Механічний склад грунтів і грунтоутворюючих порід

3.2.1 Механічні елементи, їхня класифікація і властивості

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.

Групування часток за розмірами у фракції називаються класифікацією механічних елементів.

Виділяють такі фракції:

Фракція	Розмір часток, мм
Камені	>3
Гравій	3 - 1
Пісок: крупний середній дрібний	1 - 0,5 0,5 -0,25 0,25 - 0,05
Пил: крупний середній дрібний	0,05 - 0,01 0,01 - 0,005 0,005 - 0,001
Мул: грубий тонкий	0,001 - 0,0005 0,0005 - 0,0001
Колоїди	<0,0001
Фізична глина	<0,01
Фізичний пісок	>0,01

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).

Таблиця 2.2 - Водно-фізичні властивості механічних фракцій грунтоутворюючих порід (В.В.Охотін, В.Г.Ткачук)

Розмір механічних елементів, мм	Водні властивості	Набухання, % об’єму	Фізико-механічні властивості
максим. молекул. вологоємність, %	водопро-никність, см/с	висота капіляр. підняття см	Пластичність, вологість	лінійна усадка, % об’єму
границя текучості	границя розкочування у шнур
3 – 2	0,2	0,5		-	не пластичні	-
2 – 1,5	0,7	0,2	1,5 – 3	-	не пластичні	-
1,5 – 1,0	0,8	0,12	4,56	-	не пластичні	-
1,0 – 0,5	0,9	0,072	8,7	-	не пластичні	-
0,5 – 0,25	1,0	0,056	20-27	-	не пластичні	-
0,25 – 0,1	1,1	0,03			не пластичні	-
0,1 – 0,05	2,2	0,005			не пластичні	-
0,05 – 0,01	3,1	0,0004			не пластичні	-
0,01 – 0,005	15,9	-	-				-
0,005 – 0,001	31,0	-	-				4,0
<0,001	-	-	-				8,2

Таблиця 2.3 - Класифікація грунтів та порід за механічним складом

Коротка назва за механічним складом	Склад фізичної глини, %	Склад фізичного піску, %
Грунти
підзолистого типу грунтоутворення	степного типу грунтоутворення, жовтоземи і червоноземи	солонці і сильносолонцюваті	підзолистого типу грунтоутворення	степного типу грунтоутворення, а також жовтоземи і червоноземи	солонці і сильносолонцюваті
Піщаний: рихло-піщаний зв’язно-піщаний	0-5 5-10	0-5 5-10	0-5 5-10	100-95 95-90	100-95 95-90	100-95 95-90
Супіщаний	10-20	10-20	10-15	90-80	90-80	90-85
Суглинистий: легкосуглинистий середньосуглинистий важкосуглинистий	20-30 30-40 40-50	20-30 30-45 45-60	15-20 20-30 30-40	80-70 70-60 60-50	80-70 70-55 55-40	85-80 80-70 70-60
Глинистий: Легкоглинистий Середньоглинистий важкоглинистий	50-65 65-80 >80	60-75 75-85 >85	40-50 50-65 >65	50-35 35-20 <20	40-25 25-15 <15	60-50 50-35 <35

3.2.2 Класифікація ґрунтів і порід за механічним складом

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.

3.2.3 Значення механічного складу

Механічний склад ґрунтів дуже впливає на ґрунтоутворення і сільськогосподарське використання ґрунтів. Від механічного складу грунтів і порід у значній мірі залежить інтенсивність багатьох ґрунтоутворюючих процесів, пов'язаних із перетворенням, переміщенням і накопиченням органічних і мінеральних сполук у ґрунті.

Механічний склад робить істотне впливає на водно-фізичні, фізико-механічні, повітряні, теплові властивості, окисно-відновні умови, поглинальну здатність, накопичення в ґрунті гумусу, зольних елементів і азоту.

Ґрунти піщані і супіщані називають легкими. Вони мають гарну водопроникність і сприятливий повітряний режим, швидко прогріваються. Проте, вони мають ряд негативних властивостей, насамперед, низьку вологоємність. Тому на цих ґрунтах рослини страждають від нестачі вологи. Легкі ґрунти бідні гумусом і елементами живлення рослин, мають незначну поглинальну здатність, найбільше схильні до вітрової ерозії.

Важкосуглинисті і глинисті ґрунти відрізняються більш високою зв’язністю і вологоємністю, краще забезпечені живильними речовинами, багаті гумусом. Ці ґрунти називають важкими.

Важкі безструктурні ґрунти мають несприятливі фізичні і фізико-механічні властивості. Вони мають слабку водопроникність, легко запливають, утворюють корку, відрізняються великою щільністю, липкістю, часто несприятливим повітряним і тепловим режимами.

Кращий комплекс властивостей із безструктурних і слабко оструктурених ґрунтів мають легкосуглинисті і середньосуглинисті грунти.

У степових районах, де поширені чорноземи зі сприятливою структурою, більш цінні за механічним складом важкі грунти - важкосуглинисті і глинисті, здатні створювати чималий запас вологи.

Механічний склад ґрунту досить стійка ознака, успадкована від ґрунтоутворюючих порід.

Контрольні питання

1. Які первинні мінерали найбільш поширені в пухких породах, грунтах?

2. Які мінерали називаються повторними і яка їхня роль у грунтоутворенні і родючості грунтів?

3. Як характеризуються механічні елементи і чим відрізняються їхні групи за складом і властивостями?

4. Що називається механічним складом і які принципи побудови класифікації грунтів і порід за механічним складом?

5. Як впливають механічний і мінералогічний склад грунтоутворюючих порід на грунтоутворення?

6. Як впливає механічний склад грунтів на їхні властивості?

Література

1. Горбунов Н.И. Минералогия и коллоидная химия почв. – М.:Наука, 1974.

2. Дюшофур Ф. Основы почвоведения. – М.:Прогресс, 1970.

3. Почвоведение. Под редакцией И.С.Кауричева. – М.:Агропромиздат, 1989.

4. Роде А.А., Смирнов В.Н. Почвоведение. – М.:Высшая школа, 1972.

Дата добавления: 2014-01-04