Почвоведение

Слюды — это широко распространенные слоистые алюмосиликаты. По химическому  составу различают калиевые слюды, например мусковит KAl₂(AlSi₃O₁₀), и магнезиально-железистые, например биотит K(Mg, Fe)₃[Si₃Al₁₀](OH)₂. Мусковит —это бесцветная слюда, биотит — черная слюда. При выветривании и разложении этих минералов образуются россыпи, которые при эрозионных процессах переносятся водой в понижения рельефа. Слюды применяют для изготовления огнестойких строительных материалов и в электротехнической промышленности.

Углеводородные соединения: нефть, озокерит, торф, ископаемые угли. Эти соединения образуются из отмерших растений и животных.

Вторичные минералы образуются в процессе выветривания первичных  минералов. Вторичные минералы широко распространены в природе и являются главной составной частью многих осадочных пород — морен, лёссов, а также почв. С их содержанием  связаны важнейшие свойства почв: поглотительная способность, физико-механические свойства (набухание, вязкость, твердость  и др.). В большинстве почв в  составе илистой фракции преобладают  кристаллизованные глинистые минералы, относящиеся к подклассу слоистых силикатов. К наиболее распространенным глинистым минералам относятся: монтмориллонит, каолинит, гидрослюды, бейделлит, нонтронит и др.

Монтмориллонит находится  в тонкораздробленном состоянии, при  увлажнении сильно увеличивается в  объеме. При большом содержании в  почве обусловливает высокую  поглотительную способность, а также  вязкость во влажном и твердость  в сухом состоянии. Глины, состоящие  из монтмориллонита, используют в промышленности для очистки жидкостей от взвешенных загрязняющих веществ.

Каолинит образует плотные  каолинитовые массы глины белого, желтоватого или серого цвета. Отличается от монтмориллонита тем, что при  увлажнении не набухает и имеет низкую поглотительную способность. Каолинитовые глины используют в фарфорово-фаянсовой  промышленности.

Гидрослюды образуются при  выветривании слюд и широко распространены в почвах. Встречаются обычно в  смеси с каолинитом и другими  глинистыми минералами. По структуре  близки к монтмориллониту.

Другие вторичные минералы (бейделлит, нонтронит) встречаются  вместе с монтмориллонитом в осадочных  породах и почвах.

Горные породы. Почва состоит из твердых частиц, почвенного раствора (вода с растворенными в ней веществами), почвенного воздуха и живых организмов. В твердую фазу почв входят минеральные вещества, составляющие до 90...99 % ее массы и более. Минеральная часть почвы образовалась из горных пород.

Горные породы состоят  из минералов в определенном сочетании. В зависимости от условий образования  все горные породы подразделяют на три группы: магматические, метаморфические  и осадочные. Каждая горная порода имеет  свои характерные признаки. Внешние  признаки обусловлены строением  и текстурой. По ним распознают горные породы.

Строение породы зависит  от формы, размеров и способа срастания  слагающих ее минералов. Зернистое  строение имеют магматические глубинные  породы, состоящие из кристаллических  зерен минералов. Излившиеся изверженные  породы представляют собой однообразную (некристаллическую) стекловатую массу  с раковистым изломом.

Текстура (сложение) характеризует  расположение в породе ее составных  частей. Однородными называют текстуры, сложенные однородными минералами без определенной пространственной ориентации. Неоднородная текстура характерна для сланцевых пород, сложенных  из тонких пластинок.

Цвет горных пород обусловлен химическим составом и окраской входящих в них минералов.

Магматические горные породы образовались из расплавленной магмы. Если остывание магмы происходило  медленно, на большой глубине, то формировались  глубинные, или интрузивные, горные породы, для которых характерны кристаллическое  строение и отсутствие пористости (гранит, сиенит, диорит, габбро, Лабрадор, перидотит, дунит). Если же магма изливалась на поверхность и быстро остывала, то образовывались излившиеся, или эффузивные, породы. Они не имеют кристаллического строения, так как при быстром  охлаждении магмы не происходит формирования кристаллов (базальт, диабаз, андезит, липарит).

Все магматические породы в зависимости от содержания в  них кремнезема SiO₂ делятся на кислые (свыше 65 %), средние (52...65 %), основные (40...52 %) и ультраосновные (менее 40 %).

Наиболее распространенные магматические породы — граниты  сиениты, диориты, андезиты, габбро, диабазы, базальты.

Граниты — кислые глубинные  породы, состоящие из калиево-натриевых  полевых шпатов, кварца, слюды и  роговой обманки. Граниты имеют  полнокристаллическое строение, серую, розовую, красную окраску. Широко распространены во всех горных системах, а также  в области Балтийского кристаллического щита (Кольский полуостров, Карелия) и  Украинской кристаллической плиты (Волыно-Подольская и Приазовская  возвышенности).

Сиениты — глубинные средние  породы, в которых преобладают  полевые шпаты. В них в отличие  от гранита отсутствует кварц, но больше содержится роговой обманки  и авгита.

Диориты — глубинные средние  породы. Отличаются от сиенитов более  высоким содержанием (около 35 %) цветных  минералов (роговой обманки, авгита, биотита).

Андезиты — эффузивная средняя порода, состоящая из плагиоклаза, пироксенов и роговой обманки.

Габбро — глубинные  основные породы с кристаллической  зернистой структурой, часто с  очень крупными кристаллами. Имеют  темную или темно-серую окраску. К габбро близки по минералогическому  составу диабазы.

Базальты — эффузивные основные породы, состоящие из плагиоклаза, магнетита и апатита. Базальты широко распространены на Дальнем Востоке  и в Сибири. Имеют черную окраску, по химическому составу близки к  габбро.

Метаморфические горные породы образуются из магматических или  осадочных пород в недрах земли  при высоком давлении и высокой  температуре. При прогибах земной коры происходит погружение горных пород. Под  влиянием одностороннего сжатия и повышения  температуры породы в результате перекристаллизации могут приобретать  сланцеватость, то есть пластинчатое сложение (сланцы).

К метаморфическим породам  относятся гнейсы, сланцы, мраморы, роговики и др.

Гнейсы характеризуются  сланцеватостью и кристаллической  структурой. Часто встречаются в  районах распространения гранитов, с которыми связаны переходными  породами — гранито-гнейсами. Гнейсы образуются как из магматических, так  и из осадочных пород.

Сланцы имеют пластинчатое сложение и легко раскалываются  в параллельном направлении. Они  бывают глинистые, горючие, слюдистые  и др.

Глинистые сланцы — это  метаморфизированные сланцеватые  глины темно-серой окраски.

Мраморы — плотные кристаллические  породы, образовавшиеся из рыхлых известняков. Погружаясь в недра Земли, известняки расплавляются, а при поднятии к  поверхности они охлаждаются  и кристаллизуются. Белый мрамор образуется из чистого известняка или  мела. Примеси оксидов железа придают  мрамору красный цвет, а углеродсодержащие  вещества — темно-серый.

Осадочные горные породы образовались в результате переотложения продуктов  выветривания магматических пород. На большей части земного шара почвы сформировались на осадочных  породах.

По способу образования  все осадочные породы подразделяют на три группы: механические, химические и органогенные.

Механические, или обломочные, породы образовались при механическом измельчении (дроблении) различных  горных пород под влиянием термического выветривания, а также разрушения их ледниками и снеговыми водами.

Элювий — продукты выветривания, остающиеся на месте их образования. Этот материал состоит из обломков разного размера. В условиях горного  рельефа элювий встречается на повышениях. Почвы, образующиеся на элювии, характеризуются  низким плодородием, малой мощностью, а также щебнистостью и каменистостью.

Делювий — это рыхлые продукты выветривания, переносимые  временными незначительными водными  потоками, стекающими вниз по склонам  во время дождей и весеннего снеготаяния. Этот мелкоземистый материал откладывается  у основания и в нижней части  склонов. На делювиальных отложениях формируются  плодородные почвы. В горах же временные потоки обладают большой  силой и вместе с мелкоземом переносят  крупные обломки. В этом случае формируются  несортированные наносы, называемые пролювием.

Аллювий — отложения речных постоянных водных потоков. Эти отложения  формируются в долинах рек  и характеризуются слоистостью  и сортированностью.

Озерные отложения — сапропель, ил, мергель. Для них характерна тонкая слоистость.

Болотные отложения состоят  из торфа и болотного ила.

Морские отложения встречаются  в Прикаспийской низменности, на побережье северных морей. Эти породы сортированы, слоисты и содержат соли. На морских отложениях формируются  засоленные почвы.

Эоловые отложения образуются при переносе и отложении песчаного  материала ветром. Песчаные наносы занимают большие территории в пустынях, они образуют такие формы рельефа, как дюны, барханы, бугры.

На обширных равнинах в  основном распространены отложения  четвертичного периода — ледниковые отложения. Они образовались в результате древних оледенений четвертичного  периода. Наиболее распространены морена, флювиогляциальные пески, покровные  суглинки.

Морена — несортированные, неоднородные отложения, оставшиеся после  отступления материковых льдов. Окраска морен красно-бурая, реже желто-бурая. При постоянном переувлажнении происходит оглеение морены и окраска  становится серо-сизой. Эти породы содержат валуны. Различают фенноскандинавскую бескарбонатную алюмосиликатную морену с валунами из гранита и карбонатную  морену. На бескарбонатных моренах  формируются подзолистые завалуненные кислые почвы с невысоким плодородием. Карбонатная (или местная) морена встречается  местами в северо-западных областях Нечерноземной зоны России (Ленинградская, Псковская, Новгородская, Вологодская  и др.). На этих породах образуются достаточно богатые почвы с нейтральной  или слабощелочной реакцией.

Флювиогляциальные, или водно-ледниковые, пески переносились быстротекущими талыми водами ледника и откладывались  за ледниковой территорией. Эти песчаные и песчано-галечниковые отложения  не содержат валунов и карбонатов. Такие отложения особенно широко распространены в Полесской и  Мещерской низменностях. На флювиогляциальных  песках формируются малоплодородные, бедные гумусом и питательными веществами почвы. Если эти пески подстилают глины, то происходит заболачивание  почв, что часто наблюдается в  замкнутых понижениях Полесья и  Мещеры.

Покровные суглинки откладывались  на мелководных приледниковых территориях  из медленнотекущих вод. Они перекрывают  морену, что отражается в их названии. Покровные суглинки представляют собой  буро-желтые сортированные породы, они не содержат валунов и сложены  пылеватыми суглинками однородного  состава. Покровные суглинки при  увлажнении набухают, а при подсыхании растрескиваются на призматические и ореховатые отдельности. Они характеризуются  слабой водопроницаемостью, высокой  влагоемкостью и способностью поднимать  воду по капиллярам на большую высоту (З...4м). На покровных суглинках сформировались подзолистые и дерново-подзолистые  почвы.

Лёсс — порода, распространенная южнее ледниковых и водно-ледниковых отложений. Характеризуется однородным пылевато-суглинистым составом (с  преобладанием частиц от 0,05 до 0,01 мм), карбонатностью, пористостью.

Мощность лёсса составляет 10... 11м. Лёссы — самая лучшая почвообразующая  порода. Однако они легко размываются  водой, образуя отвесные стенки, что  необходимо учитывать при разработке противоэрозионных мероприятий.

Лёссовидные суглинки занимают промежуточное положение между  лёссами и покровными суглинками как территориально, так и по свойствам. В них меньше, чем в лёссах, карбонатов, менее выражена пористость. На лёссовидных суглинках формируются  серые лесные почвы и черноземы.

Химические породы возникают  путем отложения вещества на дне  водоемов из растворов в результате химических реакций или изменения  температуры воды. Карбонатные породы образуются на дне морей частично при осаждении из воды карбоната  кальция, поступающего вместе с речной водой. Большая же часть карбоната  кальция, осевшего на морском дне, —  продукт деятельности некоторых  микроорганизмов. Так, в меловом  периоде мезозойской эры происходило  накопление залежей мела за счет микроскопических раковинных амеб (фораминифер и др.). Хлоридные (галит, сильвин и др.) и  сульфатные отложения рассмотрены  при описании минералов.

Органогенные породы состоят  из продуктов жизнедеятельности  животных и растений, а также из их неразложившихся остатков (торф). Многие карбонатные породы (известняки коралловые, ракушечные и др.) образуются с участием организмов, в скелете  или защитном покрове которых  содержится карбонат кальция.