Ґрунтознавство

До найбільш поширених глинистих мінералів належать мінерали групи монтморилоніту, каолініту, гідрослюд, хлоритів, змішаношаруватих мінералів. Ці мінерали входять до складу природних глин, тому звуться глинистими мінералами.

Цим мінералам властиві спільні властивості: шарувата кристалічна будова, висока дисперсність, поглинальна спроможність, наявність хімічно зв'язаної води.

До мінералів монтморилонітової групи відносяться монтморилоніт і його різновиди – нонтроніт, бейделіт, сапоніт і ін. із хімічною формулою 4SiО2 • Аl2О3 • n Н2О. Ці мінерали мають найбільш високу дисперсність. Вони містять до 60% колоїдних часток і до 80% часток менше 0, 001мм. Їм властива висока ємність поглинання катіонів. Водно-фізичні властивості мінералів даної групи малосприйнятливі. У сполуці з гумусовими кислотами мінерали утворюють водоміцні агрегати.

Мінерали каолінітової групи (каолініт, галуазіт, діккіт, накріт) мають формулу 2SiО2 • Аl2О3 • n Н2О. У фералітних грунтах каолініт – основний глинистий мінерал. У інших грунтах зустрічаються в невеликих кількостях. Перевага каолінітів у грунтах – ознака бідності основами.

Гідрослюди (гідромусковит, гідробіотит і ін.) дуже поширені в грунтах.

Відносяться до трьохшарових мінералів з численними ізоморфними заміщеннями. З трьохшарових мінералів широко поширений також вермикуліт.

Тверда фаза ґрунтів і ґрунтоутворюючих порід складається з часток різноманітного розміру, що називаються механічними елементами. За походженням розрізняють мінеральні, органічні й органо-мінеральні частки. Вони є уламками гірських порід, окремими мінералами, гумусовими речовинами, продуктами взаємодії органічних і мінеральних речовин.

Механічні елементи знаходяться в ґрунті або породі у вільному стані (наприклад, у піску) або в агрегатному стані, коли вони з’єднані в структурні окремості – агрегати різної форми, розмірів, тривкості.

Всі частки більш 1 мм називають скелетною частиною грунту, менше 1 мм – дрібнозем.

Камені (>3). Представлені переважно уламками гірських порід. Кам’янистість – негативна властивість грунтів.

Гравій (3 – 1мм). Складається з уламків первинних мінералів. Високий вміст гравію надає ґрунтам несприятливих властивостей – провальну водопроникність, відсутність водопідйомної здатності, низьку вологоємність.

Піщана фракція (0, 05 – 1мм) складається з уламків первинних мінералів, насамперед кварцу, польових шпатів. Ця фракція має високу водопроникність, не набухає, не пластична, проте має певну капілярність і вологоємність.

Пил крупний і середній (0, 05 – 0, 005мм). Фракція крупного пилу за мінералогічним складом мало відрізняється від піщаної, тому має деякі властивості піску. Для середнього пилу характерний підвищений вміст слюд, що надають фракції підвищену пластичність і зв’язність. Середній пил краще утримує вологу, але має слабку водопроникність, не здатний до коагуляції, не бере участь у структуроутворенні і фізико-хімічних процесах, що протікають у грунтах. Грунти, збагачені фракцією крупного і середнього пилу, легко розпорошуються, схильні до запливанню й ущільнення, відрізняються слабкою водопроникністю.

Пил дрібний (0, 005 – 0, 001мм). Характеризується відносно високою дисперсністю, складається з первинних і повторних мінералів. У зв'язку з цим має ряд властивостей, не характерних для більш крупних фракцій: здатний до коагуляції і структуроутворення, має поглинальну здатність, містить підвищену кількість гумусових речовин. Проте, перевага тонкого пилу в грунтах у вільному, неагрегованому стані надає грунтам таких несприятливих властивостей, як низька водопроникність, велика кількість недоступної води, висока здатність до набрякання й усадки, липкість, тріщинуватість, щільне складання.

Мул (<0, 001мм). Складається переважно з високодисперсних вторинних мінералів. З первинних мінералів зустрічаються кварц, ортоклаз, мусковіт. Мулиста фракція має велике значення в створенні грунтової родючості. Їй належить головна роль у фізико-хімічних процесах, що протікають у ґрунті. Вона має високу поглинальну здатність, містить багато гумусу й елементів зольного й азотного живлення рослин. Колоїдній частині цієї фракції належить особливо важлива роль у структуроутворенні. Водно-фізичні і фізико-механічні властивості ґрунтів, збагачених мулистою фракцією, у значній мірі визначається здатністю її коагулювати і склеювати механічні елементи в агрегати. Ця здатність залежить від мінералогічного і хімічного складу ґрунту, збагачення гумусом, сполуками кальцію і заліза, від складу поглинених катіонів. Структурний грунт навіть при високому вмісті мулу характеризуються сприятливими фізичними властивостями. Дисперсна мулиста фракція має несприятливі фізичні властивості. З табл. 1 очевидно, що властивості механічних елементів зазнають досить різких змін на рубежі 0, 01мм, потім 0, 005 і 0, 001мм. Це дозволило розділити всі механічні фракції на дві великі групи: фізичний пісок (>0, 01мм) і фізична глина (<0, 01мм).

Фракції механічних елементів складають грунти або породи в різноманітних кількісних співвідношеннях. Відносний вміст у грунтах або породі фракцій механічних елементів називається механічним або гранулометричним складом.

Грунти або породи будуть мати неоднакові властивості в залежності від різного вмісту в них тих або інших фракцій механічних елементів.

У основу класифікації грунтів і порід за механічним складом покладено співвідношення фізичного піску і фізичної глини. В даний час широко поширена класифікація Н. А. Качинского (табл. 2).

Основне найменування за механічним складом проводиться за вмістом фізичного піску і фізичної глини і додаткове – з урахуванням інших переважних фракцій: гравелистої, піщаної, крупнопилуватої, пилуватої і мулкуватої.

Механічний склад