Петрографический состав почвенных масс

Разделив при помощи механического анализа почву на рад отдельных фракций, мы получаем четыре существенных группы элементов: хрящ, песок, песчаную пыль и ил или глину. Изучение трех первых групп в петрографическом отношении не представляет особых затруднений, что же касается ила, то при современных средствах исследования нет возможности изучить вполне его минералогическую природу при помощи микроскопа. Требуется содействие некоторых химико-аналитических операций, чтобы подойти к вопросу о составе почвенного ила.

Для знакомства с петрографическим характером почвенного скелета можно изучать отдельно каждую фракцию механического анализа, что дает возможность установить некоторую законность в распределении отдельных минералов или минеральных групп в различных фракциях механического анализа. Если желательно только ознакомиться с общим петрографическим характером почвы, то достаточным оказывается изучить фракцию зерен, имеющих размеры от 0,25 до 0,05 мм. Более мелкоземистые фракции труднее поддаются разделению при помощи тяжелых жидкостей. Названная группа зерен содержит в себе большинство тех минералов, из коих слагается почва; в ней не хватает только некоторых вторичных минералов, сосредоточивающихся, главным образом, в группе иловатых частиц. Наоборот, в крупно-зернистых элементах скелета может не хватать очень многих и первичных минералов, особенно таких, которые в материнской породе были в виде мелких зерен, в виде микроскопических включений.

Избранную фракцию механического анализа прежде всего разделяют по удельному весу, при помощи тяжелых жидкостей, наливаемых в обыкновенную делительную воронку^[1]. Из тяжелых жидкостей наиболее удобной является бромоформ (уд. в. 2,85), потому что жидкость эта бесцветна, не разлагается при соприкосновении с минералами, легко отмывается от минералов с помощью бензола, который, в свою очередь, легко улетучивается. Для исследования берут 5 граммов почвенного порошка и, наполнив делительную воронку бромоформом, всыпают в нее навеску почвы, перемешивают все стеклянной палочкой, которая обмывается в ту же воронку бромоформом, и прикрывают воронку покровным стеклом. Последнее необходимо, в виду летучести бромоформа, пары которого хотя и не производят такого сильного эффекта, как пары хлороформа, однако, не могут считаться и: вполне безвредными.

Через несколько минут все минералы, имеющие больший уд. вес, чем бромоформ, опускаются в нижнюю часть воронки и могут быть осторожным открыванием крана переведены из нее в подставленный снизу стаканчик. В этот стаканчик прибавляют затем немного бензола, взбалтывают и сливают жидкость в большую бутылку, где собираются все отбросы бромоформа и бензола. Содержимое стаканчика промывают еще несколько раз бензолом, сливая последний каждый раз в ту же бутылку, пока не будет удален бромоформ, после чего оставляют стаканчик в теплом месте для испарения остатков бензола.

На воронку приливают затем по каплям бензола, постоянно помешивая палочкой, пока не начнет опускаться на дно вторая фракция минералов, которую отделяют и промывают, подобно первой. Такую же операцию повторяют еще несколько раз, пока вся взятая навеска не будет разделена на ряд фракций различных уд. весов. Таким последовательным осаждением можно получить 5—6 фракций, при чем: первые из них содержат тяжелые минералы и сростки последних с кварцем, средние содержат, по преимуществу, кварц, частью плагиоклазы, а в последних преобладают ортокластические полевые шпаты и мироклин, хотя к ним обычно примешивается и кварц. Следовательно, разделить навеску этим способом на группы, которые состояли бы из одного какого-либо минерала, не удается, но важно уже одно то обстоятельство, что таким путем возможно обособить группу тяжелых, минералов, которых часто бывает немного в почвенных массах и которые ускользают от исследователя, если он будет изучать целиком всю фракцию механического анализа, приготовляя из нее шлифы по одному из способов, предлагаемых петрографами для изучения рыхлых пород.

Наибольшее разнообразие минералогического состава представляет первая фракция, названная выше тяжелыми минералами; это разнообразие отчасти проявляется во второй фракции, где те же тяжелые минералы находятся в виде сростков с кварцем или полевыми шпатами.

Перед исследованием группы тяжелых минералов можно отделить от них при помощи сильного простого магнита магнитный железняк. Для этого порошок минералов рассыпают тонким слоем на листе бумаги и проводят магнитом по нижней поверхности листа несколько раз в одном и том же направлении, пока не отойдут в сторону все притягиваемые магнитом зерна. От оставшихся минералов на шероховатой бумаге можно отделить слюды, которые, при наклонении листа бумаги, пристают к последнему, тогда как остальные минералы окатываются. Оставшиеся минералы могут быть подвергнуты действию электромагнита, при помощи которого отделяются минералы, содержащие в своем составе достаточное количество железа. Наконец, некоторые минералы могут быть разделены при помощи других тяжелых жидкостей, которых известно в настоящее время много. Из таковых укажем жидкость Тулэ с удельным весом 3,196, жидкость Рорбаха с удельным весом 3,588; жидкость Вгеоп с удельным весом до 5,0. Первая из этих жидкостей представляет раствор HgJ₂ в KJ (отношение весовых количеств солей 1: 1,24); раствор сгущают выпариванием и охлаждают, — индикатором служит турмалин, плавающий в этой жидкости. Жидкость Сушина — Рорбаха приготовляется из BaJ₂ и HgJ₂. Соли быстро отвешиваются в отношении 100: 130, помещаются в колбу, хорошо перемешиваются и обливаются 20 куб. см воды, и все помещается на нагретую заранее масляную баню (до 150—200°), при чем содержимое колбы помешивается палочкой. Когда все растворится и прокипятится, перемещают раствор в фарфоровую чашку и выпаривают до тех пор, пока в жидкости не начнет плавать эпидот из Зульцбахталя. Затем дают жидкости остыть, при чем часть двойной соли выпадает из раствора. Тем не менее по охлаждении раствор настолько уплотняется, что в нем плавает топаз. Жидкость эту нельзя разбавлять водой на холоду, а только при кипении, приливая воду по каплям. На холоду, впрочем, можно поступать так: приливать осторожно воду, чтобы слой ее не смешивался со слоем жидкости, и оставлять затем в покое, пока не совершится диффузия. Зерна минералов должны быть сухие.

Наконец, жидкость Вгеоп приготовляется из сплавленной смеси РЬС1₂ и ZnCl₂. Смесь обоих хлористых металлов помещают в пробирку, которую вертикально ставят в песчаную баню и нагревают до 400° Ц. Когда получится однородный сплав, в пробирку бросают зерна минералов, при чем одни из них опускаются на дно, другие плавают. После этого пробирку вынимают, несколько охлаждают и помещают в холодную иоду, где сплав застывает. Тогда разбивают пробирку и из нижней части сплава добывают тяжелые минералы, а из верхней — более легкие.

Из двух первых жидкостей, путем разбавления водой, можно приготовить ряд других, различающихся друг от друга по уд. весу десятыми и сотыми долями единицы. Установив уд. вес каждой из этих жидкостей с помощью весов Вестфаля или индикаторов, употребляют их для определения уд. весов исследуемых зерен. Зерно, которое не будет ни тонуть, ни плавать в какой-либо жидкости, имеет уд. вес последней. При помощи жидкости Вгеоп можно предварительно отделить минералы с уд. весом, большим 3,5.

Кроме уд. весов, можно определять плавкость минеральных зерен и изменение цвета при прокаливании. Для определения плавкости помещают испытуемое зерно на платиновую пластинку, которую накаливают пламенем паяльной трубки. Плавкие минералы при этом приплавляются к пластинке, неплавкие остаются свободными.

При изучении оптических признаков минеральных зерен под микроскопом полезно производить попутно и химические реакции.

(разложение кислотами, микрохимические пробы). Не останавливаясь на методике микроскопического исследования, отсылаем читателя к специальным руководствам по петрографии (Zirkel, Rosenbusch, Michel Levy et Lacroix, Steinriede).

Здесь мы рассмотрим лишь типические признаки минералов, чаще всего встречающихся в составе почвенного скелета, имея в виду, по преимуществу, почвы северной и средней частей СССР, а затем попытаемся подойти к характеристике состава почвенного мелкозема.

• [1] Можно употреблять также прибор Harad’a и особенно Е. Kaiser’a. Centralbl.f. Mineral, etc. 1906, 475—477. При разделении более мелких частиц можно применятьцентрофугирование. Трусову удалось этим путем изолировать из иловатых частиц тяжелые минералы с уд. весом 3,2.