Поиск

Аккумуляция глинных минералов
29.10.2015

Наряду с раздельной и совместной аккумуляцией соединений кремнезема и полуторных окислов широко распространены процессы аккумуляции и дифференциации продуктов их взаимодействия, т. е. вторичных глинных минералов, синтезирующихся в почвах.
Как ни малы взаимодействующие концентрации железа, марганца, алюминия, кремния в разбавленных грунтовых и поверхностных водах, при большой длительности и направленности процессов их роль в неосинтезе глин, их составе и степени аккумуляции является очень важным генетическим фактором образования почв. Синтез аллофаноидов при обычной температуре в лабораторных условиях был доказан многочисленными экспериментами ученых различных стран.
И.Д. Седлецкий, пожалуй, был первым, кто экспериментально доказал возможность за 3—4 года синтезировать кристаллический монтмориллонит из аморфного алюмосиликатного геля при низких температурах, С тех пор многочисленные экспериментальные и полевые данные многократно доказали, что монтмориллонит постоянно образуется в почвенных условиях, особенно в аккумулятивных ландшафтах.
Образование глинных минералов в остаточной коре выветривания в элювиальных и иллювиальных горизонтах почв представляет собой одну из наиболее распространенных форм оглинения почв. Неясно, однако, всегда ли оглинение элювиально-иллювиального типа происходит путем нисходящих токов и взаимодействия растворенных соединений или имеют место также иллимеризация и леесиваж, т. е. перемещение и иллювиирование высокодисперсных глинных суспензий или гидрозолей. По-видимому, оба процесса существуют в природе. Однако наряду с элювиальноиллювиальным оглинением существует гидрогенное (гидроаккумулятивное) оглинение при испарении и транспирации движущегося потока грунтовых и поверхностных вод. Здесь могут быть два случая. Во-первых, прямой неосинтез глин в капиллярно-пленочной воде из соединений кремнезема и полуторных окислов в разных соотношениях. Во-вторых, ресиликация выпавших в осадок окислов алюминия или железа приносимыми растворами кремнезема. И в этом случае колебания в соотношениях кремнезема и полуторных окислов могут быть очень широкими в зависимости от климата и баланса веществ. По-видимому, во многих случаях оглинение песков и суглинков, образование глинистого хардпена, плотных слитых гидроморфных и палеогидроморфных почв связано со второй группой процессов.
Предпосылки для синтеза глинных минералов в автоморфном и гид-роморфном почвообразовании всегда существуют, так как исходные компоненты — растворы кремнезема, соединения алюминия и железа в почвенно-грунтовых и наземных водах всегда имеются. Так, в лизиметрических водах дерново-подзолистых почв Подмосковья всегда имеется фосфор, 10—20 мг/л Mg, 50—70 мг/л Ca, 4—5 мг/л Si и 1—1,2 мг/л Al. При этом железо полностью, 50—75% алюминия и 30% кремния связаны с подвижным органическим веществом. Движение вод по уклону местности, их транспирация и испарение, разрушение в них органических веществ неизбежно приводят к осаждению названных компонентов и к их накоплению в грунтах, донных отложениях озер и дельтовых протоков, в почвах.
Ф. И. Левин изучал состав коллоидного осадка, который появлялся при длительном стоянии лизиметрических вод. Потеря при прокаливании осадка составляла 43,7% (в том числе 12,4% углерода); минеральная часть — 56,3% (ее состав: Al2O3—48,20, P2O5—24,79, SiO2—17,08, Fe2O3—1,31, MgO—0,97, SO3—0,78, CaO—0,60, MnO—0,05). Очевидно, в данном случае был свежеосажденный алюмосиликатный коагель и фосфат алюминия.
Осадки гидроокислов алюминия, железа и марганца очень часто образуют буроватые и белесые налеты и корочки на поверхности почв. Очень интересны наблюдения за появлением опалесцирующего материала и осадков в растворах, выделенных из таежных почв Приамурья. Их анализ показал, что это кремнезем и полуторные окислы.
И.И. Гинзбург с сотрудниками обнаружил в лабораторных опытах по выветриванию измельченных минералов, что на поверхности зерен минералов образуется пленка чистого SiO2 или чаще вторичного алюмосиликата состава Al2O3*6SiО2, которая как бы защищает минерал от дальнейшего разрушения.
Таким образом, ареал вторичной аккумуляции соединений Al и Si весьма широк, но они «несовместимы» как мигранты: оба компонента, появляясь в растворах, весьма быстро и полно взаимодействуют с образованием вторичных минералов. Растворы или осадки соединений алюминия являются геохимическими ловушками для растворенных соединений кремнезема и, наоборот, осадки аморфного кремнезема сорбируют глинозем.
Эффект такого соосаждения и накопления глин особенно заметен в поймах, дельтах, в донных отложениях мелководий, в зоне капиллярной каймы гидроморфных почв. Конечно, этот процесс включает не только глинообразование, но и накопление различных других вторичных минералов.
Обычно свежий аллювий имеет упрощенный минералогический состав. С возрастом нижние горизонты аллювия поймы и надпойменных террас под воздействием капиллярного подъема влаги обогащаются вторичными минералами. Состав этих вторичных минералов зависит от химического состава грунтовых вод и типа баланса веществ (накопительный, транзитный и т. д.). Минерализованные грунтовые воды обогащают аллювий легкорастворимыми и малорастворимыми солями, минералами группы монтмориллонита или гидрослюд, кремнеземом, полуторными окислами. Опресненные воды обогащают аллювий соединениями кремнезема, глиноземом, глинными минералами. Испарение железистых восстановленных грунтовых вод вызовет накопление конкреций, прослоев, плит окислов железа и марганца, ортзандов, гидрогенного гумуса, фосфатов.