Г.А. Заварзин - Лекции по природоведческой микробиологии (1125587), страница 69
Текст из файла (страница 69)
В крайнем выражении это ' ведет к образованию черных глинистых сланцев, вплоть до горю' чих. С другой стороны, образование органического покрова на по' верхности минерала предотвращает его дальнейшее разрушение прп выветривании. Органические вещества, связываясь с Ре или А! ' па поверхности кристалла, могут блокировать точки роста и предотвращать укрупнение педогенных минералов. Отсюда возникает связь между образованием глинистых минералов при выветриванин и геологическим захоронением С,р„, в свою очередь, ведущим к повышению окнслительного статуса атмосфе' ры. В результате за Ог атмосферы отвечает выветрнвание с образо' ванием в конечном итоге глин, связывающих восстановленный С,р„ с эквивалентным освобождением Ог.
7.8. МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ПОЧВЫ Минеральный состав почвы формируется из унаследованных из материнской породы лмтогенных минералов и вновь образованных ледогенных минералов, важнейшими из которых являются глины. Физическое выветривание ведет к раздроблению исходной породы и образованию песка, состоящего из кварца и полевых шпатов преимущественно. Кварц частично литогенный, а частично — образован 285 з результате выветривания как его конечный продукт. Песчаные ' ' почвы образуются при отложении песка из водной среды как мор- ~: схяе донные осадки, речные и озерные, флювиогляциальные и состоят почти на 90% из кварца.
Основные породы, известковые, глияястые, лесе содержат мало кварца. Полевые шпаты состоят на 30-90% из щелочных шпатов, и их содержание уменьшается с увеличевием времени выветривания и переходом к мелким фракциям. Слюды оказываются в средней фракции, предшествующей глинам. Минеральный состав почвы формируется в результате выветривавия, под которым понимается трансформация минералов и пород на поверхности Земли. В выветрнвании участвуют физические, химические, биологические процессы. Физическое выветривание ведет к измельчению породы прн механическом воздействии. Давление ведет к растрескиванию породы; ветер с песком приводит к истиранию; сезонные и суточные перепа- ! ды температуры — к разному расширению зерен минералов и возникновению мономинеральной смеси, а прогрев поверхности — к отслаиванию поверхностных слоев; замерзание льда в трещинах ведет , ' к давлению до 200 МПа; кристаллизация, например, гипса в трещинах известняка разрывает породу; давление корней и гиф расширяет ' ' трещины.
При этом в ранее монолитной породе образуется поровое пространство, заполняемое влагой и представляющее микрообитаняе для митофильных микроорганизмов. Химическое выветривание ведет к трансформации минералов вследствие реакций на их поверхности„и поэтому величина поверхности имеет первостепенное значение. Ключевую роль играет переюд элементов из крисгаллической решетки в раствор с последующим возможным образованием педогенных минералов, из которых важ- ' нейшими являются глины, карбонаты, окислы.
Химическое выветриваяие обусловлено гндролизом,при котором происходитзамена катионов металлов породообразующих минералов на протоны; реакция ' ускоряется в растворах минеральных и органических кислот: %)-О-Ме+ Н+ = Яз-Π— Н+ Ме+, -С-О-Ме+ Н' = -С-Π— Н + Ме'. Поскольку кислоты являются важнейшим продуктом обмена ' микроорганизмов,их жизнедеятельность приводит к сильнейшему ' ускорению выветривания. Конечным продуктом разложения орга' нического вещества является углекислота, и при повышении ее концентрации особенно возрастает растворимость таких карбонатных : пород, как известняки и труднорастворимые доломиты. Поэтому ; все органотрофы являются мощными агентами выветривання.
Суб' стратом кислотного выветривания служат полевые шпаты (рис. 7.7), ~: ' которые передают в раствор щелочные металлы. Порошки поле' вых шпатов вследствие обмена Ха+ или К+ на Н' дают щелочную реакцию раствора. 287 Ортохлаз КА!8130в К Са Сиз+ Ха+ (СО2 + Н20) Глины А1,Я,О,(ОН)4 Каолииит А12Я401О(ОН)г (2С02 + 2Н20) Са(НСОз)2+ 2Н' СаСОз + С02+ Н20 1 Моптморипоиит ХаНСОз+ Н+ 7.9. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ Га Г. А.
Заварзин 18 288 289 ХаАЬЗ(зОв СаА!28120в Альбит — (Н20 + С021 Анортит 2ХаА1ЯзОв 4 2Н20+ 2С02 = А!28!401е(ОН)2+ 2Ха++ 2НСОз + 2ЯОз 2ХаА!8110в + 2Н+ + 9Н20 = А1281101(ОН)4+ 2Ха+ + 4Н4Я04 Рис. 7.7. Углекиспотное выветриваиие полевых шпатов В качестве выщелачивающего агента вслед за углекислотой из разлагаемой мортмассы могут выступать соединения азота. После аммоннфикации они подвергаются бактериальной ннтрификацин, л образующаяся азотная кислота нейтрализуется катионами материнской породы. Особенно сильно такое выщелачивание наблюдаетсл на известняках в условиях избыточного поступления азота в виде продуктов жизнедеятельности животных, Однако усвоение нитратов растениями или разложение в аназробной зоне денитрификаторами ведет к отложению кальцита. Специальную роль играет химическое выветриванне в присутствии сульфидных минералов, служащих субстратом питания длл группы тионовых бактерий.
В результате прямого биологического воздействия на сульфидные минералы образуется серная кислота, которая ведет к сернокислотному выщелачиванию с образованием ! обеленных пород, из которых вынесены все металлы и остается лишь силикатный скелет или формируются глины, Одновременно с 1 окислением Ре и 3 здесь происходит и кислотный гндролиз. Реакция окисления для пироксена имеет вид: 4 СаРе81204 + 6 Н20+ 8Н2СОз + О, = = 4Са(НСОз)2 + 4РеООН+ 8Н2ЙОз. Значительно реже наблюдается алкалинолиз, при котором вы- ! лзелачивающим агентом служит нон ОН-, связывающийся с алюминием: К-шлат + НОН = Н-шлат + К'+ ОН-, КА18110в + 8Н20 = А1(ОН)з + ЗН48104+ КОН. Тенденция выветривания минералов следует из диаграммы их устойчивости.
Эмпирически установлена следующая устойчивость к выветриванию; оливин <гранат <пироксен <амфибол <биотит <плагиоклаз <ортоклаз <мусковнт <кварц. Типичные минералы указывают на гумидность климата: для аридного — это гипс, кальцит, оливнн; семиарндного — биотит, иллит, смектит; гумидного — хлорит и каолинит; очень влажного — гиббсит, гематнт, гетнт, анатаз. Быстрее всего выносятся Ха, Са, МВ, а К остается связанным в калиевых шпатах и глинах. Из анионов выносятся хлориды и сульфаты, а фосфаты связываются кальцием, алюминием, железом. Кремний выносится с самого начала, но вынос его идет ступенчато с образованием сначала иллита и смектита, а затем обедненного 81 каолинита; в результате накапливаются окислы А1, Ре, Т(.
Оценивается выветриваниез по выносу Ха, К, Са, МВ и составляет в умеренно влажном климате 0,2-0,8 кван/(га год). Крупнокристаллический гранит подвергается глубокому физическому выветриванию, а базальты более устойчивы, но по минеральному составу продукты разрушения гранитов изменяются меньше, чем глубокоизмененные при выветривании минералы базальтов. Вулканические породы со стеклани выветриваются легче. При обсуждении микробных процессов в педосфере микробиолог сталкивается с необходимостью понять, что такое педосфера как среда обитания микроорганизмов. В нее включаются два раздела поверхности суши: 1) собственно почва и 2) кора выветривания, гле осуществляется взаимодействие с твердой минеральной фазой воды, почвенного воздуха и газов, микроорганизмов.
Обычно преи- з ЗсЬе(Еег / ЗсЬасЬгзсЬаье! 1.еЬгЬпсЬ бег Водеп!спиде 13 бпгсЬЗезеьепе Апйахе гоп Р. ЗсЬасЬзсьаЬе! ег а!. ЗШПЗзп: Еп!ге, 1992. 3. 19. мущественное внимание придается границе почвы и коры выветрявания (или подпочвы, грунта) в профиле, в то время как особенно. сти латеральных потоков почвенного раствора и твердого вещества представляются менее важными. Главным свойством собственно почвы как среды обитания можно считать наличие процессов первичной продукции, обусловленных деятельностью фотоавтотрофных организмов, представленных начиная с девона растительным покровом сосудистых растений.
Этот покров не только обеспечивает доминирование в почве цикла органического углерода как ведущего процесса, но и особенности водного цикла с эвапотранспирацией и роль корневой системы ках структурного фактора. В педосфере, предшествовавшей развитию растений и почвы в ее современном понимании, ту же роль выполняли мхи, лишайники, альго- и циано-бактериальные сообщества. Продукционная функция почвы обозначается словом "плодородие", к сожалению, слишком ассоциирующимся с сельскохозяйственными аспектами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
