Ma'ruza Kirish. Tuproqlarning umumiy sayyoraviy ahamiyati va vazifalari

Kaolinitlar guruhining minerallari ikki qavatli kristall panjaraga ega bo'lib, u ikki qatlamdan iborat: kremniy-kislorodli tetraedr qatlami va alyuminiy-kislorod-gidroksil oktaedr qatlami.

Kremniy-kislorod qatlamida tetraedrning uchlari bir xil tomonga buriladi va tetraedr va oktaedr qatlamlarni bog'laydigan "kislorod ko'prigi" dir: O2¯ ^{bir vaqtning o'zida} Si4 ⁺ va Al3 ^{+ atomlari} bilan bog'langan .

Umuman olganda, kaolinitning birlik hujayrasi elektr neytral bo'lib, Al ₄ Si ₄ O ₁₀ ( OH ) ₈ yoki Al ₂ Si ₂ O ₅ ( OH ) ₄ formulasiga mos keladi . Paketlar sindirilganda, kristallarning yon yuzalarida to'yinmagan valentlik mavjud bo'lib, ular atrofdagi eritmadan ionlarning adsorbsiyasiga olib kelishi mumkin. Kaolinit paketlari orasidagi masofa 7,2 A ^{0 ni tashkil qiladi} va o'zgarmaydi. Paketlar orasidagi bo'shliqlarga suv singib ketmaydi va shuning uchun shishib ketmaydi. Bu _{minerallar guruhiga} kaolitdan tashqari hallyuzit (struktura formulasi Al ₂ Si ₂ O ₅ ( OH ₄ ) 2H ₂ O), metagallyuzit ( Al ₂ Si ₂ O ₅ ( OH ) 4 4H 2 _O ), dikit va nakrit kiradi. .

Montmorillonit uch qavatli paketlardan iborat: ikki tetraedral o'rtasida oktaedral qatlam o'ralgan. Montmorillonitning paketlararo masofalari 9,4 dan 21,4 A ⁰ gacha va so'rilgan suv miqdoriga qarab o'zgaradi. Montmorillonitning shishish qobiliyati sezilarli. Montmorillonitning tuzilishi Al ₄ Si ₈ O ₂₀ ( OH ) ₄ kimyoviy formulasiga mos keladi . n H ₂ O. Ushbu formulada n H ₂ O - paketlarni ajratib turadigan suv. Kristal panjara elektr neytral bo'lib, 44 ta musbat va manfiy zaryadni o'z ichiga oladi. Montmorillonit guruhining minerallari turli xil izomorf almashtirishlar bilan tavsiflanadi: tetraedral qatlamlardagi Si qisman Al ^{3+ bilan} , oktaedr qatlamdagi alyuminiy esa Fe ²⁺ va Fe ³⁺ , Mg ²⁺ va boshqa metallar bilan almashtirilishi mumkin. Masalan, beidellit mineralida, montmorillonitdan farqli o'laroq, tetraedral qatlamning to'rtta Si ^{4+ ionlaridan biri} Al ³⁺ bilan almashtiriladi , paydo bo'ladigan ortiqcha manfiy zaryad gidroksil ioni ( Al ₃ Si ₃ O) bilan qoplanadi. ₉ ( OH ) ₃ nH2O._ _{_} _ _ Fe ₂ Si ₄ O ₁₀ ( OH ) _{3 formulali nontronit mineral} bir xil guruhga tegishli . nH ₂ O , bu erda oktaedrdagi Al ^{3+ ioni} Fe ³⁺ bilan almashtiriladi .

Tuproqdagi gil minerallardan gidromuskovit (illit), gidrobiotit va boshqa gidrotizatsiyalangan slyudalarni o'z ichiga olgan gidroslyuda guruhiga katta o'rin egallaydi . Illitning kristall panjarasi montmorillonit bilan bir xil tarzda qurilgan. Farqi shundaki, tetraedralarda Si ^{4+ ning bir qismi (1/4 gacha)} Al ³⁺ bilan himoyalangan . Bunday holda, hosil bo'lgan manfiy elektr zaryadi K ^{+ ioni} bilan qoplanadi , bu paketlarni bir-biriga mahkam bog'laydi. Shuning uchun, illitda interpaketli suv yo'q. Gidrobiotit biotitdan, qorong'i slyudadan hosil bo'lib, uning barcha oktaedral joylari Mg ²⁺ va Fe ^{2+ bilan band} .
Tabiatda umumiy individual loy minerallaridan tashqari aralash qatlamli minerallar ham mavjud bo'lib , ularning plitalari turli xil minerallarning o'zgaruvchan paketlaridan iborat, masalan, illit, montmorillonit va boshqalar.
Ikkilamchi minerallarning yana bir guruhi ham bor: allofonlar . Ular tetraedr va oktaedrlardan iborat, lekin tasodifiy joylashtirilgan, shuning uchun kristalli tuzilish yo'qligi sababli ular amorf xususiyatlarga ega.
Gil minerallari tabiatda ikki shaklda hosil bo'ladi. Birinchi yo'l birlamchi minerallarning bosqichma-bosqich o'zgarishini ifodalaydi, bu esa kristall panjaralarning yangi shakllarining shakllanishiga olib keladi.
birlamchi minerallarning oddiy parchalanish mahsulotlaridan sintez qilish natijasida ham paydo bo'lishi mumkin : dala shpatlari, amfibollar, vulqon ko'zoynaklari va boshqalar. Parchalanish jarayonida hosil bo'lgan moddalar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilish reaktsiyalariga kiradi, ularning mahsulotlari cho'kadi.
Ma'lumki, kimyoviy parchalanish quyidagi bosqichlarda ifodalanadi: 1) silikat hidratlanishi; 2) temir oksidining oksidlanishi; 3) bosqichma-bosqich gidroliz - ishqorlar tarkibini kamaytirish va H ^{+ ni almashtirish} ; 4) Al ning to'rtta kombinatsiyadan tishli birikmaga o'tishi ; 5) kremniyni qisman olib tashlash.
Dala shpatlaridan slyudaga o'xshash minerallarning shakllanishi SiO ₂ , K ₂ O , CaO ning bir qismini olib tashlash hisobiga sodir bo'ladi . Hidratsiya K ^{+ ionlarining ma'lum miqdorini} H ^{+ ionlari bilan} almashtirishga yordam beradi , bu slyuda hosil bo'lishiga olib keladi. Bu jarayonni montmorillonitning gibbsitga aylanishi bilan tasvirlash mumkin.

Montmorillonitning bir tetraedral qatlamining eksfoliatsiyasi bilan u kaolinit hosil bo'lishiga olib keladi, "kislorod ko'prigi" ning kislorod ionlari esa gidroksillar bilan almashtiriladi. Keyinchalik, kaolinitga suv qo'shilganda, undan gibsit va SiO _{2 hosil bo'ladi} .

Birlamchi minerallarning nobud bo'lish tezligi va ikkilamchi minerallarning hosil bo'lish mexanizmi bir qator omillarga bog'liq: 1) birlamchi mineralning xususiyatlari (kristal tuzilishi , tarqalish darajasi, kimyoviy tarkibi va boshqalar), 2) birlamchi minerallarning kombinatsiyasi. , 3) harorat, 4) namlik, 5) atrof-muhitning reaktsiyalari, 6) nurash mahsulotlarini olib tashlash shartlari, 7) organizmlarning hayotiy faoliyati.
Asosiy jinslar kislotaga qaraganda tezroq yo'q qilinadi va shuning uchun ularning parchalanish mahsulotlari kaolinit bilan ko'proq boyitiladi. Shu sababli, nurash va tuproq hosil bo'lish jarayonlariga duchor bo'lgan eski tuproqlarda nurlanishning yakuniy mahsuloti bo'lgan kaolinit, gibbit va goetit guruhlarining nisbatan ko'p minerallari mavjud.
Quruq va sovuq iqlim minerallarning parchalanishini sekinlashtiradi, issiq va nam iqlim esa uni tezlashtiradi. Yuvish rejimi sharoitida ishqorlar, ishqoriy tuproq asoslari, kremniy dioksidi yuviladi va natijada gidroslyuda va montmorillonitdan kaolinit va gallyuzit hosil bo'ladi.
O'z hayoti davomida tuproq bilan o'zaro ta'sir qiladigan o'simliklar (suv, ozuqa moddalari , kislorodni singdirish, shuningdek, chiqindi mahsulotlarni chiqarish) tuproq eritmasining tarkibi va xususiyatlarida, atrof-muhitning reaktsiyasida, tuproqning qiymatida sezilarli o'zgarishlarga olib keladi. oksidlanish-qaytarilish potentsiali, bu asosan minerallarni yo'q qilish va sintez qilish sharoitlariga eng kam ta'sir qiladi.
Yuqorida ta'kidlanganidek, tabiatda birlamchi minerallar soni kam, shuning uchun ikkilamchi minerallar soni juda xilma-xil emas. Eng keng tarqalgan minerallar gidromikalar (gidrobiotit) va montmorillonit (montmorillonit, beldelit, notronit), undan keyin kaolinit, hallyuzit, vermikulit, gibsit.
Bo'shashgan jinslarning asosiy qismi nisbatan kichik miqdordagi minerallardan iborat . Birlamchi minerallar guruhidan ular kvarts, dala shpatlari, slyuda va shoxlar, ikkilamchi qatlamli aluminosilikatlar, temir va alyuminiy oksidlari va gidroksidlarini o'z ichiga oladi.
Har xil granulometrik fraktsiyalarda turli minerallar ustun bo'lganligi sababli , fraksiyalar bo'yicha ajratilgan bo'sh jinslar ham mineralogik tarkibi bo'yicha saralanadi. Masalan, qumlarda asosan birlamchi minerallar (kvars, dala shpatlari), gillarda ikkilamchi minerallar, tuproqlarda esa birlamchi va ikkilamchi minerallar aralashmasi mavjud. Loyli fraksiyalarning mineralogik tarkibi (<0,001 mm) yirik fraksiyalarning tarkibidan keskin farq qiladi. Ushbu fraksiyadagi birlamchi minerallardan asosan kvarts uchraydi, ular kimyoviy barqarorlik tufayli juda nozik zarrachalar shaklida saqlanishi mumkin, bu guruhning boshqa minerallari juda oz miqdorda mavjud. Bu fraksiya ikkilamchi aluminosilikatlarning asosiy qismini - montmorillonit, kaolinit, illit minerallari, vermikulitni jamlaydi. Dala shpatlarining saqlanishi asosan ularning mexanik mustahkamligi bilan bog'liq bo'lib, bu ularni nisbatan katta zarrachalar shaklida saqlashga imkon beradi. Bu mayda fraksiyonlarda dala shpatlarining kam miqdorini tushuntiradi.
Litosferani tashkil etuvchi kimyoviy elementlar unda teng bo'lmagan miqdorda mavjud. Shu bilan birga, litosferaning tarkibi tuproq tarkibidan sezilarli darajada farq qiladi (2.4.1-jadval).

2.4.1-jadval. Litosfera va tuproqdagi kimyoviy elementlarning o'rtacha miqdori, og'irligi % (Vinogradov bo'yicha, 1950)

Elementlar	Litosfera	Tuproq	Elementlar	Litosfera	Tuproq
O	47.2	49,0	C	(0,1)	2.0
Si	27,6	33,0	S	0,09	0,085
Al	8,8	7,13	Mn	0,09	0,085
Fe	5,1	3,8	P	0,08	0,08
Ca	3,6	1,37	N	0,01	0,1
Na	2,64	0,63	Cu	0,01	0,002
K	2,6	1,36	Zn	0,005	0,005
Mg	2,1	0,6	Co	0,003	0,0008
Of	0,6	0,46	B	0,0003	0,001
H	(0,15)	?	Biling	0,0003	0,0003

Litosferaning deyarli yarmi kisloroddan iborat - 47,2%, ikkinchi o'rinda Si - 27,6%, keyin Al - 8,8% va Fe - 5,1%. Kaliy, kaltsiy, magniy har biri 2-3% ni tashkil qiladi, qolgan kimyoviy elementlar 1% dan kam. Tuproqlar kimyoviy tarkibida litosferadan sezilarli farq qiladi. Ularning o'rtacha miqdori O va H dan yuqori, C dan 20 barobar ko'p, N dan 10 baravar ko'p , litosferadan kamroq - Al , Fe , Ca , Na , K va Mg . Tuproqlarning asosiy jinslarga nisbatan tarkibi ancha dinamikdir.