Мінералогічний склад ґрунтів

Механічні елементи ґрунту залежно від походження та розмірів поділяють на дві групи. Першу з них становлять зерна первин­них мінералів, тобто дрібних уламків щільних порід різного по­ходження, що руйнуються при вивітрюванні. До другої групи належать тонкодисперсні вторинні мінерали, переважно глинисті, що постійно утворюються внаслідок трансформації первинних мінералів під час вивітрювання і ґрунтоутворення.

Первинні мінералимайже цілком зосереджені в грануломет­ричних фракціях розміром понад 0,001 мм. Вони становлять 90-98% маси дрібнозему пісків, 50-80% — суглинків, 10-12% — глин.

Серед первинних мінералів у ґрунтах переважає кварц SiO₂ (40-60% і більше), для якого характерні значна механічна міцність і стійкість проти хімічного вивітрювання. З оксидів, крім кварцу, у ґрунті в невеликих кількостях є магнетит Fе₃O₄, гематит Fе₂O₃, рутил ТіO₂. Частка силікатів серед первинних мінералів коливаєть­ся в межах 5-10%. Крім того, в ґрунті зустрічається авгіт, рогова обманка, олівін та ін. Силікати порівняно легко руйнуються.

Алюмосилікати представлені польовими шпатами і слюдами. Серед польових шпатів найчастіше трапляються ортоклаз та мікроклин — мінерали, які важко руйнуються при механічному подрібненні, однак порівняно з кварцом вони менш стійкі проти хімічного вивітрювання. Загальний їх вміст досягає 20% і більше. З-поміж слюд найпоширеніші мусковіт і біотит. Слюди легко под­рібнюються при вивітрюванні, відносно стійка проти хімічного вивітрювання лише біла слюда. Вміст слюд у ґрунті досягає 10%.

Первинні фосфати представлені апатитом, вміст якого ста­новить приблизно 0,5%.

Для первинних мінералів, що містяться у ґрунтах, характер­ними є динамічні процеси фізичного й хімічного перетворення різної швидкості та інтенсивності. У їх вивітрюванні активну участь беруть різноманітні живі організми. Швидкість процесів вивітрю­вання та утворення окремих вторинних мінералів залежать від складу первинних мінералів і певних біокліматичних умов.

Вторинні мінерализосереджені переважно у тонкодиспер-сних гранулометричних фракціях (< 0,001 мм), які представлені глинистими мінералами, мінералами оксидів заліза та алюмінію, алофанами, а також мінералами (солями). Глинисті мінерали, як правило, становлять основну частину вторинних мінералів. На­зиваються вони так тому, що визначають переважно мінерало­гічний склад глин. Поряд з гумусом вони є основним джерелом надходження мінеральних елементів у рослини. До головних гли­нистих мінералів належать мінерали груп каолініту, гідрослюд, монтморилоніту, хлориту, змішаношаруватих мінералів.

Незважаючи на наявність загальних для всіх глинистих міне­ралів властивостей (шарувата кристалічна будова, високі дис­персність та вбирна здатність), окремі їх групи внаслідок від­мінності у будові і властивостях при їх значному вмісті можуть істотно впливати на властивості ґрунтів. Так, ґрунти, що містять значну кількість мінералів групи каолініту, мають низьку вбирну здатність, невеликі набряклість та липкість, добру водопроникність. Мінерали групи гідрослюд сприяють накопиченню в ґрунтовому розчині значної кількості калію. Мінерали монтморилонітової гру­пи здатні сильно набрякати і мають високу вбирну здатність. Вони найпоширеніші в ґрунтах з нейтральною або слабколужною реак­цією — чорноземах, каштанових ґрунтах, солонцях.

Група змішаношаруватих мінералів найпоширеніша в ґрунтах помірного поясу і становить 30-80% усіх глинистих мінералів.

Характер і швидкість руйнування первинних та утворення вто­ринних глинистих мінералів, тобто процесів ґрунтоутворення, залежать від зволоження та температури, біологічної активності ґрунтів.

Ґрунтотворні породи

За походженням ґрунтотворні породи поділяють на такі основ­ні групи: елювіальні, делювіальні, колювіальні, пролювіальні, алю­віальні, озерно-алювіальні, льодовикові, водно-льодовикові, еоло­ві (нанесені вітром) та лесові відклади. Породи відрізняються одна від одної зовнішніми ознаками, умовами залягання, будовою, а також хімічним, мінералогічним і гранулометричним складом.

Елювіальними породами, або елювієм, називаються продук­ти вивітрювання вихідних гірських порід, що залишились на місці свого утворення. Елювій щільних гірських порід поширений здебільшого у гірських районах (Кавказ, Памір, Тянь-Шань, Урал, Карпати, Кримські гори тощо). Характерною ознакою цієї групи порід є грубозернистість та щебенистість, що збільшується звер­ху до низу ґрунтового профілю, невелика потужність і поступо­вий перехід до невивітрених шарів.

Як породи у ґрунтах України найбільш поширений елювій твердих карбонатних порід (2,3% території). Це вапняки, крей­да, доломіти, мергелі. Продукти вивітрювання безкарбонатних щільних порід — піщаників, магматичних порід — також займа­ють 2,3% території.

Делювіальні відклади — це пухкі продукти вивітрювання різних порід, що перевідкладені водою. Займають вони шлей­фи схилів, понижені місця, характеризуються слабкою шаруват­істю матеріалу. Склад делювію дуже різноманітний і тісно пов'я­заний з характером порід, що виходять на денну поверхню на підвищених ділянках рельєфу. В районах, де вододіли складені з лесів, делювій представлений лесовидними породами. Розр­ізняють давній і сучасний делювій: давній характеризується доб­ре сформованим ґрунтовим покривом, сучасний — слабким проявом процесів ґрунтоутворення.

Колювіальні породи, або колювій — це відклади на схилах чи біля підніжжя гір у вигляді осипів та обвалів. Характеризуються різноманітним гранулометричним складом, аж до кам'янистого.

Пролювіальні відклади, або пролювій, формуються в резуль­таті дії потужних, але короткочасних потоків зливових, талих, снігових і льодовикових вод (селеві потоки). Вони зустрічають­ся на пригірських похилих рівнинах. Гранулометричний склад представлений погано відсортованими продуктами вивітрюван­ня, включаючи грубі уламки.

Алювіальні відклади займають близько 9% території України. Вони, як правило, утворюються внаслідок дії постійних водних потоків у долинах річок. Під час розливання річок відбувається переміщення, шліфування та сортування скаламученого матер­іалу. Для алювіальних відкладів характерна добра обкатаність мінеральних зерен та шаруватість — горизонтальна у заплавного алювію та навскісна — у руслового.

За віком розрізняють сучасний та давній алювій: з першого складені заплавні, а з другого — надзаплавні тераси річок. Характерною ознакою сучасних відкладів є постійне оновлення їх щорічними наносами, а тому у них добре виражена шаруватість.

Озерно-алювіальні відклади утворюють озерні та алювіальні відклади. Ці породи формувались на низьких рівнинах внаслідок весняних повеней та обширних розливів, коли після спаду води утворювались тимчасові водоймища. Такі відклади характерні для Полісся, де вони займають значні площі.

Льодовикові або моренні відклади зустрічаються окремими островами на буграх та їхніх схилах на Поліссі. На значній тери­торії (близько 0,1%) морена є підстилаючою породою, причому зверху вона покрита водно-льодовиковими піщано-супіщаними відкладами. Льодовикові відклади складені з неоднорідного ма­теріалу, мають переважно суглинковий склад із включенням ва­лунів, гальки і гравійних пісків. У більшості випадків ці породи кислі, збагачені кварцом, однак трапляються і карбонатні море­ни. Забарвлення цих відкладів — від бурого, червонувато-буро­го до палево-бурого.

Еолові відклади утворюються завдяки діяльності вітру — роз­вівання та акумуляції дрібнозему. У сухих і пустельних районах до них належать бугристі та барханні піски, а в районах помірно­го клімату — дюни на берегах морів та в долинах річок.

Лесові породи на території України займають 74,8%. Це осадові породи. Походження їх до кінця ще не встановлено. Вони покривають усі межиріччя, а також прадавні тераси в лісо­степовій і степовій зонах України. У складі цих порід розрізня­ють леси та лесовидні відклади.

Леси — пухкі, пилувато-суглинкові або пилувато-глинисті по­роди палевого, світло-палевого, палево-жовтого або каштаново-бурого кольору. Найлегший гранулометричний склад лесів на Поліссі і приполіській частині Лісостепу. На південь і схід він стає важчим. Найбільш важкий склад лесів у степовій частині Криму та на Приазовській височині.

Потужність лесів змінюється від 1-2 до 25-30 м, причому вона більша на плоскорівнинних і менша — на підвищених елементах рельєфу. Леси, як правило, підстилаються переважно пісками, карбонатними породами та глинами. Вони характеризуються високою пористістю (45-50%), карбонатністю (10-15%), у зоні Степу мають у своєму складі гіпс та легкорозчинні солі. Кількість останніх збільшується на південь до приморських районів, що зумовлює в цих місцях засолення та осолонцювання ґрунтів. Леси добре розмиваються, тому в районах їх поширення швидко ут­ворюються яри та провалля з майже прямовисними схилами.

Лесовидні породи за зовнішніми ознаками та багатьма важ­ливими в агрономічному відношенні властивостями (пухкість, карбонатність) подібні до типових лесів, проте основною їх від­мінністю є шаруватість, наявність невеликих прошарків гальки, прісноводних мушлів та піску.

На від'ємних елементах рельєфу зустрічаються оглеєні лесо­видні породи. їх утворення пов'язане із сезонним поверхневим перезволоженням. Від неоглеєних лесовидних порід вони відрізняються сизувато-зеленими плямами, злитістю та більш важчим гранулометричним складом.

В Україні невелику площу (близько 1,6% території) як ґрун­тотворні породи займають глини різного походження: червоно-бурі, строкаті, балтські, тортонські, майкопські, сарматські, кар­бонові та пермотріасові.

У степовій зоні в районах з розвиненим водно-ерозійним рельєфом на схилах балок, де лесовидні породи змиті, виступа­ють червоно-бурі глини. Вони карбонатні, іноді засолені водороз­чинними солями, мають виражену призматичну структуру.

Строкаті глини залягають під червоно-бурими. Як ґрунто­творні породи вони трапляються на схилах. Мають строкате за­барвлення — на сірому фоні оливкові, іноді бурі плями. Місцями у них зустрічаються піщані прошарки.

На схилах середнього Придністров'я ґрунтоутворення розви­вається на баптських глинах. Забарвлення їх сіре або жовтувато-сіре із зеленуватим відтінком. Вони важкі за гранулометричним складом, характеризуються злитістю, практично водонепроникні. В товщі їх трапляються прошарки карпатської гальки.

Тортонські глини за властивостями близькі до балтських, од­нак менше містять карпатської гальки. Поширені в Чернівецькій області.

Майкопські (морські) глини сірого або темно-сірого кольору, важкі за гранулометричним складом, дуже щільні, мають тонку шаруватість, засолені водорозчинними солями та гіпсом. Поши­рені на Керченському півострові.

Сарматські глини сірого та зеленого кольору, за властивос­тями наближаються до майкопських. Поширені переважно в степовій частині Криму.

Карбонові і пермотріасові глини представлені комплексом глин, що забарвлені в сірі, червоні та зелені кольори. Більшість з них засолені. Виходять на денну поверхню переважно на схи­лах. Зустрічаються на Донбасі.