1.4. Первинні і вторинні (глинисті) мінерали

В більшості випадків материнські породи формуються різно-манітними мінералами: первинні, які утворились із розплавленої магми і вторинні, що утворились із первинних в поверхневих шарах літосфери в процесі вивітрювання гірських порід.

Первинні мінерали зосереджені переважно в скелеті ґрунту, фра-кціях фізичного піску, а вторинні – у фракціях розміром менше 0,001 мм. В більшості ґрунтів помірної зони переважають первинні мінерали.

Первинні мінерали - найбільш поширені в породах і ґрунтах: польові шпати, кварц, амфіболи, піроксени, слюди, про що свідчать дані з середнього мінералогічного складу магматичних порід (за Ф. У. Кларком). Їм властива структура іонного типу в кристалах які розміщені у вигляді геометрично правильної кристалічної решітки. Важливим елементом структури найбільш поширеної твердої фази ґрунту - кисневі сполуки сіліцієво - оксигенового тетраедру (SiO₄)^-4, у вершинах якого розміщуються чотири іони оксигену, а у центрі - іон сіліцію (табл. 1.5).

Таблиця 1.5

Основні первинні мінерали в породах і ґрунтах

(за Ф.У. Кларком)

Мінерали	Вміст у %
Польові шпати (Na, K, Ca, Al,Si2-3O8)	59.5
Кварц SiO2	12.0
Амфіболи і піроксени (Si4O10)-6; Mg=Fe(Si2O6)	16.8
Слюди	3.8
Інші	7.9

Сіліцієво – оксигеновий тетраедр має вільні (від’ємні) валентні зв’язки, які можуть бути компенсовані приєднанням іонів, або (що дуже важливо) з іншими сіліцієво - оксигеновими тетраедрами. Сі-ліцієво – оксигенові тетраедри з’єднуються між собою через окси-генові іони, утворюючи різні типи (або поєднання) структур (рис. 1.2).

Ланцюгова структура властива первинним мінералам пірок-сенової групи, подвоєні ланцюжки або стрічкові - амфіболам та ін.

Рис. 1.2. Сіліцієво - оксигеновий радикали: де: а - ланцюгові б – стріч-кові в - листуваті

У каркасних структурах іон сіліцію (Si⁴⁺) може заміщуватись іоном алюмінію (Al³⁺) з утворенням комплексної алюмосіліцієвої групи (структури) в основі структурної будови польових шпатів. Ві-льна валентність (Si⁴⁺) при цьому заміщується Al³⁺ і в подальшому може компенсуватися іншими іонами. При укомплектуванні вільної валентності калієм, формула відповідатиме ортоклазу, натрієм - альбіту, кальцієм - плагіоклазам. Іон алюмінію, у свою чергу, може частково заміщуватися оксигеном, утворюючи алюмо-оксигено-гідроксильні структури, характерні для вторинних мінералів.

Вторинні мінерали утворилися в процесі вивітрювання первинних мінералів. Від вихідних вони відрізняються хімічним складом і тонко подрібненим станом. Вторинні мінерали - основна складова частина глинистої тонкодисперсної фракції твердої фази ґрунту, через що вони і одержали назву глинистих.

У мінеральній частині твердої фази ґрунту, є групи вторинних мінералів: кремнезему (опал, халцедон, кварц), алюмо- і ферросилі-катів (каолініт, галуазит, монтморилоніт, діаспор), гідроксиди феру-му (лимоніт, гетит, гідрогетит, туріїт), мінерали простих солей (карбонати, сульфати, хлориди) та ін. Найбільш поширеними глини-стими мінералами в ґрунті є монтморилоніт, каолініт, гідрослюди.

Мінерали каолініт і монтморилоніт - найважливіші складові частини глин, мінеральної частини твердої фази ґрунту. Причому, каолініт переважає у кислих підзолистих ґрунтах лісової зони, а монтморилоніт - у чорноземах, каштанових і солонцевих ґрунтах лісостепової і степової зон.

Завдяки структурній будові вторинних (глинистих) мінералів твердої фази ґрунту, їх дрібношаруватості і високій дисперсності ґрунт набуває здатності утримувати воду, поглинати і утримувати частки протилежного знаку заряду з ґрунтового розчину.

Вивітрювання гірських порід і мінералів, з яких вони складаються, по-різному проявляються в окремих (конкретних) кліматичних умовах (Б.Б. Полинов, В.А. Ковда). В арктичному (холодному) кліматі переважає фізичне вивітрювання порід і мінералів під впливом води і її твердого стану - льоду.

У помірно вологому (гумідному) кліматі відбувається фізичне, хімічне і біологічне вивітрювання, а їх продукти за умов промив-ного водного режиму інтенсивно вимиваються, внаслідок чого ті, що залишаються на місці, вилуговані (містять мало легкорозчинних солей) і складаються переважно з важкорозчинних сполук.

У помірно-континентальному кліматі процеси вивітрювання є близькими і характерними для вологого клімату, проте вилуговую-чий вплив води тут значно слабший, а впродовж вивітрювання накопичується значна кількість карбонатів кальцію і магнію. В умо-вах сухого напівпустельного клімату переважає фізичне вивітрю-вання, при якому накопичуються легкорозчинні солі і гіпс.

У жаркому (тропічному і субтропічному) кліматі домінують процеси хімічного вивітрювання з накопиченням вільної кремне-кислоти. Щільні горизонти (у т.ч. кірка), що при цьому утворю-ються, збагачені ферумом, манганом (шари породи - латериту), як і рихлі продукти тропічного вивітрювання, багаті на вторинні кисневі мінерали.