Т. М. Блисов, Н. Е. Калимов, Т. И. Чехова Топырақтану геология негіздерімен
жүктеу/скачать 384 Kb.
|
М.у к практ. по почв.
- Бұл бет үшін навигация:
- ББК 40.3
| Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
А. Байтұрсынов атындағы Қостанай мемлекеттік университеті Экология кафедрасы Т.М. Блисов, Н.Е.Калимов, Т.И.Чехова Топырақтану геология негіздерімен тәжірибелік жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқаулар 050801 – Агрономия мамандықтарына арналған Қостанай, 2010 ББК 40.3Б 69Әзірлегендер: Блисов Тілеубай Матайұлы, экология кафедрасының доценті, а.ш.-ғ.к. Пікір білдірушілер: Ахмет А.З., агрономия және инновациялық технология құжырасының профессоры, а.ш.-ғ.к. Дюсебаев Б.К., М. Дулатов атындағы ҚИНЭУ ауыл шаруашылық технология құжырасының доценті, а.ш.-ғ.к. Жокушева З. Г., экология кафедрасының аға оқытушысы Т.М.Блисов, Н.Е.Калимов, Т.И.Чехова
Б 69Топырақтану геология негіздерімен: Оқу әдістемелік құралы - Қостанай: А.Байтурсынов атындағы ҚМУ Әдістемелік нұсқауларда тәжірибелік жұмыстар, ға кіргізілген дәрістер курсы, бақылау сұрақтар және ұсынылған әдебиеттер тізімі. 050801 – Агрономия мамандықтар бағытында оқитын студенттеріне арналған
ББК 40.3А.Байтурсынов атындағы Қостанай мемлекеттік университетінің ғылыми-әдістемелік кеңесімен, _____.______2009 г. мақұлданған № хаттамасы © Қостанай мемлекеттік университеті №1 Тәжірибелік жұмыс
Топырақтану ілімінін геологиямен байланысы. Минерал туралы ұғым. Топырақты құрастыратын негізгі бөлігі қатты фазасы. Топырақтын қатты фазасынын үлесі топырақ көлемінін 40-65 %. Қатты фазанын құрамына минералды заттар кіреді, олардын жалпы салмақтан саналған үлесі 90-99 % жетеді. Топырақтын минералды бөлігі өсімдік тамырынын байлануын қамтамасыз етіп, қоректік зат көзі болып табылады. Ол топырақтын физикалық, физикалы-химиялық қасиеттеріне әсер етеді. Бұл себептен топырақтын морфологиялық құрамын ұғу және топырақтын басты қасиеттерін түсіну үшін негізгі минералдардын құрамын, ерекшеліктерін және жіктелуін игеру керек. Минерал – кен, химиялық құрамымен физикалық қасиеттері және морфологиялық ерекшеліктері тұрақты табиғи деңе. Минералдардын негізгі түрлері: қатты минералдар (кварц, дала шпаты, мусковит ж.б.), сұйық минералдар (мұнай, су) және газ тәрізді минералдар (көмір қышқылды газ, күкіртті сутегі). Тау жыныстарынын құрамына кіретін минералдар – жыныс құрастырушы минерал деп аталады. Минералдардын физикалық қасиеттері. Минералдарды тану үшін олардын негізгі қасиеттерін зерттеу қажет. Минералдардын бірнеше түрлі қасиеттері болады. Химиялық құрамына байланысты әр минерал өзіне тән қасиеттеріне ие болады. Минералдардын негізгі физикалық қасиеттері: Түс – біртоп минералдар үшін бұл қасиет негізгі болып есептелмейді. Себебі бір минералдардын түсі қосымша заттарға байланысты болып бірнеше түрлі болу мүмкін. Мысалы: кремень минералы қара, сұр, ақ, қызыл, сары, қоңыр түсті болу мүмкін. Бірақ екі түрлі минералдын да түсі бір болу мүмкін. Мысалы: кальцит пен доломит әрқашан ақ түсті болады. Ал кейбір минералдар әрқашан өзіне ерекше түсті тасиды: малахит – жасыл, пирит – алтын-сары ж.б. Минералдын сызған жолынын түсі – минералмен фарфор үстінде сызу сызсақ үгінді түсі пайда болады. Бұл жолдын түсі әрқашан минерал түсімен бір болмайды. Мысалы: халькопириттін түсі сары, ал сызған жолынын түсі қара болады. Кейде минерал түсімен сызған жолынын түсі бір болады: галениттін түсі және сызған жолынын түсі сұр болады. Минералдын бұл қасиеті маңызды диагностикалық қасиет болып табылады. Қызыл, қоңыр және магнитті темір кенінін түсі бір болады, ал сызған жолдарынын түсі қызыл, сары және қара болады. Минералдын қаттылығы - минералдын басқа бір өткір құралмен сызылуына қарсы тұру қабілеті. Бұл ерекшелікті салыстырып өлшеу үшін Моос шкаласы қолданылады. Бұл шкалада 10 үлгі минерал орналасады. Егер зерттелетін минерал және үлгі минерал бір бірін сыза алса – бұлардын қаттылығы тен болып қабылданады. Кесте 1- Моос шкаласы
Минералдын жылтырлығы – бұл қасиет минералдын жарықты қайтару қабілетімен байланысты болады. Жылтырлық түрлері: Металлды жылтырлық – минералдын жылтырлығы үйкелген металлдын (темірдін) жылтырлығымен тен болады (пирит, галенит). Металл тәрізді жылтырлық – тат басқан металлдын жылтырлығы (графит). Алмас жылтырлығы – от ұшқынды жылтырлық (сфалерит, алмас). Шыны жылтырлығы – минерал шыныға ұқсас түрде жылтырлайды (дала шпаты, кальцит, кварц, галит). Құлпырған жылтырлық – меруерттін жылтырлығы (слюда, тальк). Жібек жылтырлығы – минерал жібекке ұқсас жылтырайды (асбест, селенит). Майлы жылтырлық – минералдын үсті майланған тәрізді болады (күкірт, кварц сынығы, нефелин). Күңгірт жылтырлық – жылтырлығы болмаған минералдар (боксит, лимонит). Минералдын тығыздығы – белгілі көлемдегі минералдын салмағы, біртоп минералдар үшін бұл көрсеткіш 600-27000 кг/м3 арасында өзгереді. Тығыздықты дәл анықтау үшін зертханалық сынамалар керек болады. Машықта дала шарттарында минералдын тығыздығы көз қарасымен белгіленеді: жеңіл, орташа, ауыр минералдар. Жеңіл минералдар - ≤2500кг/м3 (гипс, тас тұзы, шайырлар), орташа минералдар – 2500-4000 кг/м3 (кальцит, кварц, дала шпаты, слюдалар) және ауыр минералдар - >4000 кг/м3 (табиғи кендер). Табиғатта көбінесе тығыздығы 2000-5000 кг/м3 арасындағы минералдар табылады. Біртоп минералдардын ерекше қасиеттері болады: Карбонаттар 5-10 % хлор қышқылымен қайнау реакциясын көрсетеді. Кейбір карбонаттар суық қышқылда ериді (кальцит), кейбіреулері үгілген күйде ғана суық қышқылда ериді (доломит), ал кейбіреулері ыстық қышқылда ғана ериді (магнезит). Біртоп сульфидтер хлор қышқылымен қайнау реакциясын береді, бірақ айырылатын газ күкіртті сутегі. Қосымша қасиеттер ретінде магниттілік, иіс пен дәм қолданылады.
Минералдардын жіктелуі. Зерттеу қолайлығы үшін барлық минералдар топтарға жинақталып жіктеледі. Жіктеу жүйесі минералдын химиялық құрамы негізінде қалыптасып, келесі минерал сыныптары белгіленеді: асыл элементтер, тотықтар мен гидрототықтар, сульфидтер, галоидты қосылыстар, сульфаттар, карбонаттар, фосфаттар, силикаттар. Асыл элементтер сыныпы: Бұл сыныптағы минералдар тек бір химиялық элементтен құрамалы болады (S-күкірт, Au- алтын, Pt- платина, Hg- сынап, Cu- мыс, C- алмас, C- графит, Аg- күміс ж.т.б.). Тотықтар мен гидрототықтар сыныпы: Металлдармен, металл тәрізді элементтердін оттегі және гидрооксид тобымен құрастырған қосылыстары (SiO2-кварц, Fe3O4-магнетит, Fe2O3-гематит, Fe2O3 х nH2O-лимонит, Al2O3-корунд, Al2O3 х nH2O-боксит ж.т.б.). Сульфидтер сыныпы: Бұл топтағы минералдар күкіртті сутегі қышқылынын тұздары болып табылады (PbS –галенит, ZnS-сфалерит, HgS-киноварь, CuFeS2- халькопирит, FeS2- пирит ж.т.б.). Галоидты қосылыстар сыныпы: Бұл топтағы минералдар галоидты-сутегі қышқылдарынын тұздары болып табылады Бұл минералдардын топырақ құрылу процессі үшін маңызы аз, бірақ машық үшін манызды болып табылады.Ен жиі кездесетін өкілдері (NaCl- галит, KCl-сильвин, CaF2- флюорит ж.т.б.). Сульфаттар сыныпы: Бұл топта 260 астам күкірт қышқылынын тұздары жер алады (CaSO4хH2O- гипс, CaSO4- ангидрит, BaSO4- барит.). Карбонаттар сыныпы: Бұл топтағы минералдар көмір қышқылынын тұздары болып табылады (CaCO3-кальцит, CaMg(CO3)2-доломит, FeCO3-сидерит, MgCO3 –магнезит ж.т.б.). Карбонаттар жер қабығынын ен жоғарғы қабатында мол табылады. Фосфаттар сыныпы: Фосфор қышқылынын тұздары осы топта жинақталады. Топта өте көп минералдар кездеседі. Негізгі жыныс құрастырушы минерал ретінде апатит пен фосфорит есептеледі. Силикаттар сыныпы: Бұл топтағы минералдар кремний және алюмокремний қышқылынын тұздары болып табылады (мусковит, биотит, ортоклаз, лабрадор, мүйіз алдамышы, оливин, авгит, каолинит, монтмориллонит ж.т.б.). Бұл сыныпта жер қыртысында ен жиі кездесетін минералдар жинақталады. 800 астам минерал белгіленіп, олар жер қыртысы салмағынын 75% құрастырады. Силикаттардын химиялық құрамы өте күрделі болып табылады. Жыныс құрастырушы негізгі минералдардын сипаттамасы және олардын топырақ қасиеттеріне әсері. Асыл элементтер: Күкірт – S. Қаттылығы-1...2, жеңіл сынады, тығыздығы 2, жеңіл балқиды, жанғанда күкірт газын айырады. Жердін жоғарғы қабатында үгінді жиынтық түрінде кездеседі. Күкірт ауыл шаруашылығында зиянкестермен күресу үшін және микротыңайтқыш ретінде қолданылады. Тотықтар мен гидрототықтар: Кварц – SiO2. Ен жиі кездесетін минерал. Қаттылығы – 7, тығыздығы 2,5...2,8. Кварц үгілу процессіне өте төзімді болғаннан онын дән тәрізді түйіршіктері мол мөлшерде топырақ пен топырақ құрушы жыныстарда шоғырланып жалпы мөлшері 40-60 % дейін жетеді. Кварцтын тегі магмалы. Кварц мол табылатын топырақтардын құнарлылығы өте төмен, бірақ су-физикалық қасиеттері өте жақсы: жеңіл өнделеді, тез жылиды, суды жақсы сіңіреді. Лимонит – Fe2O3 х nH2O. Кристалл тәрізді және аморфты түрде кездеседі. Қаттылығы – 1...5,5, тығыздығы – 2,7...4,3. Сталактит және қуысты борпылдақ массалар түрінде кездеседі. Тегі экзогенді. Кейбір лимонит түрлері көл мен батпақтарда шоғырланады. Топыраққа қоңыр түс береді. Силикаттар: Мүйіз алдамышы - химиялық құрамы өте тұрақсыз.Тығыздығы 3,1...3,3, қаттылығы 5,5...6. Қышқылдарда ерімейді. Тез үгіледі, бұл себептен борпылдақ жыныстарда бұнын мөлшері аз болады. Көбінесе ұсақ кристалл түрінде табылады. Тегі магмалы және метаморфты. Үгілу нәтижесінде бұзылып карбонаттарға немесе лимонитке ауысады. Слюдалар – бұл топқа кен тараған магмалы және метаморфты текті жыныс құрастырушы минералдар жатады – мусковит пен биотит. Мусковит – балшықты-жерлі слюда. Химиялық құрамы өзгергіш. Қаттылығы – 2,5...3, тығыздығы – 2,76...3, мөлдір, қышқылдармен бұзылмайды. Механикалық үгілуіне тұрақтылы. Мусковит үгінділері балшық, құм және топырақ құрамында кездеседі. Биотит – қара слюда, кенінен тараған минерал. Химиялық құрамы өзгергіш. Қаттылығы - 2...3, тығыздығы - 2,7...3,1. Химиялық үгілу нәтижесінде бұзылады. Механикалық үгілуіне тұрақтылы. Табиғатта мусковитпен бірге кездеседі. Слюдалар топырақта жиі кездеседі және өсімдік үшін калий көзі болып табылады. Каолинит – Al2O3 x 2SiO2 x 2H2O . Қаттылығы – 1...2,5, тығыздығы – 2,6...2,63 жерге ұқсас, майлы, гигроскопиялы, суланғанда тау жыныстарынын сығылысуына себепкер болады. Каолинит катиондарды аз сіңіреді, ал аниондарды жақсы сіңіреді, суды аз сіңіреді. Экзоген текті. Суық, ылғалды субтропикалық климат шарттарында, қышқыл ортада пайда болады. Топырақта каолинит мол болса бұл топырақта негіздер мөлшері аз болады. Монтмориллонит – Al2O3 x 4SiO2 (OH) x H2O. Қаттылығы – 1...2., тығыздығы тұрақсыз, жұмсақ, майлы минерал. Суды мол сіңіреді, кепкен уақытта суды нашар қайтарады, иленгіштігі жоғары, сығылысу қабілеті жоғары, сіңіру қабілеті жоғары. Су өткізгіштігі нашар, кепкенде қабықша құрастырады. Экзоген текті. Топыраққа ылғал мол шарттарда тұтқырлық, ал құрғақ шарттарда тығыздық қазандырады. Бірақ гумус мөлшері мол топырақта топырақтын су-физикалық қасиеттері жақсарады. Монтмориллонит сілтілі шарттарда пайда болады. Тұрақтылы минерал болып, көбінесе дала, шөлейтті-дала топырақтарында жиі кездеседі. Монтмориллониттін фосфор сіңіру қабілеті болады. Ортоклаз - K[AlSi3O8] . Қаттылығы – 6...6,5, тығыздығы – 2,56. Хлор қышқылында ериді. Үгілу процессіне баяу кіреді, бұл себептен топырақта ірі түрде кездеседі. Магмалы және метаморфты текті минерал. Оттегі қышқылдарынын тұздары: Кальцит – CaCO3 . Қаттылығы – 3, тығыздығы – 2,6...2,8, хлор қышқылынан қайнайды. Үгілу процессі нәтижесінде және теңіздік шөгілу процессі нәтижесінде түзіледі, яғни экзоген текті. Топырақ құрылу процессі нәтижесінде түзілген кальций карбонаты топыраққа тығыздық береді, түйіршік құрастырып топырақ бетінде қабықшанын пайда болуын қамтамасыз етеді. Кальцит қышқыл топырақтарды әктеу үшін қолданылады. Магнезит – MgCO3 . Қаттылығы – 4...4,5, тығыздығы – 2,9...3,1. Жеңіл сынады. Ысытылған хлор қышқылымен ғана арақатынасқа кіреді. Гидротермальді текті. Топырақта аз мөлшерде кездеседі. Қышқыл топырақтарды әктеу үшін қолданылады. Доломит – CaCO3 x MgCO3 . Қаттылығы – 3,5...4, тығыздығы 1,8...2,9. Хлор қышқылымен суық шарттарда қайнамайды. Үгілу процессіне тұрақсыз, қоңыр түске боялып басқа минералдарға көшеді. Су қоймаларында экзоген жолмен пайда болады. Кенінен тараған минерал. Ауыл шаруашылығында тыңайтқыш ретінде қолданылады. Сода – Na2CO3 x 10 H2O . Қаттылығы – 1...1,5, тығыздығы – 1,4...1,47. Суда, хлор қышқылында жеңіл ериді. Тұзды көлдерде пайда болады. Ыстық климат шарттарында топырақ суында еріген сода тұздалу және кебірлену процесстеріне себепкер болады. Апатит – 3Ca3(PO4)2 x Ca[F,Cl,OH]2 . Табиғатта фосфоры өнеркәсіптік мөлшерде (40%) табылатын жалғыз минерал. Қаттылығы – 5, тығыздығы – 3,2 , қышқылдарда жақсы ериді. Магмалы текті. Механикалық үгілуіне тұрақтылы. Кейбір топырақтарда кездеседі, бірақ суда ерімейді. Тыңайтқыш өндірісінін шикізаты болып табылады. Фосфорит – химиялық құрамы өзгергіш болады. Бұл себептен физикалық қасиеттері де тұрақсыз. Қаттылығы – 2...5, тығыздығы – 2,2...3,2. Экзоген текті. Фосфор тыңайтқышы өндірісінін шикізаты, ұнталған түрде тыңайтқыш болып қолданылады. Гипс – CaSO4 x 2H2O . Қаттылығы – 2, тығыздығы – 2,3. Жеңіл сынады. Суда 37°-38° С жақсы ериді. Экзоген текті. Гипс ауыл шаруашылығында кебірлі топырақтарды жақсарту мақсатымен қолданылады. Галоидты қосылыстар: Галит – NaCl . Қаттылығы – 2, тығыздығы – 2,1...2,2. Жеңіл сынады, суда жақсы ериді, дәмді тұзды. Шөгінді текті. Галит – қазіргі және ерте заманнын құрғап қалған көлдерінін химиялық шөгіндісі. Топырақта галит мол болса сортандану және кебірлену процесстерін жүргізеді. Сильвин – KCl . Қаттылығы – 1,5...2, тығыздығы – 1,97...1,99. Жерге ұқсас массалар түрінде кездеседі, суда жақсы ериді, гигроскопиялығы жоғары, ащы тұзды дәмі бар. Экзоген текті, құрғап қалған көлдердін химиялық шөгіндісі. Сильвин маңызды калийлі агрокені. Бастапқы және екіншілік минералдар, олардын топырақ қасиеттерінін қалыптасуындағы ролі. Тау жыныстары атмосфера, гидросфера және биосферанын әсерінен сандық және сапалық күрделі өзгеріс процесстеріне ұшырайды. Бастапқы және екіншілік минералдарды түзетін бұл процесстерге үгілу аты берілген. Бастапқы минералдардын өлшемдері - > 0,001мм, ал екіншілік минералдардын өлшемдері - < 0,001 мм. Бастапқы минералдар – тау жыныстарынын үгілуі нәтижесінде пайда болған, бірақ химиялық өзгеріске ұшырамаған минералдар. Бастапқы минералдардын біртобы топырақта ірі құмды түйіршіктермен өкілденеді. Топырақ құрылу процессі нәтижесінде бастапқы минералдар бұзылады, жалғыз тұрақтылы минералдар ғана өзгеріске ұшырамайды (кварц). Бастапқы минералдардын құрамы мен арақатынасы топырақ құрылу процессінін ерекшеліктерін анықтамайды. Бірақ олар топырақ құрушы жыныстардын тегін белгілейді. Топырақта бастапқы минералдар мол болса бұл топырақтар жас топырақтар болып табылады. Жасы үлкен топырақта бастапқы минералдардын мөлшері азаяды. Үгілу процессі мен топырақ құрылу процессі нәтижесінде бастапқы минералдар топырақ суына еритін компоненттерін , ал өсімдікке қоректік элементтерін (Р, К, Са, Мg, микроэлементтер) береді. Топырақта кездесетін негізгі бастапқы минералдар алюмосиликаттар мен силикаттар. Ен жиі кездесетін бастапқы минерал – кварц (40-60 %). Кварцтін молшылығы топырақ құнарлылығынын төмендігін көрсетеді. Бастапқы минералдардын үгілуі нәтижесінде ерітіңділер, гидрозольдер, гидрогельдер, тотықтар, екіншілік минералдар мен жеңіл еритін тұздар пайда болады. Бастапқы минералдардын мөлшерімен топырақтын агрофизикалық қасиеттері байланысты болады. Екіншілік минералдар – үгілген болып келеді. Бұлардын біртобы жоғары сіңіру сыйымдылығына, су жинау және ісіну қабілетіне, коллоидті қасиеттеріне ие болады. Бұл ерекшеліктер топыраққа көшеді. Екіншілік минералдар топырақ құрылу процессінін маңызды факторы болып табылады. Екіншілік минералдардан топырақ құрылу процессіне балшықты минералдар тобындағы каолинит пен монтмориллонит әсерлі болып табылады. Топыраққа топырақ құрушы жыныстын минералогиялық құрамы көшеді. Зертханалық жұмыстын тапсырмасы Жыныс құрастырушы негізгі минералдардын сипаттамасын кесте 2 толтырыныз: Кесте 2 - Жыныс құрастырушы негізгі минералдар және олардын топырақ қасиеттеріне әсері.
Қосымша кесте - Тау жыныстарын құрастырушы негізгі минералдарды анықтауыш.
жүктеу/скачать 384 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||