Дифференциация слоистых силикатов и кремнезема в светло-серо-коричневых (каштановых) почвах низменной части Нахчиванской АР

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ СЛОИСТЫХ СИЛИКАТОВ И КРЕМНЕЗЕМА В СВЕТЛО-СЕРО-КОРИЧНЕВЫХ (КАШТАНОВЫХ) ПОЧВАХ НИЗМЕННОЙ ЧАСТИ НАХЧИВАНСКОЙ АР

Мехтиев Г.Д.

Мехтиев Гусейн Джамал оглы - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, заведующий лабораторией, лаборатория минералогии почв,

Институт почвоведения и агрохимии Национальной АН Азербайджанаг. Баку, Азербайджанская Республика

Аннотация

Минералогический состав тонкодисперсной фракций светло-серо-коричневых (каштановых) почв Юго-Западного и Юго-Восточного склона низменной части и предгорных областей Нахичеванской АР существенно различаются в соответствии с текстурной дифференциацией профиля с категориями ила разной прочности связей (воднопептизируемый, агрегированный). В элювиальной части профиля доминируют гидрослюды, сопровождаемые каолинитом и слюда-смектитами с низким содержанием смектитовых пакетав, много тонкодисперсного кварца, полевых шпатов.

В Юго-Восточной части Нахичеванской АР светло-серо-коричневых (каштановых) почв содержание минералов представлено из смектит-смешаннослойных образований слюда- смектитов, каолинита, смектитового типов. В природно-климатических условиях тяжелый гранулометрический состав почв и пульсирующий окислительно-восстановительный режим определяют их специфические черты отбеливание от гумусовых горизонтов, конкреции и гелеобразования, дифференциацию профиля по элювиально-иллювиальному типу образования пылевато-песчанных кутан в иллювиальной части профиля, и гумусово-аккумулятивный горизонт имеет слабую мощность.

В Юго-Западной части светло-серо-коричневых (каштановых) почв присутствуют минералы хлорита, хлорит -иллит (гидрослюда).

По мнению В.А. Ковды, основные процессы образования аморфного кремнезема - его гидрогенная и биогенная аккумуляция из почвенных растворов.

Цель работы - изучение дифференциации слоистых силикатов и кремнезема в светло-серокоричневых (каштановых) почвах низменной части Нахчиванской АР, а также исследование морфологического, минералогического и валового химического состава тонкодисперсной, части светло серо-коричневых (каштановых) в том числе пылевато-песчаных глубинно глееватых кутан.

В этом отношении ранее была установлена тесная связь минералогического состава тонкодисперсных компонентов гумусово-аккумулятивных горизонтов почв водосбора Неилко в отложении в Арпачайской долины. Методами сканирующей электронной микроскопии показано участие диатомовых отложений.

Валовой химический состав подтверждает текстурную дифференциацию профиля по тонкодисперсному компоненту. Показано участие биоморфного кремнезема в составе различных по прочности связей илистых фракций светло серо-коричневых (каштановых) почв Нахичеванской АР.

Ключевые слова: почва, минералы, ил, валовой состав.

DIFFERENTIATION OF LAMINATED SILICATES AND SILICA IN THE LIGHT GRAY-BROWN (CHESTNAND) SOILS OF THE NZHCHEMNYPART OF THE NAKHCHIVAN AR

Mehdiyev H.J.

Mehdiyev Huseyn Jamal oglu - Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Head of the Laboratory,

LABORATORY MINERALOGY OF SOILS, INSTITUTE OF SOIL SCIENCE AND AGROCHEMISTRY OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF AZERBAIJAN, BAKU, REPUBLIC OF AZERBAIJAN

Abstract: the mineralogical composition of the finely dispersed fractions of light gray-brown (chestnut) soils of the southwestern and southeastern slopes of the lowland and foothill regions of the Nakhichevan Autonomous Republic differ significantly in accordance with the texture differentiation of the profile with silt categories of different bond strengths (water-peptized, aggregated). In the eluvial part of the profile, hydromica is dominated, accompanied by kaolinite and smectite mica with a low content of smectite packets, a lot of finely dispersed quartz, and feldspars.

In the southeastern part of the Nakhichevan Autonomous Republic of light gray-brown (chestnut) soils, the mineral content is presented from smectite-mixed-layer formations of mica-smectites, kaolinite, and smectite types. Under natural and climatic conditions, the heavy granulometric composition of soils and the pulsating redox regime determine their specific features whitening from humus horizons, nodule formation and gelation, profile differentiation by the eluvial-illuvial type of formation of dusty sand cutans in the illuvial part of the profile, and humus-accumulative the horizon has a weak power.

In the southwestern part of light gray-brown (chestnut) soils, chlorite and chlorite -illite minerals (hydromica) are present.

According to V.A. Kovdy are the main processes of the formation of amorphous silica -- its hydrogenic and biogenic accumulation from soil solutions.

The purpose of the work is to study the differentiation of layered silicates and silica in light gray- brown (chestnut) soils of the low part of the Nakhchivan Autonomous Republic, as well as to study the morphological, mineralogical, and gross chemical composition of finely dispersed, part of light gray- brown (chestnut) including dusty-sand deep gleyed cutans.

In this regard, a close relationship was previously established between the mineralogical composition of the finely dispersed components of the humus-accumulative horizons of the soils of the Neilko catchment in the sediment in the Arpachaysky valley. Scanning electron microscopy shows the participation of diatom deposits.

The gross chemical composition confirms the texture differentiation of the profile by the finely divided component. The participation of biomorphic silica in the composition of silt fractions of light gray- brown (chestnut) soils of the Nakhichevan Autonomous Republic of various strength is shown. Keywords: soil, minerals, sludge, gross composition.

Исследованию состава, свойств и генезиса светло серо-коричневых (каштановых) почв в орошаемого и пахотного слоя (в предгорном регионе) Нахичеванской АР территории, посвящено много работ. А их минералогический состав тонкодисперсной фракции и процентное соотношении минералов до сих пор не изучено.

Одним из интереснейших и нерешенных вопросов генезиса светло серо-коричневых (каштановых) почв является образование кутан в средней и нижней частях почвенного профиля на глубине 60-160 см именовавшихся ранее «кремнеземистой», К.Д. Глинка первый показал что «кремнеземистая присыпка» представляет собой тончайший кварцевый песок на поверхности почвенных агрегатов которые появляется в результате естественного фракционирования частиц под действием почвенных растворов. Позднее был уточнен размер частиц и минералогический свойств кремнеземистой присыпки [3;4;7;14;18].

В настоящее время суспензионная миграция пылевато-песчанных частиц из верхних в нижележащие горизонты считается основными механизмом ее образования [10;11]

По мнению В.А. Ковды основные процессы образования аморфного кремнезема- его гидрогенная и биогенная аккумуляция из почвенных растворов [9]

Цель работы - исследование морфологического, минералогического и валового химического состава тонкодисперсной, части светло серо-коричневых (каштановых) в том числе пылевато- песчаных глубинно глееватых кутан.

В этом отношении ранее была установлена тесная связь минералогического состава тонкодисперсных компонентов гумусово-аккумулятивных горизонтов почв водосбора Неилко в отложении в Арпачайской долины. Методами сканирующей электронной микроскопии показано участие диатомовых отложении [8].

Объекты и методы исследования

Объект исследовании расположен в Юго-Западной и Юго-Восточной частях нижней зоны и предгорной части светло серо-коричневых (каштановых) почв, сформировавшихся четвертичными аллювиальными отложениями (глины и суглинка, а также пески, галечники).

Основными почвообразующими породами является глубинно-водопроницаемые суглинистые и глинистые отложения (2, 4, 9, 16).

Для климата характерно сочетание умеренного теплого климата с сухими летом.

Среднегодовая температура 10-14⁰ С и среднегодовое количество о осадков составляет 215300 мм, большая часть которых выпадает в весенне-осеннем периоде.

Формирование светло серо-коричневых (каштановых) почв происходит на относительно низких частях рельефа. Складывающиеся природно-климатические условия, тяжелый гранулометрический состав почв и пульсирующий окислительно-восстановительный режим определяют их специфические черты отбеливание от гумусовых горизонтов, конкреции и гелеобразования, дифференциацию профиля по элювиально-иллювиальному типу образования пылевато-песчаных кутан в иллювиальной части профиля. Гумусово-аккумулятивный горизонт имеет слабую мощность 10-30 см. В верхней части горизонт слабо задернован корнями растительности, а нижняя граница горизонта неровная, что, характерно для светло серокоричневых (каштановых) почв.

Почва тяжелоглинистая. В почвообразующей породе содержится 49,96-71,76 и 52,72-69,70 % физической глины и 30-48 % ила. Распределение илистой фракции имеет ясно выраженный эллюювиально-иллювиальный характер.

В основу исследования положено изучение химико-минералогического состава тонкодисперсной части светло серо-коричневых (каштановых) почв.

Фракции дробной пептизации: воднопептизируемый (ВПИ), и агрегированный (АИ) илы выделены по методу Н.И. Горбунова из основных генетических горизонтов и из пылевато- песцанной кутаны в горизонтах. Физико-химические анализы выполнены общепринятыми методами [1]

Для определения минералов использован универсальный рентгендифрактометр «Дрон 2,0». Излучение КаСи и фильтрованное Ni. Режим работы аппаратуры: напряженные на трубке 35 кВ, анодный ток 12 мА скорость вращения гониометра 2⁰ С/мин. Для рентгенносьемок были подготовлены ориентированные препараты. Для рентгенносьемок образцы были обработаны 30%, H₂O₂ С целью удаления органического вещества и натрий дитионит цитрат бикарбонатный по методике Мера-Джексона для удаления рентгеноаморфных соединении железа и алюмина с последующим насыщением катионом магния из 1 н раствора Mg Cl₂. Препараты снимали в воздушно сухом состоянии, после прокаливания при температуре 550⁰С в течение 2 ч а также при насыщении этиленгликолем. Расшифровку рентгенограм проводили по общепринятым методикам [5, 6, 12]. Полуколичественная оценка содержания глинистых минералов в ВПИ и АН осуществлена по методике Бискай [17].

Обсуждение результатов

Валовой химический состав (табл. 1.) светло серо-коричневых (каштановых) почв фиксирует четкую дифференциацию оксидов элементов, которая показана в морфологическом описания почвы. Верхняя часть профиля содержит наибольшее количество оксида кремнения по сравнению с иллювиальной частью профилю почвообразующей породы. Элювиальная часть профиля обеднена оксидами алюминия и железа. По всему профилю преобладает силикатное железо над его свободными формами. Увеличение соотношения силикатного и свободного железа в пользу последнего отмечается в элювиальной части профиля, что отражает неодинаковую интенсивность процессов мобилизации железа [13, 15].

Валовой состав кутана на содержанию SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, и MgO существенно отличается от состава нижних горизонтов. Резко увеличено количество кремния по сравнению со вмещающей породой (62,85-67,54 % соответственно). Отмечается заниженное количество оксида аллюминия и железа соответственно 16,53, 17,90 и 7,13-8,05%. Содержание оксидов MgO по CaO и K₂O по сравнению Na₂O высокая.

Профиль светло-серо-коричневых (каштановых) почв резко дифференцирован как по содержанию илистой фракции, так и по категориям ила разной прочностью связей. Различия по минералогическим показателям этих категорий илов отмечается также и в их распределении в пределах профиля.

По валовому, минералогическому составу ВПИ профиль светло-серо-коричневых (каштановых) почв, так же как почв в целом, четко разделяется на две части.

Таблица 1. Валовой химический состав светло серо- коричневых (каштановых) почв Юго-Западного части (в целом воднопептизируемого и агрегированного илов, в % от прокаленной навестки) Нахичеванской АР

Верхная часть (до глубины 61 см) характеризуется большим содержанием ила, в котором из слоистых силикатов доминируют магнезиальный хлорит, в том числе слюда-иллита (гидрослюда) и в смешаннослойный смектит - хлорит. Образование этей категории ила с низким содержанием смектитовых пакетов характер изучается большим количество тонкодисперсного кварца, полевых шпатов, анфиболов.

Существенно уменьшается содержание каолинита, смектита смешаннослоного хлорита. Рефлексы иллита (гидраслюда) очень четкие с острыми вершинами, с небольшой асимметрией (рис. 1). Количество смектитовых компонентов в Юго-Восточной части Шарурской равнины достигает максимума. В нижних горизонтах вновь усиливается роль слюдистых элементов, что подтверждается так же некоторым увеличением количества валового калия. В эту категорию илов переходит небольшое количества каолинита, хлорита и смешаннослойно го хлорит-вермикулита.

Процентное соотношение минералов предгорной территории Бабекского района в селе Джахри в светло серо-коричневых (каштановых) почвах содержание смектитовых минералов тонкодисперсной фракции, высокое и изменяется в пределах 16,2-16,8%. Содержание слюдо иллита (гидроемоида) в этих почвах изменяется в пределах 5,4-9,3%, каолинитовые минералы содержатся в количестве 10,4-12,0% (табл. 2).

По сравнению с тонкодисперсными минерала, содержание первычных минералов в этих почвах высокое и изменяется в пределах для кварц SiO2 19,6-20,2%, полевого шпата 14,1-16,1%, гематита ^е₂0₃) 5,1-6,1% и вулканический пыли в пределах 7,0-8,8%.

Рис. 1. Рентген-дифракторграммы тонкодисперсной части (1-ВПИ, 11-АИ) светло-серо-коричневые (каштановые) почв Юго- Западной и Юго- Восточной склоны Нахичеванской АР. 1 - образец в воздушного сухом состоянии. 2 - образец после сольвотации этиленом гликолом. 3 - образец после прокаливания при температуре -55

Рис. 2. Фотографии воднопептизируемого ила: Юго-Западной и Юга- Восточной склоне светло-серокоричневых (каштановых) почв Нахичеванской АР (остальные пояснения в тексте)

Таблица 2. Процентное соотношение минералов в горных светло-серо-коричневых (каштановых) почвах Бабекского района Нахичеванской АР

Электронно-микроскопический анализ (РЭМ 14) показал, что морфология частиц ВПИ меняется в соответствии с описанным выше изменением его минералогического состава. ВПИ, выделенный из верхней части профиля, содержащий главным образом слюдо-иллит (гидрослюды), высокодисперсный кварц и полевые шпаты представлен довольно грубыми частицами хорошо ограненной формы.

Частицы ВПИ выделенного из нижней части профиля более тонкие, чешуйчато-изогнутие, что характерно, для смешапослойных образований.

Соотнешение основных минеральных фаз агрегированных илов существенно отличается от таковых минералов, перешедших в пентизированное состояние.

Отмечается более высокое содержание смектитовой фазы, представленная слюда- смектитами и каолинит смектитами.

Особый интерес представляет дифференциация каолинитов и каолинит-смектитов по категориям илов. Если в пентизируемое состояние переходит каолинит, то в агрегированных илах доминирует каолинит смектит с высоким содержанием смектитовых пакетов.

В соотвественнии с изменениями минералогического состава АИ как в пределах профиля, так и по сравнению с ВПИ изменяется и их химический состав. Количество оксида кремния в агрегированной категории илов значительно ниже, чем в ВПИ, но характерно более высокое количество оксида алюминия. Количество окисли железа аналогично таковому материалу, перешедшему в пептизируемое состояние в верхней части профиля.

1. Для Юго- Заподной и Юго-Восточной части светло серо-коричневых (каштановых) почвах Нахичеванской АР характерно четко выраженная дифференциация профиля по элювиально иллювиальному типу. Она прослеживается по морфологическому строению, химическому составу воднопентизируемого и агрегированного илов.

2. Фиксируется изменение соотношений минералов в илах разной прочности связей с компонентами почвы. В пентизируемое состояние элювиальной части профиля переходит обломочный материал, состоящий из слюда-иллита (гидрослюд), каолинита, смектита, тонкодисперсного кварца, полевых шпатов, амфиболов и смешаннослонных слюда- смектитов с низким содержанием смектитовых пакетов. В иллювиальных горизонтах пентизируется перечисленные выше минералы, одинако среди них увеличивается содержание разупорядоченных слюда-смектитовых образований и существенно снижается количество тонкодисперсного кварца, полевых шпатов, иллит (гидрослюда).

3. Валовой химический состав ВПИ характеризуется в соответствии с его минералогией и существенным обогащением элювиальной части профиля оксидами кремния и обеднением окислами других элементов.

4. Наблюдаем резкую дифференциацию минералов в категории агрегированных илов, состав которых существенно отличается от такового ВПИ. Эти различия обусловлены соотнешением минеральных фаз. В АИ значительно больше смешанно-сложных слюда- смектитов и каолинит смектитов.

Впервые отмечается дифференцация каолинитовых фаз в зависимости от прочности связей между компонентами: в пентизированное состояние переходит каолинит, а в агрегированных илах находятся каолинит и смектитовые образования.

5. В предгорных светло-серо-коричневых (каштановых) почвах процентное соотношение минералов в илистой фракции очень низкое и изменяется по профилю монтмориллонит 16,216,8%, иллит (гидрослюда) 5,4-9,5%, каолинит 10,4-12,8 а содержание первичного минерала высокое и существенно изменяется в пределах SiO₂ d -кварц 19,6-20,2%, полевые шпаты 14,116,1%, гематит (Fe₂O₃) 5,1-6,1%, вулканический пыл 7,0-8,8% соответственно.

химический почва минерал глинистый

Список литературы / References