Вторичные минералы почв

Вторичные минералы почти целиком сосредоточены в тонкодисперсных гранулометрических фракциях размером менее 0, 001 мм и представлены глинистыми минералами, минералами оксидов железа и алюминия, аллофонами, а также минералами-солями.

Глинистые минералы. как правило, они преобладают в составе вторичных минералов. Важнейшая роль глинистых минералов в почве состоит в том, что в силу присущей им поглотительной способности они определяют емкость поглощения почв и наряду с гумусом являются основным источником поступления минеральных элементов в растения. К главнейшим глинистым минералам относят минералы групп каолинита, гидрослюд, монтмориллонита, смешанослойных минералов, хлорита. Несмотря на наличие общих для всех глинистых минералов свойств: слоистое кристаллическое строение, пластинчатая, реже игольчатая форма кристаллов, малый размер кристаллов (десятые и сотые доли микрона), поглотительная способность – отдельные их группы за счет различия строения и свойств при высоком содержании могут существенно влиять на свойства почв.

Минералы группы каолинита (в группу также входят галлуазит, диккит, накрит) относятся к диоктаэдрическим слоистым алюмосиликатам, имеющим жесткую кристаллическую решетку. Емкость поглощения каолинита не превышает 25 мг-экв/100 г; минерал не впитывает воду в межпакетное пространство и соответственно не обладает способностью к набуханию. Поэтому почвы, содержащие в значительном количестве каолинит, характеризуются общей низкой емкостью поглощения, но в связи с низкой набухаемостью имеют хорошую водопроницаемость и небольшую липкость. Содержание каолинита в почве обычно незначительно, за исключением почв субтропической и тропической зон, а также почв на древних корах выветривания. К группе каолинита относится минерал галлуазит, отличающийся от него значительным содержанием межслоевой воды, а также большей емкостью поглощения (40-60 мг-экв/100 г).

Минералы группы гидрослюд (гидромусковит, гидробиотит, иллит и др.)представляют собой трехслойные алюмосиликаты с нерасширяющейся решеткой. Емкость поглощения гидрослюд 45-50 мг-экв/100 г. Гидрослюды содержат до 6-8 % калия, частично усваемого растениями. Минералы этой группы широко распространены в осадочных породах; присутствуют почти во всех почвах, особенно часто в подзолистых и сероземах.

Минералы монтмориллонитовой группы (монтмориллонит, нонтронит, бейделлит, сапонит и др.) также имеют трехслойное строение с сильно расширяющейся при увлажнении кристаллической решеткой и способны к поглощению воды и значительному набуханию. Гидрофильность минералов этой группы обусловлена не только особенностями строения подвижной кристаллической решетки, но и их высокой дисперсностью (содержание фракций менее 0, 2-0, 3 мкм достигает 40-50 % от общего количества частиц менее 0, 001 мм). В связи с особенностями структуры и дисперсностью емкость поглощения монтмориллонита составляет 80-120 мг-экв/100 г. Для минералов этой группы характерны разнообразные изоморфные замещения (кремния на алюминий или алюминия на железо). Минералы группы монтмориллонита чаще встречаются в почвах, имеющих нейтральную и слабощелочную реакцию: черноземных, каштановых, солонцах. К монтмориллониту по свойствам близок минерал вермикулит с расширяющейся кристаллической решеткой и большой емкостью поглощения (до 100 мг-экв/100 г и более).

Группа смешанослойных минералов является одной из наиболее распространенных в почвах умеренного и холодного гумидного климата, а также арктического пояса, где глинистые минералы на 30-80 % представлены этой группой (Б.П. Градусов, 1976). Смешанослойные минералы состоят из слоев различных глинистых минералов. В зависимости от характера переслаивания и доли участия индивидуальных минералов смешанослойные образования могут иметь довольно различные химические и физические свойства, а также емкость поглощения.

Группа хлоритов включает четырехслойные алюмосиликаты, содержащие Fe, Mg, реже Cr, Ni. По условиям образования они могут быть и первичными.

Образование глинистых минералов связано с гипергенным изменением первичных минералов (слюд, хлоритов, полевых шпатов, вулканических стекол и др.). Характер и скорость разрушения первичных и синтеза вторичных глинистых минералов в большей мере зависят от увлажнения и температурных условий.

Минералы гидроксидов железа и алюминия. Наибольшее значение имеют гематит (Fe₂O₃) и гетит (Fe₂O₃ × H₂O) из минералов группы железа и гиббсит (Al₂O₃ × 3H₂O) из минералов группы алюминия. Минералы этих групп встречаются в иллювиальных горизонтах подзолистых почв, желтоземах и красноземах; в значительных количествах гетит и гиббсит присутствуют в ферраллитных и железистых почвах.

Аллофаны. Формирование минералов (n SiO₂ m (Al, Fe)₂O₃ p H₂O) в почвах может быть обусловлено взаимодействием кремнекислоты и гидроксидов алюминия, высвободившихся при разрушении первичных и вторичных минералов, а также из золы растительных остатков. Присутствие в почве аллофанов повышает емкость ее поглощения, но увеличивает гидрофильность, липкость, набухаемость почв.

Минералы-соли. В эту группу входят кальцит CaCO₃, магнезит MgCO₃, галит NaCl, гипс CaSO₄ · 2H₂O и др. Они встречаются в виде примесей к глинистым минералам главным образом в почвах аридных и семиаридных зон. Значительная часть минералов-солей при высокой влажности почвы растворяется, насыщая почвенный раствор, а при высыхании выпадает в осадок, формируя твердую фазу почв. Минералы-соли по своему происхождению могут быть первичными.