R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E , T . X V , z. 1 W A R S Z A W A 1965
TO M A SZ K O M O R NICK I, B O L E SŁA W A D A M C ZY K , JÓZEF JA K U B IE C , JA N K U B IS Z , K R Y ST Y N A O LEK SY N O W A , JÓ ZEF T O K A J
MINERAŁY ILASTE GLEB WYTWORZONYCH ZE SKAŁ GÓRNOTRIASOWYCH W TATRACH
K ated ra G leb o zn a w stw a W SR K rak ów , A k a d em ia G órn iczo-H u tn icza K rak ów
W ST ĘP
Obecność m inerałów ilastych w glebach była od dawna znana, ale dopiero przed trzydziestu kilku laty bezpośrednio udowodniono ich obec ność i skład za pomocą m etod rentgenowskich i termicznych. Od tego cza su zastosowanie tych m etod było coraz częstsze w badaniu glebowej sub stancji ilastej, jakkolwiek nie powszechne ze względu na konieczność da leko posuniętej specjalizacji. W Polsce badania m inerałów i skał ilastych b yły przed wojną prowadzone wyłącznie przez m ineralogów i petrogra fów, przy czym z reguły nie dotyczyły one gleby. Po wojnie, prócz prac T o k a r s k i e g o [10], który zajął się szczególnie glebami, pojawiają się pojedyncze publikacje o ilastej substancji gleb [5, 7, 12, 13].
Jeśli idzie o gleby terenów górskich, to badania w om awianym tu za kresie są na ogół rzadkie. Samo zagadnienie wietrzenia skał było przez różnych uczonych badane dość obszernie i na brak literatury petrogra ficznej, dotyczącej wietrzenia, nie można się uskarżać. Chociaż w tere nach górskich właśnie łatw iej zaobserwować i badać wietrzenie i pow sta wanie m inerałów ilastych, trzeba podkreślić, że używanie m etod przede wszystkim chemicznych nie jest wystarczające do identyfikacji m inera łów ani też do jakiejś prostej interpretacji wyników. Toteż w niniejszych rozważaniach chcem y prace dotyczące substancji ilastej gleb terenów górskich ograniczyć zakresowo do publikacji, które zajmują się id en tyfi kacją m inerałów ilastych za pomocą m etod nie tylko chemicznych, i to
w glebach, a nie tylko w skałach.
Przykładowo przytoczym y tu publikację szwajcarską [3] dla gór Jura
pu-blikacja [7]; wynika z niej, że najpospolitszym w Karpatach m inerałem ilastym jest illit, a m ontm orylonit i kaolinit są ilościowo drugorzędne. 0 ile dane z innych gór i innych warunków otoczenia są z wym ienionym i porównywalne, to można zaryzykować następujące uogólnienie: illit jest m inerałem ilastym , który jest najczęściej w przewadze w ilastej substan
cji gór Europy.
Chcąc stwierdzić, jakie m inerały ilaste znajdują się w glebach Tatr, uważaliśm y, że badania te można połączyć z próbą przestudiowania prze biegu wietrzenia. Ze względu na tworzenie się gleb dość prym ityw nych 1 stosunkowo mało rozwiniętych, stale odmładzanych, można się spodzie wać, że w warunkach panujących w środowisku górskim m inerały ilaste powinny być w glebie takie same jak w skale m acierzystej. A więc po
winno zachodzić raczej „dziedziczenie” substancji ilastej [6] niż tw orze
nie się nowej.
Przy badaniach wstępnych nasuwa się również celowość badania gleb w ytworzonych ze skał m acierzystych, bogatych w substancję ilastą, aby ułatw ić porównanie; do skał takich należą na przykład skały górnego triasu (kajpru), które są tym bardziej do tego celu stosowne, że są w strefie reglowej często spotykane. W ich obrębie jest m ożliwe porów nanie z mało ilastym piaskowcem.
S K A Ł A M A C IE R ZY ST A
Skały kajprowe reprezentowane są najczęściej przez czerwone iłow ce (lub m ułowce), niekiedy zielonoszare lub pstre, nieraz łupkowate, oraz przez towarzyszące im jasne piaskowce kwarcytowe. Skały te opisywał i analizował K u ź n i a r [4]; autor ten stw ierdził znaczną rozpuszczal
ność w gorącym 1 0% kwasie octowym czerwonego iłowca kajprowego
z Polany Białego, przypisując mu na tej podstawie charakter zbliżony do terra rossa. Autor ten wiąże powstanie iłow ców czerwonych ze zjawiska mi krasowymi w górnym triasie. Podaje on ponadto przybliżony skład m ineralny tej skały, w yliczony z analizy chemicznej: kwarzec, krzemion ka i apatyt łącznie 50%, wodzian glinu 18%, tlenki żelaza 10%, w ęglany
wapnia i magnezu 30% (razem 108%). Piaskowiec badał K u ź n i a r ty l ko mikroskopowo stwierdzając, że jest on w łaściw ie arkozą, niekiedy zbliżoną do piaskowca kwarcytowego; prócz bardzo licznego kwarcu w y stępuje obficie oligoklaz detrytyczny, rzadziej zaś ortoklaz. W spoiwie jest sery cyt z drobnym kwarcem, z rzadka kalcyt oraz nieco zserycyty- zowanego kaolinu; są wskazówki na to, że zaszła częściowa sylifikacja (występuje wtórny kwarzec).
T u r n a u - M o r a w s k a [11] również opisuje czerwony iłow iec i jasny piaskowiec i to nawet z przełęczy w Grzybowcu, gdzie um
iejsco-M in erały ila ste gleb ze sk a ł g ó rn otriasow ych 5
wionę są nasze profile gleb (jej punkt VII i VIII). Czerwony iłow iec jest niewyraźnie łupko waty; wykonanie szlifu było niem ożliwe, ponieważ sil nie ilasta skała nie dała się napoić balsamem kanadyjskim na gorąco. Che
m icznie zbadała autorka tylko rozpuszczalność Fe2Ü3 i AI2O3 w kw asie
solnym (odpowiednio 8,18 i 1,79%; R2O3 nie rozpuszczalnych w kw asie
nie oznaczała). U K u ź n i a r a odpowiednie dane b y ły 7,65 i 0,13%, przy czym nie dotyczyły one skały z tego samego miejsca; nasze dane to 9,47 i 8,25%. Inny podobny m ułow iec ilasty z D oliny Strążyskiej (koło Hali), zbadany pod mikroskopem przez T u r n a u - M o r a w s k ą , składał się z kwarcu, przypuszczalnie z domieszką skaleni (razem 42% obj.), m u- skowitu, bladozielonego chlorytu (razem 36%), wyblakłego biotytu, tle n
ków żelaza (razem 2 2%); prócz tego b yły żyłki kalcytu z drobnym kw ar
cem, nie uwzględnione jednak w składzie mineralnym.
Piaskowiec kw arcytow y spod Łysanek opisuje wspomniana autorka jako jasny, bardzo zw ięzły, silnie zlewny; pod mikroskopem widać łu- seczki serycytu, pozazębiany kwarzec ze śladami obwódek regeneracyj nych; łyszczyki skąpe, łuseczkowate, silnie dwójłomne, często przerośnię- te tlenkam i żelaza; zdarza się blaszka m uskowitu, z rzadka turmalin
i cyrkon. Przybliżony skład mineralny: kwarzec 8 6%, kwarzec w drob
noziarnistych skupieniach 4%, okruchy skał kwarcowych 4%, mikroklin i m ikropertyt 2%, serycyt 4%, tlenki żelaza 2% (razem 100% obj.). Pia skowiec ten jest więc znacznie mniej zbliżony do szarogłazu lub arkozy niż ów opisyw any przez K u ź n i a r a [4]. Ma on średnią wielkość ziarna 0,18 mm, z wahaniami od 0,04 do 0,5 mm.
Wykonane i zbadane przez nas cienkie szlify dały podobne obrazy. Piaskowiec kw arcytow y jest pod mikroskopem zupełnie podobny do fot.
1 na planszy 6 u T u r n a u - M o r a w s k i e j [11] i odpowiada przyto
czonemu wyżej w skrócie opisowi. Średnia wielkość ziarna wypadła u nas 0,17 mm, z wahaniami od 0,075 do 0,34 mm. Jedyną większą różnicą jest występowanie pojedynczych drobnych porów; nasze szlify i analizy do tyczą bowiem grubych odłamków nieco nadwietrzałego szkieletu z naj głębszych poziomów profilu glebowego I (patrz niżej). Przy orientacyj nym badaniu składu mineralnego metodą planim etryczno-punktową zna
leźliśm y 1% objętości porów.
Szlif czerwonego iłowca dawał następujący obraz mikroskopowy: okrągławe ziarna kwarcu o największej długości ok. 30— 75 mikronów, rozsiane nieregularnie w drobnoziarnistym, jakby drobniutko marmur - kow atym brunatnym tle; w niektórych częściach szlifów odstępy m iędzy
opisanymi ziarnami kwarcu w ynosiły 10 0 — 120 mikronów (wahania od
20 do 150 mikronów), w innych odstępy te b yły znacznie większe; m iej scami nieregularne plamy ciemnordzawe tlenków żelaza. Ziarenka tła mają rozmiary poniżej 5 mikronów; przy skrzyżowanych nikolach roz
św ietlają one pole widzenia, dając dość wysokie barwy interferencyjne; jest to więc zapewne kalcyt lub dolomit, może także sery cyt.
Analizy chemiczne opisanych skał podajemy w tab. 2, pod 1-4, 1-5, II- 6
(patrz również rozdział „Technika przygotowania próbek”).
G LEBY
Spośród 14 opisanych i zbadanych wstępnie profilów glebowych w y brano do badań szczegółow ych tylko dwa. Głównym kryterium przy w y borze było tworzenie się gleby z jednorodnej skały macierzystej; nadto wybrano profile tak usytuowane, by wyniki badań nie b y ły zaciem nio ne przez zjawisko zm yw u lub nam ywu obcego materiału. Co do jedno rodności skały macierzystej należy zauważyć, że czerwone iłow ce i jasne piaskowce nieraz występują w postaci m ieszanej, zwłaszcza na zboczach, i że jakkolwiek nierzadko spotyka się gleby wytworzone z czerwonego iłowca bez domieszki piaskowca, to gleby wytworzone z piaskowca bez domieszki iłowca są dość rzadkie. Bliskie siebie położenie profilów I i II zapewniało również jednakowe warunki otoczenia, tj. podobieństwo elem entów klim atu i roślinności. Oto opisy profilów:
P r o f i l I. Skłon Przełęczy w Grzybowcu po stronie D oliny Małej Łąki, 1270 m n.p.m., małe, płaskie w yniesienie. Skała m acierzysta — pias kowiec kw arcytow y kajpru. Roślinność — las św ierkow y 40— 60-letni, zbiorowisko Pi ceetum tatricum, w runie pokrycie ok. 40%.
^oo — 0,2 cm, ściółka świerkowa,
Aq — 2— 10 cm, czarniawy poziom próchniczno-torfiasty,
A i / A2— 10— 17 cm, ciemnopopielata próchniczna glina średnia, ok. 70%
okruchów piaskowca,
Ao/B — 17—50 (60) cm, rumosz skalny z popielatą gliną średnią, ok. 80% szkieletu,
С — od 50 cm, lity szary piaskowiec, spękany w duże bloki.
Typ: gleba bielicow a leśna, słabo zbielicowana.
P r o f i l H . Przełęcz w Grzybowcu od strony D oliny Małej Łąki, opo dal skrzyżowania szlaków turystycznych na Giewont i do Małej Łąki i Hali Strążyskiej; 1310 m n.p.m., spad 7° NE. Skała m acierzysta — czer wony iłow iec kajpru. Roślinność — młodnik św ierkow y ok. 10— 20-letni, zadrzewienie 0,9— 1,0; zbiorowisko Piceetum t atricum, runo tylko spora dycznie. Pojedynczo stare, zmurszałe, duże pnie.
^oo — 0 — 2 cm, ściółka świerkowa,
Ai — 2— 4 (5) cm, szaroczerwonawy poziom próchniczny, glina śred
M in erały ila ste gleb ze sk a ł g órn otriasow ych 7
Ai(B) — 4— 20 cm, ceglasta glina ciężka, wilgotna, ziarnisto-orzechowa ta, pulchna,
(B) — 20—40 cm, jak w yżej, glina ciężka bardziej zwięzła, 5% żwiru
iłowca,
(B)C — 40— 70 cm, ceglastofiołkow y żwir gliniasty, 85— 90% żwiru iłowca, umiarkowanie w ilgotny, korzeni brak,
Ci — 70— 105 cm, jak wyżej, lecz więcej frakcji kamieni, w ilgotny,
C2 — 105— 154 cm, jak wyżej, ok. 30% frakcji kamieni, prawie m o
kry,
C3 — od 154 cm, częściowo zw ietrzały czerw ony iłowiec, prawie m o
kry.
Typ — gleba pseudobrunatna (bielicowa) leśna.
Gleba biologicznie płytka (korzenie tylko do 40 cm). Słabe zbielico- wanie zaznacza się głównie w kw aśnym odczynie do m etra głębokości. Nie ma butw iny charakterystycznej w profilu I. Nieobecność poziomu eluw ialnego na czerwonym tle iłowca jest już opisana i wyjaśniona kw a- soodpornością czerwonego barwnika przez A d a m c z y k a [1] na podob nym m ateriale.
Niektóre dane analityczne przedstawiono w tab. 1.
T a b e l a 1
Niektóre w ła ś ci w o ś c i badanych g le b - Some p r o p e r ti e s o f the s o i l s
Foziom Horizon Głębo kość я cm Depth in cm
Skład mechaniczny w procentach Mechanical composition in percent
pH IH2C) С org. % Subst. organ. Organie matter % s z k i e l e t sto ne s c z ę ś c i z ie m is t e - f i n e earth 1 ,0 -0 ,1 0 ,1 -0,05 0 ,0 5 -0 ,0 2 0, C2- 0,006 0 , 006-0 ,0 0 2 < 0 ,0 0 2 * P r o f i l I - P r o : i l e 1
*0 2-10 poziom butwinowy .- raw humus 3 ,5 39 ,5 6 8 ,0
Ат/Ар 10-17 70 33 1 13 I 10
1 13 1 10 1 17 3 ,7 4 ,4 7,6
a2/b 17-50 80 31 1 17 1 11 14 1 10 1 17 3 ,8 n. o . n . o .
С od 50 100 podłoże skalne - rock substratum
P r o f i l II - P r o f i l e 11 A1 2 - 4 + 25 13 20 10 7 25 4 ,1 10 ,2 1 8 ,0 АтЛВ) 4 -2 0 5 20 11 12 17 15 25 4 ,5 3 ,4 5 ,9 (Б) 20-40 5 21 7 13 18 18 23 5 , 0 n . o . n. 0 . l в) /с 4 0-70 85 41 10 10 13 12 14 5 ,1 n . o . n . o . C1 70-105 90 39 7 12 14 10 18 5 , 4 с2 105-154 95 49 10 10 9 8. 14 7 ,2
С3 od 154 100 podłoże skalne - rock substratum
Uwage - N o ti c e ; С org. - С u t l e n i e l n y x 1,42 С or g. - ox id a b le С x 1,42 n . o . - not determined
T E C H N IK A PR Z Y G O T O W A N IA PR Ó BE K
Szczegółowym badaniom poddawana była tylko frakcja spławialna, tj. ziarna m niejsze od 1,6 mikrona (patrz niżej). Frakcję tę wyosabniano z próbek gleb przez szlam owanie w wodzie destylowanej z m ałym dodat
kiem amoniaku (ok. 1 m l 25% NH3 na litr wody) w celu lepszego zdys-
pergowania iłu i próchnicy. Po w ykłóceniu zaw iesiny i upływ ie 24 godz.
dekantowano warstwę cieczy do 20 cm; czynność tę powtarzano w ielo
krotnie dopóty, dopóki ciecz po upływ ie doby nieznacznie tylko opalizo wała. Zawiesinę odparowywano na łaźni wodnej, otrzymaną frakcję ko
loidalną rozdrabniano w moździerzu aż do przejścia przez sito 0,2 mm.
Próbki skał m acierzystych traktowano w podobny sposób. Próbkę czerwonego iłowca po m echanicznym rozdrobnieniu po prostu szlam owa
no jak wyżej (próbka II-6). Próbkę piaskowca najpierw m ielono, odsie
wając w czasie tej pracy grubsze ziarna kwarcu, aby m ateriał ilasty m echanicznie obetrzeć, nie kum ulując kwarcu. Materiał tak otrzymany nazywa się poniżej próbką 1-5. Okazało się jednak, że zawiera ona za du żo kwarcu, wobec czego większą próbkę skały (ok. 0,5 kg z domieszką
szkieletu z poziomu A2B) po dokładnym oczyszczeniu zewnętrznym roz
drobniono do parom ilim etrowego grysiku i przez kilka godzin mieszano z wodą w porcelanowym zbiorniku m łyna kulowego, lecz bez kulek; po oddzieleniu grubego kwarcu otrzymana zawiesina była szlamowana jak wyżej. W ten sposób powstała próbka 1-4.
Do analiz chemicznych używano próbek frakcji koloidalnej nie oczy szczonej. Materiał do analiz term icznych i rentgenow skich był jeszcze pozbawiany substancji organicznej i węglanów. W tym celu próbkę frak
cji koloidalnej traktowano na łaźni wodnej 6—1 2% wodą utlenioną aż
do ustalenia się jasnego zabarwienia, po czym kilkakrotnie dekantowano po odwirowaniu z wodą (w celu usunięcia soli pochodzących z utlenionej próchnicy). Próbki zawierające w ęglany poddawano przed dekantacją dodatkowo przez 24 godz. działaniu 1% kw asu octowego na zimno (w
stosunku 100 m l kwasu na 1 g frakcji koloidalnej), m ieszając co pew ien
czas; w zdekantowanym kw asie oznaczano Si, Fe, Al, co pozwoliło stw ier dzić, że postępowanie to prawie zupełnie nie naruszało substancji ilastej (tylko nieznaczne ilości glinu w roztworze). Przy dekantacji po odw iro waniu z wodą starano się również usunąć pow stały octan wapnia lub magnezu. Następnie próbki w ten sposób oczyszczone suszono i rozdrab niano jak wyżej.
M E TO D Y A N A L IT Y C Z N E
A n a l i z y c h e m i c z n e b y ły robione osobno dla substancji roz puszczalnej w kwasie solnym i osobno dla części nierozpuszczalnej. Uza sadnienie takiego postępowania będzie przedstawione w osobnej
publi-T a b e l a 2 Skład chemiczny f r a k c j i k o lo id a ln e j (n ie o c z y s z c z o n e j) w p ro cen ta ch - Chemical com poaition o f c o l l o i d a l fr a c t io n (n o t p u r if ie d ) in p e r ce n t \ Rr próbki
\ Sample No. S k ła dn ik i \ C o n s t i t u e n t s \
1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 11-1 I I - 2 11-3 11-4 I I - 5 I I - 6
Frakcja ni e r o z p u s zc z a ln a » gorącym HC1 ( 1 : 1 ) po 24 godz. F r a c tio n in s o l u b l e in hot HCl ( 1 : 1 ) a f t e r 24 hours
S i ° 2 2,20 28 ,10 3 1 , 2 0 36 ,7 5 8 9 ,8 7 9, 74 2 6 ,1 2 30 , 7 9 24 ,4 9 27, 75 2 9 , 6 0
a i2o3 1,93 6,94 1 1 , 2 0 14 ,1 0 2 ,6 5 2, 1 5 1,1 8 3 ,1 8 3, 00 1,95 1, 75
Mg 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 , 1 0
KjO 0 0 0 4, 3 1 0 0 0 0 0 0 0
Frakcja r ozp us zcz aln a w gorącym HC1 ( 1 : 1 ) po 24 godz. F r ac ti o n s o l u b l e in hot HCl (1 : 1 ) a f t e r 24 hours
S i 0 2 3,41 26, 49 1 9 , 9 2 11,85 4 , 1 1 28,01 20,4 0 13,85 17,65 18,45 17 ,5 0 T i0 2 0,15 0 , 1 6 0 , 1 5 0 0 0 , 5 4 0 , 5 0 0 , 4 6 0 , 3 6 0 , 3 6 0 , 3 6 a i2o3 0,44 12,54 9 , 5 0 9 , 2 0 1 ,0 9 17,3 8 21 ,5 0 17 ,7 5 21 ,64 16, 88 9, 4 7 Fe203 0, 68 4 , 7 0 4 , 2 5 5 , 5 0 0 , 8 5 6, 5 5 7,85 8 , 7 5 6 , 7 5 11,25 8 , 2 5 r 2o3 0 0 0 0 0 0 , 1 2 0, 0 3 0 , 0 4 0 , 1 0 0 , 1 0 0 , 1 1 IdnO 0 0 .0 0 0 0, 0 5 0 0 0 0 0 CaO 0, 76 0 ,4 5 0 ,7 5 0 , 8 8 0 , 2 2 0 0, 1 3 0 , 2 5 1, 00 1 , 2 5 8 , 2 5 LIgO 1,01 2 ,1 7 1,1 3 0 , 7 5 0 , 2 2 5 , 1 2 2 ,4 5 1 ,2 5 2 ,2 5 2 , 8 7 6 , 1 2 K2 0 0,4 9 2, 76 1, 24 2 ,7 5 0 , 3 2 2 , 2 2 2 ,2 4 3, 1 8 5 , 6 0 4 , 4 9 3 , 8 8 Na20 0,43 0, 3 3 0, 5 7 0, 8 3 0 , 2 5 0 ,6 1 0,60 0 , 8 8 1,35 0 , 5 0 ś l a d 1 Ю O co 0,6 9 0 ,5 7 2 , 3 2 0 , 7 0 0 , 3 7 1,0 9 1,11 0 , 6 9 2 , 1 9 3 ,2 4 0 , 8 8 c o 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 11,24 H2 0 (1 05 ° ) 10,46 2,14 2 ,8 5 1, 03 0 , 0 4 3, 45 3, 3 1 2 , 5 0 2, 50 3 , 2 6 0 , 7 9 S t r a t a ż e r . Loss on i g n i t . 77,18 12,14 15,21 11,55 0 ,9 1 8 , 9 8 8, 4 6 13,31 9 ,5 7 8 , 2 0 0 , 8 4 S u b s t . o r g . O r g a n . s u b s t . n . o . n . o . n . o . n . o . n . o . 13,91 3,23 4 , 3 6 2,1 7 2, 04 0 , 4 4 Suma - To t o i 99,83 9 9 , 4 9 ’ 10 0 ,2 9 100, 20 10 0, 90 99 , 9 0 100,00 10 0, 69 100, 62 100,23 99 , 5 8 n . o . - no t d e te rm in e d M in e ra ły ilaste gle b ze skał g ó r n o tr ia s o w y c h
kacji. Jednogramową próbkę frakcji koloidalnej trawiono pod przykry
ciem w 100 m l HC1, rozcieńczonego wodą w stosunku 1 : 1 (około 21,5%
HC1) przez 24 godz. na łaźni wodnej mieszając od czasu do czasu. Po odsączeniu i wypłukaniu gorącą wodą do zaniku na jony C1“ substancję nie rozpuszczoną gotowano wraz z sączkiem przez pół godziny w 50 ml
5% roztworu Na2CC>3 (w celu uruchomienia krzemionki rozpuszczalnej
w kwasie, która się pod działaniem kwasu wytrąciła) i sączono płucząc gorącą wodą do zaniku jonów N a+ (w ostatniej fazie wodą lekko za kwaszoną HC1). Przesącz wyciągu w kw asie solnym analizowano osobno,
oznaczając Si, Al, Fe, P, Ti, Mn, Ca, Mg, SO,4“ К, Na; większość skład
ników oznaczano metodam i wagow ym i (P, Ti, Mn kolorymetrycznie), Mg
strącano 8-oksychinoliną, a po spaleniu tej ostatniej i odpędzeniu soli
amonowych ważono oczyszczoną sumę (K, Na)Cl, którą następnie roz dzielano pod mikroskopem w oparciu o różnicę współczynników załama nia światła, Fe od Al oddzielano kupferronem. Przesącz wyciągu w so
dzie zawiera przede wszystkim S i0 2; kontrolowano go jednak jeszcze co
R ys. 1. Z n o rm a lizo w a n e k r z y w e term iczn e ró żn ico w e dla p ró bek fra k cji ila ste j z p ro filu I (z le w e j stro n y g łęb o k o ść p o zio
m ó w w cm, z p raw ej — nr próbki)
N o rm a lised D T A cu rves of clay fra ctio n sa m p les from p ro file I (left — d epth of h orizon s in cm , r ig h t — sa m p le num bers)
M in erały ila ste gleb ze sk a ł g ó rn otriasow ych 11
R ys. 2. Z n orm alizow an e k rzy w e term iczn e ró żn ico w e dla p rób ek fr a k c ji ila stej z p ro filu II (z le w e j stro n y g łęb o k o ść p o zio m ó w w cm, z p raw ej — nr próbki;
„ II- 6 n a tu r .” — próbka I I- 6 n ie p o zb a w io n a w ęg la n ó w )
N orm alized D T A cu rves of cla y fra ctio n sa m p les from p ro file II (left — d ep th of h orizon s in cm. rig h t — sa m p le n u m bers; „ II- 6 n a tu r.” — sa m p le I I- 6 con tain in g
do zawartości Al, Fe, Ca, ew entualnie oznaczając te składniki. Nieroz puszczalną w kwasie solnym pozostałość prażono, ważono, po czym sta piano z węglanem sodu i przeprowadzano dalsze oznaczenia.
W yniki analiz chem icznych zebrano w tab. 2.
A n a l i z y t e r m i c z n e różnicowe wykonano na próbkach (pozba wionych substancji organicznej i kalcytu) za pomocą aparatury kon strukcji Stocha1, wyposażonej w autom atyczny regulator temperatury, wzmacniacz elektryczny, rejestrator sześciopunktowy i ceramiczne po
jem niki na próbki. Szybkość grzania w ynosiła około 10 °C na minutę,
ciężar badanej próbki — każdorazowo ok. 0,8 g. Otrzymane termogramy
przedstawiono na rys. 1 i 2.
B a d a n i a r e n t g e n o w s k i e przeprowadzono na próbkach oczy szczonych (jak wyżej). Zdjęcia wykonano metodą D ebye-Scherrer-H ulla w cylindrycznych kamerach o średnicy 114,8 mm, skonstruowanych w Katedrze M ineralogii i Petrografii AGH. Kam ery te rejestrują re fleksy w zakresie ^ = 2 -r- 85°. Stosowano monochromatyzowane za po mocą filtrów promieniowanie Fe K a = 1,935978 Â oraz Cu K a =
= 1,54050 Â. Film zakładano sposobem asym etrycznym . Preparaty b yły sporządzane w postaci w ałków o średnicy m niejszej od 0,3 mm, skleja nych celulojdem. Identyfikacji faz krystalicznych, zawartych w badanych próbkach dokonano na podstawie przeliczenia zdjęć i porównania uzys kanych danych z wzorcami.
Ponieważ refleksy podstawowe pierwszego rzędu, charakterystyczne dla m inerałów ilastych, b yły na uzyskanych rentgenogramach bardzo słabo widoczne, wykonano dodatkowe zdjęcia z preparatów płaskich dla zakresu niskokątowego (^ = 3 -r- 10°) metodą sem ifokusacyjną Bragg-
Brentano.
Przykład przeliczeń typow ych rentgenogram ów podano w tab. 3.
D Y S K U S J A W Y NIK Ó W
Silne tło i rozmycie prążków dyfrakcyjnych w rentgenogramach wskazuje na słabo uporządkowaną strukturę krystaliczną i obecność faz bezpostaciowych. Wobec tego określenia „illit” (hydromika), „kaolinit”, „m ontm orylonit”, użyte w niniejszej pracy, należy rozumieć jako pojęcia grupowe, przybliżone, a nie jako w ynik konkretnej identyfikacji które goś z ogniw, należących do szeregów noszących powyższe nazwy. W po dobnym przypadku P a v e l i U z i a k [7] używają term inu „montmory- lonoid”. W celu uproszczenia tekstu przy używaniu dość długich nazw będą poniżej stosowane skróty: lit — illit, Mmt — m ontmorylonit, Knt — kaolinit.
M in erały ila ste gleb ze sk a ł górn otriasow ych 13
T a b e l a y
F r z e l i c z e n i e typowych rentgenogramow z p r o f i l u II X-ray d i f f r a c t i o n data from powder diagrams f o r p r o f i l e II Możliwe fazy k r y s t a l i c z n e P o s s i b l e Nr próbki Sample No. I I - l 11—2 1 1-3 11-4 I I - 5 cry s t a l l ine phases dA i nt en sj lin< ,-wnośc prążków г i n t e n s i t y Ы, С 14 ,5 1 1 1 1 1 1 10 ,5 2 1 1 1 1 К, с 7,15 1 1 1 1 1 I,K,M,C 4 , 6 8 2 2 1 1 1 I. к 4 , 4 6 8 8 7 9 8 Q, I I ) 4 , 2 6 4 4 4 4 6r I 3 , 8 7 - - - 2 I» i k) 3 , 7 3 - 2 3 - 3 I. U , C ) 3 , 5 2 3 4 4 4 3 Q. I 3, 3 4 10 10 10 10 10 I 3 , 1 5 - - - 1 2 I 3 , 0 0 - - _ 2 4 D 2 , 8 5 - - - 3 5 С 2 , 6 8 4 3 3 4 3 1, К, U 2 , 5 6 8 7r 7r 8r 9r К, U) 2 , 5 2 2 3 _ 1 I,K,Q,M,C 2 , 4 6 2 - 4 2 2 I. к, С 2 , 3 9 2 _ _ 4 Q. К, С 2 , 2 8 - - 1 1 1 Q» I 2 , 1 2 1 2 1 _ 1 Q 1 ,8 1 5 4 5 7 4 5 &, Ы, С 1 ,6 8 9 3 2 4 2 5 Q» К, С, I 1 ,6 6 7 - 1 - 2 Q. К, С 1 , 5 1 8 4 4 4 1 4 I , К, Ы 1 ,4 9 6 6 6 3 5 7 4 Q 1 , 3 8 2 1 , 3 7 6 1 2Г 3r 3 4 1 4r 1 Q 1, 25 5 1 - 2 - 1 I - i l l i t , К - k a o l i n i t , С - c h l o r y t , M - raontmorylonit, D - d o lo m it , Q - kwerzec A b b r e v ia ti o n s : I - i l l i t e , К - k a o l i n i t e , С - c h l o r i t e , M - m o n t m o r i l l o n i t e , D - d o lo m it e , Q - quartz
Identyfikacja m inerałów ilastych w g termogramów przedstawia się następująco: pierwsza rozdwojona reakcja endotermiczna jest wynikiem nakładania się efektów wydzielania drobin wody zaadsorbowanej na po wierzchni pakietów lit (maksimum ok. 100 °C) i wody m iędzypakietowej Mmt (maksima ok. 100 i 200 °C). Druga reakcja endotermiczna pomiędzy 500 a 750 °C odpowiada w ydzieleniu grupy OH z sieci lit, Knt i Mmt. Maksimum tej reakcji dla lit i Knt przypada ok. 600 °C, dla Mmt w ap niow ych lub m agnezow ych — ok. 700 °C, a dla Mmt typu nontronitu ok. 500 °C. Na krzywych próbek z profilu I (rys. 1) widoczne jest to maksimum w 700 °C, natomiast na krzyw ych próbek z profilu II nie
zaznacza się ono w ogóle, pomimo że obecność m inerału grupy Mmt zo stała stwierdzona rentgenograficznie. Rozbieżność ta wskazuje na małą ilość Mmt w profilu II albo też na dużą zawartość w nim żelaza, dzięki czemu w ydzielenie w nim grup OH następuje poniżej 700 °C. Trzecia reakcja endotermiczna zaznacza się ok. 900 °C i jest przypuszczalnie w y wołana przez ostateczny rozpad sieci krystalicznej m inerałów ilastych. Silne efek ty egzotermiczne m iędzy 200 a 600 °C pochodzą od resztek nie spalonej substancji organicznej; obniżają one efekty endotermiczne, związane z wydzieleniem grup OH przez m inerały ilaste. Druga reakcja egzotermiczna, następująca bezpośrednio po ostatnim efekcie endoter- m icznym (maksimum ok. 950 °C), związana jest z krystalizacją spineli lub, w przypadku obecności w olnych tlenków żelaza, z krystalizacją a-Fe2 0 3. Na krzywej próbki II-6, nie traktowanej kwasem octowym , zaznaczają się dodatkowo silne efek ty endotermiczne rozkładu dolomitu.
Jak już wyżej wspomniano, charakterystyczne dla wszystkich niem al rentgenogram ów jest silne tło i słabe, rozmyte prążki dyfrakcyjne; w ska zuje to na słabo uporządkowaną strukturę faz krystalicznych i na obec ność faz bezpostaciowych. Dzięki tem u nie można dokładnie oznaczyć m inerałów ilastych w badanych próbkach. Jedynie m inerały z grupy hydromik (lit), które przeważają wszędzie, dają pełną serię refleksów
podstawowych (0 0 1) i wyraźny prążek (060) przy odległości m iędzy-
płaszczyznowej do60 = 1,495 À. Natomiast Knt i Mmt można było ziden tyfikow ać tylko na podstawie refleksu podstawowego pierwszego rzędu,
tj. dooi = 7,15 Â dla K nt i 14,5 À dla Mmt.
Rozmycie refleksu d = 10 Ä w kierunku niskich kątów wskazuje na wbudowanie warstw wody pomiędzy pakiety mikowe; może ono również być częściowo spowodowane przez wzajem ne przerastanie się pakietów łyszczykow ych i m ontm orylonitowych. Na taką m ożliwość wskazuje tak że charakter krzyw ych różnicowych (rys. 1). Takie „m ixed-layer structu res” są zresztą znane w literaturze. Zdaniem S t o c h a [9] struktury Knt i Mmt są bardziej trw ałe w warunkach wietrzenia niż struktura musko- witu, z której, przy zmniejszaniu się zawartości potasu, mogą one pow stawać poprzez lit. Przerosty sieciowe M mt-Ilt stanowią więc stadium pośrednie w szeregu m uskowit-Ilt-M m t (lub Knt).
W zestawieniu podanym poniżej, ułożonym na podstawie termogra- m ów i rentgenogramów, użyto, prócz podanych już powyżej, skrótu Q dla kwarcu. Oceny ilościow e zawartości procentowych są grubo przy bliżone i dotyczą składu tylko faz krystalicznych, a nie całej próbki.
P r o f i l I
1-1 (2— 10 cm): głównie lit ze śladami Knt, małą ilością Mmt (przypu szczalnie w postaci przerostów z lit), 10— 15% Q.
M in erały ila ste gleb ze sk a ł górn o tria so w y ch 15
1-2 (10— 17 cm): głównie lit, Mmt < 10%, Knt < 5%, Q < 5%. 1-3 (17— 50 cm), jak próbka 1-2.
I-4 (C ok. 50 cm): głównie lit (60%), po 20% Mmt i Knt; nie stw ier dzono ortoklazu (w ykryw alny od 3%).
Zawartość lit nie wykazuje, jak się zdaje, żadnej regularnej zm ien ności w głąb profilu (najwięcej go w próbce 1-2). Natomiast zawartość Knt nieznacznie rośnie z głębokością, gdy tymczasem zawartość Mmt m aleje (wyjątek — próbka 1-4).
P r o f i l II
Fazy krystalicznej jest zapewne o połowę mniej niż w profilu I. II-I (2—4 cm): głównie lit (50%), po 20% Mmt i Knt, 5% Q. II-2 (4— 20 cm): jak próbka I I-l, mniej niż 5% Q.
II-3 (20—40 cm): jak próbka I I-l, 5— 10% Q. II-4 (40— 70 cm): jak próbka II-l, mniej niż 5% Q.
II-5 (70— 105 cm): jak próbka II-l, mniej niż 5% Q, mała domieszka dolomitu.
II- 6 (Сз ок. 150 cm, po usunięciu dolomitu): przeważa lit (60%), po
20% Mmt i Knt; wodzian glinu niewidoczny.
W ydaje się, że zawartość Mmt nieznacznie rośnie z głębokością do 70 cm. Przewaga lit nad pozostałym i składnikami nie jest tak wyraźna, jak w profilu I. W ystępowanie chlorytu (możliwe wg rentgenogramów) jest wątpliwe.
W ynik analiz chemicznych i obliczenia wykonane na ich podstawie pozwalają, po porównaniu ich z powyższym zestawieniem , na następujące wnioski i uwagi:
1. Obecność kwarcu we wszystkich próbkach potwierdza się, pomimo
prób usunięcia go przez szlamowanie. W rentgenogramach jest go 5— 15%; pod mikroskopem polaryzacyjnym jest nierozpoznawalny (za drobne ziarno). Część nierozpuszczalna w HC1 zawiera zawsze dość dużo
SiC>2; krzemionka ta należy do kwrarcu, zapewne także illitu, natomiast
chyba nie do ortoklazu. Naw et w próbce 1-4, która zawiera 4,31% K2O
w części nierozpuszczalnej, nie znaleziono ortoklazu innym i metodami
(a m usiałoby go być 25,5% według K2O). K aolinitu jest za mało, by te
ilości SiC>2 usprawiedliwić.
Przewaga illitu we wszystkich próbkach obu profilów jest zgodna z wynikam i otrzym anym i przez T u r n a u - M o r a w s k ą [11]; autorka ta bowiem stwierdziła mikroskopowo występowanie łyszczyków i sery- cytu w czerwonym iłow cu i jasnym piaskowcu z Grzybowca i Łysanek, a ponadto w dyskusji uzasadnia czerwoną barwę iłow ca obecnością he- m atytu obok illitu. Oba te m inerały pochodzą z wietrzenia biotytu; zda
dwu-wartościowego z biotytu na trójwartościowe, po czym na m iejsce żelaza wchodzi glin uw olniony z innych części sieci krystalicznej. Ponieważ pro ces ten może zachodzić naw et podczas diagenezy, wnioski K u ź n i a r a [4], oparte na analizie chemicznej i rozpuszczalności skały w 10% kw asie octowym, a dotyczące charakteru osadu (ma być zbliżony do terra rossa) i jego krasowego pochodzenia, są przypuszczalnie zbyt śmiałe. Obecność terra rossa nie jest bowiem jedyną m ożliwą interpretacją w yniku anali zy; ponadto nasze oznaczenia rentgenow skie i termoróżnicowe nie w y
k ryły wodzianu glinu naw et w próbce II-6.
W yniki analiz chem icznych nie zaprzeczają obecności m ontm oryloni- tu i kaolinitu.
Próba w yliczenia ilości illitu z zawartości potasu (przyjmując, że za
wiera on przeciętnie 6,1% K2O) dała w yniki przeważnie za wysokie;
widocznie więc potas obecny jest także w innej formie, ale nie jako orto- klaz. Obecność tlenku glinu we frakcji nierozpuszczalnej w HC1 pocho dzi częściowo od kaolinitu, częściowo od illitu.
N ależy pamiętać, że porównywanie składu m ineralnego ze składem chemicznym nie jest bezpośrednio m ożliw e przez porównywanie danych procentowych; skład chem iczny bowiem dotyczy próbek nie pozbawio nych próchnicy i w ęglanu wapnia, a procentowa zawartość m inerałów ilastych wypośrodkowana z rentgenogram ów i termogramów dotyczy próbek „oczyszczonych” i to tylko ich faz krystalicznych. Ze w zględu na to, że próbki nie b yły m onomineralne, nie przedsiębrano w yliczenia w zo rów krystalochem icznych, co się niekiedy praktykuje w stosunku do podobnych m ateriałów.
2. Tło w rentgenogramach jest wyraźne, a prążki dyfrakcyjne na ogół
słabe i rozmyte (w yjąw szy może próbkę iłow ca II-6). N ależy stąd w nios
kować o słabym uporządkowaniu struktury krystalicznej m inerałów ila stych i o obecności ciał bezpostaciowych. Na pytanie postawione we w stę pie, czy zachodzi „dziedziczenie” substancji ilastej ze skały m acierzystej, czy też jej neoformacja, można odpowiedzieć, że zachodzi tu chyba i je den, i drugi proces. Obie próbki frakcji ilastej ze skały m acierzystej m a ją podobny skład m ineralny (60% lit, 20% Mmt i 20% Knt), który w g le bach powtarza się z niew ielkim i zmianami. Obecność faz bezpostaciowych i faz słabo krystalicznych w poziomach gleb jest zapewne skutkiem uszkodzenia sieci przestrzennej przez bardzo kw aśny odczyn gleb (pH
prawie wszędzie poniżej 4,5); może to oznaczać również neoformację
m inerałów ilastych, przekształcanie się hydromiki w m ontm orylonit lub kaolinit wg schematu S t o c h a [9], za czym świadczą również przerosty sieciowe. Jakkolwiek działanie niszczące kw asów na m inerały ilaste jest rzeczą znaną, pierwszej m ożliwości zdaje się przeczyć mała ilość bardziej kwasoodpornych kaolinitów w profilu I, gdy tymczasem utrzym uje się
M in era ły ila ste gleb ze sk a ł górn o tria so w y ch 17
mniej kwasoodpornych m ontm orylonitów. M inerałów tych jest jednakże mało, a produkty ich rozkładu przechodzą do fazy bezpostaciowej, gdzie stają się nierozpuszczalne.
3. Studium powstawania substancji ilastej można połączyć z badaniem
przebiegu procesów glebotwórczych. Na podstawie przeliczeń stechiom e- trycznych można w profilu II wyróżnić poziomy od 40 cm w dół, mniej zmienione przez procesy glebotwórcze, odróżniające się w tym od w yż szej części profilu II, gdy tym czasem w profilu I takiego zróżnicowania nie ma. Zjawisko to może być częściowo wyjaśnione przez zmienność odczynu; jeśli przyjąć empiryczną granicę pH 5,0— 5,1, proponowaną przez Chodzickiego (potwierdzoną później w polskich pracach nad w y stępowaniem ruchomego glinu w glebach), to tylko w profilu II mają dolne poziomy pH powyżej 5, wszystkie inne zaś w obu profilach pH 3,5—4,9. Taka duża kwasowość nie pozostaje bez w pływ u przy prze m ianach glebotwórczych i przekształcaniu się m inerałów ilastych.
Studiowanie ew entualnych przesunięć w profilu tlenków żelaza i gli nu daje w yniki niezbyt jasne i nieraz niezgodne; w yniki te będą przed stawione w osobnej publikacji, aby nie zaciemniać przeprowadzonej po wyżej dyskusji.
*
Autorzy poczuwają się do m iłego obowiązku podziękowania K om ite tow i Gleboznawstwa i Chemii Rolnej przy V W ydziale Polskiej Aka demii Nauk, który w ciągu 3 lat subwencjonował badania terenowe i la boratoryjne. Podstawowe w yniki tych badań b y ły przedstawione w for mie komunikatu na XVI Zjeździe Naukowym Polskiego Towarzystwa Gleboznawczego w Rzeszowie (Roczniki Gleboznawcze, dodatek do tomu
13, 1963, str. 72— 75).
L IT E R A T U R A
[1] A d a m c z y k B.: S tu d ia g leb o z n a w c z o -fito so c jo lo g ic z n e w D o lin ie M ałej Ł ąki w T atrach. A cta A graria et S ilv e str ia , seria leśn a , t. 2, K rak ów 1962, s. 45— 116. [2] F r i d ł a n d W. М.: O p o d zo listo -żełto z io m n y ch p oczw ach p riedgorij K arpat.
P o czw o w ied ien ., nr 8, M osk w a 1952, s. 681— 698.
[3] I b e r g R.: B eitra g zur K e n n tn is v o n T o n m in era lien e in ig er sc h w e iz e r isc h e n B öden. M itteilu n g en d. S ch w . A n st. f. d. F orstl. V ersu ch sw esen , t. 30, Z ürich 1954, s. 61— 132.
[4] K u ź n i a r С z.: S k a ły o sa d o w e ta trza ń sk ie, stu d iu m p etrograficzn e. R ozp raw y W ydz. M a tem .-P rzyrod n . A k a d em ii U m ie ję tn o śc i, K rak ów 1913, ser. 3, t. 13 (53), dz. A, s. 131— 176.
[5] К ę p к а M.: W stęp n e bad an ia sk ład u m in era ln eg o fra k cji m n iejszej od 0,002 m m g le b y b ielico w ej i b ru n atn ej. R oczn. G lebozn., t. 11, 1962, s. 161— 173.
[6] M i 11 o t G.: H érita g e et n éo fo rm a tio n dans la séd im en ta tio n a rg ileu se. C ongrès
G éol. Intern at., C om pt. R end. X I X S essio n , C om ité In tern at, pour l ’É tu d e des A rg iles, A lg er 1952.
[7] P a V e 1 L. i U z i a k S.: M in era ły ila s te w g leb a ch K arp at flisz o w y c h . A n n a le s UM CS, t. 13-E, 1958, s. 49— 70.
[8] R o b b С. S.: R ed b ed coloration . Journ. S ed im . P etrol., t. 19, 1949 (cyt. za T u rn au -M oraw sk ą [10]).
[9] S t о с h L.: B a d an ia nad z ja w isk a m i p rzeo b ra żen io w y m i m ik w g lin a ch k a o lin i- to w y ch . S praw ozd. z P o sied ź. K om . Oddz. P A N w K ra k o w ie, lip ie c — g ru d zień 1961, s. 461— 462.
[10] T o k a r s k i J.: S tu d ia n ad k o lo id a m i g leb le k k ic h w P o lsc e Cz. I. R oczn. N au k R oi., t. 76-A -3 , W arszaw a 1957, s. 413— 466.
Ilo ścio w a ch a ra k tery sty k a m in era lo g iczn a p o lsk ich g le b p ia s z c z y sto -ila s ty c h , cz. I, R oczn. N au k R oln., t. 80-A -4, 1960, s. 591— 614; cz. II, t. 8 8 -A -l, 1963, s. 13—42.
S p ra w n o ść te rm o a n a liz y w a g o w e j w ilo śc io w y c h b ad an iach m a te r ii g leb o w ej. R oczn. N au k R oln., t. 8 2 -A -l, 1960, s. 1— 25.
[11] T u r n a u - M o r a w s k a M.: K ajp er ta trza ń sk i, jego p etro g ra fia i se d y m e n - tologia. A cta G eologica P o lo n ica , t. 3, W arszaw a 1953, z. 1, s. 33— 102.
[12] W o n d r a u s c h A. i Z a j ą c J.: O m o ż liw o śc i za sto so w a n ia c z e r w ie n i o b o ję t nej do id e n ty fik a c ji w a ż n ie jsz y c h grup m in e r a łó w ila sty ch . R oczn. G lebozn., dod. do t. 10, W arszaw a 1961, s. 608— 610.
[13] U z i a k S.: C lay m in era ls in so ils form ed from lo ess. A n n a le s U M C S, t. 15-B, L u b lin 1961, s. 11— 21. Т . К О М О Р Н И Ц К И , Б . А Д А М Ч И К , Ю . Я К У Б Е Ц , Я . К У Б И Ш , К . О Л Е К С Ы Н О В А , Ю . Т О К А И ИЛ И С ТЫ Е М И Н Е РА Л Ы ПО ЧВ О Б Р А ЗО В А Н Н Ы Х И З В Е Р Х Н Е Т Р И Я С О В Ы Х П О РО Д В Т А Т Р А Х К а ф е д р а п о ч в о в е д е н и я В ы с ш е й с е л ь с к о х о з я й с т в е н н о й ш к о л ы в К р а к о в е Г о р н о - М е т а л л у р г и ч е с к а я А к а д е м и я , К р а к о в Р е з ю м е Д ва п р о ф и л я почв, о бр азов ан н ы х и з в ер хн етр и асов ы х п ор од (кайпровы х) в Т атрах подв ергли п одр обн ом у и сследован ию . О бе почвы н аходи л и сь под P ic e e tu m t a tr ic u m в у сл о в и я х отсутствия смы ва или намы ва, на вы соте ок. 1300 м над уровн ем моря. П ервы й п р оф и л ь образов анны й и з п есчан ика, слабомощ ны й, к а м енисты й, почва очень кислая, слабо оп одзолен н ы й ; п р оф и л ь второй о бр азов ан ны й и з красного илистого сланца, м ощ ны й (но биологически слабом ощ ны й — корни достигаю т лиш ь 40 см глубины ), почва кислая д о 100 см, п сев добур ая (подзолистая). С оответствую щ ие дан н ы е в табл. 1. К ол л ои дн ую ф р ак ц и ю (1,6 микрон) в ы дел и л и и з п оч в ен н ы х образцов отм учи- ванием и седим ентацией . Тот ж е м етод бы л и п рим ен ен к образцам материнской п ороды п осл е ее и зм ельчения ; это обр азц ы 1-4 и И -6, в то врем я к ак обр азец 1-5 (после и зм ел ьч ен и я и просеивания) со д ер ж и т зн ач и тельн ы е количества кварца. К ол л ои дн ую ф р ак ц и ю подв ергли эл ем ентарном у хи м и ч еск ом у анализу. Д и ф ф ер ен ц и а л ь н ы й терм ический ан ал и з и рентген овский ан али з по м етоду Д и бай -Ш ер р ер -Ю л л а п р ов еден о на об р а зц а х коллои дн ой ф р а к ц и и лиш енной
M in erały ila ste gleb ze sk a ł g órn otriasow ych 19 перегноя (6— 12% H 2C>2 с подогревом) и карбонатов (1% ук сусн ая кислота). Р е зул ьтаты ан али зов п ри в еден ы в табл. 2 и 3 и на рис. 1 и 2. К расн ы й илисты й сланец, к ак и песчан ик, со д ер ж и т в к оллоидной ф р ак ц и и больш е чем полови н у иллита; во в с е х гори зон тах почв, которы е из н и х обр а зо вались, этот п ер ев ес сохран и л ся. К р ом е того об н а р у ж ен о м онтм ориллонит и к а о лин в о бои х п оч в ах и м атери н ск и х п ор о д а х (см. табл. на стр. 8). К ол л ои дн ая ф р ак ц и я со д ер ж и т ещ е н ебол ьш и е количества кварца во в сех о б р а зц а х к некоторое количество долом ита в н и ж н ей части п р оф и л я второго. К р и ст ал ли ч еск и е ф а зы сф орм ированы слабо и вероятно нали чи е ам ор ф н ы х вещ еств. Н али ч и е кварца и иллита п одтв ер ж даю т хи м и ч еск и е анализы , которы е так ж е н е исклю чаю т возм ож н ости наличи я коалина и монтмориллонита. А вторы считаю т, что илисты е вещ еств а с м атеринской породы п ер ех о д я т в почву, при чем о бр азуется ам ор ф н ое вещ ество в кол и ч естве достигаю щ ем 50%. Это я вл ен и е в озм ож н о объяснить образованием вторичного, п л охо вы к ристаллизованного илистого вещ ества, или ж е в оздей ств и ем очень кислой р еакци и почвы на р а з л о ж е н и е и л и сты х м инералов. П опы тки интерпретации х и м и ч еск и х анализов, охваты ваю щ и х растворим ую и нерастворим ую ф р ак ц и ю в горячей солян ой кислоте 1 : 1 , не приводят к п о л ностью ясны м и непротиворечивы м р езультатам ; по мнению авторов, этот способ ан али за, хотя и н е лиш енны й нек оторы х недостатков, п озв ол яет л уч ш е изуч ить м инеральны й состав коллои дн ой ф р ак ц и и , чем валовой элем ентарны й анализ. Р езул ьтат ы будут п риведены и детально рассм отрены отдельно. Т . K O M O R N I C K I , В . A D A M C Z Y K , J . J A K U B I E C , J . K U B I S Z , K . O L E K S Y N O fW A , J . T O K A J
C LA Y M IN E R A LS IN SO ILS FOR M ED FROM U P P E R T R IA SSIC R O C K S IN THE T A T R A M A U N T IN S
D e p a r t a m e n t o f S o il S c ie n c e , C o lle g e o f A g r i c u l t u r e , K r a k ó w , A c a d e m y o f M in e s a n d F o u n d r i e s , K r a k ó w
S u m m a r y
T w o so il p r o file s form ed on upper T ria ssic (K euper) rock s in th e T atra M ts. w ere su b m itted to d eta iled in v e stig a tio n . B oth so ils w ere under P ic e e t u m t a tr ic u m and m ore or le s s ero sio n -fr e e , at an a ltitu d e o f about 1300 m ab ove se a -le v e l. P r o file I — on san d ston e, sh a llo w , ston y, so il v e r y acid, slig h tly p od solised ; p ro f ile II — on red cla y sto n e, d eep (but b io lo g ic a lly sh a llo w , th e roots rea ch in g o n ly 40 cm), so il stro n g ly acid to 100 cm , p seu d o -b ro w n (podsolic). D ata in ta b le 1.
T h e co llo id a l fra ctio n (less th an 1,6 m icrons) w a s e x tr a c te d from th e so il sa m p les b y sed im en ta tio n . T h e sam e m eth o d — a fter com m in u tion — w a s a p p lied to th e sa m p les of p aren t rock, N os. 1-4 and II-6; sa m p le 1-5 con tain s la rg e am ou n ts of quartz, as it w a s ob tain ed b y grin d in g and sie v in g o ff coarser grains. T h e colloid s w e r e su b m itted to fra ctio n a ted ch em ica l a n a ly sis. D iffe r e n tia l th erm a l a n a ly sis (DTA) and X -r a y a n a ly sis by th e D e b y e -S c h e r r e r -H u ll m ethod w e r e m ad e on sa m p les freed from h u m u s (by h ot 6— 12f°/oi H 20 2) and carb on ates (by 1% cold a cetic acid). The r e su lts are p resen ted in ta b les 2, 3, as w e ll as in fig u r e s 1, 2.
T he red cla y sto n e as w e ll as th e sa n d sto n e con tain m ore th an h a lf illite in th eir co llo id a l fraction ; in a ll so il h orizon s th is p rep on d eran ce is s t ill v is ib le . M oreover, th e p resen ce of k a o lin ite and m o n tm o rillo n ite w a s a scerta in ed in both so ils and paren t rock s (see te x t p. ...). T he c o llo id a l fra ctio n also con tain s sm a ll a m ou n ts of quartz (all sam p les) and som e d o lo m ite in th e lo w er part of p ro file II. T he m in e r a ls are poorly cry sta llised , and n o n -c r y s ta llin e p h a ses probably occur.
The p resen ce of quartz and illite is corroborated by ch em ica l a n a ly sis, w h ile th e latter also a llo w s for k a o lin ite and m o n tm o rillo n ite. T he au th ors su p p ose th at th e clay from p arent rock s goes in to th e soils, w h ile up to 50% n o n -c r y s ta llin e su b sta n ce m ay be form ed . T he p h en o m en o n m ay be cau sed b y th e fo rm a tio n of secon d ary, p oorly c r y sta llin e clay m in era ls or e lse by th e v e r y acid so il rea ctio n breaking dow n th e clay la ttice .
A ttem p ts at in terp reta tio n of th e r e su lts of ch em ica l a n a ly sis, co m p risin g fra ctio n s so lu b le and in so lu b le in hot h yd roch loric acid (1 :1), sh o w an im a g e n ot q u ite clear and co n sisten t; th e au th ors su g g est th a t th is m od e of a n a ly sis — alth o u g h p o sse ssin g certain d raw b ack s — g iv e s b etter in sig h t in to th e m in era l co m p o sitio n o f th e co llo id a l fra ctio n th an elem en ta ry a n a ly sis. A d eta iled stu d y of th e r e su lts w ill be m ad e else w h e r e .
