів у вигляді гідратованих високомолекулярних гелів і які поступово піддаються дегідратації і кристалізації з утворенням оксидів і гідрооксидів кристалічної структури. Кристалізації сприяють високі або низькі температури, висушування, окислювальні умови.

Гідроокис кремнію (SiО₂ · n Н₂О) у міру старіння переходить у твердий гель - опал (SiО₂ · n Н₂О) з вмістом води від 2 до 30%, потім, гублячи воду, - у кристалічні форми халцедону і кварцу SiО₂. Гідрооксид марганцю кристалізується у вигляді мінерала піролюзита МnО₂, псіломелана mМnО₂ · МnО₂ · Н₂О.

Гідрати півтораокисей (Al₂O₃ · nH₂O, Fe₂O₃ · nH₂O), кристалізуючись, утворюють повторні мінерали: беміт Аl₂О₃ · Н₂О, гідрагіліт (гіббсіт) Аl₂О₃ · 3Н₂О або Аl(ОН)₃, гематит Fе₂О₃, гетіт Fе₂О₃ · Н₂О, гідрогеніт Fе₂О₃· 3Н₂О. Ці мінерали зустрічаються в невеличких кількостях у багатьох грунтах. Гетіту і гіббсіту багато у фералітних грунтах.

Глинисті мінерали. Є вторинними алюмосилікатами із спільною хімічною формулою nSiО₂Аl₂О₃ · Н₂О і характерним молярним відношенням SiO₂: Al₂O₃, що змінюється від 2 до 5. Ці мінерали утворяться в результаті синтезу з простих продуктів вивітрювання первинних мінералів (гідроокиси, солі) шляхом поступової зміни первинних мінералів у процесі вивітрювання і грунтоутворення. Вони також можуть утворитися біогенним шляхом із продуктів мінералізації рослинних залишків.

До найбільш поширених глинистих мінералів належать мінерали групи монтморилоніту, каолініту, гідрослюд, хлоритів, змішаношаруватих мінералів. Ці мінерали входять до складу природних глин, тому звуться глинистими мінералами.

Цим мінералам властиві спільні властивості: шарувата кристалічна будова, висока дисперсність, поглинальна спроможність, наявність хімічно зв'язаної води.

До мінералів монтморилонітової групи відносяться монтморилоніт і його різновиди - нонтроніт, бейделіт, сапоніт і ін. із хімічною формулою 4SiО₂ ·  Аl₂О₃ · n Н₂О. Ці мінерали мають найбільш високу дисперсність. Вони містять до 60% колоїдних часток і до 80% часток менше 0,001мм. Їм властива висока ємність поглинання катіонів. Водно-фізичні властивості мінералів даної групи малосприйнятливі. У сполуці з гумусовими кислотами мінерали утворюють водоміцні агрегати.

Мінерали каолінітової групи (каолініт, галуазіт, діккіт, накріт) мають формулу 2SiО₂ · Аl₂О₃ · n Н₂О. У фералітних грунтах каолініт - основний глинистий мінерал. У інших грунтах зустрічаються в невеликих кількостях. Перевага каолінітів у грунтах - ознака бідності основами.

Гідрослюди (гідромусковит, гідробіотит і ін.) дуже поширені в грунтах.

Відносяться до трьохшарових мінералів з численними ізоморфними заміщеннями. З трьохшарових мінералів широко поширений також вермикуліт.