Методические указания к лабораторным занятиям «Минералы почвообразующих горных пород и почв»




НазваниеМетодические указания к лабораторным занятиям «Минералы почвообразующих горных пород и почв»
страница8/8
Дата публикации25.07.2013
Размер0.96 Mb.
ТипМетодические указания
zadocs.ru > География > Методические указания
1   2   3   4   5   6   7   8

3.1.3 Класс трехслойных силикатов
^ Группа монтмориллонита является широко распространенными вторичными алюмосиликатными минералами почв и осадочных пород. В числе минералов группы монтмориллонита особо нужно отметить байделит Al2(OH)2[AlSi3O10]·nH2O и нонтронит (Al, Fe)2(OH)2[Si4O10]∙nH2O. Оба они имеют подвижную кристаллическую решетку и отличаются высокой поглотительной способностью.

В составе монтмориллонита содержится до 51 % кремнезема, 19 - 20 % глинозема, до 15-16 % воды, всегда заметное количество магния и кальция.

Кристаллохимическая формула монтмориллонита Al2(OH)2[Si4O10]∙nH2O. Структурная единица монтмориллонита представлена двумя слоями кремнекислородных тетраэдров и одним слоем алюмогидроксильных (или алюмокислородных) октаэдров между ними. Молекулы воды и других полярных жидкостей могут располагаться между двумя такими структурными пакетами, вдвое увеличивая межпакетные расстояния. С межпакетными пространствами связаны сильно выраженные свойства обменного поглощения катионов. Обменного поглощения анионов практически нет.

Химическое разнообразие этой группы минералов объясняется тем, что алюминий может замещать кремний в четверной координации. Железо и магний, в свою очередь, замещают алюминий в октаэдрических слоях (т.е. в шестерной координации). Обменные кальций и магний могут свободно замещаться натрием, калием или даже водородом. Все это обусловливает исключительное разнообразие минералов этой группы. Скопления монтмориллонита белого, серого или зеленоватого цвета. Некоторые его формы, особенно железистый монтмориллонит и нонтронит, характеризуются темно-серым, бурым и даже чёрным цветом. Присутствие минералов группы монтмориллонита в почве легко обнаружить по большой вязкости во влажном состоянии и по образованию очень плотных призм, тумб и глубоких трещин в сухих почвах.

Для минералов группы монтмориллонита характерны следующие признаки: таблитчатая форма, диаметр частиц менее 0,25 мм, подвижная кристаллическая решётка, межпакетные пространства которой в зависимости от влажности могут меняться в пределах 18-9 Å, высокая поглотительная способность порядка 70…150 мэкв на 100 г минерала, интенсивное поглощение воды и медленная её отдача при высыхании, высокая пластичность, вязкость во влажном состоянии и сильная усадка при высыхании. Под воздействием температуры порядка 350…500° подвижная кристаллическая решётка минералов группы монт-мориллонита необратимо сжимается с утратой пластичности, вязкости и снижением поглотительной способности. Минералы группы монтмориллонита образуются по преимуществу при щелочной реакции среды и характерны для почв и наносов аккумулятивных ландшафтов, особенно пустынно-степных областей. Выветривание щелочных магматических пород и особенно вулканических пеплов также сопровождается образованием минералов этой группы. Присутствие монтмориллонита и байделита констатировано в чернозёмах, каштановых почвах, солонцах. Нонтронит и монтмориллонит обнаружены также в чёрных тропических и черных слитых почвах.

^ Группа вермикулита. Вермикулит - трехслойный минерал, присутствующий в осадочных породах и почвах. По составу и свойствам близок к монтмориллониту. Однако подвижность кристаллической решетки не столь велика, как у монтмориллонита. В его состав входит двухвалентное и трехвалентное железо, магний. Он обладает высокой поглотительной способностью (100…140 мэкв). Размер частиц у вермикулита больше, чем у монтмориллонита. Вермикулит поглощает органические вещества значительно слабее, чем монтмориллонит. По-видимому, восстановительные условия, наличие электролитов и щелочная среда, обеспечивающие присутствие магния и подвижных соединений железа, способствуют образованию вермикулита. В глинах и почвах часто встречаются смешано-слоистые формы вермикулита и иллита, что отражает процессы их взаимного превращения.

^ Группа вторичных гидрослюд - иллитов. В числе вторичных минералов различных глин и почв значительное место занимают иллиты, или гидрослюды, в состав этой группы входят также глауконит, серицит, гидромусковит и др. Они обнаруживаются главным образом во фракциях частиц диаметром менее 1-2 мк. Эти минералы по составу близки к мусковиту, но сильнее гидратированы и содержат меньше калия. Иллит также близок к монтмориллониту, так как является трёхслойным минералом. Однако доля участия алюминия в тетраэдрических слоях значительно выше, чем кремния.

Группа этих минералов образуется в процессе выветривания первичного материала, особенно полевых шпатов, слюд при их превращении в каолинит. Образование гидрослюд происходит также в условиях нейтральной и слабощелочной среды. Иллит и монтмориллонит нередко дают смешано-слоистые формы. Необходимо отметить значительную вариабельность состава и свойств минералов группы иллита и часто несовершенство их кристаллизации. Группа этих минералов обладает умеренной поглотительной способностью, порядка 10 - 30 мэкв на 100 г, жесткой кристаллической решеткой, не выраженным набуханием и склонностью к образованию корки при высыхании.

При образовании вторичных слюд подвижные формы калия выводятся из раствора. Этим в значительной степени объясняется относительно низкая концентрация калия в природных водах. Однако калий вторичных слюд легко доступен большинству растений.

Присутствие серицита констатировано в лёссовидных и аллювиальных отложениях Азербайджана и Средней Азии, а также в солонцеватых, такырных и каштановых почвах. Иллит отмечается в покровных суглинках и в почвах грунтового увлажнения в подзолистой зоне.

^ 3.1.4 Класс четырёхслойных силикатов

Группа хлоритов. Представителями класса четырехслойных глинных минералов являются хлориты - водные силикаты магния и железа, содержащие алюминий. Для хлоритов характерно примерно одинаковое содержание SiO2, Al2O3, MgO, по 25…27 % каждого и около 8 % FeO. Теоретическая кристаллохимическая формула хлорита (Al, Mg, Fe)3∙(OH)2[(Al, Si)4O10]Mg3(OH)6 относится к его 14 Å-ной модификации, которая считается нормальной. Эта модификация построена из перемежающихся в кристаллической решетке слюдоподобных и бруситовых структурных единиц с расстояниями между ними 14,2Å.

Нормальный хлорит характеризуется жесткой кристаллической решеткой. Есть другие модификации хлоритов, например, построенные из систем триоктаэдрических компонентов с расстоянием в 7Å. Есть набухающие хлориты с подвижной кристаллической решеткой. Наконец, существуют хлориты смешано-слоистой структуры, в которой имеются элементы иллита, монтмориллонита, вермикулита.

Разнообразие хлоритов весьма велико, что обязано различным проявлениям изоморфизма и влиянию примесей. Следует иметь в виду, что хлориты образуются из водных растворов и выпадают в осадок там же, где происходит накопление тонких глин, окислов железа, сидерита, углекислого кальция; образуются они также при выветривании основных и ультраосновных изверженных пород. Хлориты обладают заметной поглотительной способностью, достигающей 10…40 мэкв на 100 г, т.е. значительно выше, чем у каолинита.

^ 3.1.5 Цепочечные (ленточные) минералы

В этой большой и малоизученной группе следует отметить чаще встречаемые палыгорскиты, аттапульгиты, сепиолиты. Это магнезиальные, железистые, алюминиевые силикаты волокнистого агрегатного строения. Из этих минералов аттапульгит особенно близок к монтмориллониту, с которым он часто встречается совместно. Для кристаллической структуры этих минералов характерны двойные цепочки кремнекислородных тетраэдров; вдоль цепочек имеются микрополости - каналы, занятые сорбированной водой. Некоторые из этих минералов (сепиолиты) иногда даже не окристаллизованы.

Палыгорскит, аттапульгит, сепиолит часто встречаются в корах выветривания основных пород и вулканических пеплов. Они обычны для почв и озерных отложений, образованных в аридных областях, вместе с этими минералами часто обнаруживаются монтмориллонит, опал, халцедон, карбонаты кальция и магния.

К этой же группе минералов относятся аморфный минерал CaSiO3·nH2O - пломбиерит, который постепенно переходит в волластонит – CaSiO3, керолит - MgSiO3∙nH2O и сепиолит – Mg3(Si4O)H2)·nH2O.

^ Магнезиальный силикат сапонит – 2MgO3Si2∙2H2O - обладает подвижной кристаллической решеткой и выраженной поглотительной способностью.

Присутствие силикатов кальция и магния констатировано в солонцовых и содовых солончаковых почвах. Вторичные силикаты сообщают почвенным горизонтам, почвообразующим породам во влажном состоянии вязкость, желеобразность, обусловливают медленное просыхание с сильно выраженной усадкой. Богатые вторичными силикатами горизонты в сухом состоянии отличаются цементированностью и высокой твёрдостью.
^ 4 Водорастворимые минералы
Водорастворимые минералы широко распространены в. осадочных породах и почвах. Наиболее типичными среди них являются карбонаты, т.е. углекислые соли кальция, магния, натрия, калия. Мало растворимые кальцит, люблюнит и арагонит – CaCO3, доломит – CaCO3·MgCO3, хорошо растворимые сода – Na2CO3∙10H2O, трона – NaHCO3∙Na2CO3∙2H2O.

Соли серной кислоты дают свою серию минералов: гипс - CaSO4∙2H2O, полугидрат - CaSO4∙0,5H2O, ангидрит - CaSO4, мирабиллит – Na2SO4∙10H2O, тенардит - Na2SO4 и др. В числе хлоридов наиболее широко распространен галит –NaCl.

Водорастворимые минералы характерны для засоленных почв и соленосных осадочных пород. Большие скопления этих минералов в виде химических осадков чаще всего образуются в озерах и солончаках, в морских заливах в условиях жаркого сухого климата. Но иногда они встречаются и в почвах умеренного климата. Девонские, пермские и третичные осадочные породы содержат большие количества водорастворимых минералов. Часто в этих породах присутствуют сплошные залежи чистых солей. Выходы этих пород могут способствовать появлению водорастворимых минералов в почве.

Отметим ещё своеобразный минерал вивианит, фосфорнокислую закись железа – Fe3 (PO4)2∙8H2O. Этот минерал свойствен болотным осадкам и почвам и характеризуется яркой голубой или синей окраской. Вивианит, как и фосфаты кальция, отличается очень низкой растворимостью. Существует также мало растворимый карбонат железа – FeCO3 сидерит, характерный для болотных условий и имеющий серовато-бурую окраску.

По минералогическому составу осадочные почвообразующие породы (табл. 10) глубоко отличаются от изверженных пород. Глинные минералы и особенно водорастворимые минералы (мало и хорошо растворимые) - характерные компоненты осадочных пород, существенно влияющие на их роль в почвообразовании
Таблица 10 - Минералогический состав осадочных почвообразующих пород

Порода

Основные минералы

Известняки

Кальцит 60 – 70%, доломит 30 – 40 %, кварц 2%, полевые шпаты, каолинит

Гипсы

Гипс 85 – 98%, ангидрит 0,7 – 9%, доломит до 3%

Гажа (Закавказье)

Гипс 20 – 90 % (глина, известь, песок)

Песчаники

Кварц > 70 %, полевые шпаты 8 %, каолинит 8 %, кальцит, доломит 3 %

Кварциты

Кварц 50 – 70 %, серицит 20 – 40 %, андалузит 6 %, халцедон и др.

Сланцы глинистые

Кварц 30 %, полевые шпаты 12 %, слюды 18 %, каолин 12%

Валунные суглинки некарбонатные

Кварц 80 – 85 %, полевые шпаты 5 – 6 %, слюды 10% (фракция >0,01 мм)

Валунные суглинки карбонатные

То же + кальцит

Покровные лёссовидные суглинки, некарбонатные

Кварц 70 – 90 %, полевые шпаты 15 – 30 %, слюды 1 – 2 %

Сыртовые глины

Кварц 85 – 90 %, полевые шпаты, карбонаты, монтмориллонит, каолинит и др.

Глины морские

Кварц, иллит, глауконит, кальцит, арагонит, галит

Лёссы

Кварц 60 – 90%, полевые шпаты 20 – 50 %, карбонаты 20 – 30 %, гидрослюды, монтмориллонит

Пески

Кварц 10 – 98 %, полевые шпаты, слюды, роговые обманки и др.


Список литературы
1.Ананьев, В.П. Инженерная геология: Учебник для строит. Спец. вузов/В.П. Ананьев, А.Д. Потапов. – 3-ье изд. перераб. и испр. – М.: Высш. шк., 2005. – 275с.

2.Вертушков, Г.Н. Таблицы для определения минералов по физическим и химическим свойствам/Г.Н. Вертушков, В.Н. Авдонин. - М.: Недра, 1980. - 295с.

3.Горбылёва А.И. Почвоведение с основами геологии: Учебн. пособие/А.И. Горбылёва, Д.М. Андреева, В.Б. Воробьёв, Е.И. Петровский; Под ред. А.И. Горбылёвой. – Мн.: Новое знание, 2002. – 480с.

4.Даминова, А.М. Породообразующие минералы/А.М. Даминова. - М.: Высшая школа, 1974. - 205с.

5.Добровольский В.В. Геология. Учебник/В.В.Добровольский. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2001. – 320с.

6.Зеликов, В.Д. Почвоведение с основами геологии: Учебное пособие/В.Д. Зеликов. – М.: МГУЛ, 1999.- 220с.

7.Зильберминц, В А. Руководство и таблицы для определения минералов/В. А. Зильберминц. - М.-Л.: Гос. научно-техн. изд., 1938. – 109с.

8.Карпачевский, Л.О. Лес и лесные почвы/Л.О. Карпачевский. - Л.: «Лесн. пром-сть», 1981. - 264с.

9.Ковриго, В.П. Почвоведение с основами геологии/В.П. Ковриго, И.С. Кауричев, Л.М. Бурлакова. – М.: Колос, 2000. – 416с.

10.Кузин, М.Ф. Полевой определитель минералов/М.Ф. Кузин, Н.И. Егоров. - М.: Недра, 1983. - 259с.

11.Лабораторные методы исследования минералов, руд и пород /Бородаев Ю.С. и др. - М.: МГУ, 1988. - 296с.

12.Лебедева, Н.Б. Пособие к практическим занятиям по общей геологии/Н.Б. Лебедева. - М.: МГУ, 1986. - 111с.

13.Минералогическая энциклопедия /под ред. К. Фрея, пер. с англ. Л., Недра, 1985. - 512с.

14.Минералы и горные породы СССР. - М.: Мысль, 1970. - 439с.

15.Орловский, Г.М. Методические указания. Минералогия и петрография/Г.М. Орловский, Е.М. Остроумов, Н.А. Литвиненко. - Брянск, 1980. - 40с.

16.Павлинов, В.Н. Основы геологии/В.Н. Павлинов, Д.С. Кизевальтер, Н.Г. Лин. - М.: Недра, 1991. - 270с.

17.Семенов, Е.И. Систематика минералов: Справочник/Е.И. Семенов. - М.: Недра, 1991. - 334с.

18.Сиротин, К.М. Определитель минералов/К.М. Сиротин. - М.: Высшая школа, 1970. - 264с.

19.Штрюбель, Г. Минералогический словарь/Г. Штрюбель, З.Х. Циммер. - М.: Недра, 1987. - 444с.

Содержание
Введение……………………………………………………………………4

Лабораторное занятие 1…………………………………………………..4

1 Внешние признаки и физические свойства минералов……………..6

2 Самородные элементы………………………………………………...12

3 Сульфиды…………………………………………………………….....13

4 Галоидные соединения………………………………………………..14

5 Оксиды и гидрооксиды………………………………………………..15

5.1 Окислы кремния……………………………………………………...16

5.2 Окислы железа………………………………………………………..17

5.3 Окислы алюминия……………………………………………………18

5.4 Окислы марганца……………………………………………………..19

6 Соли кислородсодержащих кислот…………………………………...19

6.1 Карбонаты……………………………………………………………..19

6.2 Фосфаты……………………………………………………………….21

6.3 Сульфаты………………………………………………………………22

6.4 Нитраты………………………………………………………………..23

7 Силикаты………………………………………………………………...23

7.1 Островные силикаты…………………………………………………23

7.2 Цепочечные силикаты………………………………………………..25

7.3 Ленточные силикаты………………………………………………....25

7.4Листовые силикаты……………………………………………………25

7.5 Каркасные силикаты………………………………………………….27

8 Цеолиты…………………………………………………………………..30

9 Слюды…………………………………………………………………….30

10 Гидрослюды…………………………………………………………….31

11 Органические соединения…………………………………………….32

Лабораторное занятие 2…………………………………………………..33

1 Минералы твёрдой фазы почвы………………………………………..34

2 Вторичные минералы осадочных пород и почв……………………...38

2.1 Аморфные и скрытокристаллические вторичные

минералы………………………………………………………………39

2.1.1 Аморфные водные окислы марганца, железа, алюминия……....39

2.1.2 Аморфные окислы кремния, кварц………………………………..43

2.1.3 Аллофаноиды………………………………………………………...43

3 Кристаллические вторичные минералы……………………………….43

3.1 Глинные минералы (алюмосиликаты)……………………………....43

3.1.1 Класс двухслойных силикатов……………………………………..44

3.1.2 Класс трёхслойных силикатов……………………………………..46

3.1.3 Класс четырёхслойных силикатов………………………………...47

3.1.4 Цепочечные (и ленточные ) минералы……………………………48

4 Водорастворимые минералы…………………………………………...49

Соколов Леонид Алексеевич

Маркина Зоя Николаевна

Костюченко Дина Алексеевна
Почвоведение


Методические указания к лабораторным занятиям «Минералы

почвообразующих горных пород и почв» для студентов II курса направлении подготовки бакалавров: «Ландшафтная архитектура» специальностей 250700 – Лесное хозяйство и Садово-парковое

и ландшафтное строительство

Лицензия НД № 14185 от 6.03.2001г.

Формат 60х941/16. Тираж 15 экз. Печ. л. - 1,5.

Брянская государственная инженерно-технологическая академия.

241037, г. Брянск, пр. Станке-Димитрова, 3, редакционно-издательский

отдел. Подразделение оперативной печати

Подписано к печати ___ ______________ ______г.
1   2   3   4   5   6   7   8

Похожие:

Методические указания к лабораторным занятиям «Минералы почвообразующих горных пород и почв» iconМетодические указания к лабораторной работе по дисциплине «Инженерная геология»
Типы горных пород. Изучение (описание и определение) основных разновидностей осадочных, магматических и метаморфических пород по...

Методические указания к лабораторным занятиям «Минералы почвообразующих горных пород и почв» iconМетодические указания к лабораторным и практическим занятиям для...
...

Методические указания к лабораторным занятиям «Минералы почвообразующих горных пород и почв» iconЛекция Тема. Эрозия почв и меры борьбы с ней
Эрозия (от латинского слова «erosio» «разъедание») – это многообразные процессы разрушения и сноса почв и рыхлых пород потоками воды...

Методические указания к лабораторным занятиям «Минералы почвообразующих горных пород и почв» iconКонспект лекций по курсу «свойства пластовых пород и флюидов»
Вы – будущие нефтяники. И как нефтяники, Вы должны хорошо знать свойства горных пород, вмещающих нефть и газ, а также свойства тех...

Методические указания к лабораторным занятиям «Минералы почвообразующих горных пород и почв» iconМетодические указания к лабораторным занятиям по микробиологии и...
Методические указания составлены в соответствии с требованиями учебного плана и программой дисциплины Микробиология и вирусология...

Методические указания к лабораторным занятиям «Минералы почвообразующих горных пород и почв» iconМетодические указания к лабораторным и практическим занятиям по дисциплине «Газоснабжение»
«Газоснабжение» для студентов специальностей 290700, 100700 очной и заочной форм обучения

Методические указания к лабораторным занятиям «Минералы почвообразующих горных пород и почв» iconМетодические указания к семинарским занятиям для студентов очного...
Методические указания к семинарским занятиям по экономической теории (частьii макроэкономика)

Методические указания к лабораторным занятиям «Минералы почвообразующих горных пород и почв» iconМетодические указания по практическим занятиям по дисциплине: «управление работой порта»
Методические указания по практическим занятиям подготовлены: доцентом кафедры «ЭиМ» Анищенко Н. В., ассистентом Париновой Е. А

Методические указания к лабораторным занятиям «Минералы почвообразующих горных пород и почв» iconМетодические указания к практическим занятиям по дисциплине
Методические указания к практическим занятиям составлены: доц. Барановым А. П., и обсуждены на заседании кафедры "Подъемно-транспортные...

Методические указания к лабораторным занятиям «Минералы почвообразующих горных пород и почв» iconМетодические указания к лабораторным занятиям по дисциплине «Социальная...
Методические указания по курсу «Социальная экология и устойчивое развитие» предназначены для студентов специальности «Экология»....

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов