поступающих в атмосферуЗащитный барьер и условие нормального функционирования биосферы Защита литосферы от чрезмерной эрозии и условие ее нормального развитияСорбционный, защищающий от загрязнений барьер акваторийРегулирование газового режима атмосферыФактор биологической эволюции 4. Обладая свойством плодородия, почва является основным средством производства в сельском хозяйстве. Используя почву как средство производства, человек изменяет ее свойства, режимы и плодородие, оказывает влияние на природные факторы почвообразования. Вырубка лесов, возделывание сельскохозяйственных культур меняют растительность; осушение или орошение меняют водный режим почвы. Большое влияние на почву оказывают приемы обработки, применение удобрений и химическая мелиорация, которые зачастую изменяют ее свойства коренным образом. Таким образом, почва становится не только средством производства и предметом труда, но и частично продуктом этого труда.

Глава 2 ПРОИСХОЖДЕНИЕ МИНЕРАЛОВ И ГОРНЫХ ПОРОД

2.1. Происхождение минералов

Планета Земля состоит из минералов и горных пород, которые служат основой формирования почв и определяют их свойства.

Минералы являются природными химическими соединениями различных элементов, могут быть твердыми — кварц (Si02); доломит [Са, Mg(C03)2]; гематит (Fe203); микроклин [(K3Na)(AlSi308)]; галит (NaCl); кальцит (СаС03); магнезит (MgC03) и др.; жидкими — вода (Н20); газообразными — диоксид углерода (С02); аммиак (NH3); метан (СН4); водород (Н2) и др. Известно более двух тысяч минералов. Минералы, часто встречающиеся и образующие основу горных пород, называют породообразующими. Содержание минералов в земной коре представлено в табл. 2.

По данным американского геохимика Ф. У. Кларка, среди породообразующих минералов преобладают полевые шпаты, пи-роксены, кварц, в которых содержание кислорода (49 %), кремния (26 %), алюминия (7,45 %) составляет по массе 82,5 %. Остальных элементов значительно меньше. Например, калия — 2,35 %, фосфора — 0,12, азота — 0,04 %.

Горные породы — природные агрегаты минералов, образующие геологические тела более или менее постоянного химического состава. Форма, размеры и взаимное расположение минералов обусловливают структуру и текстуру горных пород.

Минералы, образовавшиеся в недрах земной коры из компонентов магмы, называют первичными: лабрадор — Ca[Al2Sil208], микроклин — [(K3Na)(AlSi308)], ортоклаз — K2[Al2Si6016],

кварц — Si02, слюда — KAl2[AlSi3OI0][OH]2, флюорит — CaF2, кальцит — СаС03, сидерит — FeC03, пирит — FeS2 и др.

Таблица 2. Содержание породообразующих минералов в земной коре (по А. Е. Ферсману) № п/пНазвание минерала% по массе 1Полевые шпаты: ортоклаз K2[AI2Si6016], микроклин [(K3Na) (AISi308)] и др.55 2Пироксены — R2[Si206], где R — Na, Са, Mg, Fe, AI и др. Например, эги-рин — Na Fe[Si206] и амфиболы — цепочечные силикаты, содержащие калий, натрий, кальций, алюминий, железо, кремний, фтор и др., в основании которых структура [Si4011]15 3Кварц и его разновидности — горный хрусталь, аметист, халцедон, цитрин и др.12 | 4Вода в свободном и поглощенном состоянии8, 25 I ⁵Слюды3 6Оксиды и гидроксиды — Fe203, Al203, Si02 - лН20, Fe203 • лН20, А1(0Н)3 идр.3 7Глинистые минералы — каолинит AI4[Si4O10] (0Н)8, монтмориллонит [AI4(OH)4Si8O20] • лН20, вермикулит (Mg, Fe²⁺, Fe , Mg)2_3(0H)2[(SiAI)4010]4H201,5 8Кальцит —Са С031,5 9Фосфаты — Са3(Р04)2, Са5[Р04]30Н и др.0,75 Первичные минералы, попадая на дневную поверхность в результате вулканических процессов, подвергаются выветриванию. Величина частиц первичных минералов крупнее 0,001 мм.

В результате сложных физических, химических и биологических процессов образуются новые минералы, которые называют вторичными. По происхождению такие минералы делятся на две группы:

а) связанные с постмагматическими и метаморфическими, главным образом гидротермальными процессами (образовавшиеся в результате серитизации, хлоритизации, каолинизации и др.);

б) связанные с гипергенными процессаим (выветриванием и химической седиментацией) — это различные глинистые минералы, оксиды и гидроксиды, карбонаты, хлориды, сульфаты и др.

Вторичные минералы преобладают в виде частиц менее 0,001 мм.

Под выветриванием понимают изменение физического состояния и химического состава минералов и горных пород под

воздействием воды, воздуха, температурных колебаний, живых организмов, делювиальных потоков (талых и дождевых вод), деятельности моря, рек и ледников. Различают физический, химический и биологический типы выветривания, которые происходят, как правило, одновременно, с различной интенсивностью. В разных природных зонах, в зависимости от создавшихся условий, преобладает, как правило, одно из них.

Физическое выветривание — механическое разрушение горных пород и минералов без изменения их химического и минералогического составов. Физическое выветривание усиливается при больших амплитудах температур, проникновении воды в трещины горных пород. Разрушение увеличивается при замерзании воды.

В жарком климате действие, аналогичное замерзающей воде, производят соли. Они проникают в трещины горных пород в растворенном виде вместе с влагой, а при ее высыхании кристаллизуются. При росте кристаллов их объем увеличивается, и они оказывают существенное давление на стенки трещин. Например, CaS04, присоединяя воду, превращается в гипс (CaS04 • 2Н20), увеличиваясь в объеме на 33 %.

Раздробленные физическим выветриванием горные породы приобретают водопроницаемость и частичную влагоемкость, увеличивают общую поверхность, что благоприятствует химическому выветриванию. Усиление трещиноватости горных пород способствует также более легкому проникновению в них корней, таким образом активируя и биологическое выветривание.

Яркими примерами подавляющего господства процессов физического выветривания могут служить выровненные поверхности гольцов на Северном Урале, в горах Среденей и Восточной Сибири, где среди каменных россыпей высятся лишь отдельные скалы причудливой формы — свидетельства былого состояния вершинной поверхности.

Физическое выветривание горных пород и минералов замедляется по мере уменьшения размеров образующихся в результате него частиц и практически сходит на нет по достижении ими состояния крупной пыли — т. е. частиц диаметром 0,05—0,01 мм.

Химическое выветривание — процессы разрушения первичных минералов и горных пород с изменением их минералогического и химического составов. Это химические реакции под влиянием воды, диоксида углерода и кислорода, приводящие к образова-

нию вторичных минералов в гидросфере и в зоне осадочных пород, особенно в поверхностных слоях. Повышение температуры воды и насыщение ее углекислым газом, который создает кислую реакцию,