Основы агрономии

Первичные минералы, попадая на дневную поверхность в результате вулканических процессов, подвергаются выветриванию. Величина частиц первичных минералов крупнее 0,001 мм.

В результате сложных физических, химических и биологических процессов образуются новые минералы, которые называют вторичными. По происхождению такие минералы делятся на две группы:

а) связанные с постмагматическими и метаморфическими, главным образом гидротермальными процессами (образовавшиеся в результате серитизации, хлоритизации, каолинизации и др.);

б) связанные с гипергенными процессаим (выветриванием и химической седиментацией) — это различные глинистые минералы, оксиды и гидроксиды, карбонаты, хлориды, сульфаты и др.

Вторичные минералы преобладают в виде частиц менее 0,001 мм.

Под выветриванием понимают изменение физического состояния и химического состава минералов и горных пород под

воздействием воды, воздуха, температурных колебаний, живых организмов, делювиальных потоков (талых и дождевых вод), деятельности моря, рек и ледников. Различают физический, химический и биологический типы выветривания, которые происходят, как правило, одновременно, с различной интенсивностью. В разных природных зонах, в зависимости от создавшихся

условий, преобладает, как правило, одно из них.

Физическое выветривание — механическое разрушение горных пород и минералов без изменения их химического и минералогического составов. Физическое выветривание усиливается при больших амплитудах температур, проникновении воды в трещины горных пород. Разрушение увеличивается при замерзании воды.

В жарком климате действие, аналогичное замерзающей воде, производят соли. Они проникают в трещины горных пород в растворенном виде вместе с влагой, а при ее высыхании кристаллизуются. При росте кристаллов их объем увеличивается, и они оказывают существенное давление на стенки трещин. Например, CaS0₄, присоединяя воду, превращается в гипс (CaS0₄ • 2Н₂0), увеличиваясь в объеме на 33 %.

Раздробленные физическим выветриванием горные породы приобретают водопроницаемость и частичную влагоемкость, увеличивают общую поверхность, что благоприятствует химическому выветриванию. Усиление трещиноватости горных пород способствует также более легкому проникновению в них корней, таким образом активируя и биологическое выветривание.

Яркими примерами подавляющего господства процессов физического выветривания могут служить выровненные поверхности гольцов на Северном Урале, в горах Среденей и Восточной Сибири, где среди каменных россыпей высятся лишь отдельные скалы причудливой формы — свидетельства былого состояния вершинной поверхности.

Физическое выветривание горных пород и минералов замедляется по мере уменьшения размеров образующихся в результате него частиц и практически сходит на нет по достижении ими состояния крупной пыли — т. е. частиц диаметром 0,05—0,01 мм.

Химическое выветривание — процессы разрушения первичных минералов и горных пород с изменением их минералогического и химического составов. Это химические реакции под влиянием воды, диоксида углерода и кислорода, приводящие к образова-

нию вторичных минералов в гидросфере и в зоне осадочных пород, особенно в поверхностных слоях. Повышение температуры воды и насыщение ее углекислым газом, который создает кислую реакцию, увеличивает разрушающее действие на минералы, повышает их растворимость. Например, растворимость кальцита значительно возрастает при содержании в воде С0₂, он превращается в гидрокарбонат:

СаС0₃ + С0₂ + Н₂0 <-> Са(НС0₃)₂

Наиболее распространенными реакциями при химическом выветривании являются окисление, гидролиз, гидратация, кар-бонатизация и оглинивание (образование глинистых минералов).

При химическом выветривании первичных минералов образуются вторичные в виде простых солей, гидроксидов, оксидов и глинных минералов. Образование вторичных минералов и их более высокая растворимость в воде создают условия для вовлечения химических элементов в биологический круговорот веществ. Замещение катионов или анионов в одних минералах приводит к образованию новых минералов (метасоматический процесс). Особое значение имеет образование глинных минералов, которые придают почвам агрономическое свойство — поглотительную способность, обеспечивающую важные для плодородия почвы режимы.

К скрытокристаллическим относят глинные минералы группы каолинита, монтмориллонита и гидрослюд. К группе каолинита относится каолинит — Al₄[Si₄O,₀](OH)₈ — это двухслойный по кристаллической решетке минерал. Галлуазит — Al₄[Si₄

O|₀](OH)₈ • 4Н₂0, образующийся при разрушении каолинита.

К группе монтмориллонита относится трехслойный по кристаллической решетке минерал монтмориллонит, структура которого отвечает формуле [Al₄(OH)₄Si₈O₂₀] • лН₂0.