Топырақтану геология негіздерімен

1 Бәкіров С. Геология негіздері: Оқу құралы. – Алматы, Санат, 1995. – 40-52 б.

2 Толстой М.П. Геология с основами минералогии: Учебник. – М.: Агропромиздат, 1991. – 398 с.
Бақылау сұрақтары:

1 Тау жыныстарының абсолютті және салыстырмалы жасы деп нені түсінеміз?

2 Геохронологиялық шкала дегеніміз не және қандай геологиялық дәуірлер мен кезеңдерден тұрады?

3 Төрттік кезеңнің ұзақтағы қанша?

4 Геологиялық карталар дегеніміз не? Олардың маңызы қандай?
№5 Тәжірибелік жұмыс

Тақырыбы: Топырақтын морфологиялық белгілері

Тапсырма:

а) Топырақтын морфологиялық белгілерімен танысу;

в) Топырақтын морфологиялық белгілерінін негізгі түрлерін зерттеу;

с) Топырақтын кескіні негізінде морфологиялық белгілерді зерттеу;

Топырақтын адамнын сезімдік мүшелерімен байқалатын, сыртқы қасиеттері - морфологиялық белгілері деп аталады. Морфологиялық белгілері арқылы топырақ құрылу процессінің белсенділігі мен бағыты туралы тұжырымдама жасалып, топырақтар жіктеледі. Топырақтын маңызды морфологиялық белгілеріне топырақтын генетикалық қабаттары мен кескіні, топырақ қалындығы, түсі, механикалық құрамы, түйіртпегі, жайласуы, жаңа жаратыңдылар мен кірмелер жатады.

Топырақтын бір текті бір бірінен түсі, құрылымы, түйіртпегі және басқа қасиеттері арқылы ажыратылатын қабаттары – топырақтын генетикалық қабаттары деп аталады. Топырақта негізгі үш қабат белгіленеді: А – гумусты қабат, В – тұнбалы қабат, С- ана жыныс қабаты. Кейбір топырақтарда Д – төсеніш қабаты да белгіленеді.

А_пах- жыртылған қабат, жыл сайын ауыл шаруашылық мақсатында өнделетін қабат.

А₀ – орман төсеніші, ағаш жапырақтарынан қалыптасқан қалын , борпылдақ, органикалық затқа бай қабат.

А_d – шымды қабат (дала киізі), дала шарттарында шөпті өсімдіктердін тамырынан қалыптасқан қабат.

А_т – шымтезекті қабат, батпақты топырақтарда кездесетін қабат. Егер шымтезектін қалындығы мол болатын болса қабат – Т белгісімен көрсетіледі.

А_к – топырақ қабықшасы, шөл және шөлейт топырақтарында кездесетін қабат. Топырақ қабықшасы қалын болатын болса ол – К белгісімен көрсетіледі.

А – гумус жинаушы қабат, гумустын ең мол мөлшерде кездесетін қабаты, ен қою түске боялған қабат.

А₁ –гумусты-элювиальді қабат, ылғалы мол аймақтарынын топырақтарында кездесетін қабат. Бұл қабатта гумус жинау процессімен бірге минералдық заттардын бұзылуы және төмен қабаттарға шайылуы процесстері көрінеді.

А₂ – элювиальді қабат, гумус мөлшері аз болады, минералдық заттардын бұзылуы мен шайылу процесстері белсенді жүріп отыратын қабат. Ақшыл түске боялатын топырақтарда күлгін қабаты деп аталады.

В қабатынын түршелері:

В қабаты тұнбалы (иллювиальді), қара топырақтарында көшпелі қабаты деп аталады. Бұл қабатқа жоғарыдан шайылған ұсақ заттар жинақталады. Қабат бір текті болмаса В₁, В₂, В₃ деп белгіленеді. Қабатта карбонаттар кездесетін болса В_к белгісімен көрсетіледі.

Кейбір топырақтарда қалын глейлі қабаттары да кездеседі – G белгісімен белгіленеді. Бұл қабат ылғалы мол шарттарда гидроморфты топырақтарда ғана пайда болады. Анаэробты шарттарда темір мен марганецтін тотықсыздану процесстері нәтижесінде топырақтын қабатында темірдін , марганец пен алюминийдін шала тотықтары шоғырланады. Егер глейлі процесстін белгілері басқа қабаттарда көрінетін болса олар келесі түрде белгіленеді. А_g, В_g, С_g.

Ең теренде орналасқан ашық түсті, өзгеріске ұшырамаған қабат – ана жыныс қабаты деп аталады - С. Егер ана жыныс қабаты бір текті болмаса төмендегі қабат Д әріпімен белгіленіп төсеніш қабаты деп аталады. Егер топырақтын қабаты екі көрші генетикалық қабаттардын ерекшеліктерін таситын болса ол екі әріппен белгіленеді – А₁А₂, АВ, ВС.

Топырақтын генетикалық қабаттарынын қосындысы топырақ кескіні деп аталады.

Б) Топырақтын қалындығы:

Топырақтын ана ынысқа дейінгі терендігі топырақ қалындығы деп аталады. Топырақтын қалындығы келесі формула арқылы көрсету мүмкін:

Мысалы: Кәдімгі қара топырақтын қалындығы – 100-120 см болатын болса, оңтүстік қара топырақтын қалындығы – 80-85 см болады.

Топырақтануда әр қабаттын қалындығы екі әріппен көрсетіледі.Қабаттын жоғарғы және төменгі шекарасы, жалпы қалындығы см арқылы. А_пах 0-25/25 см ; А₁ 20-25/5 см; В 40-65/25 см.

В) Топырақтын түсі:

Топырақтын түсі онын ең көргілікті белгісі. Топырақтын түрі осы белгімен байланысты болады. Топырақтын түрлері: қара топырақ, қызыл топырақ, сары топырақ, сұр топырақ, күлгін топырақ түсіне қарай аталған. Топырақтын түсінін қалыптасуы үшін үш түрлі заттар маңызды болады.

1. 
   Гумусты заттар топырақты қара түске бояйды;
   
2. 
   Темір қосындылары топырақты қызыл, сары түске бояйды.
   
3. 
   Кремний тотығы, әктас, каолинит, гипс, тұздар топырақты ақ түске
   

қою қою-сұр

қара-қоңыр ашық-сұр

қоңыр күл түсті

күрен ақшыл

ашық-қоңыр



Қызыл Ақ

сарғылт ашық-

(Fe₂O₃ x nH₂O) қызыл Сары сары

1 Сурет - Топырақ түстері үшбұрышы (С.А. Захаров мәліметтерінен)

Топырақ құрамында табылатын механикалық элементтердін өзаралық мөлшерлерінін арақатынасы. Топырақтын механикалық құрамын анықтау үшін физикалық құм – диаметрі > 0,01 мм, және физикалық балшық диаметрі < 0,01 мм болған топырақ түйіршіктері есепке алынады. Осы элементтердін арақатынасы арқылы бірнеше топырақ түрлері болады: құмдақ, құмайт, құмбалшық және балшық немесе саздақ топырақтар. Топырақтын механикалық құрамы онын барлық физикалық, механикалық және технологиялық қасиеттеріне әсерлі болады. Агрономиялық қасиеттері ең жақсы топырақ түрі болып жеңіл және орташа құмбалшықтар саналады.

Топырақ түйіртпегі деп оны құрастыратын түрлі пішінді және өлшемді агрегаттардын жиынтығы аталады. Ал топырақтын табиғи құрылысы бұзылғанда әр мөлшерлі және түрлі пішінді агрегаттарға ыдырау қабілеті түйіртпектілік деп аталады. Захаров мәліметтері бойынша топырақ агрегаттары пішіндері бойынша 3 топқа жинақталады: 1) Текше тәрізді;

2) Призма тәрізді; 3) Плита тәрізді.

Е) Топырақтын жайласуы:

Топырақтын көлемді салмағы мен жалпы қуыстылығынын сыртқы сипаттамасы. Бұл көрсеткіш топырақтын механикалық құрамымен, түйіртпегімен, ылғалдылығымен, топырақ фаунасынын өкілдерінін және өсімдік тамырларынын өркендеуімен байланысты болады. Топырақ тығыздығы арқылы 4 топқа бөлінеді: 1) өте тығыз топырақ; 2) тығыз топырақ; 3) жұмсақ топырақ; 4) борпылдақ топырақ.

Топырақтын қуыстылығы (саңылаулығы) жалпы топырақ көлемінен есептелген барлық қуыстардын көлемінін жиынтығы. Топырақтын қуыстылыққа байланысты жайласу түрлері: 1) жіңішке қуысты (қуыс өлшемдері < 1 мм.). 2) қуысты (қуыстардын өлшемдері – 1-3 мм). 3) кемік тәрізді (қуыстардын өлшемдері 3-5 мм). 4) тесікті (қуыстардын өлшемдері 5-10 мм).

Ж) Жаңа жаратыңдылар:

Геологиялық бұзылу және топырақ құрылу процесстері нәтижесінде топырақ қабатында пайда болатын жылжымалы органикалық және минералдық қосылыстар. Екі үлкен топқа бөлінеді: 1) Химиялық жаңа жаратыңдылар: а) Сортаң топырақтардын бетінде көрінетін тұзды ақ таңбалар; б) Топырақ бетінде немесе жарықтарында кездесетін қабықтар, жағындар мен ағылымдар; в) Өсімдік тамырлары мен құрт жолдарын толтырған химиялық заттар; г) Дән тәрізді жаңа жаратыңдылар. Мысалы: ортштейн – бұршаққа ұқсас темірлі заттар; д) Қабатты жаңа жаратыңдылар – химиялық заттар мол мөлшерде түзіліп топырақта жаңа қабат қалыптастырады.

2) Биологиялық жаңа жаратыңдылар – құрт жолдары, копролиттер – топырақ құрттарынын көндері, көртышқан, саршұнақтын қазған жолдары.

Жаңа жаратыңдылар негізінде топырақтын құрылу тарихы туралы мәлімет жиналады.

Топырақ қабатында пайда болуы топырақ құрылу процессімен байланысты болмаған органикалық және минералдық деңелер. Кірмелерге өзен және теңіз жәндіктерінін мүйізшелері, малдын сүйектері, адамнын мәдени қалдықтары (шыны, фарфор, кірпіш, мемір құрал сынықтары ж.т.б.), күл малтатастар жатады.

1. 
   Топырақтын негізгі морфологиялық белгілерін атаңыз.
   
2. 
   Топырақтын негізгі генетикалық қабаттарын атаңыз.
   
3. 
   Топырақты қара түске бояйтын затты көрсетіңіз.
   
4. 
   Топырақты қызыл, сары түске бояйтын затты көрсетіңіз.
   
5. 
   Топырақты ақ түске бояйтын затты көрсетіңіз.
   
6. 
   Топырақтын қалындығы деп не аталады.
   
7. 
   Топырақтын механикалық құрамын анықтаныз.
   
8. 
   Топырақтын түйіртпегі және түйіртпектілігі деп не аталады.
   
9. 
   Жаңа жаратыңдылар мен кірмелер туралы не білесіз.
   

№6 Тәжірибелік жұмыс

а) Қара топырақтын түзілу шарттарымен танысу;

в) Қара топырақтын негізгі қасиеттерімен танысу;

с) Қара топырақтардын жіктелуімен танысу;

д) Қара топырақтардын үлгі кескінін сипаттау;

Құралдар: Әдістемелік нұсқаулар, топырақ кескіндері, топырақ үлгілері, суреттер;
Тапсырмаға түсініктеме

Қара топырақ – көп жылдық шөпті өсімдіктердің астында, құрғақ нысапты суық дала климаты жағдайында, мерзімді шайылу немесе шайылмау су режимі шарттарында лесс тәрізді құмбалшықтардан түзілген топырақ типі. Қара топырақтар шалғынды-дала және далалық шөпті өсімдіктердін әсерінен пайда болады. Бұл өсімдіктер топыраққа мол мөлшерде органикалық қалдық айырады. Оңтайлы гидротермиялық шарттарында бұл заттардын бұзылып, гумусты қосындылардын түзілу процессі жүріп отырады – гумификация процессі. Түзілген гумус топырақтын жоғарғы қабатында жинақталады. Гумуспен бірге топырақта қоректік элементтері күрделі органикалы-минералдық заттары түрінде жинақталады (азот, фосфор, күкірт, темір және т.б.). Қара топырақтардын су-физикалық қасиеттері өте жақсы болады, түйіртпектілігі кесекті немесе дән тәрізді болады, топырақтын сіңіру кешені кальциймен қаныққан болады ( 70-90 % ), қышқылдылығы бейтарап немесе бейтарапқа жақын, жоғары табиғи құнарлылық қасиетіне ие болады. Қара топырақтын құрамында белсенді гумификация процессі жүреді, және гумус мөлшері жоғары болады (15 % жоғарғы қабаттарда). Топырақ кескінінің қабаты 150 см-ге дейін жетеді және гумус-жинақтаушы, гумусты-көшпелі қабаттарға бөлінеді (қабаттары 40-120 см).

Қара топырақтардын келесі типшелері болады: күлгінденген, сілтісізденген, қалыпты, кәдімгі және оңтүстік қара топырақтары. Әр типшенің кескіндері өз ерекшелерін тасиды – гумусты қабаттын қалындығы, гумус мөлшері, карбонаттардын терендігі және т.б. Ал бұл ерекшеліктерге топырақ құрылу шарттары әсер етеді. Қара топырақтар өте үлкен аймақтарда кездеседі. Евразияда қара топырақ аймағына Венгрия, Болгария, Австрия, Чехия және Словакия, Югославия, ТМД елдері (Молдавия, Украина, Ресейдін Орталық қара топырақты облыстары, Поволжье, Солтүстік Кавказ, Батыс Сібір және Қазақстан) Монғолия мен Қытай. Солтүстік Америкада қара топырақ аймағына Батыс АҚШ, Канада Оңтүстігі, Оңтүстік Америкада - Оңтүстік Аргентина және Чили кіреді. Қара топырақ аймағы толық жыртылған және бұл топырақта негізгі дақылдардын өндірісі жүргізіледі (астық дақылдары, көкөніс, техникалық және жеміс дақылдары). Қара топырақтардын құнарлылығын көтеру үшін топырақта ылғал жинау, тыңайтқыш енгізу және эрозиямен күресу шараларына назар аудару қажет. Қара топырақтын су режимін агротехникалық шаралармен, суару және ағаш алқаптарымен жақсартылады. Қара топырақтардын тұздалу және пестицидтермен ластанудан қорғалуына назар аудару керек.

Күлгінденген қара топырақ – гумусты қабатта кремнезем табылады. А + В₁ = 70-100 см. Хлор қышқылынан қайнайтын үлгілер 1,3-1,5 м терендікте табылады. Тектері: - Кәдімгі, күлгінденген қара топырақ;

• 
  Аз айырылысқан, күлгінденген қара топырақ;
  
• 
  Тұтасқан, күлгінденген қара топырақ;
  
• 
  Карбонатсыз, күлгінденген қара топырақ;
  

• 
  Кәдімгі, сілтісізденген қара топырақ;
  
• 
  Аз айырылысқан, сілтісізденген қара топырақ;
  
• 
  Карбонатсыз, сілтісізденген қара топырақ;
  
• 
  Теренден глейлі, сілтісізденген қара топырақ;
  
• 
  Тұтасқан, сілтісізденген қара топырақ;
  

• 
  Карбонатсыз қалыпты қара топырақ;
  
• 
  Теренден қайнайтын қалыпты қара топырақ;
  
• 
  Карбонатты қалыпты қара топырақ;
  
• 
  Шақаттанған қалыпты қара топырақ;
  

• 
  Карбонатты кәдімгі қара топырақ;
  
• 
  Кебірлі кәдімгі қара топырақ;
  
• 
  Теренден қайнайтын кәдімгі қара топырақ;
  
• 
  Аз айырылысқан кәдімгі қара топырақ;
  
• 
  Шақаттанған кәдімгі қара топырақ;
  

• 
  Кебірлі оңтүстік қара топырағы;
  
• 
  Карбонатты оңтүстік қара топырағы;
  
• 
  Теренден қайнайтын оңтүстік қара топырағы;
  
• 
  Аз айырылысқан оңтүстік қара топырағы;
  
• 
  Шақаттанған оңтүстік қара топырағы;
  

2 типшеге бөлінеді: - шалғынды қара топырақ жер асты сулары 2-5 м терендікте орналасады.

- қара топырақты – шалғынды топырақ – жер асты сулары 1,5-3 м терендікте орналасады.

Қара топырақтардын түрлері:

1) гумусты қабаттын қалындығына қарай:

- зор қалын - > 120 см;

• 
  қалын – 120-80 см;
  
• 
  орта қалын – 80-40 см;
  
• 
  аз қалын – 40-25 см;
  
• 
  өте аз қалын - < 25 см;
  

- орта гумусты – 6-9 %;

- аз гумусты – 4-6 %;

- сәл гумусты - < 4 %;

3) топырақта жүріп жатқан процесстердің дәрежесіне қарай:

- аз, - орта, мол күлгінденген;

- аз, - орта, мол сілтісізденген;

- аз, - орта, мол шақаттанған;

- аз, - орта, мол кебірленген;

Қара топырақтар түршеге механикалық құрамы арқылы бөлінеді: - құмбалшықты, балшықты, құмды және т.б.

1 Қара топырақтар қандай аймақтарда таралған?

2 Қара топырақтарда қандай топырақ тізілу процестері жүреді?

3 Қара топырақтар қандай типшелерге, тектерге, түрлерге және түршелерге бөлінеді?

4 Қара топырақтардың негізгі қасиеттерін атаңыз?

5 Ауыл шаруашылығында қара топырақтар қалай пайдалынады?

№7 Тәжірибелік жұмыс

Тақырыбы: Қара қоңыр топырақ

Тапсырма

а) Қара қоңыр топырақтын түзілу шарттарымен танысу;

в) Қара қоңыр топырақтын негізгі қасиеттерімен танысу;

с) Қара қоңыр топырақтардын жіктелуімен танысу;

д) Қара қоңыр топырақтардын үлгі кескінін сипаттау;

Құралдар: Әдістемелік нұсқаулар, топырақ кескіндері, топырақ үлгілері, суреттер;

Тапсырмаға түсініктеме

Қара қоңыр топырақ – континентальді құрғақ климат жағдайында дала шөпті өсімдіктердін астында түзілген топырақ типі. Су режимі – шайылмау. Кебірлілік қасиетіне, жақсы қуыстылыққа, жақсы су өткізгіштікке, тозандаңу қасиетіне ие болады. Қара қоңыр топырақтардын сіңіру кешенінде кальций катионы молшылық көрсетеді. Топырақтын реакциясы бейтарап немесе сәл сілтілі болады. Топырақ кескіні өте белгілі болады. Оның қалындығы 120-170 см, жоғарғы қабаттағы гумус мөлшері 1,5-4,5 % дейін жетеді. Типшелері: қою-қара қоңыр топырақ, қара қоңыр топырақ, ашық қара қоңыр топырақ. ТМД елдерінде кенінен кездесетін топырақ типі (Поволжье, Оңтүстік Украина, Солтүстік Кавказ, Оңтүстік-батыс Сібір, Забайкалье, Қазақстан), в Солтүстік Монғолияда, Қытайда, Түркияда, АҚШ-да, Аргентинада да кездеседі. Астық дақылдарынын, майлы дақылдарының, мал азығы дақылдары егістігі үшін және табиғи шабындық пен жайылымдық ретінде қолданылады.

Қара топырақтардың келесі типшелері болады: қою қара қоңыр топырақтар, қара-қоңыр топырақтар және ашық қара-қоңыр топырақтары.

3 типшесі де 10 текке бөлінеді: кәдімгі – типшенің барлық ерекшеліктерін толық иеленеді; кебірлі – В₁ қабаты өте тығыз, призмалы-кесекті түйіртпектілі, ТСК-да Nа⁺ бар; кебірлі-сортаңды- өте тұзды жыныстарда құрылады, тұз мөлшері-0,25%-дан артық; кебірлі-шақатты-гумусты қабаты SiО₂ табылады, плиталы, жапырақты түйірпектілі; қалдықты-кебірлі-кейбір топырақ ерекшеліктерін тасиды, бірақ ТСК-да Nа⁺ жоқ; карбонатты-кебірлі- карбонатты, тұзды ауыр механикалық құралуы жыныстарда қалыптасады, өте тығыз, ТСК-да Nа⁺ , Mg ⁺ кездеседі; карбонатты-топырақтың барлық қабаттарында карбонаттар кездеседі; тереңде қайнайтын-жеңіл механикалық құрылылу жыныстарда қалыптасады, карбонаттар 1-1,5м табылады, гипсті қабат жоқ; тұтасқан-тұнбалы –балшықты жыныстарда қалыптасады, өте тығыз, В қабатының су өткізгіштігі өте нашар; аз дамыған-тығыз жыныстарда құрылады, М=А+В₁ <20 см .

Қою қара-қоңыр топырақтар - М=А+В₁ =50-60 см, HCl-дан 45-50 см қайнайды, гипстен жеңіл еритін тұздар 2 м тереңдікте;

Қара-қоңыр топырақтар - А+В₁ =40-45 см, HCl-дан 40-45 см қайнайды, карбонаттардың ең көп мөлшері 50-55 см, гипстен ең мол мөлшері 150-170 смс, жеңіл еритін тұздар 2 м тереңдікте;

Ашық-қара-қоңыр топырақтар - А+В₁ =30-35 см, гумусты қабат-түйіртпектіліксіз, гипс 110-120 см, тұздардың мөлшері өте жоғары.

Қара-қоңыр топырақтар түрлерге бөлінеді:

1. 
   гумусты қабаттың қалыңдығына қарай:
   

• 
  өте қалың - >50 см (А+В₁ );
  
• 
  орта қалың – 30-50 с м;
  
• 
  аз қалың немесе шамалы – 20-30 см;
  
• 
  өте аз қалың - < 20 см.
  

- кебірлі болмағандар - < 3% Nа;

- аз кебірленген – 3-5% < Nа;

- орта кебірленген – 5-10% Nа;

- мол кебірленген – 10-15% Nа.

3) тұздардың табылатын тереңдігіне қарай кебірлі-сортаңды тегі 2 түрге бәлінеді:

- сортаңды;

- тереңді сортаңды.

Ерекшеліктері:

Гумус мөлшері: қою қара-қоңыр топырақтар – 2-3 %; қара-қоңыр топырақтар – 2-3 %; ашық қара-қоңыр – 1-2 % .

Сіңіру қабілеті: қою қара-қоңыр топырақтар – 20-25 мг. экв/100 г топ; қара-қоңыр топырақтар – 15-20 мг. экв/100 г топ; ашық қара-қоңыр – 10-15 мг. экв/100 г топ.

рН – бейтарапты, аз сілтілі.