Лекция : Кіріспе. Топырақтың минералды бөлігі. Қазіргі топырақ химиясы, оның мазмұны және міндеттері
жүктеу/скачать 4,65 Mb.
|
топырақ лекция
- Бұл бет үшін навигация:
- 3 лекция.Топырақтың минералды бөлігінің химиялық және минералогиялық құрамы
|
№ 1,2 лекция: Кіріспе. Топырақтың минералды бөлігі. Қазіргі топырақ химиясы, оның мазмұны және міндеттері. Топырақтың элементтік құрамының ерекшеліктері. Ана жыныстар, олардың тегі және құрамы. Қазіргі топырақ химиясы топырақтың шығу тегіне, қасиеттеріне және қолданылуына байланысты мәселелерді шешуге арналған. Топырақ химиясы – топырақ түзілудің химиялық негіздерін және топырақ құнарлығын зерттейтін топырақтану саласы. Бұл мәселелерді шешудің негізі топырақтың құрамы мен қасиеттерін және топырақта молекулалық және коллоидтық деңгейде өтетін процестерді зерттеу болып табылады. Топырақ химиясының зерттеу пәні – ерекше табиғи тарихи дене – топырақ. Топырақ химиясы жалпы топырақтану сияқты салыстырмалы географиялық және профильдік генетикалық әдістерді қолданады, бірақ топырақ химиясын топырақтанудың басқа салаларынан сапалық тұрғыдан ажыратуға мүмкіндік беретін арнайы әдістер жоқ. Топырақтың спецификалық қасиеттерін сипаттайтын әдістер мен көрсеткіштер әзірленді. Оларға топырақтың сіңіру қабілетінің көрсеткіштері, қарашіріктің топтық құрамы, элементтердің профильді таралуы, элементтердің қозғалғыштығы және өсімдіктерге қолжетімділігі топтары бойынша таралуы, топырақтың нитрификациялық қабілеті, бірақ бұл әдістердің барлығы топырақ химиясын топырақтану ғылымының шеңберінен шығармайды. Топырақ химиясын химияның бір саласы деп қарау дұрыс болмас, өйткені оның негізгі мақсаты топырақ мәселелерін шешу. Топырақ химиясының ғылымдар жүйесіндегі орны туралы мәселені дұрыс шешудің үлкен әдістемелік мәні бар, өйткені ол топырақ химиясының даму жолдарын және оның халық шаруашылығы мәселелерін шешудегі рөлін анықтайды. Қазіргі топырақ химиясын төрт негізгі бағытқа бөлуге болады: • топырақ массасының химиясы, • топырақ процестерінің химиясы, • топырақ құнарлылығының химиялық негіздері, • топырақтың аналитикалық химиясы. Осы салалардың әрқайсысында бірнеше бөлімшелерді бөлуге болады; кейде топырақ химиясын осы бөлімдердің біріншісіне (топырақ массасының химиясы) және төртіншісіне (топырақтың аналитикалық химиясы) жатқызады. Бұл топырақ химиясын қажетсіз тарылтады, тіпті назарды оның негізгі міндеттерінен – топырақ түзілу химиясынан және құнарлылықтың химиялық негіздерінен алшақтатады. Топырақтың аналитикалық химиясы бұл тізімде соңғы орында тұруы кездейсоқ емес. Әдістердің ерекше маңыздылығына, онсыз алғашқы үш саланың мәселелерін шешу мүмкін еместігіне қарамастан, аналитикалық химия зерттеушіге негізгі мәселелерді шешуге арналған құралдар мен инструменттерді бере отырып, қызметтік рөл атқарады. Әдістемелік жұмыс нақты эксперименттен бұрын болғанымен, әдісті зерттеу мақсатына байланысты таңдап, дамыту керектігін ұмытпау керек. Топырақ массасының химиясы көптеген мәселелерді қамтиды. Олардың ішінде топырақтың химиялық құрамы туралы ілім іргелі мәнге ие, ол туралы мәліметтер топырақтанудың кез-келген мәселелерінің негізінде жатыр. Ең маңызды биогендік элементтер үшін олардың топырақтағы қоры бағаланған. Бұл ақпарат топырақ генезисі, олардың өсімдік қоректік заттарымен толық қамтамасыз етілуі, ландшафт өнімділігінің ұзақ мерзімді болжамдары мәселелерін шешу үшін, сондай-ақ техногенез әсер етпейтін немесе техногенез нәтижесінде өзгеретін ландшафттардың жай-күйін бағалау үшін аса маңызды деректік негіз болып табылады. Топырақтың фазалық немесе заттық құрамы азырақ зерттелген. Топырақ-химиялық процестерді басқару үшін молекулалық және аса молекулалық деңгейде зерттеулер қажет, олардың алғашқы кезеңдерінде топырақ массасын құрайтын жеке органикалық, минералды және органо-минералды заттарды идентификациялау және сандық анықтау болып табылады. Бірқатар топырақ компоненттері: ұсақ дисперсті минералдар, жеңіл еритін тұздар, спецификалық гумусты заттардың топтары және кейбір спецификалық емес органикалық қосылыстар үшін сәйкестендіру әдістері әзірленген. Жергілікті топырақтардағы әртүрлі элементтердің жеке қосылыстарын анықтау фазалық тепе-теңдікті немесе стационарлық жағдайларды зерттеу негізінде мүмкін болады. Топырақтың заттық (фазалық) құрамы туралы ілімді дамыту топырақ химиясының негізгі міндеттерінің бірі болып табылады. Топырақтағы жеке элементтердің химиясын жүйелі түрде зерттеу топырақ химиясының келешегі зор салаларының бірі болып табылады. Бұл бағыт қазіргі уақытта термодинамика принциптері негізінде шешілетін фазалық тепе-теңдік мәселесімен біріктіріледі; жүйедегі тепе-теңдік немесе процестің бағытының критерийі Гиббс бос энергиясының өзгеруі болып табылады. Топырақ компоненттерінің құрылымы мен қасиеттерін зерттеуде топырақтанушылар сазды минералдар мен гумусты заттарға басты назар аударды. Топырақ қарашіріктері теориясы екі бағытта дамыды: біріншісі топырақтың гумусты күйін олардың генезисі мен топырақ түзілу факторларына байланысты зерттесе, екіншісі – спецификалық гумусты қышқылдарының құрылымы мен реакциялық қабілетін зерттеу. ТОПЫРАҚТЫҢ ЭЛЕМЕНТТІК ҚҰРАМЫНЫҢ ЕРЕКШЕЛІКТЕРІ. Топырақтың элементтік құрамы топырақтың бірінші және қажетті химиялық сипаттамасы болып табылады, оның негізінде топырақ қасиеттері, олардың генезисі және құнарлығы туралы түсінік жатыр. Топырақтың элементтік құрамын білмей, терең топырақ-химиялық зерттеулер жүргізу мүмкін емес. Топырақтың элементтік құрамы – бұл топырақ массасындағы химиялық элементтердің жиынтық және сандық қатынасы. «Топырақтың жалпы құрамы» термині кейде «элементтік құрам» сөзінің синонимі ретінде қолданылады, бірақ оның дәлдігі аз, өйткені ол қандай құрам (химиялық, механикалық) туралы айтып жатқанын түсіндірмейді. «Валовой» сөзі барлық компоненттерден тұратын «жалпы» дегенді білдіреді. Сондықтан топырақтағы элементтің жалпы мөлшері туралы жиі айтылады, бұл қосылыстардың формаларына қарамастан оның топырақтағы барлық мөлшерін білдіреді. Топырақ химиясы мен топырақтанудағы элементтік құрамы топырақтың химиялық күйінің, олардың қасиеттері мен генезисінің ең маңызды көрсеткіші болып табылады. Ол топырақтың потенциалды құнарлылығын бағалау үшін, сондай-ақ топырақты химиялық талдау әдістерін таңдау және әзірлеу кезінде қолданылады. Топырақтағы абсолютті құрамы бойынша барлық элементтерді бірнеше топқа біріктіруге болады. Бірінші топқа құрамындағы мөлшері ондаған пайызды құрайтын Si және O жатады, жалпы алғанда олар топырақ массасының 80-90% (немесе одан да көп) құрауы мүмкін. Екінші топқа топырақтағы мөлшері оннан бірнеше пайызға дейін өзгеретін элементтер жатады; бұл Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, C. Алғашқы екі топ типтік макроэлементтер болып табылады. Үшінші топқа Ti, Mg, P, S, H; олардың топырақтағы мөлшері жүзден және оннан бір пайызбен көрсетіледі, ал мазмұны жағынан микроэлементтерге өтпелі топты құрайды. Жоғарыда айтылған элементтердің жіктелуі концентрационды д.а. Микро- және ультрамикроэлементтер топырақта n * 10-3-n * 10-10% мөлшерде кездеседі, оларға Ba, Sr, B, Rb, Cu, V, Cr, Ni, Co, Li, Mo, Cs, Se және басқа элементтер. АНА ЖЫНЫСТАР, ОЛАРДЫҢ ТЕГІ ЖӘНЕ ҚҰРАМЫ. Литосфераны (Жердің қатты қабығы) құрайтын тау жыныстары шығу тегіне қарай магмалық, шөгінді және метаморфтық болып үш топқа бөлінеді. Литосферадан кейінгі Жердің ішкі қабығын құрайтын балқыған сұйық магманың салқындауы кезінде магмалық (массивті-кристалды) жыныстар түзіледі. Магмалық жыныстарға: граниттер, сиениттер, трахиттер, порфирлер, диабаздар, базальттар және т.б. Бұл тау жыныстарының барлығы магманың салқындату жағдайына байланысты азды-көпті айқын көрінетін кристалдық құрылымға ие. Егер тау жыныстары үлкен немесе аз тереңдікте (интрузивті, немесе терең, тау жыныстары) баяу суыту нәтижесінде пайда болса, олар үлкен, жақсы анықталған кристалдардан (мысалы, гранит) тұрады. Егер магма жанартау атқылауы кезінде болатындай күндізгі бетке жетіп, тез және біркелкі салқындаса, онда пайда болған тау жыныстары (эффузиялық немесе атқылаған тау жыныстары) тығыз массаға ұқсайды, кейде жеке ірі кристалдарды (порфириттер) қосады. Магмалық тау жыныстарының жіктелуі: 1. Ультра қышқыл (SiO2 мазмұны >75%) 2. Қышқылдық (SiO2 мөлшері - 75-65%) 3. Орташа (SiO2 мөлшері - 65-52%) 4. Негізгі (SiO2 мөлшері - 52-40%) 5. Ультра негіздік (SiO2 мөлшері - <40%). Қышқылды жыныстар SiO2-нің жоғары мөлшерінен басқа, негізгілерден сесквиоксидтердің, сондай-ақ сілтілі жер негіздерінің аз болуымен ерекшеленеді. Литосфераның 95% құрайтын магмалық тау жыныстары, алайда, жер бетінде өте аз рөл атқарады. Мұнда олар бастапқы массивтердің қопсытуына және химиялық өзгеруіне әкелетін әртүрлі физикалық, химиялық және биологиялық факторлардың әсеріне ұшырайды. Кейіннен ұсақталған өнімдер сумен және желмен рельефтің төменгі бөліктеріне тасымалданады және ақырында құрлықта немесе теңіз түбінде және басқа да су айдындарында жиналады. Метаморфтық тау жыныстары шөгінді және магмалық тау жыныстарынан жоғары температура мен қысымның әсерінен пайда болады. Метаморфтық жыныстарға: әртүрлі тақтатастарға жатады (аргиллді, слюдалы, кремнийлі); гнейстер; әктастардан түзілген мәрмәр; құмтастардан түзілген кварциттер. Бұл тау жыныстарының көпшілігі магмалық жыныстар сияқты ежелгі геологиялық түзілімдер болып табылады және күрделі денудациялық процестердің әсерінен қазіргі уақытта шөгінді жыныстармен жабылған. Метаморфтық тау жыныстары негізінен таулы аймақтарда кездесетін топырақтың негізгі жыныстары ретінде сирек қызмет етеді. Құрлықтың көп бөлігін алып жатқан шөгінді жыныстар негізгі топырақ түзуші жыныстар болып табылады. Магмалық және метаморфтық тау жыныстарының үгілу процестері ұнтақталу дәрежесі әртүрлі және химиялық құрамы әртүрлі бірқатар өнімдердің түзілуіне әкеледі. Олардың кейбіреулері бастапқы тау жыныстарын механикалық ұсақтау немесе олардың химиялық өзгерістерінің ерімейтін өнімдері; оған мыналар жатады: механикалық немесе детриттік жыныстар атауымен біріктірілген брекчиялар, конгломераттар, қиыршық тастар, құмдар, құмтастар, саздар, шөгінділер және т.б. Хлоридтер, сульфаттар, карбонаттар, фосфаттар және басқа қарапайым тұздар түріндегі еритін үгілу өнімдері тас тұзы, гипс, әктас, доломит, әк тәрізді тау жыныстарын құрайды; кремнийлі, темірлі туфтар, фосфориттер; олар теңіз және континенттік сулардың ерітінділерінен жауын-шашын нәтижесінде пайда болады. Бұл химиялық шыққан тау жыныстары. Шөгінді жыныстардың бір бөлігі органикалық текті. Теңіздердің және басқа да су айдындарының түбінде кремний қышқылынан, көміртекті әктен және фосфатты әктен тұратын өлі организмдердің қаңқаларынан шөгінділер түзіледі. Мұндай органогендік жыныстарға көптеген әктастар, бор, триполи (радиолярлы жер), кизельгур (диатомды жер) және, шамасы, кейбір фосфориттер жатады; шымтезек пен сапропельдерді де осында қосу керек. Органогенді жыныстарға көмір мен мұнай да жатады. Барлық шөгінді жыныстардың 65-тен 80%-ға дейін саз балшықтар (әртүрлі авторлар бойынша), 30-дан 15%-ға дейін ірі классикалық жыныстар, химиялық және органогендік жыныстар - 5% құрайды. Шөгінді материалдардың жер бетінде таралуы теңіздердің, ағынды сулардың, мұздықтардың, желдің әсерінен жүреді және Жердің геологиялық тарихын (таулардың пайда болуы және олардың денудациясы, теңіздердің пайда болуы және теңіз түбінің көтерілуі) көрсетеді. Күндізгі беттегі шөгінді жыныстар одан әрі үгілу процестеріне ұшырайды, олардың жылдамдығы мен бағыты көбінесе рельеф жағдайларына, климатқа және организмдердің тіршілік әрекетіне байланысты. Жоғарыда келтірілген шөгінді жыныстарды қысқаша санаудан олардың құрамы мен қасиеттерінің алуан түрлі екенін көруге болады. Тау жынысында организмдердің қоныстануымен қатар жүретін топырақ түзуші процестер аналық жыныстың табиғатына елеулі өзгерістер енгізеді. №3 лекция.Топырақтың минералды бөлігінің химиялық және минералогиялық құрамы Литосфера 47,2% оттектенқұралады. 2 орында кремний тұр. Оныңмөлшері 27,6% құрайды. КремнийданкейінAl, Feорналасқан. Екеуібірге 13% құрайды. Ca, Na, K, Mgбұлардыңәрқайсысыныңмөлшері 2-3% құрайды. Қалғанэлементтерлитосферада 1%-дан аз мөлшердекездеседі. Соныңішіндеөсімдіктерүшінөтемаңыздыэлементтер бар: C, H, N, P, Mn. Бұл элементтерден де аз мөлшердекездесетінэлементтер бар: Cu, Zn, Co, B, Moжатады. Олардымикроэлементтердепатайды. Топырақ та өзініңорташақұрамыбойыншалитосфераныңорташақұрамынанөзгешеленеді. Топырақтаөтемаңыздыболып О және Н есептеледі. Себебіоларсудыңқұрамынакіреді. Су магмалық тау жыныстарындажоқ. Литосферағақарағандатопырақта 20 есе С, 10 есеN жоғары болады. Себебітопырақ та биосферағакіредіжәнеолардыңқұрамындаорганикалықзаттарболады. БірақAl, Fe, Ca, KжәнеMgтопырақталитосфераменсалыстырғанда аз мөлшердеболады. Топыраққұрамыүздіксізөзгерістеркүйдеболады. Топыраққұрамынакіретінминералдар 2 топқабөлінеді: біріншілікжәнеекіншілікдепаталады. Біріншілікминералдарөздерініңтегібойыншамагмалықжәнеметаморфтықжыныстармен байланысты. Бұл минералдаржергемүжілупроцесініңфизикалықфакторларәсеріненпайдаболадыжәнетопырақттардахимиялықөзгермегентүрдекездеседі. Екіншілікминералдарфизикалық, химиялықжәнебиологиялықфакторларәсерінәтижесіндебіріншілікминералдардантүзіледі. Топырақтың элементтікқұрамыбіріншіжәнемаңыздытопырақтардыңхимиялықсипаттамасы. Элементтікқұрамыбойыншатопырақтыңгенетикалықгоризонттарыөзгешеленеді. 1 горизонт (А) құнарлыаккумулятивті горизонт депаталады. С, Р, N жоғары мөлшеріменсипатталады. 2 горизонт (В1) иллювиалды горизонт д.а. көбінесеFe мен Al, жәнебасқаэлементтержиналады. 3 горизонт (В2) эллювиалдыгоризонттаөтекөпмөлшердеSiтаралғанжәнебасқаэлементтермөлшерітөменболады. Элементтікқұрамытопырақтыңпотенциалдықұнарлылығынсипаттайды. Топыраққұрамындаорганикалыққосылыстардыңкөміртегі мен азоты көпболса, топыраққұнарлығы жоғары депесептеледі. ЕгертопыраққұрамындаClмөлшері жоғары болса, ондаолөсімдіктерүшінжағымсызкөрсеткішретіндеқарастырылады. Топырақтағыбарлықхимиялықэлементтерқажеттіжәнеміндеттіболыпсаналады. Топырақтардыңбіріншіерекшелігіолэлементтердіңүлкенжиынтығы. ЕкіншіерекшелігіCжәнеSi жоғары мөлшеріболады. Үшіншіерекшелігіконцентрациялардың диапазоны үлкен. Элементтердің ландшафтардамиграциясыныңжолыбойыншаПерелманбарлықэлементтерді 2 топқабөледі: 1) ауамигранттар 2) сулымигранттар (элементтердіңжылжуыарқылыжіктеледі) Ауамигранттарпассивтіжәнеактивтіэлементтерденқұралады. БиофильдідәрежесібойыншаПерелманхимиялықэлементтердікелесітоптарғабөлді: 1) максималдыбиофильді - С 2) жоғары биофильді - N, H 3) орташабиофильді - O, CL, S, P, B, Br 4) төменбиофильді - Fe, Al жүктеу/скачать 4,65 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|