МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ

Минералогический состав почв хорошо отражает их химический состав — содержание в них макро- и микроэлементов, но не дает четкого представления об эффективном плодородии — количестве питательных веществ, которые могут быть использованы растениями, однако позволяет оценить потенциальное плодородие почв, которое в значительной степени предопределяет их эффективное плодородие и реализуется на базе потенциального. Поэтому важно знать зависимость эффективного плодородия почв от ее минералогического состава.

Устойчивость пород и первичных минералов к выветриванию определяется их химическим составом и строением кристаллической решетки, которая обусловливается типом связи, размером частиц (ионов, атомов, молекул), входящих в ее состав, и их расположением, т.е. определяется суммарной энергией их кристаллической решетки. Известно, что каждый ион, обладая определенным количеством энергии, высвобождает ее в результате сближения и взаимодействия ионов при образовании кристаллической решетки минералов. На разрушение минералов в соответствии с законом сохранения энергии потребуется такое же ее количество.

Труднее выветриваются упорядоченные слоистые силикаты с меньшим разнообразием входящих в их состав катионов, легче — неупорядоченные. Практически для всех минералов характерно усиление прочности энергии связи с увеличением содержания Si02. Минералы, содержащие Fe2+, например биотит, быстрее разрушаются, чем мусковит, так как при выветривании происходят окисление Fe2+ до Fe3+ и расшатывание решетки. Прочность минералов, как правило, значительно выше, чем горных пород.

Алюминий, имея несколько больший размер, чем кремний, может координировать вокруг себя четыре иона кислорода, входя в состав тетраэдров, или шесть ионов кислорода или гидроксидных групп. С шестью окружающими его ионами кислорода или гидроксидов алюминий образует элементарную ячейку в виде октаэдра, конфигурацию которого можно представить как две четырехугольных пирамиды, повернутые основаниями друг к другу.

Изоморфное замещение в тетраэдрах и октаэдрах происходит при образовании минералов из магмы при температуре 1500— 1800 °С. Замещаться могут лишь катионы, близкие по размеру и с одинаковой координационной валентностью. Ион А13+, например, незначительно превосходит по размеру ион Si4+, поэтому только он способен замещать кремний в тетраэдрах. В сетке октаэдров может происходить аналогичное замещение А13+ на ионы Mg2+, Fe2+ или другие близкие по размеру катионы (Zn2+, Li+, Cr3+).

Большинство кристаллических почвенных алюмосиликатных минералов представляют собой трехмерную структуру в виде сетки, состоящей из кремнекислородных тетраэдров, сочетающейся с сетками алюмогидроксидных или алюмокислородных октаэдров. При этом кислород тетраэдров будет общим для прилегающих друг к другу октаэдров или тетраэдров (рис. 2.1 и 2.2).

Схема строения (А) и модель пакета (б) кристаллической решетки

Рис. 2.1. Схема строения (А) и модель пакета (б) кристаллической решетки

каолинита

Схема строения {А) и модель пакета (б) кристаллической решетки монтмориллонита

Рис. 2.2. Схема строения {А) и модель пакета (б) кристаллической решетки монтмориллонита

Избыток отрицательных зарядов, образующихся при замещении в тетраэдрах четырехвалентного кремния Si4+ на трехвалентный алюминий А13+ или в октаэдрах алюминия на двухвалентный металл (Mg2+, Fe2+), уравновешивается ионами К+, Na+, Li+, Mg2+, Fe2+, Ca2+, размер которых позволяет им встраиваться в кристаллическую решетку, не разрушая ее, а также располагаться на поверхности пакетов обменными катионами, составляя часть ЕКО.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >