Вторинні мінерали

Вивітрювання – це не просто руйнування мінералів, а складний процес, при якому частина первинних мінералів повністю руйнується, частина – перетворюється в нові вторинні (гіпергенні) мінерали. Загальними властивостями вторинних мінералів є їх висока дисперсність, аморфна чи приховано кристалічна структура, значна частина їх знаходиться в колоїднодисперсному стані. Багато вторинних мінералів, на відміну від первинних, володіють рухомою кристалічною решіткою, колоїдними властивостями, розвиненою поглинальною здатністю, можливістю сорбувати (поглинати) воду й набухати. Ці особливості передаються грунтам. Серед вторинних мінералів розрізняють: прості солі, гідроксиди й оксиди та глинисті мінерали.

Мінерали простих солей утворюються при вивітрюванні первинних, а також унаслідок грунтотворного процесу. До таких солей належать: кальцит (СаСО₃), магнезит (MgСО₃), доломіт [Ca,Mg(СО₃)], сода (Na₂CО₃·10H₂O), гіпс (CaSО₄·2H₂0), галіт (NaCl), мірабіліт (Na₂SO₄·10H₂O), фосфати та інші. Ці мінерали здатні накопичуватись у грунті у великих кількостях в умовах сухого клімату, зумовлюючи засолення грунтів.

Мінерали гідроксидів і оксидів – це гідроксиди кремнію, заліза, алюмінію, марганцю, які перетворилися в аморфні форми при вивітрюванні первинних мінералів. У процесі дегідратації й кристалізації перетворюються в кристалічні оксиди та гідроксиди. Так, гідроксид кремнію в процесі старіння переходить у твердий гель-опал з умістом води 2-3%. Потім, втрачаючи воду, – у кристалічні форми халцедону й кварцу.

Гідрати півтораоксидів (R₂О₃·nH₂О), кристалізуючись, утворюють вторинні мінерали: беміт, гібсит, гематит (Fe₂О₃), гетит (Fe₂О₃·H₂О), лимоніт. Ці мінерали зустрічаються в невеликих кількостях у багатьох грунтах. Аморфні півтораоксиди поглинають багато фосфору й роблять його недоступним для рослин (процес ретроградації фосфору), беруть участь у структуроутворенні.

Глинисті мінерали є вторинними алюмосилікатами із загальною хімічною формулою mSiО₂·Al₂0₃·nH₂0 і характерним співвідношенням SiО₂:AI₂0₃, що змінюється від 2 до 5. Глинисті мінерали утворюються в результаті синтезу з простих продуктів вивітрювання первинних мінералів, шляхом поступової їх зміни у процесі гіпергенезу. Найбільш поширеними в грунтах є мінерали групи каолініту, монтморилоніту, гідрослюд, хлоритів, змішано шарових мінералів.

Глинисті мінерали мають загальні властивості: шарувату кристалічну будову, високу дисперсність, поглинальну здатність, наявність хімічно зв'язаної води. Але кожна група мінералів має специфічні властивості й значення для родючості.

Мінерали каолінової групи (каолініт, галуазит) мають найменше співвідношення SiО₂ до А1₂О₃ = 2, формула 2SiО₂·Al₂О₃·nH₂О. У грунтах зустрічаються у малій кількості (виключення – фералітні грунти, де каолініт є головним глинистим мінералом). Кристалічна решітка – двошарова з постійною відстанню між пакетами, нижній шар складається з кремній-кисневих тетраедрів, верхній – із алюмо-киснево-гідроксильних октаедрів (рис. 11, а).

Рис.11. Схема кристалічної структури каолініту (а) й монтморилоніту (б)

Ці мінерали не набухають, володіють незначною дисперсністю, ємність поглинання не перевищує 20 мг-екв на 100 г. Переважання каолініту в грунтах є ознакою бідності на основи. Каолініт – один із кінцевих продуктів вивітрювання первинних силікатів, досить розповсюджений у стародавній корі вивітрювання.

Мінерали монтморилонітової групи. До цієї групи мінералів належать монтморилоніт, нонтроніт, бейделіт. Співвідношення SiO, до А1₂0₃ = 4, формула 4SiO₂·Al₂G₃·nН₂O. Кристалічна решітка – тришарова, рухома, нижній і верхній шар представлені тетраедрами, а між ними укладений шар алюмо-киснево-гідроксильних октаедрів (рисі 1, б). До неї легко проникає вода, ввібрані основи. Ці мінерали у вологому стані сильно набухають, а у сухому – стискуються (при цьому грунт ущільнюється й розтріскується), володіють значною дисперсністю, ємність поглинання складає 80-120 мг-екв на 100 г, містять значну кількість колоїдів та недоступної рослинам води. Можуть утворювати з гуміновими кислотами водостійкі грунтові агрегати.

Гідрослюди (гідромусковіт, гідробіотит) є джерелом калію в грунтах. Його вміст в гідрослюдах типу іліту сягає 6-7%. Належать до тришарових мінералів, зв'язок між пакетами міцний, тобто кристалічна структура ніби займає перехідне положення між слюдою й монтморилонітом. Хімічний склад змінний. Ємність поглинання становить 45-50 мг-екв на 100 г.

Хлорити. Належать до чотиришарових мінералів. За походженням можуть бути як первинними, так і вторинними. Мають кристалічну решітку, що не набухає; містять залізо, магній. За даними деяких дослідників, із цими мінералами пов'язана гідролітична кислотність, оскільки вони в міжшарових проміжках містять полімерні іони гідроксиду алюмінію.

Аналізуючи поширення глинистих мінералів у грунтах, відзначимо, що одні й ті ж мінерали можна знайти в різних типах едафотопів, і різні мінерали – в одному й тому ж типі.