Опырақтың минералдық құрамы.

Майда ұнтақталған тау жыныстары мен олардың топырақтағы минералды бөліктері өзінің пайда болу жағынан екі топқа бөлінеді: алғашқы және екінші. Алғашқы - магматикалық және метафорфикалық аса қатты үгілмеген минералдар. Екіншісі – жердің үгілу немесе топырақ қабаттарында алғашқы минералдардың көпжылдық үзіліссіз үгілуінің нәтижесінде, үгілудің соңғы аса майда ұнтақталған өнімдері түзілген минералдар. Көбінесе екі минералдар топтарының арақатынастары әр топырақтардың әр түрлі аймақтарда орналасуына және минералдардың үгілгіштігіне немесе үгілуіне берілмейтін қасиеттеріне қарай әр түрлі болуымен байланысты.Әдетте, неғұрлым ірірек, жеңілірек болса, соғұрлым оның құрамында тасы, құмы мол болады да, ал топырақ құрамы сазды, балшықты болған сайын алғашқы минералдар азайып, екінші минералдар көбейеді. Тіпті балшықты топырақтар түгелдей екінші минералдардан тұрады деуге болады.Ол жағдайға тағы әсер ететін жай – жыныстар мен топырақтарда созылған үгілудің ұзақтығы және үгу агенттерінің белсенділігі. Жылы, әрі ылғалды аймақтарда үгілу құбылыстары белсенді өтетіндіктен, ол өңірлерде негізінен екінші минералдар мол болады.

Алғашқы минералдар.Химиялық құрамы жағынан тау жыныстарындағы алғашқы минералдар – негізінен элементтердің қосылыстары, тотықтар мен силикаттар. Тотықтарға кварц SiO₂, гепатит Fe₂O₃, магнетит Fe₃O₄, рутил TiO₂ т.б, ал силикаттарға дала шпаттары, слюдалар, пироксендер, амфиболдар және оливиндер жатады. Кварц –ең кең тараған минералдағы тау жыныстарында ол 25-40% мөлшерде, ал кварцты құмдар мен құмтастарда 90%-дан астам мөлшерде, ал кварцты құмдар мен құмтастарда 90%-дан астам мөлшерде болады. Кремний оттегі қосылысы бекем қаңқалы құрылым түзгендіктен, үгілу құбылыстарына да берік болады. Сондықтан олар топырақтардың элювиалды қабаттарында қалдықты минерал ретінде көп кездеседі. Топырақты гематит пен рутил не бары 0,5 %–дай ғана.

Силикаттар – көп таралған минералдар тобы. Мұнда да кремний оттегі қосылыстары SiO₄, берік төртбұрышты қаңқалы құрылым құрап, басқа иондар арқылы жалғасады.

Қаңқалы силикаттар тобына көп тараған дала шпаттар минералдары жатады. Олардың қаңқаларының ортасында кремний және алюминий иондары орналасқан. Ал төртбұрышты қаңқалар кальций, натрий және калий иондарымен жалғасқан. Дала шпаттары SiO₂:Al₂O₃ қатынастары 5-6-ға тең болған жағдайда қышқылды, ал ол қатынас 2-3-ке азайған кезде негізді болып саналады. Қышқылды дала шпаттары құрамында калий мен натрий бар. Олардың қатарына кең тараған калийді дала шпаты – ортаклаз немесе микроклин –K (AlSi₃O₈) және натрийлі дала шпаты – альбит Na(AlSi₃O₈) . Ал негізгі дала шпаты қатарына анортит жатады. Ал негізгі дала шпаты қатарына – анортит Ca(Al₂Si₂O₈) жатады.

Қышқылды дала шпаттары мен негізі дала шпаттарының қосылыстарынан плагиоклаздар тобы құралады. Қышқылды дала шпаттары ашық, ал негізгі дала шпаттары күңгірт түсті келеді. Сонымен қатар қышқылды дала шпаттары үгілу құбылыстарына беріктігі күшті. Ең берігі калийді дала шпаты – микроклин. Бос шөгінді жыныстар мен топырақтар құрамында әр түрлі үгілуге ұшырайтын дала шпаттарының жартысына жуығы.

Силикаттар тобына слюдалар да жатады. Олар табиғатта күрдклі кристалл-химиялық құрылымды болып кездеседі. Алюмосиликаттардың ерекшелігі – олардың құрамында калиймен қоса магний, темір иондары мен ОН ионының болуы. Калийді слюда –мускавит KalSi₃O₁₀ –OH₂ ақшыл, ал магнийлі- темірлі слюда биотит K(MgFe) ₃.(AlSiO₁₀).(OH )₂ күңгірт түсті.

Слюдалардың тау жыныстары мен топырақтағы үлесі 4-5%.

Силикаттардың келесі тобын – авгит, ал амфиболдар түзейді. Олар негізінен күңгірт, жасыл түсті минералдар.

Пироксендерден көп тарағаны – авгит, ал амфиболдардан көп тараған минералдар – роговая обманка. Пироксендердің кристалл – химиялық формуласы R2(Si₂ O₆), ал амфиболдардікі: R₇(Si₄ O ₁₁)(OH)₂. олардың топырақтағы жалпы мөлшері 5-15%.

Силикаттарға жататын тағы бір кең тараған оливин:( Mg,Fe)(SiO₄) Олардың көлемі олардың бос жыныстар мен топырақта 0,5-1% –дан аспайды.

Алғашқы жыныстар түзуші минералдар – фосфаттар. Олардан көп тарағаны – апатит – Ca₅(ClF)(PO₄)₃. Бос жыныстар мен топырақтарда 0,3-0,5% –кездеседі. Апатит – Ca фосфордың көзі, оған қоса мұнда хлор мен фтор да кездеседі.

Оттегінсіз, алғашқы минералдар қатарына сульфидтер жатады. Олардан көбірек тарағаны – темір сульфиді: FeS₂ - пирит. Олар шашыраңқы түрде кездеседі, мөлшері 0,3-0,5% аспайды. Бұлардан басқа топырақта бос жыныстар мен кейбір алғашқы минералдар кездеседі.

Екінші минералдардың түзілуі.Сонымен жоғарғы сипатталған алғашқы минералдардың көп жылдар бойы әрі қарай үгілуінің нәтижесінде майда ұнтақталған, яғни екінші минералдар пайда болады. Алғашқы минералдарды үгуші агенттер: су, оттегі, көмір қышқылы, әр түрлі органикалық қосылыстар. Олардың минералдарға әсерлері негізінен төменгі құбылыстар арқылы жүзеге асады.

Гидротациялану (сулану) – сусыз минералға су молекуласының қосылуы. Бұл құблыс тоты алғашқы минералдардың сумен қосылып, үгілудің нтижесінде екінші минералрға айналады. Мысалы:

гетит – Fe₂O₃+H₂O=2FeO(OH)

гидрогетит – 2FeO(OH)+H₂O=Fe₂O(OH)₂

лимонит – Fe₂(OH)₂+nH₂O=2Fe(OH)₃nH₂O

Тотығу. Үгілу езінде алғашқы минералдар ішінегі тотықпаған минералдар тотығады. Ондай минерал жоғарыда сипатталған темір сульфиді.

2FeS₂+7O₂+2H₂O=2FeSO₄-H₂SO₄ одан әрі

FeSO₄+O₂-H₂O=Fe(OH)₃-H₂SO₄ одан әрі

H₂SO₄+CaAl₂SiO₈+4H₂O=H₂Al₂SiO₈2H₂O+CaSO₄-2H₂O, яғни бөлінген күкірт қышқылы алғашқы минералмен реакцияға түсіп, ондағы негізлдің орнына сутегі ионы барып, екінші силикаттармен реакцияларға араласқанда тағы да басқа екінші минералдар, күкірт қышқылы тұздары түзіледі. Ол жағдайлар одан ары реакцияларға жол ашады.

Ыдырау немесе гидролиз. Силикаттардың ыдырауы ондағы негізгі иондардың сутегі ионымен алмасуы арқылы жүзеге асады. Т сутегі ионының көзі есебінде суда еріген көмірқышқылы мен органикалық қышқылдардың иондары атқарады.

Ыдырау құбылыстары және ыдыраған заттардан екінші минералдардың синтезделуі көптеген балшықты минералдардың түзілуіне әкеледі. Балшықты минералдардың ұнтақтығы соншалық, олардың диаметрілері микро мм және одан да ұсақ бөліктерімен өлшенеді. Олардың ұнтақтығы балшықты минералдарға каллоидтық қасиет береді. Олар көбінесе теріс зарядты болады да, катиондарды жұтып алу қасиетіне ие болады. Коллоидтар сияқты ерітіндіге немесе тұнбаға айналады. Олардың кейбіреулері ылғалданғанда ісінеді. Ол минералдар қабатты силикаттар тобына (екі, үш, төрт қабатты) Si₂:Al₂O₃ қатынасы 2-5 арасында. Олардың барлығы суланған.

SiO₂:Al₂O₃ eкіге тең болғанда екі қабатты минерал түзіледі, оларпдың қаатарларына каолинит Al₄Si₄O₁₀(OH)₈ және галлуазит Al₄Si₄O₁₀(OH)₈ 4H₂O жатады.

Каолинит слюдалар дала шпаттары үгіліп K,Na, Ca,Mg, аздап SiO₂ шайылған кезде пайда болады. Ол берік минерал, сондықтан негіздері аз қабаттарда мол кездеседі.

Үшқабатты минералдарда калий, магний, кальций және гидроксиния (H₃O) иондары кездеседі. Қаңқалы құрылымдарда кремнийдің бір бөлігі алюминиймен, ал алюминийдің бір бөлігі – темірмен, магниймен алмастырылған. Сондықтан

SiO₂:Al₂O₃ арақатыстары өзгеріп тұрады. Бұл топырақтағы минералдарға гидрокслюда, иллит, вермукулит, монтморилонит, бейделиттер жатады. Алғашқы үш минерал қышқылы аз ортада, ал соңғы екеуі кальций мен магний мол сілтілі ортада түзіледі. Гидрокслюда мен иллит - негізінен калийлі алюмосиликат, ал монтмориллонит – калцийлі – магнийлі . вермикулит пен хлорит (төрт қабатты силикат) мол магнийлі, біршама темірі бар. Олар әдетте мускавит пен биотиттің үгілуінен түзіледі.

Алғашқы силикаттардың суланып, екінші минералдарға көшкен кезінде біршама кремний босайды. Олардың біразы еріп, ағып кетеді де біразы күшті суланып, аморфты күйінде SiO2nH₂O шөгеді. Кеуіп,біршама суын жоғалтқанда опалға, ал кристалданғанда халцедонға айналады. Кремний жетпеген жағдайда алюминий су тотығы таза күйінде кристалданып, Al₂O₃nHO боксит, Al(ОН)₃ гибсит немесе немесе AlO(ОН)₃ бемитит түзеді. Бұлар- ылғалды субтропикті, тропикті аудандардың үгілген минералдары. Ал темір құрамды силикаттар үгілген кезде авгит, роговая обманка, оливин темірдің су тотығы босап, ол судан босап, кристалданған кезде бірте-бірте лимонитке, гидрогетитке, гетит пен екінші гематитке айналады. Бұл минералдар қызғылт сарыға боялған.

Екінші минералдардың тұрақтылығы. М. Джексон екінші минералдардың үгілуге және еруге шыдамдылығы жөнінен төмендегідей бөлген:

1. Гипс, галит, мирабилит т.б. тұздар,