Коагуляция и пептизация коллоидов.

Осадочные почвообразующие горные породы и их классификация.

Осадочные горные породы (ОГП) — горные породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трёх процессов одновременно.

Горные породы по способу образования делятся на три группы.

Магматическиегорные породы на 80-90% образовались из расплавленных силикатных масс, называемых магмой, застывших внутри земной коры. По содержанию кремния в их составе выделяют следующие группы массивных горных пород:

- кислые — SiO2 >65% (гранит, кварцевый порфир);

- средние — SiO2= 65–50% (сиенит, диорит, трахит);

- основные — SiO2<50% (габро, базальт, диабаз).

Метаморфическиегорные породы образовались в глубо­ких слоях земли под влиянием высоких температур и давления в несколько сот и даже тысяч атмосфер из магматических и других горных пород. Это, например, гнейсы, кристаллическо-слоистые горные породы, различные сланцы (слюдяные, глинистые, кремнистые).

Осадочные горные породы образовались на земной по­верхности путем выветривания из магматических и метаморфических пород, а также из отложений органических остат­ков, образовавшихся в результате жизнедеятельности жи­вых организмов (ледниковые отложения, покровные суглин­ки, торф, гипс).

Выветривание — совокупность физических, физико-химиче­ских изменений, которые претерпевают горные породы в термодинамических условиях земной поверхности. Из общего понятия выветривания выделяют физическое, химическое и биологическое.

Физическое выветривание — разрушение, измельчение горных пород за счет физических сил без изменения минералогического и химического состава. Разрушение массивных кристалличе­ских пород при нагревании происходит за счет непропорцио­нального расширения или сжатия при охлаждении.

Химическое выветривание — это глубокие изменения ми­нералогического и химического состава за счет разнообраз­ных химических и физико-химических процессов. Это в пер­вую очередь разнообразные взаимодействия с водой (дейст­вие гидросферы):

Гидратация Fе203+ЗН2О=2Fе(ОН)3,

Гидролиз FеSО4+2Н2O=Fe(OH)2+H2SO4.

Химическое воздействие на минералы воды и углекислого газа (действие гидросферы и атмосферы) Nа4SiO3+СО2+Н2О=Na2CO3+H2SiO3 и многие другие, например, окисление FеS2+Н2О+7О=FeSО4+Н2SО4.

Биологическое выветривание — это глубокие химические и биологические преобразования минеральной части под дей­ствием живых организмов.

Магматические и метаморфические породы составляют приблизительно 2,5% от поверхности суши. Остальная часть покрыта чехлом рыхлых осадочных пород. При этом почвообразующие породы на 90-95% «представлены осадочными породами.

Очень важно знать состав, свойства и происхождение ма­теринских горных пород. Почвообразующая порода представ­ляет собой ту материальную основу, из которой формируется почва. При этом почве передается состав и большинство свойств горных пород. Так, на легких породах формируются легкие по механическому составу почвы, на засоленных почвообразующих породах, как правило, образуются засолен­ные почвы.

Почвообразующая порода оказывает сильное влияние на сельскохозяйственное использование сформированных на них почв. Особенно рост и развитие многолетних растений (лес­ных, плодовых) в значительной мере определяется составом и свойствами материнских пород. Необходимо хорошо знать и правильно использовать свойства почвообразующих пород при разработке рекомендаций по осушению, орошению, рассолению и другим мелиоративным мероприятиям.

По происхождению выделяют типы осадочных отложений. Генетический тип отложений — совокупность отложений гор­ных пород, возникших в результате проявления какого-либо одного (биологического, физико-химического процесса) или группы сходных между собой процессов. По генезису выде­ляют следующие типы четвертичных отложений:

– элювиальные— рыхлые отложения остаются на месте образования и приурочены к выровненным и водораздельным участкам;

– делювиальные— под действием поверхностных потоков воды смещены в низ склонов и образуют шельфы и чехлы у подножья;

– коллювиальные — перемещаются в низ склонов, но не за счет действия воды, а в результате проявления гравитаци­онных сил;

– аллювиальные— образовались в результате деятельности рек и приурочены поэтому к современным и древним долинам рек;

– озерные — сформировались в результате зарастания озер;

– болотные — образовались при жизнедеятельности болотных систем;

– ледниковые— генетически связаны с деятельностью лед­ников. Из ледниковых отложений выделяют:

а) морены — собственно ледниковые материнские породы, представляю­щие неоднородную смесь разнообразных горных пород раз­личного минералогического состава;

б) флювио-гляциальные, или водно-ледниковые отложения — породы, которые сформировались при таянии ледника;

в) лимно-гляциональные, или озерно-ледниковые, образовались в результате жизнедеятель­ности озер, которые, в свою очередь, возникли при таянии ледника;

– морские— образовались в результате древней и современ­ной деятельности мирового океана, как правило, засолены и приурочены к прибрежным морским районам;

– эоловые — образовались в результате деятельности вет­ра, распространены в пустынных и полупустынных регионах;

– вулканогенные — носят локальное распространение, и их генезис связан с вулканической деятельностью на земной поверхности;

– техногенные материнские породы — генезис определяется производственной деятельностью человека. Примером может служить рекультивация (восстановление почвенного покрова после добычи полезных ископаемых открытым способом).

По способу выпадения вещества в осадок выделяют семей­ства осадочных пород:

1) обломочные — механическое осаждение твердых про­дуктов, т.е. механические осадки;

2) хемогенные — химическое выпадение веществ из рас­твора, т.е. химические осадки;

3) органогенные — сложные образования минеральных масс с помощью живых организмов. При этом извлечение ве­щества из растворов происходит растениями или животны­ми, а затем – осаждение продуктов жизнедеятельности или твердых остатков организмов;

4) осадочные — почвообразующие породы со смешанным механизмом образования осадков.

По размеру отдельных зерен обломочные породы делятся на:

а) грубообломочные (псефиты), размер отдельных зерен больше 2 мм, например, сцементированные конгломераты, брекчии. Из рыхлых пород выделяют угловатые по форме: глыбы 1000 мм, камни – 1000-100, щебень – 100-10, хрящ – 10-2 мм; окатанные по форме: валуны >100 мм, галечник – 100-10, гравий – 10-2 мм;

б) песчаные породы (псемиты) с размером гранул 2-0,1 мм, например, пески, некоторые песчаники;

в) алевритовые породы — осадочные отложения с разме­ром зерен от 0,1 до 0,01 мм.

Хемогенные осадки очень разнообразны по составу (напри­мер, гипс СаSО4 · 2Н2О, NаС1, некоторые карбонаты).

Органогенные породы, так называемые каустобиолиты, характеризуются значительными количествами биогенного вещества, из которых выделяют:

а) сапропелиты, образующиеся из тел животных и водо­рослей на дне водоемов без доступа воздуха, например, горючие сланцы, сапропели;

б) гумолиты, образующиеся в торфяных болотах при временном или быстро прекращающемся доступе кислорода, например, торф, различные угли (бурый, каменный, антрацит).

Породы смешанного происхождения образуются в резуль­тате сочетания нескольких способов выпадения в осадок материнской породы, например, супеси, суглинки. Некото­рые глины образуются в результате механического осаждения, но при этом происходит изменение их химического состава.

Коагуляция и пептизация коллоидов.

Коагуляция почвенных коллоидов электролитами и взаимная коагуляция коллоидов имеет большое значение в формировании почвенного горизонта. Эти соли в воде гидролизуются и образуют положительно заряженные коллоидные частицы А1 ( ОН) з, которые, взаимодействуя с коллоидными частицами в воде, заряженными в большинстве случаев отрицательно, приводят к взаимной коагуляции с выпадением коагулированных частиц в осадок.

Оказалось, что главную роль в коагуляции почвенных коллоидов и в создании структуры почвы играет поглощенный кальций; вытеснение Са из поглощенного комплекса натрием приводит к пептизации или переходу в псевдораствор части почвенных коллоидов; видимая структура почвы при этом нарушается и коллоидальная часть почвы ( органическая и неорганическая) переходит в текучее, подвижное состояние и может уноситься промывными водами. Замещение Са в поглощающем комплексе ионами водорода может в естественных условиях происходить под влиянием длительного промывания почвы водой атмосферных осадков. Замена Са ионами водорода ( рост ненасыщенности основаниями) сопровождаетея постепенным разрушением поглощающего комплекса. В этом состоит сущность процесса оподзоливания почв. Таким образом, генезис почвенных типов определяется изменениями в составе поглощенных почвенным комплексом катионов.

Пептизация — расщепление агрегатов, возникших при коагуляции дисперсных систем, на первичные частицы под действием жидкой среды (например, воды) или специальных веществ — пептизаторов. Пептизация — один из способов получения коллоидных растворов, применяется в технике при получении высокодисперсных суспензий глин и других веществ.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: