Глинистые минералы в основных типах почв

Приведенные в этом разделе сведения базируются в основном на опубликованных данных Т. А. Соколовой. При почвенном процессе в верхних горизонтах (А₁₂, AB) постоянно идет разрушение и трансформация (изменение) минералов, так как почва — очень динамичная система, а глинистые минералы постоянно «приспосабливаются» к окружающей физико-химической обстановке. Поэтому глинистые минералы материнских пород разрушаются и преобразуются в устойчивые в почвах: соединения. Например, слюды превращаются в гидрослюды (иллиты), монтмориллонит — в смешанослойные образования, почвенные хлориты. Стимулирующую роль при этом играют органические соединения, особенно фульвокислоты. Они резко увеличивают миграционную способность даже малоподвижных ионов Fe, Al, Si. При этом главным агентом разрушения является ион водорода. Он легко внедряется в кристаллические решетки, вытесняя катионы даже из октаэдров и тетраэдров. Большую роль при разрушении глинистых минералов играют также микроорганизмы, так как многие из них используют входящие в минералы химические элементы в качестве питания.

По устойчивости к процессам почвенного разрушения слоистые силикаты образуют ряд (от менее к более устойчивым: триоктаэдрические (Fe, Mg) слюды и хлориты — диоктаэдрические (Аl) слюды — вермикулит — гидрослюды — монтмориллониты — почвенные хлориты — каолиниты—окислы и гидроокислы Fe и Al.

В почвах умеренного, холодного гумидного и аридного климатических поясов 30—80% глинистого материала приходится на смешанослойные минералы. Большую долю также составляют почвенные хлориты, которые по генезису являются минералами почв. Обыкновенные хлориты представляют собой слоистые силикаты, их формула 2:1:1. Структурный пакет хлорита двойной: между трехслойными пакетами (как у слюд, монтмориллонита) расположен 1 октаэдрический слой. В почвенных хлоритах этот слой не сплошной, а разорван, представлен отдельными группами, «островами» октаэдров (рис. 2, д). В почвах с pH 4—6 подвижные гидроокислы А1 входят в межпакетные промежутки вермикулита, монтмориллонита, полимеризуются и образуют добавочный разорванный слой. Так происходит трансформация глинистых минералов в почвенные хлориты. Так же, как исходные минералы, почвенные хлориты обладают обменными свойствами, но в гораздо меньшей степени. В зависимости от pH почвы добавочный октаэдрический слой заполняется либо разрушается, в результате освобождаются или занимаются свободные валентности и, следовательно, изменяется емкость катионного обмена почв.

Разрушение глинистого материала материнских пород происходит во всех кислых суглинистых почвах. Наиболее интенсивны процессы разрушения в желтоземно-подзолистых, подзолистых и дерново-подзолистых почвах.

В подзолистых и дерново-подзолистых почвах в верхней оподзоленной толще наблюдается резкое снижение содержания гидрослюд и монтмориллонита по сравнению с подстилающими породами. Это приводит к обеднению верхних горизонтов почвы глинистой фракцией в целом. Здесь идет накопление тонкодисперсного кварца за счет физического разрушения кварцевых зерен более крупных фракций, одновременно относительно увеличивается содержание каолинита (как более устойчивого минерала). В общем, в верхней части подзолистого горизонта минералы группы монтмориллонита' разрушаются полностью, слюды и гидрослюды (иллиты) превращаются в смешанослойные минералы, вторичные педогенные гидрослюды. В незначительной степени накапливаются почвенные хлориты и вермикулит.

Желтоземно-подзолистые почвы формируются в условиях влажного субтропического климата. Характеризуются максимальной по сравнению с другими почвами интенсивностью' процессов преобразования и разрушения глинистых минералов. Ряд разрушения: монтмориллониты — гидрослюды—каолинит. В верхних горизонтах почвы разбухающие минералы исчезают полностью, происходит относительное обогащение тонкодисперсиого кварца и каолинита. В этих же горизонтах (А₁₂, В,) идет интенсивное накопление почвенных хлоритов с наиболее полным октаэдрическим слоем. Основные закономерности профильного распределения и состава глинистых минералов в описываемых почвах сходны с теми, что характерны для подзолистых и дерново-подзолистых почв средних широт. Но так как в субтропиках почвенные процессы идут гораздо интенсивней и в течение более продолжительного времени года, чем в умеренных зонах, то здесь значительнее интенсивность разрушения глинистых силикатов и активнее процессы образования почвенных хлоритов.

В подзолистых почвах на супесях и кристаллических породах южной тундры и северной тайги идут процессы накопления глинистой фракции почв (оглинивакия) за счет физического дробления силикатов подстилающих пород (температурное выветривание, ледниковое истирание). Поэтому в описываемых почвах много тонкодисперсных полевых шпатов, амфиболов. За счет трансформационных изменений слюдистые минералы могут превращаться в бейделлит (монтмориллонитовый ряд), почвенные хлориты.

В серых лесных почвах лесостепной зоны преобразование материнских глинистых минералов гораздо слабее, чем в подзолистых почвах. В верхних горизонтах разрушаются в первую очередь минералы группы монтмориллонита. За счет лессиважа (суспензионного выноса) монтмориллонит может выноситься вниз и обогащать иллювиальные горизонты почвы. В незначительной степени разрушаются слюды, гидрослюды.

В черноземах почвенный профиль слабо дифференцирован по механическому и минералогическому составу глинистой фракции. Присутствуют минералы монтмориллонитовой и каолинитовой групп, гидрослюды. Их содержание в почвах и подстилающих породах примерно одинаково.

В солонцовых почвах сухостепных и полупустынных территорий глинистых минералов больше, чем в почвообразующей породе. Оглинивание идет, видимо, за счет физического дробления минералов более крупных фракций, так как различий в минеральном составе почв и подстилающих пород не наблюдается. Преобладают каолинит, гидрослюды, разбухающие минералы. В верхних горизонтах почвы накапливается тонкодисперсный кварц. Сверху вниз по профилю уменьшается содержание гидрослюд и повышается содержание разбухающих минералов (смешанослойных иллитмонтмориллонитовых). Это связано с фиксацией калия в верхних горизонтах решетками разбухающих минералов. За счет лессиважа иллювиальный горизонт обогащен глинистыми минералами.