книги из ГПНТБ / Горбунов, Н. И. Минералогия и коллоидная химия почв

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

НАУЧНЫЙ СОВЕТ ПО ПРОБЛЕМАМ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

И МЕЛИОРАЦИИ ПОЧВ

Н. И. ГОРБУНОВ

МИНЕРАЛОГИЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ ПОЧВ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА»

МО С К В А

1 974 '

УДК 631.414+631.416

Г о р б у н о в Н. И. Минералогия и коллоидная химия почв. М., «Наука», 1974.

В книге показана связь изучения коллоидно-минералогиче­ ского состава почв с решением практических вопросов земледе­ лия, агрохимии и почвоведения. Наряду с теоретическими пробле­ мами образования и строения глинистых минералов в книге под­ робно рассмотрены такие практические вопросы, как значение ми­ нералов для питания растений зольными элементами, связь орга­ нической части почв с минеральной, диагностика индивидуальных и смешаннослоистых минералов.

Таблиц 88, рисунков 28, библ. 664 назв.

042(01)—74

ПРЕДИСЛОВИЕ

С каждым годом расширяются исследования высокодисперс­ ных, в том числе глинистых минералов, встречающихся в почве, глинах, осадках рек и морей, ирригационных наносах. Повышен­ ный интерес к изучению минералов, имеющих коллоидную и предколлоидную дисперсность, вызван тем, что эти минералы в значительной мере определяют физико-химические свойства объ­ ектов, в которых они присутствуют, и помогают решать генети­ ческие задачи.

Успехи в изучении высокодисперсных минералов стали осо­ бенно значительными благодаря развитию смежных наук, в пер­ вую очередь физики, физической химии, химии, кристаллогра­ фии, а также разработке новых методов и изобретению совер­ шенных аппаратов и приборов. Если 30—35 лет назад основным методом минералогии был оптический, то теперь широкое при­ менение получили рентгенографический, термический, электрон­ номикроскопический, инфракрасно-спектроскопический и другие методы. В результате получен огромный экспериментальный ма­ териал, который нуждается в обобщении и систематизации.

Автор книги взял на себя именно эту задачу.

Так как минералогия высокодисперсной части почв находит­ ся на стыке с коллоидной и физической химией, то возникла не­ обходимость уделить внимание этим разделам почвоведения.

Методы изучения высокодисперсных минералов являются не­ отъемлемой частью исследования. Они описаны в отдельной кни­ ге, но мы считали уместным осветить здесь вопросы диагнос­ тики. I В отличие от других работ на аналогичную тему при написа­ нии настоящей книги была поставлена цель ознакомить почвове­ дов, агрохимиков и специалистов смежных дисциплин с новей­ шими достижениями в изучении высокодисперсных минералов. В первой половине книги рассмотрены преимущественно теоре­ тические вопросы, во второй — прикладные, практические. При­ водится краткое описание главнейших пород и входящих в их состав первичных минералов с учетом того, что читатель может получить более подробные сведения из специальных моногра­

фий и руководств.

3

ПОРОДЫ И ИХ СОСТАВ

Почвы формируются на горных породах различного проис­ хождения и состава. По происхождению горные породы делятся на три группы: 1) магматические, или изверженные; 2) осадоч­ ные, образовавшиеся в результате перемещения материала во­ дой, ветром и осаждения его; 3) метаморфические, возникшие в результате метаморфизма магматических и осадочных пород.

Каждая группа подразделяется на более мелкие классифика­ ционные единицы по происхождению, строению, минералогиче­ скому и химическому составу. Например, магматические поро­ ды подразделяют на глубинные, или интрузивные, и излившие­ ся, или эффузивные, и т. д.

ИЗВЕРЖЕННЫЕ ПОРОДЫ

Изверженные породы по содержанию кремнезема разделяют на три большие группы: кислые, средние и основные (табл. 1,2). Также выделяют группу ультраосновных пород, которая отли­ чается низким содержанием кремнезема, меньше 40—42%.

20—40%, кислого плагиоклаза, минералов групп слюд, амфибо­ лов, иногда пироксенов. Вследствие значительного содержания ортоклаза и кварца гранит часто имеет светлую окраску. Темно-

цветных минералов в граните мало.

Содержание плагиоклазов в гранитах колеблется. Большое количество плагиоклазов встречается в биотитовых и роговообманковых гранодиоритах, т. е. в менее кислых породах, чем гра­

нит.

Граниты — легкие породы, удельный вес их равен примерно 2,7. Они широко распространены в разных районах СССР: в Ка­ релии, в Сибири, Средней Азии, на Украине, в центральной ча­ сти Кавказа, на Урале, Дальнем Востоке. В зависимости от ми­ нералогического состава различают биотитовые, мусковитовые,

5

6

Т а б л и ц а 2. Изверженные[породы и их минералогический состав

роговообманковые и другие граниты. Строение гранитов зерни­ стое. Благодаря присутствию кварца и ортоклаза гранит устой­ чив при выветривании. При выветривании полевые шпаты пере­ ходят в серицит, каолинит и другие вторичные минералы. Пла­ гиоклазы выветриваются легче, чем ортоклазы. Кварц при ме­ ханическом выветривании измельчается.

Г р а н о д и о р и т — интрузивная порода. Имеет промежуточ­ ный состав между гранитом и диоритом. Состоит из плагиоклаза^ нескольких цветных минералов, биотита, пироксена, иногда содержит кварц.

Л и п а р и т относится к кислым эффузивным породам, явля­ ется излившимся аналогом гранита. Окраска породы светло-се­ рая, красноватая. По минералогическому составу отличается от гранита, а по химическому сходен. Строение липарита порфиро­ вое, т. е. характеризуется наличием стекловидной или мелко­ зернистой массы с вкраплением крупных кристаллов. Удельный вес липарита 2,3—2,7.

Средние породы

К средним интрузивным породам относится сиенит . Глав­ ным минералом сиенита является полевой шпат; в качестве при­ меси содержатся роговая обманка, авгит, иногда биотит; квар­ ца нет или мало. Удельный вес 1,57—2,79, цвет светлый. Строе­ ние средне- и мелкозернистое.

7

из плагиоклаза, биотита и роговой обманки. Встречаются трахи­ ты зернистые и пористые. Пористые легко выветриваются. Тем­ ноцветные минералы — биотит и роговая обманка — при вывет­ ривании переходят в хлорит, карбонаты, а иногда в минералы окиси железа. Удельный вес 2,4—2,7. Трахиты встречаются на Украине, в восточной части Приазовья и других местах.

А н д е з и т — эффузивная плагиоклазовая порода. Структура его разнообразная. Андезит состоит из зерен полевого шпата, роговой обманки, пироксена, слюды. Различают андезиты свет­ ло-серые и черные, напоминающие базальт и содержащие не­ большое количество плагиоклазов. Удельный вес 2,6—2,86. Ан­ дезиты распространены в Закавказье, иногда, одновременно с базальтами, встречаются на Украине, Северном Кавказе, Кам­ чатке, Дальнем Востоке. Лавовые потоки Казбека, Эльбруса состоят из андезитов. В Армении встречаются андезито-базаль­ товые туфы с пузырчатой структурой.

П о р ф и р и т — эффузивная средняя плагиоклазовая порода, палеотипный аналог андезита. Состоит из плагиоклаза, примеси пироксена, роговой обманки и вторичных минералов: серицита, хлорита, эпидота. Структура различная. Порфириты бывают андезитовые и базальтовые. Окрашены в зеленоватый, желтова­ тый и темные цвета. Порфириты и сопровождающие их туфы встречаются на Кавказе, Украине, Алтае, Дальнем Востоке, в Сибири, Закавказье, Казахстане, Азербайджане.

Д и о р и т — средняя интрузивная порода. Основной минерал в диорите — полевой шпат, присутствуют роговая обманка, ав­ гит, иногда биотит, средний плагиоклаз, кварца нет или мало. Светлые минералы преобладают над темными, последних около 25%. Окраска серая, зеленовато-серая, темно-серая. Встречает­ ся в краевых частях интрузий, главным образом малых форм: дайки, штоки и т. п.

Скислыми и основными породами диорит связан переходами.

Впервом случае присутствуют полевой шпат и кварц, во вто­

ром — плагиоклаз.

Основные породы

Б аз а л ь т — эффузивная бескварцевая порода. Состоит из основного плагиоклаза, пироксена, часто вулканического стекла, иногда биотита, кварц отсутствует. Структура мелкозернистая с преобладанием микролитов над стеклом. Цвет черный, темно­ серый. Удельный вес 2,6—3,11. Встречается часто с андезитом в виде шаровых отдельностей и траппов. Распространен в Арме­ нии, Грузии, Забайкалье, Сибири и на Украине.

8

Да д и т — эффузивная порода, в основной массе которой вы­ деляются калыдий-натриевые полевые шпаты, кварц, биотит, роговые обманки, пироксены. Аналог гранодиоритов.

Г а б б р о — интрузивная средне- и крупнозернистая порода. Главная составная часть представлена основным плагиоклазом (обычно лабрадор) и пироксеном (авгит, диопсид, гиперстен), реже встречаются кварц, ортоклаз, микроклин, а в гибридных формах — кварц; распространена на Украине, Урале, Кольском полуострове, в Карелии. Удельный вес 2,8—3,1. Окраска серая, зеленая до черной. Излившимися аналогами габбровой магмы являются базальт и диабаз или базальтовый порфирит

Ди а б а з — эффузивная порода, аналог габбро. Диабаз со­ стоит из плагиоклаза и пироксена; имеет тонкую структуру, в которой хорошо выражены беспорядочно расположенные плагио­ клазы, а промежутки заполнены цветными минералами, глав­

ным образом авгитом. Из плагиоклазов в диабазе чаще встреча­ ется лабрадор.

Вследствие содержания плагиоклаза, пироксена и отчасти хлорита цвет диабаза зеленоватый и зеленовато-серый. Хло­ рит образуется в результате изменения слюд, пироксенов и дру­ гих минералов. При выветривании диабаза порода принимает коричневую и бурую окраску. Диабаз встречается на Кавказе, Урале, Украине в Карелии и других районах СССР.

Химический состав пород колеблется в широких пределах, хотя содержание кремнезема (основной признак) является до­ вольно устойчивым (см. табл. 1).

По данным, приведенным Н. А. Тороповым и Л. Н. Булак (1953) для 700 образцов, изверженные породы содержат поле­ вых шпатов '60%, кварца 12%, амфиболов и пироксенов 17%, слюд 4%, прочих минералов 6%, несиликатов 1%. Таким обра­ зом, алюмосиликаты составляют около 85% веса породы. Эти же минералы присутствуют и в ряде осадочных пород.

На территории СССР почвы, сформированные на извержен­ ных породах, занимают небольшую площадь. В качестве приме­ ров можно указать на красноземы в Грузинской ССР, дерновоподзолистые почвы Карельской АССР. Небольшие площади та­ ких почв встречаются на Урале, Украине, в республиках Сред­ ней Азии и Кавказа, на Дальнем Востоке. Но несмотря на это, мы привели общую характеристику этих пород, так как, во-пер­ вых, по химическому и минералогическому составу они иногда имеют много общего с осадочными породами; во-вторых, теоре­ тические вопросы почвообразования легче выяснить именно в том случае, когда изучаются почвы, развитые на изверженных породах. Кроме того, почвы, развитые на этих породах, имеют большое хозяйственное значение, например на красноземах Грузинской ССР разводят цитрусовые и другие субтропические культуры.

9