Топырақтану геология негіздерімен



жүктеу 1.31 Mb.
бет4/9
Дата19.09.2017
өлшемі1.31 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Химиялық үгілу - тау жыныстары мен оның минералдарының химиялық өзгеру процесінде жаңа минералдар және қосылғыштардың түзілуі. Химиялық үгілуге газ тәрізді оттегі мен судың жетіспеуінен пайда болатын, қысым мен жоғары температура жағдайында қалыптасқан магмалық жыныс қатысады. Жердің беткі қабатында бұл жыныстар мүлде басқа жағдайда болады: төмен температура мен қысым, оттегі және сұйық күйіндегі судың көп мөлшері бұл жынысты химиялық тұрақсыз етеді. Химиялық үгілудің маңызды факторы болып су, көмірқышқыл газы және оттек болып табылады. Су тау жыныстары мен минералдардың еріткіші.

Минералдардың сумен ыдырауы температура жоғарлағанда және көмірқышқыл газына қаныққанда күшейеді. Соңғысы суда минералды талқандаушы әсерін күшейтетін қышқыл реакцияны көбейтеді.

Минералдардың химиялық ыдырау жолына температура әсер етеді. Температураны 100 С көтерген сайын химиялық реакция 2-2,5 есеге тездетіледі.

Мұнымен химиялық үгілудің экваторлық аймақтағы қарқындылығы мен полярлық аймақтағы бәсеңділігі түсіндіріледі.

Химиялық үгілу процестеріндегі маңызды рөлді оттегі атқарады, ол тау жыныстарының айтарлықтай түбіне еніп, тотығу процесін қамтамасыз етеді. Химиялық үгілу процесінде бірнеше қатарлар ажыратылады, олардың ішіндегі ең маңыздылары: еру, гидролиз, гидратация және тотығу процестері.

Тау жыныстарының көмірқышқыл газымен басқа қосылыстардан тұратын сумен еру процесі табиғатта кең тараған:


СаСО3+СО22О → Са(НСО3)2
Құрамында хлорлы тұзы бар суда минералдардың ерігіштігі артады.

Судың магмалық жыныс минералдармен әрекеттесуінде негізгі химиялық реакция-гидролиз болып табылады. Гидролиз реакциясы сілтілік және жер сілтілік металдардың диссоциаланған су молекуласы-сутек иондарының кристалл торлары катиондарынң алмасуына әсер етеді.

Бұл реакцияныы ортоклаз үшін схемалық түрде көрсетуге болады:
К2Аl2Si6O16+2H2O→H2Аl2Si6O16+2КОН
Түзілген КОН кремнезем бөлімінің ыдырауымен кристалдық тордың бұзылуы және калонит түзілуі жүретін сілтілік реакция ерітіндісіне себепші болады. Мысалы:
H2Аl2Si6O16 + nH2O^ H2Аl2Si6O8H2O+4 SiO2 nH2O
КОН СО2 – мен бірге карбонаттың түріне ауысады.
2КОН+ СО3 →К2СО3 +H2O
Тропикалық және субтропикалық климат жағдайында байқалатын жоғары температурамен үйлескен судың көп мөлшері мен СО2 газының қатысында аллюминий мен кремнезм тотықтырушы бос гидраттар түзетін гидроилз каолиниті байқалады. Мысалы:

H2Аl2Si2O5H2O→ Аl2O3nH2O+ Si2O2nH2O


Силикаттардың гидроилзі нәтижесінде жер бетінің үгілуінің термодинамикалық жағдайында химиялық тұрақты жаңа өнімдер түзіледі.

Сонымен қатар гидратацил су қызметтеріне байланысты, яғни су бөлшектерінің минералдар бөлшектерімен химиялық бірігу процесі.

Мысалы:
2Fe2О3+3H2O→2Fe2О3*3H2O

гематит лимонит


Құрамы күрделі минералдар – силикаттар мен алюмосиликаттарда гидратация байқалады. Олар қоршаған ортаның су ерітіндісі, газдар және үгілудің басқа факторларымен өзара әрекеттестігін қамтамасыз етіп, минералдар бетінің борпылдақтануы әкеледі.

Тотығу-үгілу зонасында өте кең таралған реакция. Тотығуға құрамында шала тотыққан темір бар көптеген минералдар немесе тотығуға қабілетті басқа да элементтер қатысады. Мысалы ретінде сұйық ортағы молекулярлы оттектің сульфидтерімен әрекеттесуін айтуға болады.

Пириттің тотығуы кезінде сульфаттар және темір тотығының гидраттары қатар жаңа минералдар түзуге қатысатын күкірт қышқылы қалыптасады:

2FeS2+ 7O2 + 2H2O = 2FeSO4+2H2SO4,

12FeSO4 + 6H2O + 3O2 = 4Fe2(SO4)3 + 4Fe(OH)3,

2Fe2 (SO4) з + 9H2O = 2Fe2O3 • 3H2O + 6H2SO4.
Тотығу процесі кезінде тау жыныстарының бастапқы реңі өзгеріп, сары, қошқыл, қызыл түстер пайда болады. Қатты тотыққан жыныстар әдетте топырақты кеуекті құрылымға әкеліп соқтырады (үгілудің қызыл түсті қабығы).

Химиялық үгілу нәтижесінде физикалық күйі мен минералдардың кристалдық торларынң бұзылуы жүреді. Жыныс жаңа минералдармен байытылып, ылғал сыйымдылық, сіңіру қабілеттеріне ие болады.



Биологиялық үгілу – тау жыныстарының ағзалардың тіршілік әрекеті мен олардың өнімдері әсерінен механикалық бұзылу процесі. Жердің беткі қабатындағы тау жыныстарының бұзылу процесі ағзалардың белсенді қатысуымен өтеді. Абиотикалық үгілу жерде өмір пайда болғанға дейін жүреді. Биологиялық үгілу кезінде ағзалар құрылысына қажетті минералдық заттарды жыныстан алады, топырақ түзілу және топырақтың қалыптасуына жағдай жасай отырып, жыныстың беткі горизонттарына шоғырланады. Ағзалардың тау жынысына шоғырлануынан олардың үгілуі бірталай күшейеді. Өсімдік тамырлары мен микроорганизмдер тіршілік әрекеті процесінде сыртқы ортаға минералдарды жоятын көмірқышқыл газы мен әр түрлі қышқылдарды бөліп шығарады. Нитрификация процесінде азот қышқылы пайда болады, күкіртбактериялар мен тион бактериялардың әрекеті күкірт қышқылының түзілуіне әкеледі. Бұл қышқылдар көптеген минералдық қосылыстарға ерігіштік әрекет көрсетіп, үгілу процесін күшейтеді. Диатомды балдырлардың кремнеземнен тұратын сауыты алюмосиликаттарды бүлдіруге қабілетті екендігі экспериментальды дәлелденген. Meghatherium туысына жақын силикат бактериялардың шырышты бөлінісі далалық шпаттарды бүлдіруге қабілетті. Penicillium туысына жататын саңырауқұлақтар біріншілікті минералдардың бұзылуына қабілетті гумустың фульвоқышқылына ұқсас зат бөледі.

Үлкен жыныстарды бұзатын қыналар көмірқышқылы мен ерекше қына қышқылын бөледі. Қыналар жыныстарды тек химиялық емес, механикалық бұзады, олар сонымен қатар біріншілікті минералдардың түйіршіктеріне бірігу жазықтығы бойынша гифалардың енуін қамтамасыз етеді. Жануарлар өсімдіктер сияқты тау жыныстарын механикалық қопсытып, өздерінің бөліністерімен өзгеріске ұшыратады. Үгілу кезіндегі тау жыныстарының бұзылу сипаты минералдық құрамнан жынысқа өтетін орта жағдайларына байланысты. Соңғысы үгілу өсімдіктерінің құрамында байқалады. Қышқыл жыныстардың үгілуінде құм мен құмдақ, ортасында саздақ және негізгісінде – ауыр саздақ пен саз түзіледі.



Үгілу типтері. Үгілу процесі тау жыныстарының құрамы мен сипатына ғана емес, олардың өтетін ортасына байланысты.

Концентрация және ерітіндінің тұзды құрамы, реакция, тотығу-тотықсыздану жағдайлары маңызды роль атқарады. Үгілу процестері көп жағдайда климатпен байланыстырылады. Үгілудің ерігіш өнімдері құрғақ климат жағдайында қорғалып, ылғал климат жағдайында жуылады.

Үгілу процесінің қарқындылығы бойынша 2 негізгі түрін ажыратады: аллитті және сиаллитті.

Үгілудің сиаллитті түрі екіншілікті алюмосиликат пен ферросиликат түзілетін орташа мөлшердегі ылғалды қоңыржай климат жағдайында дами алады. Осыған орай үгілу процесінде тау жыныстары физикалық және химиялық төзімді келіп, өсімдіктер өмірі үшін қолайлы жаңа қасиеттерге ие болады.

Үгілудің аллитті типі ылғалды тропикалық климат жағдайында дами алады, онда гидролиз және кремний, алюминий және темір тотықтары гидраттарының пайда болу процестері қарқынды жүреді.

Сонымен үгілу кезінде тау жыныстары терең физикалық және химиялық өзгерулерге шалдығады және тау жынысы өсімдіктер тіршілігіне қолайлы жаңа қасиеттерге ие болады.



3.2 Тау жыныстарының топырақ түзілетін беткі горизонттары топырақ түзілуі немесе аналық жыныс деп атайды. Жер қыртысын қосып тұратын тау жынысы шығу тегі бойынша – магмалық, шөгінді, метаморфтық болып 3 топқа бөлінеді.

Магмалық жыныс – жер қабатының ішіндегі балқыған сұйық массаның суу немесе жер бетіне лава күйінде шығу кезінде түзіледі. Бұл жыныстардың бәрі кристалдық құрылымға ие. Үлкен тереңдіктегі магманың баяу суу кезінде жыныстар ірі, жақсы ажыратылатын кристалдардан түзіледі (Мысалы, гранит). Магманың жылдам және тұрақсыз салқындауы кезінде жеке, ірі кристалдардың қосылуынан жасырын кристалды немесе ұсақ кристалды жыныстар түзіледі.

Магмалық жыныс литосфераның 95 %-ын құрай отырып, топырақ түзілуі жыныс ретінде шектелген таралымға ие және ең бастысы таулы аймақтарда кездеседі (Кавказ, Орал).



Шөгінді жыныс – жер бетінде үгілу жолымен және магманың, метаморфтың үгілу өнімдерінің немесе әртүрлі организмдер қалдықтарының ыдырауынан түзіледі.

Шөгінді жыныс 3 топқа бөлінеді:



  1. сынғыш

  2. сазды немесе балшықты

  3. химиялық және органикалық шығу жынысы

Сынғыш немесе кластикалық жыныстар түрлі жыныстар өнімдерінің механикалық бұзылуын көрсетеді. Сынықтардың көлемі мен пішіні және қасиеттену дәрежесі бойынша олар тірі сынықты (псефиттер), құмды (псаллитті) және алевритті жыныстар көлемі мен пішіні бойынша бөлімдерді құрайтын бірнеше топтарға бөлінеді.

Құмды жыныстар құрылысы бойынша борпылдақ-құм және цементтелген құмдақ болып бөлінеді. Құмды жыныстардың минералдық құрамы әр түрлі болады. Олардың арасында мономикті, олигомикті және полимикті сияқты айырмашылықтарды ажыратады. Мономикті жыныстар кварц пен басқа минералдардың аздаған қоспаларынан тұрады. Олигомикті жыныстарда минералдардың 75 – 45 % -ы кварц , ал қалғандары домалақ шпаттар слюдалар. Полимикті жыныстарда кварц, далалық шпаттар немесе түсті минералдар түйіршіктері кездеседі.

Алевритті жыныстар немесе алевриттер мөлшері 0,1-0,01мм болатын жіңішке түйіршіктерден тұрады. Олар құм мен саз арасындағы аралық орынды алады. Оларға құмдақ, саздақ және сары топырақ жатады.

Сазды жыныстар - <0,01мм шамадағы бөлімдерден тұратын, олардың ішінде <0,001мм бөлімдерге ие шөгінді жыныстар тобы. Саздың түсі өзінің құрамындағы минералдар мен қоспаларға байланысты.

Нығыздалу нәтижесінде түзілген тығыз, өте қатты сазды жыныстар және иілімді саздардың дегидраттану мен цементтенуі аргиллиталар деп аталады.

Шөгінді жыныстар арасында химиялық және органикалық пайда болуына қарай келесі негізгі топтарды ажыратады: карбонатты, кремнийлі, күкіртқышқылды және галлоидты (гипс, тасты, тұз,т.б.), темірлі, фосфорлы және каустобиолит—органогенді жанғыш жыныстар (шымтезек, көмір,мұнай және т.б.).

Топырақ түзуші жыныстардың қалыптасуында химиялық және органикалық пайда болған шөгінді жыныста маңызды рөлді карбонатты шөгінді алады. Карбонатты жыныстардың ішінен әктастарды, мергелдер, доломиттер және борды бөледі.

Метаморфтық жыныстар үлкен қысым мен жоғары температура әсерінен жер қыртысының терең қабаттарында магмалық және шөгінді жыныстарда түзіледі. Оларға әртүрлі тақтатастар (сазды, слюдалы, кремнийлі), мраморлар (ізбестен түзілген), кварцтар (құмдақтан түзілген) жатады.

Метаморфтың жыныстың үгілу өнімдері топырақ үшін аналық жынысты сирек пайдаланады, олар магмалық жыныс сияқты таулы аймақтарда кездеседі.

Барлық тау жыныстарын жасына қарай 2 үлкен топқа бөлуге болады:


  1. көне немесе түпкілікті, көбіне тығыз жыныстар.

  2. төрттік немесе осы заманғы, ең континентальдық немесе теңізден пайда болған борпылдақ шөгінді жыныс.

Бірінші топ жыныстары түрлі геологиялық дәуірлер мен кезеңдердегі магмалық , шөгінді және метаморфтың тау жыныстарының бүлдіру өнімдері болып табылған. Олар таулы аймақтарда кең таралған, ал жазықтық жерлерде салыстырмалы сирек кездеседі.

Біздің еліміздің, әсіресе Европалық бөлігінің жазық кеңістікте түгелдей дерлік топырақ қалыптасатын 2-топтың мықты тұнба қабаттарымен жабылған.

Топырақ түзуші жыныстар шығу тегі бойынша келесі негізгі категорияларға бөлінеді: элювиальды, делювиальды, пролювиальды, аллювиальды, көлдік, мұз, теңіз.

Элювиальды жыныс немесе элювий – тау жыныстарының үгілген жерінде пайда болған үйінділері. Осы заманғы элювиальды жамылғыны көп жағдайда «үгілу қабаты» деп атайды. «Элювий» және «үгілу қабаты» терминдері синоним ретінде қолданылады. Элювиальды жыныстар денудация процесі немесе қатты нашарлаған жазық су айратын кеңістіктерде біршама дамыған. Беткейлерде элювиалдар болмайды немесе аз мөлшерде дамиды. Элювий борпылдақ жыныста құрамы мен қасиеті бойынша соңғы жыныстан аз ерекшеленеді.

Тығыз жыныстардағы элювиальды түзіліс механикалық және минералдық құрамы бойынша біркелкі емес. Олар әдетте соңғы жыныстардың түрлі көлемдегі сынықтарын құрайды. Элювил түсі қатты құбылғыш және соңғы жыныс пен үгілу сипатына тәуелді.

Элювияның өзгеше белгілері соңғы жыныс пен үгілу өнімдерінің тығыз генетикалық байланысы және вертикалды қабатты бақылау кезіндле оған біртіндеп өтуі болып табылады.

Элювийдің механикалық құрамы құмды, құмбалшықты, балшықты және қиыршық тасты болып келеді. Қазақстандағы үлгісі – Бетпақ дала.



Делювиальды шөгінді немесе делювий жаңбыр мен қар суларының шайылу нәтижесінде қыраттардың беткейлері мен етегінде және аздаған суайырықтарда үгілген тау жыныстарының жиналуы.

Делювиальды шөгінділердің белгілері қабаттану және кейбір жабысқан механикалық бөліктерінің іріктелуі: біршама ірілері беткей бойынша жоғары шөгеді, ал біршама ұсақтары беткейдің етек жағында.

Делювийлердің механикалық әртүрлі-құмды, құмдақ, саз және саздақ болады. Бұл шаюды төндіретін жыныстың механикалық құрамына және олардың делювиальды тасқындарының іріктелу дәрежесіне байланысты болады.

Барлық жағдайда делювий ақырғы жынысқа қарағанда ұсақ түйіршікті болып келеді. Делювий шөгінділер беткейлерде негізінен шлейф түрінде жиі кездеседі, ені бойынша ұлғайып көрші шлейфтермен құбылады. Олар бөктер бойынша жоғары көтеріліп, біртіндеп ұлғайып, делювий құрамы бойынша өзіне жақын элювиймен біріге отырып, су айрыққа жетеді.

Элювий мен делювий арасындағы шекті жүргізу қиын жерлерде оларды жалпы атаумен біріктіреді.

Пролювиальды шөгінді. Таулы аймақтарда уақытша күшті тасқындар ұсақ топырақтармен бірге іріктелмеген түйіршікті материалдардың көптеген мөлшерін алып кететін күшке ие. Тау аралық алқаптарда өзен сағаларының алқаптарында және сай-салалы жүйеде жиналған борпылдақ шөгінді жыныс, ерекше конустар түзе отырып, оны тау етегінде шөгеді. Осы тасқындардан қалыптасқан шөгінділерді пролювит немесе пролювиальды шөгінділер деп атайды.

Аллювиальды шөгінді немесе аллювий – тау жыныстары үгінділерінің өзен бойында немесе аңғарларында белгілі бір арнамен ағатын су тасқындарының әрекетінен түзілетін шөгінділері (малта тас, қиыршық тас, құм). Аллювиальды ағынды көлдердің түптік шөгіндісі мен өзендердің атыраулық шөгіндісі кіреді. Әртүрлі механикалық құрамдағы аллювиалдың түрлілігі айқын, бөліктердің түрлілігі бойынша материалдарды жақсы іріктеуімен ажыратылады.

Осы шөгіндердің арасында шымтезек линзалары, өсімдік пен жануар организмдерінің қалдықтары, судағы және жердегі молюскалардың, кейде омыртқалылар сүйектері кездеседі.

Аллювийдің бірнеше типтері ажыратылады. Бұл аллювиальды типтері су тасқынының гидрологиялық сипатына қарай әртүрлі көрінеді. Өзендердің тегіс территориясында аллювияның барлық типтері дамыған.

Көлді шөгінділері – қазіргі және бұрынғы (көне) геологиялық кезеңдерде көл табандарында шөккен жыныстар. Жаратылысына қарай механикалық (малта тас, қиыршық тас, құм, лай, құмайт, балшық), химиялық (көл боры, табиғи сода, ас тұзы, гипс, мирабилит) және органикалық (шымтезек, сапропель, диатомит) түрлері болады.

Жамылғы құмбалшықтар (покровные суглинки) және балшықтар – суаралық кеңістікте мұздардың еру жерінде үйілген тараған құрылысы біркелкі, тығыз, орта және жеңіл шаңды құмбалшық. Тобыл-Обаған өзендерінің арасында көрінеді.

Лесстер және лесс тәрізді құмбалшықтар – біртұтас құрамды және дақ қуысты сарғыш – қоңыр немесе жалын түсті, шөгінді тау жынысы. Лесс қабаты өте қалың (он шақты метр) жар бағаналары бөлшектенеді. Суда жақсы өткізеді, шөгу қабілеті жоғары. Лессте көбінесе құнарлы қара және құба топырақтар дамиды. Үлгісі – Қаратаудың маңайындағы тегістік.

Эол шөгінділері – жел әсерінен жер бедері формаларында (құм төбелер, дөңдер, шағыл құмдар-барханы) қалыптасқан борпылдақ жыныс. Құрғақ аймақтарда тарайды.

Мұздақты морендік шөгінділер - мұздардың массаларымен ауыстырылып орныққан және үйілген тау жыныстарының үгілу өнімдері.
3.3 Топырақ түзілу процесіжер планетасында тіршілікке ең маңызды процесс, үйткені жердің үстіңгі қабатында жансыз тау жыныстарынан топырақ түзілу нәтижесінде құнарлығы бар жаңа табиғи дене – топырақ қалыптасады.

Сонымен, топырақ түзілу бес факторы бөлінеді:

- тау (аналық) жыныстары;

- тірі организмдер;


- климат;

- жер бедері (рельеф);

- уақыт.

Топырақ түзілу процесінің теориялық негізін қалаушы орыс және шет ел ғалымдары В.В. Докучаев, П.А. Костычев, Н .М. Сибирцев, В. Р.Вильямс, К.Д, Глинка, Г. Йенни, Ф.Дюшофур болды. Кейінгі жылдары осы бағытта топырақтану ғылымына үлкен үлес қосқан ғалымдар И.П. Герасимов, В.А. Ковда., Б.Б. Полынов., И.В. Тюрин., А.А. Роде т.б. Табиғатта, топырақтың құралуы-өте ұзаққа созылатын құбылыс. Ол биологиялық, физикалық, химиялық процестердің қатысуымен жүреді. А.А.Роденің анықтамасы бойынша топырақ түзілуі процесі дегеніміз оның қабатында өтіп жататьш заттармен энергияның өзгеру және жылжу құбылыстарының жиынтығы.

Топырақ тау жыныстарының ұзақ геологиялык мерзім ішінде физикалық, химиялық жолдармен үгілген, мүжілген және табиғи күштер арқылы жылжып шөккен тау жыныстарына тірі ағзалардың коныстанып, олардың биологиялык мүжілуі байқалған уақыттаң бастап дами бастайды. Осы топырақ құралудың бастапқы кезеңінде онын құралуына бактериялар, балдырлар одан кейін қоныстаңған саңырау-құлақтар және төменгі сатыда дамыған өсімдіктер әсер етеді. Тау жынысы құрамы осы ағзалардың қалдыктары түсіп, оның құрамында органикалық заттар пайда болған. Осылай дайындалған ортада жоғары дәрежедегі дамыған өсімдіктер қоныстанып, олардың жаксы дамыған тамыр жүйесінің және көп мөлшері органикалық қалдықтарынын әсерінен топырак құрау процесі үдей түскен. Осы кезеңде топырақ кабатында жәндіктер мен жануарлардың жануарлардыңда әрекеті молайған. Өсімдіктер мен ағзалардың әрекетінің әсерінен топыракта органикалық заттар қоры және карашірінді немесе гумус жиналған. Олардың құрамында қоректік заттар қоры шоғырланған. Осыған байланысты топырақтың физикалык және басқа да қасиеттері жақсара түскен. Сөйтіп, кұнарсыз тау жынысынан бірте-бірте топырақ пайда болады.

Топырақтың кұралу және даму құбылыстары жер шарында өтіп жататын әр түрлі күрделі заттар және энергия айналымдарына араласып қатынасады. Ол айналымдардың бастылары геологиялык, биологиялық және биогеохимиялық.



Геологиялык зат айналымы тау жыныстарының үлкен кеңістікте байқалатын және ұзақ уақытқа созылатын геологиялық ауқымды құбылысы. Топырактану ғылымы тұрғысынан алғанда академик В.А.Ковда геологиялык зат айналымына келесідей анықтама береді: «геологиялық зат айналымы дегеніміз, жер қыртысының, магмалық және шегінді тау жыныстарымен минералдардың, жер қыртысының кабаттарға бөлініп, үгілу қабатының жер бедерінің пайда болу құбылыстарының және үгіліп-мүжілудің сұйық, қатты және химиялық заттары ағымының құралуы, жер үсті, жер асты суларымен, желмен олардың шоғырланып шөгу құбылыстарының жиынтығы».

Үлкен геологиялық зат айналымының жалпы схемасы 2-суретте келтірілген. Геологиялык зат айналымы аркылы тау жыныстары үгіліп шөгіп топырак түзілуіне қолайлы жағдай туады.



2-сурет. Үлкен геологиялык зат айналымның жалпы схемасы



Биологиялық зат айналымы дегеніміз қоршаған орта және өсімдіктер мең жан-жануарлар арасындағы кайталанып отыратын заттар және энергия алмасуы. Биологиялык зат айналымның өзіне тән өзгешіліктері бар және ол топырак түзілуге үлкен ықпал жасайды. Биологиялык зат айналымы кезінде тірі организмдер алғашқыда тау жынысынан, кейіннен топырақтан қоректік заттарды іріктеп сіңіреді.

Одан соң ол заттар биологиялык өнім құрамына енеді. Организмдердің қалдықтары жер бетіне түсіп және топырақ ішінде ыдырағанда қоректік заттар оған қайтадан оралады.

Осы айналымның нәтижесінде топырақтың жоғарғы қабатында биофильды элементтер шоғырланады.

Биогеохимиялық айналымы өзара келісімді жүйе ретінде кеңістікте және белгілі бір уакыт аралығында топырактың тірі немесе өлі бөлігінде сатылап жүретін заттардын өзгерістерімен жылжу құбылыстары.

Бұл зат айналымның өзгешілігі оның жер бетіне келіп түсетін күн нұры радиациясының жыл мезгілі ішінде өзгеруіне, өсімдік дүниесінің өсіп дамуының кезеңдеріне сәйкес құбылуы яғни кезеңденіп жүруі.


3.4 Табиғатта топырақтың құралуы күрделі жағдайда жүреді. Сондықтан топырақтың құралуын, оның даму кезеңдерін шартты нұсқа (модель) түрінде қарап пайымдауға ғана болады.

Топырактың құралу процесінде келесідей басты буындар бар деп есептеленеді:

- тау жыныстары минералдарының, кейіннен топырақ минералдарының өзгерістерге ұшырауы;

- топырақта органикалық заттардың шоғырлануы және олардың өзгерістерге ұшырауы;

- топырақтағы минералды және органикалық заттардың әрекеттесіп күрделі органикалық- минералды қосылыстар түзуі;

- топырақтың үстіңгі қабатында біршама қоректік заттар мөлшерінің шоғырланып жиналуы;

- топырақ құралуы кезінде пайда болған заттардың ылғалдың әсерімен онын тік бойында және үстіңгі бетінде жылжуы.

Аталып өткен топырақ кұралу процесінің негізгі буындарының жүру карқыны топырақтың пайда болуы, дамуы кезінде әр түрлі болып келеді. Сондықтан топырақтың пайда болуын үш кезеңге бөлуге болады:

Бірінші - топырақ құралуының алғашкы кезеңі.

Екінші - топырақтың даму кезеңі.

Үшінші - топырақтың кемелденіп жетілген кезеңі.

Топырақ құралуының алғашкы кезеңі тау жыныстарына тірі ағзалардың қоныстануынан басталып, топырақ түзілуіне себепкер факторлардың катысуымен жүреді. Осы алғашқы кезеңнің өзінде заттардың биологиялық айналымы қалыптасады. Бірак бұл айналымның көлемі шамалы болады. Өйткені тау жыныстарына ең бірінші қарапайым өсімдіктер (саңырауқұлактар, кыналар, балдырлар), микроорганизмдер қоныстанады. Осы кезеңде физикалык, физикалық-химиялык, химиялық процесстер (заттардын еруі, шөгуі, булану, конденсациялануы, сіңуі т.б.) жүреді. Осы құбылыстардын әсерінен заттардын өзгеруімен козғалып жылжуы байқалады. Биогеохимиялык зат айналымы әлі калыптаспаған болады. Топырак құралуынын алғашкы кезеңі барысында оның қатты бөлігінін көптеген белгілері болмайды. Топырак әлі калыптаспаған, тек оның құралуына дайындықтар жүріп жатқан кезең болып есептелінеді.

Топырақтың даму кезеңінің басталуы жер бетіндегі экожүйелердің биологиялык өнімінің ұлғаю кезеңінен басталады деп есептеуге болады

Осы кезеңде жоғары сатыдағы өсімдіктердің әрекетінің көлемі жоғарылап, биологиялык зат айналымның мөлшері ұлғаяды. Биологиялық зат айналымның әсерінен топырақта жаңа қосылыстар пайда болады және олар ағзалардың келесі тобына тиімділігі жақсы болып, келесі биологиялык айналымның көлемінің тағыда үлғая түсуіне мүмкіндік туғызады. Осы кезеңде топырақта қоректік заттардың жинақталған қоры түзіледі. Биогеохимиялык зат айналымы қалыптасады. Физикалык қасиеттері өзгеріп, топыраққа тән қасиеттер эпайда болып, оның заттық құрамы айқындалады. Сонымен катар осы кезеңде топырақтардың әр типіне тән қасиеттер де пайда болады. Соңғы бұл сатыда топырақ өзіне тән ерекшеліктерінің барлығын өз бойына қалыптастырып, топырак түзілді деп атай аламыз.

Топырақтың даму сатысы күрделі құбылыс және ол үзақ уақыт аралығында байқалып, одан әрі қарай жалғаса береді. Топырақтың даму сатысы тіршілік көзі құрығанда ғана тоқталады деп есептеуге болады.

Топырақтың кемелденіп жетілген кезеңіне көшуіне келесі себептер себептер бар. Топырақтың дамуы барысында бір мезгілде табиғаттың, коршаған ортаның жағдайлары ұзақ жылдар бойы бір қалыпты болуы ықтимал. Сол себепті топырақтың қоршаған ортамен байланысы оның қасиеттері өзгермей, ондағы құбылыстардың тұрақтылығымен сипатталады. Табиғи жағдайдағы биогеоценозда биологиялык зат айналымның кезекті сатысы, онын алдындағы айналымдарына сәйкес және оған қатысатын косылыстар алдыңғы айналымдарына қатысқан болып келеді. Сонымен бірге тау жыныстарының минералдарынан зат айналымына қосылатын элементтер өте шамалы болады. Көрсетілген себептердің салдарынан топырақтың құрамы, негізгі қасиеттері көп уақыт бойы тұрақты болып қалыптасады. Сондықтан топырақты кемелденіп жетілген кезеңіне жетті деп санаймыз.

Топырақтың кемелденіп жетілген кезеңінде топырақ бойында түрлі құбылыстар өзара үйлесімді кеңістікте және белгілі бір уақыт аралығында өтіп, заттардын биогеохимиялық айналымын құрайды. Оның әсерінен топырақтардың қасиеттерінің ұдайы толысып отыруы байқалады. Сөйтіп топырақтың қасиеттерінің бір қалыпты, оның экожүйеде қалыптасуының тұракты болуын камтамасыз етеді.

Топырақты агроэкологиялық жүйеде пайдаланғанда ондағы үйлесімді қатынастар бұзылып, оның касиеттері өзгереді. Топырақтың оның қасиеттеріне, пайда болу заңдылықтарына, аймақтың топырақ құралу жағдайларына сүйене отырып, оны жаксарту шараларын қолданатын мәдени агроэкологиялык жүйелерді жүзеге асырған жағдайда топырактың кұнарлылығы ұдайы жоғарылай түседі.

Жер бетінде топырақ құралу факторларының өзара қарым-қатынасының алуан түрлі болып үйлесім табуы әсерінен табиғатта түрлі топырақ құралу процестері жүріп түрлі топырактар қалыптасады. Солай бола тұрса да әдемдегі барлык топырақтардың типтері құралуы кезінде бір-бірінен аздаған өзгешеліктері бар, бірак жалпы бағыты ұқсас процестер жүреді. Топырақ құралуының негізін қарама-қарсы бағытталған және бір-бірімен тығыз байланыста болатын биохимиялық, химиялық, физикалык, физикалық-химиялық процестер тірі организмдердің қоршаған ортадан минералды элементтерді сіңіруі және коршаған ортаға өздерінің, сонымен бірге, өнімдері мен қалдықтарының тигізетін әсері аныктайды. Топырақ кұралу процестері үш топқа бөлінеді. Олар:

- қарапайым микроүрдістер немесе процестер

- топырақ түзілуінің құрамды процестері (элементарные почвенные процессы)

- жалпы макропроцестер.

Қарапайым микропроцестерге қарама-карсы бағытта жүретін келесідей құбылыстар жатады:

- тірі организмдердің топырақтан минералды заттарды сіңіруі және органикалық заттарды синтездеуі. Организмдердің топырақка және атмосфераға органикалық және минералды заттарды бөліп шығаруы;

- органикалық заттардың ыдырауы мен минерализациялануы. Органикалық және минералды заттардың гумусты заттардың пайда болуы;

- топырақ ерітіндісінің кьшқылдануы. Топырақ ерітіндісінің бейтараптануы;

- топырақ түзуші тау жыныстарының бастапқы минералдарының ыдырауы. Туынды минералдардың және органикалық-минералды кешендердің пайда болуы;

- коллоидтардын коагуляцияға ұшырап, тұрақты түйіршіктер құрауы. Коллоидтардың пептизацияға ұшырап, түйіршіктердің бұзылуы;

- минералды қосылыстардың сумен қосылуы. Осы заттардың судан арылуы;

- тотығу құбылыстары, тотықсыздану құбылыстары; .

- еріген заттардың топырақтың үстіңгі кабаттарына көтеріліп, шоғырлануы. Ерітіндінің топырақтың астынғы қабаттарына жылжып, ерігіш заттардың шайылып кетуі;

- топырақтың газдарды өзіне сіңіруі (адсорбция) және топырақтан газдардың бөлініп шығуы (десорбция);

- топырақтың әр түрлі қабаттарының жіктеліп пайда болуы. Топырақ қабаттарының әр түрлі әсерлер ңәтижесінде бұзылуы.

Қарапайым микропроцестер топырактың белгілі ерекше морфологиялық белгілерін, қасиеттерін қалыптастыра алмайды.

Жалпы макроүрдістер белгілі бір топырақты (типін, типшесін) қалыптастыруға қатысады. Оларға кара топырақ түзілу үрдістері, генетикалық қабаттардың қалыптасуы, күлгін топырақ, кебірлер түзілу процестері т.б. жатады. Топырақ типтері (мысалы, қара топырақ, күлгін топырақ, немесе кебір) топырақ түзілуінің құрамды процестерінің бірнешеуінің қосарлана жүруі әсерлерінен пайда болады.

Топырақ түзілуінің құрамды процестері - топырақтың пайда болуына басты себебін тигізетін, топырақта үйлесімді, өзара байланысты жүретін биологиялық, химиялық және физикалык құбылыстар. Олар топырақтың басты белгілерін қалыптастыруға қатысады. Мысалы: гумусты қабаттың немесе кебірленген қабаттың пайда.болуына себепші болатын кұбылыстар. Қазіргі уакытта топырақ түзілу құрамды процестерінің толық тізімі қалыптасқан жоқ. Ғалымдардың осы мәселеге кез карасы әр түрлі болып отыр.

И.П.Герасимов, М.А.Глазовская топырақ түзілуінің құрама процестерін (1960) 10 түрін атап, оларды үш топка бөлді.

I топ – топырактың минералды бөлігінің өзгерістерге ұшырауға қатысты процестер: бастапқы карапайым топырак құралу; топырақтың балшықтануы; латериттену.



II топ – топырақтың органикалық бөлігінің өзгерістерге ұшырауға қатысты процестер: гумус жиналу; шымтезек жиналу.

III топ- топырақта пайда болған минералды және органикалық өнімдердің өзгерістерге ұшырауымен жылжуына қатысты процестер: сортаңдану, кебірлену мен шақаттану; қопалану мен кеңдену; шайылу, күлгіндену.

А.А. Роде (1971), И.П. Герасимов (1973,1980) жоғарыда көрсетілген процестерге тағыда бірнеше процестер түрін қосты.

Топырақтағы органикалык заттардың өзгерістерге ұшырау процестері. Фотосинтез арқылы және микроорганизмдер жан-жануарлардың өсімдіктерді пайдалануы кезінде қалыптасқан органикалык заттар биоценоздың құрамды бөліктерінің өнімдері ретінде топыраққа қайтарылады. Олар мен бірге фотосинтез әсерінен шоғырланған энергия, биогенді элементтер және қарашірінді құралуына қажет органикалық заттар топыраққа түседі. Осы органикалық заттар топырақ түзілу процесі кезінде екі бағытта өзгерістерге ұшырайды. Олар минералдану және қарашірінді немесе гумус түзілуі.

Минералдану құбылысы кезінде күрделі органикалык затгар әр түрлі микроорганизмдердің қатысуымен қарапайым химиялық қосылыстарға дейін ыдырайды (су, көмірқышқыл газы, түрлі аниондар мен катиондарға). Органикалык заттардың 80-90% минералдану құбылысына ұшырайды. Пайда болған өнімдер топырақ ерітіндісі құрамына көшіп өсімдіктер үшін қайтадан қоректік зат болып биологиялық зат айналымына қосылады.

Гумус түзілу құбылысы барлық топырақ типтері қалыптасу кезінде байқалады. Бұл топырак кұралуының басты көрсеткіші, осы құбылыс әсерінен топыраққа түскен органикалық қалдыктардың бір бөлігі ерекше зат карашіріндіге немесе гумуске айналады. Қарашірінді тек топырақтарға ғана тән зат. Топырақ құралуы кезінде минералдану мен қарашірінді түзілуі кұбылыстары оңтайлы жағдайда жүргеңде топырақта қарашірінді қабаты түзіледі және оның қалыңдығының артқаны байкалады. Топырақта қарашірінді мөлшері арткан сайын оның құнарлылығы молайып, касиеттері жақсара түседі. Қоршаған ортанын жағдайлары, топырак түзуші факторлар қолайсыз болған жағдайда топырактағы карашірінді түзілуі, жиналу процестерінің қарқыны бәсеңдейді, қарашіріндінің және басқа органикалық аттардың минералдануының артуы байқалып, құнарсыз топырақтар түзілуі ықтимал.

Шымтезек түзілу құбылысы – ылғалдылық артық жағдайда анаэробты ортада әлсіз ыдыраған органикалык қалдықтардың жинақталуымен сипатталады. Бұл процесс әсерінен топырақта шымтезек қабаты қалыптасады. Батпақты топырақтар түзілу процесіне қатысады.

Топырақтың минералды бөлігінің өзгерістерге ұшырауына қатысты процестер қатарына бастапқы топырақ құралу, шымдану, балшықтану, грейлену ж.т.6. жатады.

Бастапқы топырақ құралу жалаңаш аналық тау жыныстары үстінде өтеді. Бұл күрделі, кешенді бір уақытга жүріп жататын биологиялық, физикалық және химиялық процестер жиынтығы. Тау жыныстарына қарапайым организмдер қоныстануынан басталады және олар тау жыныстарының минералдарының ыдырауына, үгілуіне әсер етеді. Кейінірек бірте-бірте майда үгінділер, биогенді элементтер мен гумустың жиналуы байқалады. Бұл кұбылыс әсерінен өте жұқа қабатты, әлсіз дамыған топырақтар түзіледі.

Шымдану процес - -шөптесін есімдіктер қалдықтары ыдырау әсерінен гумустың, азоттың және күлді элементтердің топырақтың үстіңгі қабатына шоғырлануымен, топырақтың дәнше-кесекті құрылым қалыптасуымен сипатталады. Шымдану процесі әсерінен топырактың потенциалды құнарлылығы қалыптасып, өсімдіктердің өсіп-өнуіне қолайлы жағдай туады.

Балшықтану процесі - топырақта туынды балшықты минералдар: монтмориллонит, гидрослюдалар, каолин, вермикулит т.б. түзілуі құбылыстармен сипатталады. Олар бастапқы, кейде туынды минералдардың үгілуімен, ыдырауынан пайда болады. Бұл құбылыс биогеохимиялық процестер қатарына жатады. Балшықты минералдардың түзілуіне биологиялық үгілудің үлкен әсері бар.

Глейлену үрдісі (қопалану) топырақта шала темір тотығы (ҒеО), темір және марганецтің тұздары ҒеС03 сидерит, Ғе3 (Р0)4*8Н20 вивианит қосылыстары бар балшықты минералдардың артық ылғалдылық және оттегі тапшылығы қалыптасқан анаэробты жағдайда түзілуімен айкындалады. Жоғарыда көрсетілген қосылыстар топырақта глейленген (қопа) қабатын немесе глей дақтарын түзейді. Бұл дақтар ақшылт-жасыл, көкшіл-жасыл, көкшіл-қара түсті больш келеді. Қопа түзілу процесі батпақты, артық ылғалдылығы бар аймақтар топырақтары құралуы құбылыстарына тән болып келеді.

Аллиттену (ферралиттену) үрдістері үгілу және топырак түзілуі кезінде топырақта темірдің және алюминийдің тотықтары минералдарының (гетит, гидрогетит, лимонит, гидрогелит, гиббсит), туынды каолиниттің жиналуы, ал басқа тотықтардың, кремнеземнің кемуі байқалатын құбылыс. Бұл процесс тропикалық және субтропикалық ылғалды аймақтарда байқалады. Қызыл және сары топырақтар түзілуі құбылыстарына катысады. Аллиттену (ферралиттену) процестері әсерінен қалыптасқан топырақтар қызыл немесе сары түс болады, бұлар темірленген микроқұрылымды, аз сіңіру қабілеті бар, біріккіштігі немесе иленгіштігі жақсы және ылғалданғанда өте ісінетін болып келеді.

Латериттену процесіне топырақта темірлі, темірлі-кварцты болып қатқан түйіршіктермен қабаттардың (жабындының) пайда болуы құбылыстары жатады. Бұл процесс топыракқа темір және алюминий қосылыстары бар сулардың әсері арқылы жүреді. Латериттену зат айналымынан көп мөлшерде темір косылыстарын ығыстырады. Бұл процесс мерзімді ылғалды тропикалык аймақтар топырақтарында байқалады.

Топырақта пайда болған өнімдердің өзгерістерге ұшырау процестеріне келесідей құбылыстар жатады:



Шайылу-сілтілі және жер сілтілі металлдары қарапайым тұздарының топырақ қабаттарынан аластатылуы (шайылуы). Тұздардың топырақтың қабаттарынан біржола шайылуы жауын-шашын түсетін, топырақта шайылмалы су режімі қалыптаскан аймақта байқалады. Топырақ құралуы кезінде түзілген немесе аналық жынысында болған натрийдің, калийдің, кальцийдің және магнийдің тұздары шайылу әрекетіне жиі ұшырайды. Шайылуға төзімді тұздар қатарына кальций карбонаты (Са,С03) жатады, ал бикарбонатқа ( (НСОз)2 айналған тұз тез шайылады.

Сортандану – топырактың үстіңгі қабаттарында ерігіш тұздың жиналуы процесі. Бұл процес жауын-шашын мөлшерінен ылғалдың булануы артық болған жағдай да, топырактың бусану су режимі аумақтарда қалыптасады. Ыза судың деңгейі биік болғанда (0,5 м тереңдікте) ол ыстық ауа райы әсерінен буланып, топырактың бет қабаттарына тұзы бар ащы су көтеріліп, тұздар үстіңгі топырақ қабаттарына шоғырланады. Сортаңданған топырақтардың физикалық, химиялық қасиеттері нашар және оның құнарлылығы өте төмен болады.

Кебірлену - топырақтың қабатында алмаспалы натрий иондарының шоғырлану процесі. Топырақ құралуы кезінде пайда болған немесе аналық тау жыныстарымен ыза су құрамында болған натрий тұздарының иондарының бір бөлігі топырақтың сіңіру кешені құрамына көшіп жиналады. Бұл процесс нәтижесінде кебір және кебірленген топырақтар түзіледі. Бұл топырақтардың физикалық-химиялық және басқа касиеттері нашар болалы, топырақ ортасының реакциясы сілтілі болып қалыптасады, өсімдіктердің өнімділігі күрт төмендейді.

Күлгіндену-тайгалы орман ішінде ағаш жапырақтары ыдырап қышқылды өнімдер калыптасып, топырақтың минералдарын ыдырататын мол жауын-шашын суымен еріген заттардың үстінгі кабаттардың астыңғы қабаттарға шайылуы нәтижесінде топырақта қоректік заттар кедей, құрамында қышкылдарға төзімді кремний тотығы жиналған қышқыл реакциясы бар қабаттың пайда болу процесі.

Лессиваж-топырақ түзілуі кезінде балшықты бөлшектердің құрамын өзгертпей су ағысымен топырақтың астыңғы қабаттарына көшуі. Нәтижесінде топырақтың үстіңгі қабаттарында балшықты-тозаңды бөлшектер кемиді, ал астыңғы иллювиалды қабатта осы бөлшектер мөлшері молаяды, яғни топырактың үстіңгі қабаттарында құнарлылықты арттыратын маңызды бөлшектер мөлшері кемиді.

Қорыта айтқанда, топырақ құралуы кезінде оның бойында әр түрлі процестер қалыптасады және олардың қарқындылығы, косарлана жүруі топырақтың түрлі қасиеттерін, морфологиялық белгілерін қалыптастырады. Топырақтың белгілі бір түрінің түзілуіне ықпал жасайды.





Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет