6. Какие первичные минералы широко распространены в рыхлых породах, почвах и почему?

Первичные минералы – основная группа веществ коры выветривания, являющихся исходным материалом для образования тонкодисперсных вторичных минералов. Эта потенциальная часть почвы неустойчива в верхних слоях земли.

Первичные минералы почти целиком сосредоточены в гранулометрических фракциях размером более 0,001 мм.

В природе (в почвах, почвообразующих породах, в литосфере) первичные минералы встречаются в составе массивно-кристаллических, метаморфических и осадочных пород. Таким образом, в почвах первичные минералы наблюдаются как в обломках (зернах) горных пород, так и в отдельно разобщенном состоянии. Обломки пород приурочены к крупнопесчаным и гравелистым фракциям гранулометрического состава, а индивидуальные минералы входят в состав тонкого песка и пыли.

В зависимости от гранулометрии рыхлых почвообразующих пород участие первичных минералов в формировании их состава весьма различно: первичные минералы составляют 90-98% массы мелкозема песков, 50-80% – суглинков и 10-12% – глин.

В почвах и почвообразующих породах наиболее распространены следующие группы первичных минералов (табл. 2).

Таблица 2

Группы первичных минералов
Полевые шпаты (60% массы земной коры)
Ортоклаз	KАlSi3O8
Альбит	NaAlSi3O8
Анортит	CaAlSi3O8
Плагиоклаз	NaAlSi3O8 + CaAlSi3O8
Силикаты (20% массы земной коры)
Оливин	(Mg, Fe) Si2O8
Авгит	Ca (Mg, Fe) Si2O8
Роговая обманка	MgSiO
Кварц	SiO3
Слюды (3% массы земной коры)
Мусковит	KH2Al3(SiO4)3
Биотит	KH2(Mg, Fe)3Al(SiO4)3
Апатит	3Ca3P2O8 и Ca(F,Cl)2

7. Какие минералы называются вторичными и какова их роль в пчвообразовании?

Вторичные минералы образуются в процессах химического и биологического выветривания.

К ним относятся глинистые минералы, минералы оксидов кремния, железа, алюминия и марганца.

Глинистые минералы составляют основную часть вторичных минералов. Названы они так в связи с тем, что преимущественно определяют минералогический состав глин. Важнейшая роль глинистых минералов 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.

Глинистые минералы являются вторичными алюмосиликатами с общей химической формулой nSiO₂Al₂O₃ · mH₂O и характерным молярным отношением SiO₂ : Al₂O₃, изменяющимся от 2 до 5.

Глинистые минералы образуются путем постепенного изменения первичных минералов в процессе выветривания и почвообразования, а также могут образоваться биогенным путем из продуктов минерализации растительных остатков.

К наиболее распространенным глинистым минералам относятся минералы групп монтмориллонита, каолинита, гидрослюд, хлоритов, смешаннослоистых минералов.

Глинистым минералам присущи общие свойства: слоистое кристаллическое строение, высокая дисперсность, поглотительная способность, наличие в них химически связанной воды. Однако каждая группа минералов имеет специфические свойства и значение в плодородии. Велика их роль в создании физических свойств, структуры и порозности почвы, водопроницаемости и влагоемкости.

Группа монтмориллонита включает: монтмориллонит, бейделит, нонтронит – группа трехслойных минералов с набухающей решеткой. Монтмориллонит и бейделит встречаются в почве самостоятельно и в смешаннослойных образованиях с гидрослюдами, хлоритами, вермикулитами. Нонтронит по химическому составу отличается повышенным содержанием железа.

Монтмориллонит и бейделит весьма сходны. Различия в том, что в беиделите часть кремния замещена на алюминий, поэтому соотношение SiO₂ : Аl₂O₃ равно трем, вместо четырех в монтмориллоните.

Формула монтмориллонита: (AlMg)₂(OH)₂[Si₄O₁₀] · nH₂O; бейделита – (K,NaH₂O)[Al(OH)₂[AlSi₃O₁₀] · nH₂O. Цвет монтмориллонита белый с сероватым, буроватым, красноватым оттенками и зеленый.

Отличительная черта монтмориллонита и бейденита – высокая поглотительная способность в отношении обменных катионов и в отношении загрязняющих веществ. Средние величины катионного обмена 80-120 м.-экв. на 100 г. С гуминовыми кислотами монтмориллонит образует прочные темноокрашенные (серые и черные) комплексы.

Нонтрит – Fe₂(OH)₂[Si₄O₁₀] · H₂O. По структуре он сходен с монтмориллонитом. Цвет минерала бурый, желтовато-бурый, золотисто-желтый; иногда наблюдаются зеленоватые оттенки, обладает высокой способностью к набуханию. Емкость поглощения катионов около 100 м.-экв на 100 г.

Минералы этой группы широко распространены в почвах, кроме красноземов.

Группа каолинита – каолинит, диккит, накрит, галуарит имеют следующее строение: Al₂(OH)₄[Si₂O₅]. Наиболее распространенным является каолинит. Кристаллическая структура этих минералов состоит из двухслойных пакетов.

Отдельные чешуйки каолинита бесцветны, а сплошные массы белыеРасстояние между пакетами не изменяется. Каолинит не содержит щелочных и мало содержит щелочноземельных оснований. Дисперсность его высокая, он свободно мигрирует в суспензиях. Емкость поглощения 10-20 м.-экв на 100 г. Каолинит набухает слабо, имеет небольшую липкость, связность и гидрофильность. Больше всего этих минералов в почвах тропиков и субтропиков.

Гидрослюды (иллит). К группе гидрослюд относятся гидратированные формы слоистых минералов с морфологически чешуйчатым строением:

Гидробиотит – (K,H₂O)(Mg,Fe)₃(OH)₂[(Al,Si)₄O₁₀] · nH₂O, гидромусковит – (К,H₂O)Al₂(OH)₂[(A1,Si)₄O₁₀] · nН₂О, глауконит – K(Fe⁺³,Al,Fe⁺²,Mg)₂,(OH)₂[Al,Si₃O₁₀] · nH₂O. Гидробиотит и гидромусковит золотисто-желтого, серебряного и белого цвета. Глауконит – зеленый различных оттенков. Гидрослюды – важный источник калия для растений. Обменный калий находится на краях кристаллической решетки.