Почвы образуются из поверхностного слоя горных пород при поселении на них зеленых растений и микроорганизмов. Породы,из которых сформировались почвы,наз почвообразующими(материнскими).Их называют также грунтами и подпочвами.Химический и минералогический составы зависят от состава той горной породы,из которой она сформировалась.Горные породы состоят из минералов,имеющее общее происхождение.Большинство горных пород состоят из нескольких минералов,простые породы–из одного минерала.Минерал – это природное тело,имеющее постоянный химический состав и определенные физические свойства.По происхождению различают первичные минералы,входящие в состав магматических пород,и вторичные минералы,образовавшиеся в результате выветривания первичных минералов и изменения их химического состава.К первичным минералам относят те,которые входили в состав магматических пород и перешли в другие породы и почвы без каких-либо изменений состава.Таким образом,первичные минералы представляют собой остаток магматических пород,подвергшихся только механическому разрушению,но сохранивших свой химический состав.Первичные минералы обычно примешаны к вторичным минералам,которые образуют основную массу почв.Только песчаные породы и почвы состоят в основном из первичного минерала–кварца.Первичные минералы образуются из магмы в недрах Земли при определенной температуре и давлении.При выходе на земную поверхность они под воздействием воды,воздуха и живых организмов разрушаются и превращаются во вторичные минералы,из которых формируются осадочные почвообразующие породы.
Понятие о минералах.
Планета Земля состоит из минералов и горных пород. Они являются основой почв и определяют многие их свойства. Поэтому для почвоведения чрезвычайно важны знания о распространении, образовании минералов и горных пород, их свойствах и изменениях во времени.
Минерал - это природное химическое соединение, реже - самородный элемент. Минералы могут быть твердыми, жидкими и газообразными, например кварц, оливин, микролин, доломит, гематит, гипс, галит, сера , вода , диоксид углерода и др.
Минералогия – геологическая наука, которая изучает состав, химические и физические свойства минералов, их происхождение, процессы изменений и превращений в другие минералы, а также взаимоотношения одних минералов с другими в минеральных месторождениях или горных породах. Задачей петрографии (от греческого слова «петра» — камень) является изучение минерального состава пород, их строения, сложения, условий залегания, распространения, происхождения и образования различных полезных ископаемых.
В настоящее время известно около 2800 минералов, но распространены они неодинаково. Минералы, наиболее часто встречающиеся и образующие основу многих горных пород, называют породообразующими.
Наибольшее распространение получили минералы, содержащие кислород, кремний и алюминий, т.к. эти элементы преобладают в земной коре – 82,58%. Первые двенадцать элементов составляют 99,29%, а на все остальные приходится всего 0,71%.
Элементы иначе называют кларками - по фамилии ученого, определившего их среднее содержание в земной коре.
Следует обратить внимание на то, что в материнских породах почв и в разных генетических горизонтах содержание элементов иное, что связано с происхождением пород и почвообразовательными процессами.
Классификация. Классификация минералов основывается на процессах их образования.
Выделяют три группы процессов образования минералов:
1) Процессы образования минералов в эндогенной зоне.
С эндогенной зоной земной коры связано течение магматических, пегматитовых, пневматолитовых, гидротермальных и вулканических процессов образования минералов. Все эти процессы протекают при остывании магмы (ультракислых, кислых, средних, основных и ультраосновных по содержанию SiО2 расплавов); в них участвуют практически все известные элементы, но в разных количествах.
Магматические процессы минералообразования – это образование минералов при остывании основного минерального расплава магмы. В зависимости от температуры и давления выкристаллизовываются разные минералы.
Минералы магматического происхождения: - полевые шпаты (лабрадор, микроклин, ортоклаз),
-слюда, - биотит, - оливин
Пегматитовые процессы – сложные процессы кристаллизации минерального расплава в последние моменты его остывания. Образующиеся при этом минералы называются пегматиты. Для них часто характерна определенная направленность кристаллов; иногда сочетание минералов создает своеобразный рисунок, например письменный гранит.
Пневматолитовые процессы– это процессы образования минералов при остывании раскаленных газов магматических очагов. При этом совершается ряд химических реакций, которые приводят к образованию минералов. Процессы пневматолиза оказывают значительное влияние на образование слюд. Часто в процессах пневматолиза играет важную роль вода, которая вступает в реакцию с летучими соединениями. Компоненты раскаленных газов магматических очагов также вступают в реакцию с твердой массой ранее образовавшихся минералов. При том происходят химические реакции, сопровождаемые изменением химического состава минералов и образованием новых минералов.
В результате гидротермальных процессов происходитвыпадение минералов из горячих водных растворов магматических очагов при их остывании.
Минералы, образовавшиеся в трещинах земной коры при остывании гидротермальных растворов, называют жильными. Как правило, они имеют стекловатую или скрытокристаллическую структуру, т.к. при образовании в земной коре трещин, обычно разветвленных, гидротермальные растворы устремляются в них под влиянием высокого давления, быстро остывают, попадая в область низких температур и давления. Гидротермальные жилы в основном выполнены жильным кварцем, халцедоном, калцитом, флюоритом. Реже жильное тело представлено сидеритом, магнезитом. Из рудных минералов в гидротермальных жилах встречаются самородные металлы, такие как золото и серебро, сульфиды.
Вулканический процесс минералообразования происходит при выбросе магмы на поверхность земной коры при ее прорыве из магматического очага. Место прорыва магмы – вулкан может быть как на суше, так и на дне моря. При вулканизме минералы образуются из всех трех компонентов магматических очагов: из минерального расплава, их газов и паров и гидротермальных растворов. Эти компоненты остывают на поверхности земной коры очень быстро, поэтому образуются минералы пористой, стекловатой и скрытокристаллической структур. Вулканическое стекло – обсидиан, пемза, базальт. У минералов вулканического происхождения имеются аналоги полнокристаллической структуры, образовавшиеся при медленном остывании магматических очагов.
2) Процессы образования минералов в экзогенной или гипергенной зоне.
В этой зоне различают три группы процессов образования минералов.
Экзогидатогенные процессы – процессы выделения минералов из холодных нисходящих водных растворов поверхностного происхождения. Талые и дождевые воды, фильтруясь через почвы и рыхлые породы, растворяют те или иные минеральные соединения. Растворяющая способность воды значительно возрастает при повышении в ней концентрации СО2, Н2S, органических и минеральных кислот. При определенных высоких концентрациях ионов происходит образование и выпадение минералов. Так образуются кристаллы гипса, галита, кальцита, кварца, вивианита.
Процессы минералообразования в результате выветривании. Выветривание – это процессы изменения физического состояния и химического состава минералов под влиянием H2O, O2, CO2, температурных колебаний, живых организмов, делювиальных потоков (талых и дождевых вод), разрушительной деятельности моря, рек, ветра, ледниковых вод.
Типы выветривания:
· химическое выветривание - процессы химического выветривания приводят к образованию вторичных минералов в экзогенной зоне под влиянием абиотических факторов: воды, диоксида углерода, кислорода воздуха. Эти процессы охватывают толщу осадочных пород в сотни метров, они активно совершаются и в почвах. При данном типе выветривания первичных минералов их каждого минерала образуется несколько вторичных.
Глинные минералы - это экзогенные образования. По классификации М.Ф. Викуловой они подразделяются на:
· Аморфные (аллофан, образуется при химическом выветривании вулканического стекла, вулканического пепла, а также при взаимодействии сульфатных вод с глинными минералами и силикатами алюминия)
· Кристаллические или скрытокристаллические.
К группе гидрослюд относятся минералы, занимающие промежуточное положение между глинными и слюдами. Гидрослюды являются продуктами химического выветривания слюд и полевых шпатов. Их относят к трехслойным минералам глин.
· биологическое выветривание - это механическое разрушение и химическое изменение горных пород и минералов под действием живых организмов и продуктов их жизнедеятельности.
· физическое
Процессы минералообразования в водных бассейнах - это процессы осаждения минералов в морских и океанических заливах, а также в бессточных соляных озерах в условиях жаркого климата, при интенсивном испарении воды и возрастающей в воде концентрации солей.
Биогенные процессы минералообразования совершаются при участии живых организмов, а минералы носят название биолиты.
Процессы биолитообразования:
1) Минералы образуются только после смерти организмов, после их сложных превращений и химических изменений (фосфориты, ископаемые угли и т. д.).
2) Минералы образуются при жизни организмов и освобождаются после их смерти. Таково происхождение СаСО3 в известняках из раковин моллюсков, диоксида кремния в диатомите из раковин диатомовых водорослей и т. д.
3) Минералы образуются и выделяются в процессе жизни организмов как результат биохимических процессов.
Метасоматические процессы минералообразования - это замещение ранее образовавшегося минерала новым с заменой катионной или анионной части соединения в результате химического воздействия циркулирующих растворов на ранее образовавшиеся минералы (экзогенный катионный или анионный метасоматоз).
3) Метаморфические процессы минералообразования.
В результате тектонических движений земной коры минералы (и горные породы), образовавшиеся в экзогенной и эндогенной зонах, могут оказаться в зоне метаморфизма и находиться под воздействием новых физических условий давления, температуры, а также новых химических условий, при которых они становятся неустойчивыми и превращаются в другие минералы. В зоне метаморфизма совершаются реакции образования минералов, обратные тем, которые происходят в верхних частях земной коры. Это дегидратация, деоксидация, декарбонатизация. Например, опал, теряя воду, превращается в халцедон и кварц. Все минералы классифицируются в зависимости от химического состава и делятся на пять типов, которые приведены ниже (по Е. К. Лазаренко):