Nowoczesne metody badań minerałów glebowych

J. TOKARSKI

NOWOCZESNE METODY BADAŃ MINERAŁÓW GLEBOWYCH

(Z K ated ry G leb o zn a w stw a W yższej S zk oły R oln iczej — K raków )

W ST ĘP

W zewnętrznej powłoce ziemskiej wyróżniamy dwie główne, pierwo­ tne form y elem entów skalnych: m agm atyki oraz osadowce. Ich różne genezy zostały już od dawna rozpoznane i ustalone, a sw oisty tutaj skład m ineralny został spożytkowany jako podstawa do ich naturalnej klasy­ fikacji.

Uchwycono również dostatecznie wtórne przemiany tych elem entów , wyw ołane zmianami ciśnienia i tem peratury. Na tej drodze wyróżniono trzeci rodzaj sikał określanych nazwą meitaimorfitów, których skład mi­ neralny i struktura stały się wyrazem olbrzymiej skali dynamiki ich roz­ woju.

Najbardziej zewnętrzna część pow łoki ziemskiej ta, która znalazła się na styku z atmosferą, już od początku rozwoju geologicznego naszej planety formowała się w drastycznie odm iennych warunkach. Pod w p ły­ wem zawsze obecnej tutaj wody i powietrza, przy niskich a zmiennych temperaturach i ciśnieniu, nie ostał się w pierwotnej formie prawie ża­ den ze składników skalnych.

W ietrzenie fizyczne, szczególnie zaś chemiczne, zadecydowało tutaj o powstaniu nowych, swoistych elem entów m ineralnych, zgoła odmien­ nych przede w szystkim od tych, które form owały się w głębokich stre­ fach Ziemi. Gdy w pewnej fazie rozwoju tej strefy powłoki ziemskiej zjaw ił się wreszcie żyw y świat organiczny, rozwijający z czasem olbrzy­ mią dynamikę, powstaje na obliczu Ziemi dziwny twór nazywany glebą. Dziwny, a zarazem tajemniczy, skoro stał się siedliskiem tak bujnego w’ .pochodzie ew olucyjnym rozwoju świata organicznego. W tym siedlisku rozwija się żyw y świat na całym globie ziemskim, a stopień jego roz­ woju zależy przede wszystkim od warunków klim atycznych.

W ustalaniu genezy, zróżnicowania, a wreszcie i system atyki skał magmowych i osadowych, nauka geologiczna posługiwała się zrazu bar­ dzo niepew nym i metodami, w pierwszych fazach w oparciu w yłącznie o cech y megaskopowe tych elem entów. Gdy jednak dojrzały już tutaj metody badania chemicznego, a w reszcie i mikroskopowego, wśród udosko­ nalania bezcennego aparatu, jakim stał się mikroskop polaryzacyjny, zro­ zumiano, że dopiero w n ikliw e rozpoznanie elem entów m ineralnych, skła­ dających się na jednostki wyższego rzędu, jakimi są skały, m ogło do­ prowadzić do właściw ego rozpoznania m aterii skalnej. Te, ustalone w no­ wszych już czasach, bardzo precyzyjne m etody badań, pozwoliły osta­ tecznie na rozumne, nowoczesne opanowanie materii skalnej, zrozumienie zmian w niej zachodzących, a przede wszystkim ujęcie tej m aterii w lo­ giczne, genetyczne schematy.

Materia glebowa zbudowana jést jednak również z elem entarnych jednostek, należących niew ątpliw ie do świata m inerałów, mimo to stało się tak, że w rozwoju nauki o glebie, czyli w tzw. gleboznawstw ie jak­ by zapomniano o tym , że gleba jest materią złożoną również z m inera­ łów, zatem sui g e n e r i s skałą.

Śledząc uważnie rozwój prac gleboznawczych, zwłaszcza na Zacho­ dzie, można łatwo zauważyć, iż na czoło badań coraz częściej wysuw a się tutaj rozpoznanie samej materii glebowej. Wniosek, że materia gle­ bowa złożona ze sw oistych m inerałów decyduje o w s z y s t k i c h w ła­ snościach profilu glebowego, staje się dzisiąj nieodparty. W ślad za tym poszukuje się skrzętnie za nowoczesnym i, ściślejszym i niż dotąd m etoda­ mi badań owej materii, które w wynikach przewartościowują jakość na korzyść ilości. Zrozumiano już, że różne jakości glebowe zostały w swej genezie zadecydowane zestawem różnych stosunków ilościowych, często tych samych elem entów m ineralnych.

Jakość elem entów glebowych obecnych w każdej piędzi Ziemi jest nieduża. W ystarczy w ym ienić tutaj piasek złożony z ziarn kwarcu oraz okruchów pierwotnych, nie rozłożonych minerałów, w ęglany i materię ilastą, by w różnych ich stosunkach ilościow ych zamknąć odpowiednie jakości gleby. Ze względów praktycznych można by do tych m inerałów włączyć i pochodne organiczne, powstające na tle obumarłych części istot żyjących w środowisku glebowym . Ten składnik gleby przyw ykliś­ m y nazywać próchnicą w najszerszym znaczeniu, wychodząc z założe­ nia, że istnieje proces mineralizacji obum arłych części organicznych w profilu glebowym .

Rola i znaczenie wym ienionych wyżej głównych minerałów glebo­ wych jest różna, a każdy z nich w sw oisty sposób decyduje o naturze gleby. Nie ma własności tej materii, która by nie zależała ściśle od ze­

N ow oczesne m eto d y badań m in erałów glebow ych 43

stawu m ineralnego, charakteryzującego dany rodzaj glelpy. Wynika z tego jasno, że na czoło badań gleboznawczych wysuwa się dzisiaj konieczność dokładnego rozpoznania natury oraz ilości wym ienionych m inerałów g le­ bowych. W tym kierunku dysponujem y już szerokim wachlarzem precy­ zyjnych metod, które podam poniżej.

GŁÓW NE CECHY FIZJO G R A FIC ZN E M IN ERA ŁÓ W GLEBOW YCH

Wśród m inerałów glebowych znajdujem y — jak to wyżej zaznaczo­ no — następujące najważniejsze elem enty: piasek kwarcowy (wraz z to­ warzyszącym i mu nie rozłożonymi minerałami pierwotnymi), w ęglany (głównie kalcyt i dolomit), składniki próchniczne oraz substancję ilastą.

Poniżej zestawiam y najistotniejsze właściwości w ym ienionych ele­ m entów, które mają znaczenie dla ustroju profilu glebowego.

Piasek

Dominującym składnikiem tej frakcji glebowej jest kwarzec. Jest to m inerał najbardziej odporny ze wszystkich na działanie czynników atmo­ sferycznych. W ynika to ze szczególnej jego budowy strukturo-chem i- cznej.

Prom ienie Roentgena ustaliły, że elem entarna komórka tego m inera­ łu została utworzona jako zespół o wiązaniu jonowym z jednego cztero- wartościowego kationu S i4+ oraz 4 anionów tlenow ych, dysponujących w zewnętrznej powłoce dwoma elektronam i O 2 - . Z tych jonów zostały utworzone elem enty o koordynacji czterokrotnej, uformowane geom e­ trycznie w miarowe czworościany (S i0 4). Wiązania jonowe w takiej ko­ mórce są bardzo trwałe, a równowaga geometryczna i elektrostatyczna zastała w nich zapewniona. Czworościenne komórki wiążą się w sieć prze­ strzenną kwarcu przez zespolenie się w spiralne łańcuchy (lewo- lub pra- woskrętne), wyłącznie za pomocą pojedynczych wierzchołków czworo­ ścianów. To wiązanie w łaśnie zadecydowało o swoistej naturze kryszta­ łów kwarcu, a w konsekwencji o jego szczególnych właściwościach. N a­ leżą tutaj m iędzy innym i znana jego twardość (7 stopień w skali Mohsa) brak łupliwości, kruchość, a przede wszystkim odporność na działanie chemicznych odczynników, z wyjątkiem mocnych ługów. Termiczna roz­ szerzalność kwarcu jest minimalna, a w wyższych temperaturach (575 °C i 875 °C) przechodzi on w odmiany polimorfijne, pow stałe przez prze­ grupowanie komórek S i0 4 według innego planu. W ten sposób powstają

modyfikacje kwarcu zwane alfakwarzec i betakwarzfec. Obie m odyfikacje powstają zatem w różnych temperaturach, dzięki czemu znalezienie ich np. w skałach m agmowych stało się term icznym wskaźnikiem środowi­ ska. Tak tedy kwarzec stał się jednym z tzw. „term om etrów” geologicz­ nych.

W wyższych temperaturach w ym ieniony m inerał przechodzi w dal­ sze polim orfony zwane „trydym item ”. W najwyższych (1340°) w tzw . „krystobalit”, związany z niektórym i skałami wulkanicznymi. Ów kry- stobalit byw ał ostatnio znajdowany w niektórych glebach krajów za­ chodnich.

Piasek kwarcowy jest znany w gleboznawstw ie jako ten składnik gleby, który ma w ybitny w p ływ na jego ustrój fizyczny. W ostatnich czasach jednakże zwraca się poważnie uwagę na jego właściwości jako ważnego katalizatora.

Elementarne czworościany strukturalne wewnątrz kryształów kwar­ cu, wiążąc się tutaj z innym i, zapewniają temu wnętrzu energię zerową. Na powierzchni jednak, a zwłaszcza na powierzchni jego okruchów, w y ­ olbrzymionej przez subtelne zm ielenie, zjawiają się czworościany o ur­ wanych biegunach zarówno Si, jak i O. Wskutek tego taka powierzchnia staje się bardzo aktywna, zwłaszcza w tym m omencie, gdy pokryją ją zorientowane bipole H f— (OH)- . Udowodniono już, że to subtelne po­ krycie powierzchni pyłu kwarcowego w ym ienionym i aktyw nym i bipola­ rni wody, w zetknięciu się np. z alkoholem izopropylowym, jest w moż­ ności rozłożyć ten związek na wodę i propylen. Nie ulega wątpliwości, że ta właściwość pyłu kwarcowego musi odgrywać w warunkach glebo­ w ych poiważną, dotąd jeszcze nie ro-zpoznaną roilę.

Istnieją liczne, dalsze odmiany m ineralogiczne kwarcu (S i0 2), któ­ re w odpowiednich warunkach wiążą się z drobinami wody. Na tej drodze powstają m iędzy innym i amorficzne odmiany różnych gatunków opali lub w reszcie tzw. „krzem ieni”, względnie rogowców. Ich rola w glebie jest jednakże podrzędna.

Jeżeli w środowisku, w którym powstają zespoły czworościanów SiOé, znajdzie siię równocześnie am foteryczny glin A l3+ o promieniu jo­ nowym podobnym do krzemu, mogą powstawać w ograniczonej ilości również czworościany koordynacyjne А Ю 4. Takie czworościany okazują jednak nadmiar negatyw nego ładunku, który dla uzyskania równowagi musi być skompensowany przyłączeniem kationów zewnętrznych. K atio­ n y te są z natury rzeczy słabiej związane z komórką czworościenną, mo­ gą zatem być stosunkowo łatw o oderwane od niej, w zględnie w ym ie­ nione za inne. Tak tedy ten dobrze już rozpoznany w gleboznawstw ie i chemii rolnej piasek, w środowisku glebowym odgrywa ważną rolę.

N ow oczesne m eto d y badań m in erałów glebow ych 45

Skalenie

Skalenie bywają zaliczane w system atyce mineralogicznej do glino- krzemianów potasu (ortoklaz Or =■ K 20 • A120^ * 6Si02), sodu (albit Ab = N a20 • AI2O3 * 6Si02), wapnia (anortyt An = CaO • AI2O.4 • 2SiO<>). Ze względów strukturochem icznych ujmuje się w ym ienione m inerały w 2 grupy: potasową (ortoklaz, mikroklin, adular) oraz sodowo-wapnio- wą (plagioklazy z gatunkami albit, oligoklaz, andezyn, labrador, bytow - nit i anortyt). Tworzą one m ieszaninę izomorficzną złożoną z ogniw Ab i An w każdym stosunku.

Morfologia skaleni różni się drastycznie od kwarcu, a znana ich łup- liwość, biegnąca w dwóch kierunkach, krzyżujących się pod kątem pro­ stym , lub nieco ukośnym, stała się ich dobrym znam ieniem rozpoznaw­ czym. Pod w pływ em czynników hydrolitycznych uwalniają one z zespo­ łu kationów swych sieci przestrzennych przede wszystkim najsłabiej związane alkalia i wapń. Odporniejsze są tutaj rdzenie АЮ 4 i Si0 4 . Ta właściwość skaleni znamionuje je jako składniki glebowe o potencjal­ nej żyzności dlatego, że do środowiska glebowego mogą wprowadzać pierwiastki odżywcze, do jakich należą potas, wapń, a częściowo i sód. W ym ienione m inerały nie rozpuszczają się w kwasach z wyjątkiem ogniw zawierających większe ilości cząsteczek anortyt owych, które w kwaśnym środowisku ulegają destrukcji. Wynika stąd, że w profilach glebowych można częściej spotkać niekiedy jeszcze dobrze zachowane ogniwa skale­ ni bardziej alkalicznych. Należy w końcu nadmienić, że skalenie, które występują w powłoce ziemskiej średnio w 60%, stanowią tym samym jej najważniejsze składniki, a pochodne ich hydrolizy, uformowane w odrę­ bne jednostki mineralogiczne, są spotykane w glebie niemal na każdym kroku.

W ęglany

Należą tu dwa główne minerały: kalcyt СаСОз oraz dolomit Ca • Mg (CO;ł)2. W glebach m inerały ite występują w różnych ilościach, zawsze w form ie krystalicznej. Ich rola i znaczenie w profilu glebowym są dobrze znane, szczególnie dzięki ich dużej rozpuszczalności w wodzie, oraz związanej z tym znacznej ruchliwości w profilach glebowych.

Próchnica

Ten składnik glebow y jeszcze ciągle jest dla nas tajem niczy. W bar­ dzo licznych badaniach zostało udowodnione jedynie to, że rola

próchni-су w profilu glebow ym jest zasadniczego znaczenia, zarówno jako czyn­ nika struktur otwórczego, jak też składnika dostarczającego rozwijającym się roślinom pokarmów, przede wszystkim azotowych. Pochodne próch­ nicy należą do rzędu ciał koloidalnych, o strukturze bezpostaciowej, zmiennej w zależności od środowiska, stadium rozwojowego, warunków klim atycznych itp. Szczegóły na tem at ustroju pochodnych próchnicz- nych można znaleźć w bardzo bogatej literaturze przedmiotu.

Substancja ilasta

Jest to składnik zarówno w glebie, jak i w skałach najważniejszy. W glebie decyduje w znacznej m ierze o jej żyzności, a w skałach jest w ybitnym wskaźnikiem ich ewolucji.

W pow łoce ziem skiej, w obrębie skał osadowych, substancja ilasta w ystępuje w znacznej przewadze, gdyż w 82%. Już ten fakt m usiał za­ decydować o jej w pływ ie na rozwój ew olucyjny powłoki ziem skiej. Nic też dziwnego, że tej substancji — natury koloidalnej — poświęcono w ostatnich dziesięcioleciach najbaczniejszą uwagę. Wśród rozlicznych badań, przy użyciu różnych metod, ustalono już dla niej główne rysy strukturochemiczne. Należą do nich:

a) Substancja ilasta posiada w przewadze strukturę krystaliczną, tzn. odznaczającą się uporządkowaną siecią przestrzenną.

b) Jej elem enty krystaliczne należą do typu „płytow ych”, złożonych z alternujących z sobą warstw o dwojakich koordynacjach: cztero- i sześciokrotnych. Pierw sze z nich zostały utworzone głów nie z czworo­ ścianów Si04 z domieszką czworościanów А Ю 4.

c) Gatunki tej substancji zostały zebrane w następujące grupy syste­ matyczne: m ontm orylonitową i kaolinitową. Dołączono do nich jeszcze niedokładnie poznane m inerały takie, jak np. illitow e, w erm ikulitow e i w ielu innych, o n ie ustalonym dotąd stosunku do wym ienionych dwóch pierwszych grup.

d) W szystkie gatunki omawianej substancji ilastej należą do elem en­ tów wtórnych, powstałych głów nie na tle hydrolizy pierwotnych krze­ mianów i gHnokrzemianów. Strokturochem icznie, wym ienione ogniwa odznaczają się wspólnym rysem krystalochem icznym . Poszczególne ich ogniwa złożone z warstw cztero- i sześciokrotnie skoordynowanych jo­ nowo w w yjątkow ych przypadkach tworzą jednorodne pakiety, które znajdujem y w złożach skalnych tych m inerałów (złoża bentonitów, kao- linitów, haloizytów itp.). Pow stały one w środowiskach wyjątkowo „czy­ stych ”.

N ow oczesne m e to d y badań m in erałów glebow ych 47

W profilach glebowych, gdzie wym ienione m inerały tworzą się, naj­ częściej można znaleźć pakiety m ieszane tych minerałów. W tym śro­ dowisku odznaczającym się — jak wiadomo — wybitną dynamiką, utwo­ rzone m inerały ilaste ulegają w czasie rozmaitym zmianom tak, że nie podobna uchwycić tutaj drogą takiej czy innej analizy czystych ogniw. Struktura tych elem entów jest tutaj zazwyczaj jeszcze nie ustalona. To również nastręcza duże trudności w ich identyfikacji.

e) W szystkie ogniwa substancji ilastej mają wybitną zdolność ma­ gazynowania na swej powierzchni kationów wym iennych, w czym szcze­ gólnie wybija się na czoło grupa montm orylonitowa. M inerały ilaste za­ warte w glebie są dlatego najważniejszym i jej składnikami, zwłaszcza jeżeli weźm ie się pod uwagę jej żyzność.

J u ż z t e g o k r ó t k i e g o p r z e g l ą d u w y n i k a , ż e r o z p o z n a n i e ś r o d o w i s k a w p r o f i l u g l e b o w y m m u s i o p r z e ć s , i ę n a d o k ł a d n y m r o z p o z n a n i u s k ł a d n i k ó w m i n e r a l n y c h g l e b y .

W spółczesne m etody analityczne, którym i w takich przypadkach po­ sługujem y się, są następujące:

M ETODY B A D A Ń

W badaniach m inerałów glebowych stosujem y współcześnie m etody, które mają na celu m ożliwie dokłaidne określenie ich jakości i ilości. Są nimi następujące: mikroskopowe, term iczne, chemiczne i rentgenom e­ tr yczne.

M etody mikroskopowe

M etody te zostały zapożyczone z petrografii, która już od dawna po­ sługuje się nim i ze znakomitym skutkiem. Uniwersalnym aparatem jest tutaj mißkrokop polaryzacyjny, za pomocą którego m ożem y ustalić w szy­ stkie „stałe” optyczne, charakteryzujące elem enty m ineralne i w ten sposób rozróżnić m iędzy nim i gatunki. Praktyka wykazała, że do takiej analizy nadają się już okruchy m ineralne od 3 mikronów wzwyż. Dla tych okruchów oznacza się: współczynnik załamania światła w porówna­ niu z balsamem kanadyjskim, kierunki zanikania światła w św ietle spo­ laryzowanym, kąt osi optycznych oraz dwójłomność jako różnica m iędzy współczynnikami załamania światła w danym przekroju, pleochroizm i inne. Na podstawie spostrzeżeń zebranych w tym zakresie można okreś­ lić jakości mineralne. Na specjalną uwagę zasługuje tutaj analityczne stw ierdzenie ogniw skaleni, najważniejszych m inerałów w glebie.

Badania ilościowe zespołów m ineralnych przeprowadza się w prepa­ ratach proszkowych za pomocą tzw. analizy planim etry czno-proszkowej. W jej. toku wylicza się gatunki m ineralne na tle trzech preparatów, z których na każdym oznacza się po 300 ziarn. Znając gatunki m ineral­ ne można na tej podstawie przejść do zestawienia przybliżonego, glo­ balnego składu chemicznego jako średniej wszystkich znalezionych ele­ mentów.

Mikroskopowe obserwacje morfologiczne na tle znalezionych m inera­ łów informują dobrze o stanie ich zachowania.

Z badań mikroskopowych odpadają na ogół składniki koloidalne gleb. Co najwyżej można tylko na tle odpowiednich preparatów stwierdzić stan ich krystaliczności, na podstawie reakcji na światło spolaryzowane, przy skrzyżowanych nikolach.

M etody term iczne

Posługujem y się dwoma metodami: termiczną analizą różnicową (D.T.A.) oraz termoanalizą wagową (pomysłu autora). Przy użyciu pier­ wszej wykorzystuje się zjawianie się podczas ciągłego podgrzewania ba­ danej materii, wśród wzrostu tem peratury, reakcje egzo- i endotermicz- ne. Pełnym obrazem toku takiej analizy jest odpowiednia krzywa, która w stosujnku do wzorcowego doświadczenia wykazuje w pewnych m iej­ scach (temperaturach) załamania dodatnie (wzrost tem peratury przy reakcjach egzotermicznych) oraz ujemne (spadek tem peratury przy re­ akcjach endotermicznych). Liczne badania przeprowadzone w tym kie­ runku na „czystych” substancjach dostarczyły charakterystycznego obra­ zu jako wyniiku term oanalizy różnicowej. Tak np. „czysty” m ontmory- lonit oraz „czysty” kaolinit wyróżniają się w ybitnie jakością termogra- mów. Okazało się w tych badaniach, że ow e „czyste” ogniwa zmieszane w jakim kolwiek .stosunku n ie wpływ ają na siebie wzajem nie podczas podgrzewania, tak że z termogramów owych mieszanin można uzyskać w dalszym ciągu wyraźne obrazy reakcji term icznych. Z takich term o­ gramów można również w yliczyć z dużym przybliżeniem ilości zawar­ tego w mieszance m ontm orylonitu i kaolinitu.

Precyzyjne badania kontrolne wykazały jednak, że już w badaniach „czystych” ogniw w ym ienionych minerałóiw jakość diagramów zależy w ybitnie od uziarnienia substancji, oraz od stopnia jej krystaliczności. To samo dotyczy i mieszanin.

W badaniach glebowych analiza różnicowa nie odgrywa takiej roli jak w badaniach złożowych\ Obok ogniw m ontm orylonitowych i kaolinito- w ych znajdujem y tutaj inne jednostki, nieraz jeszcze krystalicznie nie

N ow oczesne m e to d y badań m in erałów glebow ych 49

skonsolidowane, a naw et bliżej nie rozpoznane. Szczególną (przeszkodą staje się tutaj obecność substancji organicznej, iktóra — z,wła$zcza (zawarta w większej ilości — dając reakcję wyłącznie egzotermiczną, może zama­ zać obraz termogramów w m iejscach charakteryzujących dane ogniwa ilaste. N ależy tutaj podkreślić i ten fakt, że termoanaliza różnicowa — pomijając koszt precyzyjnych aparatów — jest czasochłonna. Fakt ten jest w gleboznaw stw ie dość kłopotliw y dlatego, że dla opanowania zna­ jomości składu m ineralnego gleb należy wykonać m ożliwie dużą ilość oznaczeń.

Termoanaliza wagowa

Metoda tej analizy jest prosta i jest niemniej pewna od różnicowej. W jej toku podgrzewa się substanję glebową odpowiednio przygotowaną w kilku temperaturach wytypow anych doświadczalnie, mianowicie w 150°, 400°, 500° oraz 900 °C. W 150° tracą prawie całą wodę ogniwa m ontm orylonitowe, w 400° spala się próchnica, w 500° traci wodę kaoli- nit, a w 900° ulegają dysocjacji węglany. Reszta nie reagująca na zmia­ ny tem peratury odpowiada procentowi piasku. Podgrzewając w każdej z wym ienionych temperatur badaną substancję przez 3 godziny określa się wagowo stratę, a z ostatecznych w yników owych strat oblicza się z odpowiednich równań zestawionych doświadczalnie ilości zawartych w glebie wym ienionych 5 składników.

W yniki term oanalizy mogą być skontrolowane adsorpcją roztworu błękitu m etylenow ego, który zostaje odbarwiony przez 1 g czystego bentonitu w 270 cm :!, gdy tymczasem kaolinit odbarwia w tych samych warunkach 52 c m s.

Mając gotowe w yniki term oanalizy można na podstawie podanych wzorców odbarwiania obliczyć, ile dana próbka glebowa w i n n a odbar­ wić błękitu. Jeżeli znaleziona ilość odbarwionego błękitu zgodzi się z ob­ liczoną, analiza jest poprawna. Jeżeli powstają niezgodności, to albo ter­ moanaliza była niedokładna, albo też obliczenia błękitu b yły nieprawid­ łowe. Jeżeli wreszcie tok postępowania analitycznego okazał się prawid­ łowym , a mimo to powstał brak zgodności między obliczoną ilością błę­ kitu a znalezioną, m inerały ilaste zawarte w glebie nie mogą być uzna­ ne za należące do szeregu m ontm orylonitowego czy też kaolinitowego. Termoanaliza powiadamiająca o tym staje się właśnie dlatego również metodą właściwą.

Zaletą wym ienionej m etody jest również szybkość, z jaką osiąga się wyniki. Ilość oznaczeń, która może być równocześnie przeprowadzona, zależy od pojemności pieca elektrycznego oraz od ilości analityków. Np.

5 analityków , przy użyciu 5 pieców elektrycznych o pojemności 20 tygli, może w ciągu dwóch dni dostarczyć 100 analiz. Ponieważ w danej tem ­ peraturze substancja jest podgrzewana przez 3 godziny, analityk może swobodnie dysponować czasem na inne czynności.

Metody chemiczne

Ważnym środkiem rozpoznawczym w zakresie analizy minerałów gle­ bowych jest tzw. racjonalna analiza chemiczna. Polega ona na analizie wyciągu w 6-n kw asie solnym, uzyskanym przez trawienie próbki gle­ bowej. Do tego kwasu przechodzą ogniwa m ontm orylonitowe, w ęglany, wolne wodorotlenki żelaza i glinu, a częściowo i kaolinit. Nie można tu­ taj oczekiwać zgodności m iędzy wynikam i term oanalizy, a analizą che­ miczną. Jednakże ilość substancji przechodzącej do kwasu inform uje o ilości zawartych w glebie najważniejszych składników koloidalnych, decydujących o pojemności wym iennej kationów. Metoda chemiczna jest zatem uzupełniającą w stosunku do poprzednio wym ienionych.

M etody rentgenom etryczne

Metody te, jakkolwiek najbardziej precyzyjne w określaniu struktu­ ry m inerałów, posiadają w gleboznawstw ie ograniczone zastosowanie. Pochodzi to przede wszystkim stąd, że m inerały glebowe występują w profilach glebowych zespołowo w rozmaitych stosunkach oraz w zm ien­ nym stopniu krystaliczności. Trudno też uzyskać dokładną orientację krystalograficzną tych m inerałów w preparatyce przygotowanej do zdjęć rentgenowskich. N ależy również podkreślić, iż stała obecność (czę­ sto w nadmiarze) pelitu kwarcowego powoduje pow staw anie obrazów zamazanych o prążkach bądź to mało ostrych, bądź też zbyt rozszerzo­ nych itp. W naszych badaniach stw ierdziliśm y, że np. m ontm orylonit w warunkach glebowych daje wyraźniejsze obrazy w rentgenogramach dopiero w obecności ponad 8%. N ie mniej jednak metoda rentgenom e- tryczna może być z korzyścią użyta do badań glebowych jako uzupełnia­ jąca.

To samo dotyczy i badań przy pomocy mikroskopu elektronowego, który daje obrazy m orfologii najdrobniejszych elem entów składowych w glebach. Należy jednakże zaznaczyć, że brak wyraźnych form krysta­ licznych, np. płytek sześciobocznych lub wydłużonych włókien, nie może być dowodem nieobecności w badanych próbkach glebow ych montm ory- lonitu czy też kaolinitu.

N ow oczesne m e to d y badań m in erałów glebow ych 51

Metodą, która jednakże dopiero w przyszłości będzie mogła być za­ stosowana w badaniach glebowych, to badanie promieniotwórczości m i­ nerałów zawartych w glebie.

H. Т О К А Р С К И СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЕННЫХ МИНЕРАЛОВ (К аф едра П очвоведения Вы сш ей сельск охозяй ственной школы — Ккаков) Р е з ю м е А втор обращ ает внимание на особен н ое значение в почвоведческих и ссл е­ дованиях оп ределен и я качества и количества минералов содер ж ащ и хся в почвен­ ном проф иле, приводя их наиболее сущ ественн ы е ф изиограф ически е свойства. П одчеркивает такж е и х роль в качестве ф акторов реш аю щ их о всех свойствах почвы. Д ля исследования почвенны х минералов мож но применить методы м инера­ логии и петрографии. К ним принадлеж ат оптические исследования в поляри­ зационном микроскопе, весовы е терм оанализы и рациональны й химический анализ. А втор приводит собственны е методы специально приспособленны е для и ссл е­ дования почвенных минералов. В качестве сравнительны х методов мож но при­ менить в некоторы х случаях рентгеном етрию и термический диф ф еренциальны й анализ. А втор рассматривает достоинства и недостатки всех названны х методов. J. T O K A R SK I

MODERN METHODS OF SOIL MINERAL INVESTIGATIONS

(Chair of S o il S cien ce of th e A g ricu ltu ra l C ollege — K raków )

S u m m a r y

The author calls attention to the importance of identification of the quality and quantity of m inerals in the soil profile and gives their most important physiographic properties. The role of minerals as deci­ sive factors determ ining all the soil properties is further emphasized.

In principle the investigation of soil m inerals may be carried out w ith help of conventional m ethods of m ineralogy and petrography as: the visual observations in the polarizing microscope, w eight therm o-ana- lysis and rational chem ical analysis.

The author gives further his own m ethods which are applied to the soil m inerals in particular.

X -ray m easurem ent and differential therm al analysis can be applied in some cases as comparative methods.

The author discusses the advantages and shortcomings of all mention - ned methods.