Окристаллизованные формы

Появление этих форм ознаменовано перодическими иссушениями и хорошей аэрации сопровождающееся повышением положительных температур, всё это способствует кристаллизации аморфных форм железа. Этот процесс обратим. Если гидротермические условия меняются на противоположные.

К окристаллизованным соединениям относится окиси и гидрооки железа. Они обладают различными условиями образования.

Например, гематит имеет различную структуру минеральных агрегатов. Образуясь в условиях высокого окисительного потенциала среды, при нейтральной и слабощелочной реакции, имеет красную окраску. В красноцветных породах исследуемых в работе почв, гематит образовался во вторую половину кембрийского периода, которая отличалась тёплым и сухим климатом.

Гематит (Fe2O3)– типичная окись тропических областей. Цвет ярко красный.

На распространённость влияет четыре фактора: температура и влажность почвы, величина водородного показателя и содержание органического вещества[43]. влияние других факторов определено в меньшей степени. Масштабы распространения обычно оценивают по его соотношению с гётитом.

При подщелачивании среды ферригидрит кристаллизуется, а так же возрастает доля гематита. При повышении температуры от 4 до 25°С количество гематита растёт, а гётита - уменьшается. По мере снижения влажности количество гематита всё больше и больше начинает превышать количество гётита.

Влияние температуры и влажности во многом объясняет особенности распределения красноцветных гематосодержащих почв. Считалось, что во влажных прохладных регионах обычно не встречаются гематсодержащие почвы, они распространены в тёплых областях в феррсиалитных почвах Средиземноморья, и в тропических железистых почвах[23]. Однако гематит встречается и гораздо северней указанной зоны. Известно о его присутствии в почвах Предуралья (на красноцветных пермских отложениях, в дерново-карбонатных почвах на севере европейской части России, Восточной Сибири [12] на почвы красноцветных кембрийских осадочных породах, а так же в бурых почвах Литвы.

В почвах он образуется при дегидратации аморфных гелей железа [43]или из ферригдрита [40]. В более умеренных областях климата возможен переход его в гётит [43]. Такой переход объясняется тем, что минерализация органического вещества ослабевает и происходит аккумуляция гумуса. Гумусовые кислоты, как известно, способны растворять гематит и в дальнейшем превращать его в гётит.

Лепидоккрокит (цвет оранжевый) для его синтеза установлены основные факторы, это:

А. перменный окислительно-восстановительный потенциал, обеспечивающий как образование реакционноспособного жеелза двухвалентного, так и его окисление до лепидокрокита;

Б. Тяжёлый гранулометрический состав, способствующий застою влаги;

В. Нейтральная и слабокислая реакция среды.

Он обнаружен в гумидных регионах в дерново-подзолистых почвах в серой почве Владиммирского ополья, а вот в воронежском чернозёме этот минерал отсутствует [9]. Лепидокрокит характерен больше для почв таёжной зоны, нежели субтропической. Также минерал широко распространён в переувлажнённых тундровых почвах России. Лепидокрокит распространён в полугидроморфных почвах всего мира [43]. Он часто образуется в железистых конкрециях и обычно существует с другими гидрооксидами: гётитом и ферригидритом, нередко вместе с ним образуется гематит.

Ферригидрит ( цвет красно-бурый ), в структуре он напоминает гематит, имея красно-бурую окраску. В 1995 году были проведены исследования, выполненные В.А. Дрицем с соавторами, которые показали, что реальный ферригидрит представляет собой гетерогенную смесь трёх компонентов: структурно-упорядоченного и дефектного ферригидритов и ультрадисперсного гематита. Мельчайшие частицы гематита играют роль зародышей новой фазы. Этим объясняется лёгкое превращение в природных условиях ферригидрита в гематит. Ещё одним условием перестройки анионной упаковки ферригидрита в гематитовую является дегидротация, которая в почвах и корах выветривания происходит в результате повышения температуры и уменьшения влажности[9].

Как минерал-эфемер в почвах ферригидрит обладает малой стабильностью, особенно в южных регионах. По мнению Чухрова именно из ферригидрита образовались огромные массы гематита, в составе красноцветных отложений, распространённых во многих южных областях мира[40].

Кристаллы образуют агрегаты размером 100-300 нм.; ферригидрит рентгеноаморфен, хорошо растворим в кислом оксалате аммония. Образуется при достаточном количестве органического вещества, способствующего появлению железоорганических комплексов и миграции этих соединений в меняющихся условиях аэрации и под воздействием некоторых микроорганизмов [23]. При этом комплексы могут разрушаться и вызывать осаждение железа в виде ферригидрита [40] г. Считается, что ферригидрит выделяется при участии железобактерий, резко ускоряющих окисление двух в трёх валентное железо без участия органического вещества. Присутствие в среде органического вещества и некоторых неорганических анионов мешает дальнейшей кристаллизации ферригидрита в гематит и гётит. В жарком климате ферригидрит переходит в гематит. А вот переход ферригидрита в гётит происходит путём через фазу растворения. Он встречается в кислых почвах умеренной зоны, богатых органическим веществом.

Гётит (FeOOH) – один из самых распространённых гидроокислов железа, имеет жёлто-бурую окраску. Образуется при медленном гидролизе аморфного трёхвалентного железа в кислой среде, а иногода и в нейтральной при достаточной влажности и хорошей аэрации.

Природное разнообразие гётитов выражается в различной степени гидратированности. Когда гётиты имеют избыточную сверх моногидрата воду, их называют гидрогётитами (FeOOHnH2O). В гётитах возможно замещение части железа алюминием – образование алюмогётитов

В почвах гётит образуется из гематита, лепидокрокита и ферригидрита.

Особенно он распространён в почвах гумидных и полугумидных областей. Этот минерал присутствует в подзолистых почвах, рендзинах, красных феррсиалитных, ферраллитных и ферритных почвах. Термодинамически устойчивый минерал-окисел из всех. Синтезу гётита определённо способствует органическое вещество. Он накапливается в почвах лёгкого гранулометрического состава (кемп, 1985). Характерно образование гётитовых рудяков в песчаных полугидроморфных почвах умеренной зоны [13, 24]. Ферроксигит формула FeOOH, модификация по обнаружен в оглеённых почвах[40]. Термодинамически не стабилен. Различают «магнитную» и «немагнитную» разновидности фероксигита. Различие заключается в разной степени упорядоченности частиц, отличающихся по крупности.

По данным Чухрова ферроксигит широко представлен в чернозёмах и дерново-подзолистых почвах[40].

Ранее считалось, что наиболее благоприятна для синтеза фероксигита слабощелочная среда, а не кислая. И сейчас фероксигит находят и в слабокислых условиях среды. Благоприятной для его образования является пониженная температура.

Маггемит (Fe2O3) и магнетит (Fe3O4). Эти минералы целесообразно рассматривать вместе, учитывая сходство их физико-химических и изотермических параметров [9]. Маггемит термически не устойчив. При температурах выше 300°С он превращается в гематит, процесс является необратимым. В маггемите и магнетите часто происходят изоморфные замещения железа на титан, алюминий и другие. Эти элементы распространены в фоновых почвах субтропиков и тропиков. Значительное их содержание отмечено в краснозёмах Западной Грузии, в ферраллитных почвах Китая и других регионов. В почвах маггемит часто встречается с гематитом [7, 8, 9].