Топырақтану геология негіздерімен

1. 
   Минерал деп не аталады?
   
2. 
   Агрономға минералогия білімі не үшін қажет?
   
3. 
   Минералдардын негізгі физикалық қасиеттерін атаңыз.
   
4. 
   Минералдардын жіктелуін көрсетіңіз.
   
5. 
   Бастапқы және екіңшілік минералдар, олардын тегі, топырақтану үшін маңызы.
   
6. 
   Топырақта жиі кездесетін минералдарды атаңыз.
   
7. 
   Сізге таныс минералдарды атаңыз.
   

а) Тау жыныстары ұғымымен, олардын жіктелуімен және топырақ құрылу процессіндегі маңызымен танысу.

в) Магмалық, метаморфты және шөгінді жыныстардын құрылысуымен, құрамымен және басқа ерекшеліктерімен танысу.

с) Тау жыныстарын сыртқы белгілері арқылы тануды үйрену.

1. 
   Тау жыныстары, олардын жіктелуі және топырақ құрылуындағы маңызы
   

Тау жыныстары минералдар сияқты барлық топырақ түрлерінін құрастырушы материалы болып, минералды тыңайтқыш өндірісінің негізгі шикізаты ретінде қолданылады

Топырақ құрылу процессінін алғашқы кезеніңде тау жыныстарынын маңызы өте жоғары болады. Тау жыныстарынын механикалық құрамы, олардын тығыздығы, минерологиялық құрамы мен химиялық ерекшеліктері топырақ құрылу процессінін жылдамдылығы мен бағытына әсер етеді. Тау жыныстарынын құрамындағы фосфор, кальций, күкірт және калийдін мөлшері топырақтын табиғи құнарлылығынын деңгейін белгілейді.

Барлық тау жыныстары 3 топқа бөлінеді: магмалы, шөгінді және метаморфты жыныстар. Әр топтын топырақ құрылу процессіне және топырақ құнарлылығынын қалыптасуына әсері арқылы ерекшеліктері болады. Мысалы: қышқыл жыныстардын элювийінде қалыптасқан топырақтын борпыладақ, құмды, калий мөлшері мол қасиеттері болады. Бірақ ылғалы мол шарттарда бұл топырақ өз құнарлылығын тез жоғалтады, сілтілі металлдардын шайылуымен қышқыл реакциясы пайда болады. Магмалы тау жыныстары таулы аймақта ғана топырақ құрушы жыныс ретінде қабылданады.

Топырақ құрылу процессіне көргілікті әсер ететін жыныстар – шөгінді жыныстары. Қазіргі уақытта топырақ құрылу процессі осы жыныстарда барлық аймақтарда жүріп жатыр. Метаморфты жыныстардын топырақ құрылу процессіне әсері өте аз.

Әр тау жынысы белгілі геологиялық шарттарында құрылысып отырып, сыртқы белгілер жиынтығымен сипатталады. Негізгі белгілер ретінде минералогиялық құрам, структура, текстура және түс.

Тау жыныстарынын минералогиялық құрамы түрлі болады. Олар бір минералдан немесе бірнеше минералдан құрамалы бола алады. Мысалы: мрамор және әктас кальциттен құрамалы болады, ал гранит – дала шпаты, кварц және слюдадан құрамалы болады.

Тау жынысынын структурасы деп кристаллдану дәрежесі, құрастырушы минералдардын пішіні мен өлшемдері аталады.

Текстура деп жыныстын жайласуын атаймыз, минералдардын орналасу ерекшелігі мен тығыздығы да осы белгіні құрастырады.

Тау жынысынын түсі онын құрамына кіретін минералдардын түсімен байланысты болады.

Магмалық тау жыныстары балқыған магманын жер бетінде немесе белгілі терендікте суып қатуымен пайда болған. Жердін қабатында түзілген жыныстар – интрузиялық жыныстар деп аталады, жер бетінде пайда болған жыныстар – эффузиялық жыныстар деп аталады.

Интрузиялық жыныстар үшін толық кристаллды дән тәрізді структура тән болады. Бұл структура магманын құрамындағы минералдардын бір қалыпты түрде кристаллдануы арқылы пайда болады (гранит, габбро). Кейбір түрлерінде жазбалы структура көрінеді (пегматит). Жазбалы структуранын себебі минералдардын бірінін үстіне басқасынын өсуі. Дала шпаты кварцитпен қапталып өскенде араб жазуын елестететін – жазбалы гранит (пегматит) пайда болады.

Эффузиялық жыныстардын структурасы толық кристаллды болмайды (афанит, порфир, шыны тәрізді). Бұнын себебі магманын жылдам сууы.

Афанитті структурасы (тығыз) – негізгі ерекшелігі жыныс құрамында кристалл жоқ (базальттар, диабаз).

Порфирлі структура – тығыз ұсақ дәнді немесе шыныға ұқсас массанын үстінде бөлек кристаллдардын дәндері көрінеді (трахит).

Шыны тәрізді структура – кристалдануға үлгірмеген магмалық массадан құрамалы болады (жанартау шынысы, немесе обсидиан).

Текстура түріне қарай магмалы тау жыныстары массивті және қуысты болады.

Массивті жыныс бір біріне тығыз жабысқан минералдардан құрамалы болады (гранит, габбро, дунит). Қуысты жыныста қарусыз көзбен де ұсақ қуыстарды көруге болады (пемза, жанартаулық туф).

Магмалық тау жыныстарынын түсі минералогиялық құрамымен байланысты болып, ашық түстен қара түске дейін өзгереді. Көбінесе жыныстын түсі бір текті болмайды, түрлі түске боялған минералдардан құрамалы болғаны үшін шұбар түсті болады. Жыныста мол түрде кездесетін түс негізгі түс болып қабылданады.

Магмалық тау жыныстарынын минералогиялық құрамы өте өзгергіш болады. Бұл магманын химиялық құрамымен және онын қату ерекшелігімен байланысты болады. Магма қатқан уақытта бөлінеді, өзгеріске ұшырайды нәтижеде түрлі минералдар кристаллданады (кварц, дала шпаты, слюдалар).

Магмалық тау жыныстарының өкілдері:

Интрузиялық: Эффузиялық:

Гранит, пегматит, габбро Базальт, обсидиан, пемза, жанартаулық туф

Метаморфты(өзгерген) тау жыныстары жердін терен қабатында магмалы және шөгінді жыныстарынан жоғары қысым, температура және магманын химиялық әсері нәтижесінде пайда болады. Метаморфизм нәтижесінде тау жынысынын структурасы, минералогиялық құрамы мен химиялық құрамы өзгеріске ұшырайды. Метаморфты жынынстарынын негізгі сыртқы белгілері болып структура мен текстура саналады.

Барлық метаморфты тау жыныстарынын структурасы кристаллды болады. Себебі алғашқы тау жыныстары өзгеріске ұшырағанда ен алдымен кристаллды құрамы өзгереді.

Метаморфты жыныстардын текстурасына келетін болсақ ол қысымнын күшіне минералдын ұзын тарапынын бұрылуымен байланысты. Текстура түрлері:

1. 
   Жайылған текстура – минералдар ұзын бағыттарымен бір біріне паралельді түрде орналасады.
   
2. 
   Жолақты текстура – түрлі қалындықтағы минералдар жолақтары бірінін үстіне бірі келіп орналасады.
   
3. 
   Ұлпалы текстура – ұлпалы кристаллдар бір бірімен байланған түрде табылады.
   
4. 
   Массивті текстура – бір біріне тығыз жабысқан минералдардан құрамалы болады.
   

Метаморфты жыныстардын минералогиялық құрамы да түрлі болады. Ол алғашқы жыныстардын минералогиялық құрамына тура байланысты болады. Метаморфты тау жыныстарынын өкілдері:

Мермер, кварцит, гнейс, сланцылар.

2. 
   Шөгінді тау жыныстары
   

Шөгінді жыныстары жер қыртысынын ен жоғарғы қабатында, магмалы және метаморфты жыныстарын қабаттаған түрде орналасады. Шөгінді жыныстары жер қыртысынын 5 % ғана құрастырса да , жер беті көлемінін 75 % осы жыныстармен қапталған болып табылады.

Шөгінді тау жыныстары негізгі топырақ құрастырушы жыныстары болып табылады. Бұл себептен шөгінді жыныстардын қасиеттері құрылған топырақ қасиеттерін анықтайды. Топырақ құрылуында көбінесе борпылдақ шөгінді тау жыныстары қатысады.

Шөгінді тау жыныстарынын негізгі ерекшеліктері: структура, текстура, тасталу ерекшелігі, мөрлену ерекшелігі, жайласу ерекшелігі, минералогиялық құрамы мен түсі.

Шөгінді жыныстарынын структурасы түрлі болады. Әр топ өзіне ерекше структура түріне ие болады.

Текстура борпылдақ немесе тығыз болу мүмкін. Тығыз текстура шөгінді жыныстын басқа затпен байланған түрінде табылады. Борпылдақ текстураға ие жыныстардын қуыстылығы белгілі болады.

Тасталған және мөрленген заттар - жыныстын құрылған уақытында өмір сүрген өсімдіктер мен жануарлардын іздері.

Шөгінді жыныстардын барлық түрлері қабат түрінде жайласады.

Шөгінді жыныстардын минералогиялық құрамы түрлі болады. Шөгінді жыныстардын құрамында бастапқы (кварц, дала шпаты, слюдалар) және екіншілік(гипс, лимонит, гемати) минералдар табылады.

Шөгінді жыныстардын ақ түске боялуына себепкер заттар: кварц, каолин, карбонаттар, хлоридтер мен сульфаттар, ал қара түске органикалық заттардын қосындылары бояйды.

Барлық шөгінді жыныстары түзілу түріне қарай 3 топқа бөлінеді:

а) ұнталған (механикалық);

в) балшықты;

с) химиялық және биохимиялық;

а) Ұнталған жыныстар

Ұнталған шөгінді жыныстары жер бетінде түрлі жыныстардын механикалық үгілуі нәтижесінде пайда болады. Механикалық үгілу өнімдері түзілген жерінде қалмайды. Олар сумен, желмен, жауынмен, мұздармен тасымалданып қайтадан шоғырланады.

Ұнталған шөгінді жыныстары бөлшектерінін өлшемі мен пішіні арқылы жіктеледі. Бұл себептен бір атты ұнталған шөгінді тау жынысынын минералогиялық және химиялық құрамы түрлі болу мүмкін. Ұнталған жыныстардын структурасы бөлшектерінін өлшемі арқылы ірі ұнталған - > 1 мм, орта ұнталған – 0,05 – 1 мм арасында, және тозаңды < 0,01 мм түрге бөлінеді. Ұнталған жыныстары істік бұрышты және үйкелген түрлерге де бөлінеді. Ұнталған жыныстары борпылдақ және байланған түрде қалыптасады (4 кесте).

4 Кесте - Ұнталған шөгінді жыныстардын жіктелуі

Бөлшек өлшемдерінін 0,01 мм ұсақ болған заттардын үгілуі мен химиялық өзгерістері нәтижесінде балшықты шөгінді жыныстары пайда болады. Бұл топтағы жыныстар ең жиі кездесетін жыныстар болып табылады. Жер жүзіндегі шөгінді жыныстарынын 50 % осы топқа жатады. Балшықты жыныстардын структурасы жұқа кристаллды болады.

Балшықты жыныстардын құрамына балшықты, тозаңды және құмды түйіршіктер кіреді. Балшықты түйіршіктердін өлшемі - < 0,01 мм, тозаңды бөлшектердін өлшемі – 0,01 – 0,1 мм, ал құмды түйіршіктердін өлшемдері 0,1 – 1 мм болады.

Осы заттардын мөлшерінін арақатынасы арқылы балшықты жыныстар үш топқа бөлінеді: балшықтар, құмайттар, құмбалшықтар.

Балшықтар: Құрамындағы балшықты түйіршіктердін мөлшері 60 %-тен жоғары. Балшық құрамына каолинит, монтмориллонит, кварц, опал, дала шпаты, слюда сияқты минералдар кіреді. Балшықтын түсі қосынды заттардын түсімен байланысты болады (сұр, қоңыр, жасыл). Балшықтар құрғақ күйінде қатты және тығыз болады, ал суланған уақытта иленгіштігі жоғары, ұстағанда майлы, ісінетін затқа ауысады. Балшықтардын бір еркшелігі ретінде ылғалданған уақытта пішінін онай өзгертіп оны ұстап тұруы – иленгіштік қабілеті. Иленгіштік пен ұсақ заттардан құрамалы болғаннан балшықты заттардын су өткізгіштігі төмен болады.

Тығыз байланған балшықты жыныстар аргиллит деп аталады.

Құмайттар: құрамындағы балшық мөлшері 10 – 20 % болады. Бұлардын су өткізгіштігі жоғары, ал иленгіштігі болмайды. Кепкен уақытта тұрақсыз кесектер құрастырады. Құрамында мол мөлшерде кварц, слюдалар және тотықтар кездеседі.

Құмбалшықтар: Құрамында балшық мөлшері 20 – 60 % жетеді. Балшықпен салыстырғанда иленгіштіктері төмен, ал су өткізгішітігі жоғары болады. Суланған құмбалшықты тұрақсыз шар немесе жіпшеге аударуға болады. Құмбалшық құрамында мол мөлшерде каолинит пен иллит кездеседі, ал бастапқы минералдардан кварц пен слюдалар кездеседі.

Химиялық құрамы арқылы аллитті, темірлі, фосфориттер, карбонатты тұздар, жанғыш көміртекті және кремнийлі жыныстар болады. Бұл жыныстардын структурасы белгісіз кристаллды немесе дәнді кристаллды болады. Ал тестурасы тығыз немесе борпылдақ болады.

1. 
   Фосфориттер – құрамында 12 – 40 % Р₂О₅ табылады. Фосфатты заттар апатитпен, кварц қосындыларымен, кальцит және глауконитпен өкілденеді.
   
2. 
   Карбонатты жыныстар – кальциттен құрамалы болады. Бұл жыныстарды хлор қышқылымен онай тануға болады (қайнау реакциясы).Моллюскілердін мүйізшелерінен немесе жануар қаңқасынан түзіледі. Текстурасы тығыз, қуысты, тесікті болады. Өкілдері әктастар, ракушечник, бор, мергель, доломит. Тығыз әктастардын құрамында тығыз ұсақ кристаллды ақ, сұр, сары түсті заттар кіреді.
   

Бор – микроскопиялық мүйізшелерден құрылған әктастар.

Мергель – жұмсақ немесе қатты жыныс. Құрамына құмды және балшықты кальцит кіреді. Хлор қышқылымен қайнап, үстінде кірлі дақ құрастырады.

Доломиттер – құрамына 90 – 95 % магнезит және 5 – 10 % кальцит кіреді. Кесек түрінде салқын хлор қышқылымен қайнамайды, бірақ жылы қышқылмен қайнайды. Ұнтақ түрде салқын қышқылмен де қайнайды. Бұл ерекшелік арқылы доломитті әктастан айыруға болады.

3. 
   Тұздар – бұл топқа жеңіл еритін галоидті және сульфатты минералдардан құрамалы шөгінді жыныстар жатады (гипс, тас тұзы, калий тұздары, ангидрит).
   

Ангидрит – сусыз кальций сульфаты. Дән тәрізді немесе тығыз массалар түрінде кездеседі. Гипспен бірге табылады.

Тас тұзы – галиттін дәнді кристаллды массалары түрінде кездеседі. Дәмі ащы, суда жақсы ериді.

Калий тұздары – жер қыртысында үлкен кен жиынтығы түрінде кездеседі. Сильвин мен сильвиниттен құрамалы болады. Суда жақсы ериді. Түсі қосынды заттарға байланысты болады.

4. 
   Жанғыш көміртекті жыныстары – органикалық құрамды, биологиялық текті жыныстар. Өкілдері – шымтезек, көмірлер, мұнай.
   

Көмірлер – су қоймаларынын орнында шіріген өсімдік қалдықтарынан түзілген тығыз, қою түске боялған жыныс. Көмір түрлері: қоңыр көмір – 72 % С, тас көмір – 83 % С, антрацит – 95 % С.

Қоңыр көмір – тығыз, қою қоңыр немесе қою түсті, құлпырған жылтырлы жерге ұқсас жыныс.

Тас көмір – түсі қара, жылтырлығы құлпырған, жеңіл сынғыш, қабатты жыныс.

Антрацит – тас көмірден қатты, қолды ластамайды, жылтырлығы металл тәрізді, түсі қараш.

Жаңғыш сланцылар – көміртекті сутегімен қаныққан мергельді, сланцалы жыныстар. Құрғақ түрде түтін шығарып жанады. Жергілікті отын түрінде және газ өндірісінде қолданылады.

Мұнай – химиялық құрамы тұрақсыз, қара түсті, сұйық, күрделі зат. Майлы жылтырлы. Түсі ашық, қою арасында өзгереді.

5. 
   Кремнийлі жыныстар – жер қыртысында мол тараған органикалық және химиялық текті шөгінді жыныстары осы топқа жатады. Опал, халцедон, кварц және құмды, тозаңды минералдардан құрамалы болады. Өкілдері: кремнийлі туф, гейзерит, опока, яшма.
   

Коллекцияда берілген шөгінді тау жыныстарынын физикалық қасиеттерімен танысып, аталуын үйрену. Шөгінді жынысынын тобын анықтып, сыртқы белгілерімен танысу. Барлық зерттеу жұмысынын нәтижелерін кесте 2 толтырыңыз.

Шөгінді жыныстардын өкілдері

Конгломерат Құмайт

Малта тас, ірі қиыршық тас Құмбалшық

Құм, құмдақ Балшықтар

Аргиллиттер

Химиялық және биохимиялық

Боксит Тас көмір

Фосфорит Антрацит

Әктас Жаңғыш сланец

Ракушечник Шымтезек

Мергель Қоңыр көмір

Доломит
Бақылау сұрақтары:

1. 
   Тау жынысы деп не аталады?
   
2. 
   Топырақ құрылу процессіндегі тау жыныстарынын ролі.
   
3. 
   Тау жыныстарынын тектері бойынша жіктелуі.
   
4. 
   Тау жыныстарынын сыртқы белгілері туралы түсінік.
   
5. 
   Магмалы тау жыныстары туралы түсінік, өкілдері.
   
6. 
   Магмалы тау жыныстарынын түрлері, өкілдері.
   
7. 
   Метаморфты тау жыныстары туралы түсінік.
   
8. 
   Метаморфты тау жыныстарынын структурасы мен текстурасынын сипаттамасы.
   
9. 
   Шөгінді тау жыныстары туралы түсінік.
   
10. 
    Шөгінді жыныстарынын басқа жыныстарынан айырмашылығы.
    
11. 
    Шөгінді жыныстарынын топырақ құрылу процессіндегі маңызы.
    
12. 
    Шөгінді жыныстардын негізгі сыртқы белгілері.
    
13. 
    Құрылу ерекшелігі арқылы шөгінді жыныстары қандай топтарға бөлінеді?
    
14. 
    Ұнталған жыныстар және олардын жіктелуі.
    
15. 
    Балшықты жыныстар және олардын жіктелуі.
    
16. 
    Химиялық және биохимиялық жыныстар, олардын жіктелуі.
    
17. 
    Шөгінді жыныстары сыртқы белгілері арқылы қалай анықталады?
    

№3 Тәжірибелік жұмыс

а) Агрономиялық кендерімен, олардын жіктелуі және ауыл шаруашылығында қолданылуымен танысу.

Ауыл шаруашылық дақылдарынан жоғары өнім алу үшін топырақ құрамында азот, фосфор, калий және басқа қоректік элементтерінін мөлшері тапшы болу мүмкін. Бұл жағдайда өсімдіктін қоректену режимін жақсарту үшін топыраққа тыңайтқыш еңгізу қажет. Тыңайтқыш ретінде агрономиялық кендерін де қолдануға болады. Агрономиялық кен - деп ауылшаруашылығында топырақ құнарлылығын жақсарту, өнім мөлшерін көтеру мақсатымен қолданылатын тау жыныстары.

Агрокеннін құрамында өсімдіктін қоректік элементтері (азот, фосфор, калий) немесе топырақ қасиетін жақсартатын элементтер табылады.

Агрокендердін көбі шөгінді жыныстарымен өкілденеді. Құрамындағы затқа байланысты түрде агрокендер келесі топтарға бөлінеді: 1) азотқышқылды, 2) фосфорқышқылды, 3) калийлі, 4) әктасты, 5) гипсті, 6) органикалық, 7) микроэлементті агрокендер.

3 Калийлі агрокендер. Калий минералынан құрылған тау жыныстары жер қыртысында өте жиі кездеседі. Бірақ агрокендеріне жатқызу үшін бұлардын құрамындаға калий тұздары суда жақсы еру керек. Негізгі калийлі агрокендер: сильвин (KCl) және сильвинит (KCl + NaCl). Калийлі агрокендер қабаттар құрастырған күйде табылады. К₂О мөлшері 15 – 30 % дейін жетеді. Бұл кендердін құрамында калийлі кендер балшықпен, құммен және тас тұзымен аралас түрде табылады.

ТМД елдерінде калийлі кендеріне аса бай жер қазбалары: Сликамск, Орал – Эмба, Орта Азиялық.

4 Әктасты агрокендер. Табиғатта әктастар өте жиі тараған жыныстар. Көмірқышқылды кальцийдін қазбаларын кез келген жерден табу мүмкін. Бұл тыңайтқышты тану үшін хлор қышқылымен қайнау реакциясын жүргізу қажет. Әктасты агрокендер қышқыл топырақтарды жақсарту үшін қолданылады. Топыраққа үгілген түрде еңгізіледі. Өкілдері: әктасты туф, мергель, доломит.

Әктастар – шөгінді тау жынысы, құрамында құм және балшықпен аралас кальций мен магний карбонаты табылады.

Әктасты туф – ұсақ кристаллды кальциттен құрамалы, борпылдақ, тесікті, қуысты масса. Жер асты суларынын топырақ бетіне шығатын орындарында шоғырланады. Үгітілмей топыраққа тыңайтқыш ретінде еңгізілуіне әзір болады. Әктасты туфтар қара топырақсыз аймақта ойлы жерлерде кездеседі, ашық әдіспен өндіріледі.

Мергель – кальцит, құм және балшықтан құрамалы жыныс. Мергель өте борпылдақ болғаннан үгітілмей қолданылады. Мергельдін тығыз түрлерін танап басында қыстауға қалдыру керек, суық температура әсерінен жыныс өзінен өзі үгіліп шығады. Мергельді көбінесе қара топырақсыз аймақтарда қолданады.

Доломит – доломит минералымен (90 – 95 %) кальциттен (5 – 10 %) құрамалы болады. Түсі сұр болады.