MINERAŁY ILASTE GLEB WYTWORZONYCH ZE SKAŁ

MINERAŁY ILASTE GLEB WYTWORZONYCH ZE SKAŁ

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
TOM ASZ KOM ORNICK I, BO LESŁA W ADA M CZYK , JÓZEF JA K U BIEC ,
JA N K U B IS Z , K R Y ST Y N A OLEK SY NO W A, JÓZEF TO K A J
MINERAŁY ILASTE GLEB WYTWORZONYCH ZE SKAŁ
GÓRNOTRIASOWYCH W TATRACH
K atedra G leb ozn aw stw a W SR K raków , A k ad em ia G órn iczo-H u tn icza K rak ów
W STĘP
Obecność minerałów ilastych w glebach była od dawna znana, ale
dopiero przed trzydziestu kilku laty bezpośrednio udowodniono ich obec­
ność i skład za pomocą metod rentgenowskich i termicznych. Od tego cza­
su zastosowanie tych metod 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 omawianym 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 łatwiej zaobserwować i badać wietrzenie i pow sta­
wanie minerałów ilastych, trzeba podkreślić, że używanie metod przede
wszystkim chemicznych nie jest wystarczające do identyfikacji m inera­
łów ani też do jakiejś prostej interpretacji wyników. Toteż w niniejszych
rozważaniach chcemy prace dotyczące substancji ilastej gleb terenów
górskich ograniczyć zakresowo do publikacji, które zajmują się identyfi­
kacją minerałów ilastych za pomocą metod nie tylko chemicznych, i to
w glebach, a nie tylko w skałach.
Przykładowo przytoczym y tu publikację szwajcarską [3] dla gór Jura
i radziecką dla Karpat [2 ]. W Polsce istnieje zdaje się tylko jedna pu-
4
T. K om ornicki i in.
blikacja [7]; wynika z niej, że najpospolitszym w Karpatach minerałem
ilastym jest illit, a m ontmorylonit 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
minerałem ilastym, który jest najczęściej w przewadze w ilastej substan­
cji gór Europy.
Chcąc stwierdzić, jakie m inerały ilaste znajdują się w glebach Tatr,
uważaliśmy, że badania te można połączyć z próbą przestudiowania prze­
biegu wietrzenia. Ze względu na tworzenie się gleb dość prym itywnych
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 macierzystej. A więc po­
winno zachodzić raczej „dziedziczenie” substancji ilastej [6 ] niż tworze­
nie się nowej.
Przy badaniach wstępnych nasuwa się również celowość badania gleb
wytworzonych ze skał m acierzystych, bogatych w substancję ilastą, aby
ułatwić 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.
SK A Ł A M ACIER ZY STA
Skały kajprowe reprezentowane są najczęściej przez czerwone iłowce
(lub mułowce), 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 stwierdził 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 iłowców czerwonych ze zjawiska­
mi krasowymi w górnym triasie. Podaje on ponadto przybliżony skład
m ineralny tej skały, wyliczony z analizy chemicznej: kwarzec, krzemion­
ka i apatyt łącznie 50%, wodzian glinu 18%, tlenki żelaza 10%, węglany
wapnia i magnezu 30% (razem 108%). Piaskowiec badał K u ź n i a r ty l­
ko mikroskopowo stwierdzając, że jest on właściwie 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 zserycytyzowanego 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 iłowiec
i jasny piaskowiec i to nawet z przełęczy w Grzybowcu, gdzie um iejsco-
M in erały ila ste gleb ze sk ał górn otriasow ych
5
wionę są nasze profile gleb (jej punkt VII i VIII). Czerwony iłowiec jest
niewyraźnie łupko waty; wykonanie szlifu było niemożliwe, ponieważ sil­
nie ilasta skała nie dała się napoić balsamem kanadyjskim na gorąco. Che­
micznie zbadała autorka tylko rozpuszczalność Fe 2 Ü 3 i AI2O3 w kwasie
solnym (odpowiednio 8,18 i 1,79%; R 2 O3 nie rozpuszczalnych w kwasie
nie oznaczała). U K u ź n i a r a odpowiednie dane były 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 ułowiec ilasty z Doliny 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 uskowitu, bladozielonego chlorytu (razem 36%), wyblakłego biotytu, tlen ­
ków żelaza (razem 2 2 %); prócz tego b yły żyłki kalcytu z drobnym kwar­
cem, nie uwzględnione jednak w składzie mineralnym.
Piaskowiec kw arcytow y spod Łysanek opisuje wspomniana autorka
jako jasny, bardzo zwięzły, silnie zlewny; pod mikroskopem widać łuseczki serycytu, pozazębiany kwarzec ze śladami obwódek regeneracyj­
nych; łyszczyki skąpe, łuseczkowate, silnie dwójłomne, często przerośnięte tlenkam i żelaza; zdarza się blaszka muskowitu, z rzadka turmalin
i cyrkon. Przybliżony skład mineralny: kwarzec 8 6 %, kwarzec w drob­
noziarnistych skupieniach 4%, okruchy skał kwarcowych 4%, mikroklin
i mikropertyt 2%, serycyt 4%, tlenki żelaza 2% (razem 100% obj.). Pia­
skowiec ten jest więc znacznie mniej zbliżony do szarogłazu lub arkozy
niż ów opisywany 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 arcytowy 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 planimetryczno-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 kowatym brunatnym tle; w niektórych częściach szlifów odstępy m iędzy
opisanymi ziarnami kwarcu w ynosiły 100— 120 mikronów (wahania od
20 do 150 mikronów), w innych odstępy te były znacznie większe; m iej­
scami nieregularne plamy ciemnordzawe tlenków żelaza. Ziarenka tła
mają rozmiary poniżej 5 mikronów; przy skrzyżowanych nikolach roz­
6
T. K om ornicki i in.
świetlają 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”).
GLEBY
Spośród 14 opisanych i zbadanych wstępnie profilów glebowych w y ­
brano do badań szczegółowych 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 były zaciemnio­
ne przez zjawisko zmywu lub namywu obcego materiału. Co do jedno­
rodności skały macierzystej należy zauważyć, że czerwone iłowce i jasne
piaskowce nieraz występują w postaci mieszanej, 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 klimatu i roślinności. Oto opisy profilów:
P r o f i l I. Skłon Przełęczy w Grzybowcu po stronie Doliny Małej
Łąki, 1270 m n.p.m., małe, płaskie wyniesienie. Skała macierzysta — pias­
kowiec kwarcytowy kajpru. Roślinność — las świerkowy 40— 60-letni,
zbiorowisko Piceetum tatricum, w runie pokrycie ok. 40%.
^oo — 0,2 cm, ściółka świerkowa,
A q — 2— 10 cm, czarniawy poziom próchniczno-torfiasty,
A i / A 2 — 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 bielicowa 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 macierzysta — czer­
wony iłow iec kajpru. Roślinność — młodnik świerkowy ok. 10—20-letni,
zadrzewienie 0,9— 1,0; zbiorowisko Piceetum tatricum, 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
nia pylasta,
M in erały ila ste gleb ze sk a ł górn 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, ceglastofiołkowy żwir gliniasty, 85—90% żwiru
iłowca, umiarkowanie wilgotny, korzeni brak,
Ci
— 70— 105 cm, jak wyżej, lecz więcej frakcji kamieni, wilgotny,
C2
— 105— 154 cm, jak wyżej, ok. 30% frakcji kamieni, prawie m o­
kry,
C3
— od 154 cm, częściowo zwietrzały czerwony iłowiec, prawie m o­
kry.
Typ — gleba pseudobrunatna (bielicowa) leśna.
Gleba biologicznie płytka (korzenie tylko do 40 cm). Słabe zbielicowanie zaznacza się głównie w kwaśnym odczynie do metra głębokości.
Nie ma butw iny charakterystycznej w profilu I. Nieobecność poziomu
eluwialnego na czerwonym tle iłowca jest już opisana i wyjaśniona kw asoodpornością czerwonego barwnika przez A d a m c z y k a [1] na podob­
nym materiale.
Niektóre dane analityczne przedstawiono w tab. 1.
Ta b e l a
Niektóre w łaściw ości badanych gle b
Głębo­
kość
я cm
Depth
in cm
Foziom
Horizon
*0
Ат/Ар
a2/ b
С
szk ie­
let
stones
1 ,0 0 ,1
0 ,1 0,05
0 ,0 5 0,0 2
Profil I
70
80
100
l в) /с
C1
с2
С3
2- 4
4-2 0
20-40
40-70
70-105
105-154
od 154
+
5
5
85
90
95
100
pH
IH2C)
c z ę ś c i z ie m is te - f i n e earth
-
0, C20,006
25
20
21
41
39
49
-
Subst.
organ.
Organie
matter
%
Pro:ile 1
17
17
3 ,5
3,7
3 ,8
39,5
4 ,4
n. o.
6 8 ,0
7,6
n.o.
25
25
23
14
18
14
4 ,1
4 ,5
5,0
5 ,1
5,4
7,2
10,2
3,4
n .o .
n .o .
18 ,0
5 ,9
n. 0 .
n.o.
P r o f i l e 11
20
10
7
13
12
11
17
15
18
18
13
7
12
10
10
13
14
12
10
7
8.
10
10
9
podłoże skalne - rock substratum
Uwage - N oti c e ; С org. - С u t l e n i e l n y x 1,42
С org. - ox idable С x 1,42
n . o . - not determined
С org.
%
0 , 006- < 0 ,0 0 2
0,002
poziom butwinowy .- raw humus
33
1 13 I 10 1 13 1 10 1
31
14
1 10
1 17 1 11
1
podłoże skalne - rock substratum
P r o f i l II
A1
АтЛВ)
(Б)
Some p r op e r ti e s o f the s o i l s
Skład mechaniczny w procentach
Mechanical composition in percent
*
2-10
10-17
17-50
od 50
-
1
8
T. K om ornicki i in.
T EC H N IK A PR ZY G O TO W A N IA PRÓ BEK
Szczegółowym badaniom poddawana była tylko frakcja spławialna,
tj. ziarna mniejsze od 1,6 mikrona (patrz niżej). Frakcję tę wyosabniano
z próbek gleb przez szlamowanie w wodzie destylowanej z małym dodat­
kiem amoniaku (ok. 1 m l 25% NH 3 na litr wody) w celu lepszego zdyspergowania iłu i próchnicy. Po wykłóceniu zawiesiny i upływie 24 godz.
dekantowano warstwę cieczy do 20 cm; czynność tę powtarzano w ielo­
krotnie dopóty, dopóki ciecz po upływie 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 mechanicznym rozdrobnieniu po prostu szlamowa­
no jak wyżej (próbka II- 6 ). Próbkę piaskowca najpierw mielono, odsie­
wając w czasie tej pracy grubsze ziarna kwarcu, aby materiał ilasty
mechanicznie obetrzeć, nie kumulując 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 A 2 B) po dokładnym oczyszczeniu zewnętrznym roz­
drobniono do paromilimetrowego 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 rentgenowskich był jeszcze
pozbawiany substancji organicznej i węglanów. W tym celu próbkę frak­
cji koloidalnej traktowano na łaźni wodnej 6 — 12 % 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 węglany poddawano przed dekantacją
dodatkowo przez 24 godz. działaniu 1% kwasu octowego na zimno (w
stosunku 100 m l kwasu na 1 g frakcji koloidalnej), mieszając co pewien
czas; w zdekantowanym kwasie 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 odwiro­
waniu z wodą starano się również usunąć powstały octan wapnia lub
magnezu. Następnie próbki w ten sposób oczyszczone suszono i rozdrab­
niano jak wyżej.
M ETO DY A N A LITY C Z N E
A n a l i z y c h e m i c z n e były robione osobno dla substancji roz­
puszczalnej w kwasie solnym i osobno dla części nierozpuszczalnej. Uza­
sadnienie takiego postępowania będzie przedstawione w osobnej publi-
Ta be l a
Skład chemiczny f r a k c j i k o lo id a ln e j (n ie o c z y sz c z o n e j) w procen tach
\
\
Rr próbki
Sample No.
Składn ik i \
C o n s titu e n ts \
1-1
1-2
1-3
1-4
-
1-5
Frakcja nier o z puszc z aln a » gorącym HC1 ( 1 : 1 ) po 24 godz.
11-1
II-2
11-3
11-4
II-5
II-6
Fractio n in s o lu b le in hot HCl (1 : 1 ) a f t e r 24 hours
2,20
28,10
31,20
36,75
89,8 7
9,74
26,1 2
30,79
24,4 9
27,75
1,93
6,94
1 1,20
14,1 0
2,6 5
2,15
1,18
3,18
3,00
1,95
1, 75
Mg0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0,10
KjO
0
0
0
4, 31
0
0
0
0
0
0
0
26, 49
19,92
0 ,1 6
0,1 5
0,44
12,54
9,50
0
4,11
0
28,01
20,40
13,85
17,65
18,45
17,5 0
0,54
0,5 0
0,46
0,36
0,36
0,36
21 ,5 0
17,7 5
21,64
16, 88
9, 47
8,25
9,20
1,09
17,38
0,68
4,70
4,25
5,5 0
0,85
6, 55
7,85
8 ,7 5
6,75
11,25
0
0
0
0
0
0 ,1 2
0, 03
0,04
0,10
0,10
0,11
IdnO
0
0
.0
0
0
0, 05
0
0
0
0
0
CaO
0, 76
0,45
0,7 5
0,8 8
0,22
0
0, 13
0,2 5
1,00
1,25
8 ,2 5
LIgO
1,01
2,17
1,13
0,7 5
0,22
5,12
2 ,4 5
1,2 5
2 ,2 5
2 ,87
6,12
3,88
K2 0
0,49
2, 76
1,24
2 ,7 5
0,32
2 ,22
2 ,2 4
3, 18
5,60
4,49
Na20
0,43
0, 33
0, 5 7
0, 83
0,2 5
0,6 1
0,60
0,88
1,35
0 ,5 0
ś la d
1 Ю
O
co
Fe203
r 2o3
0,6 9
0,5 7
2,32
0,70
0,3 7
1,09
1,11
0,69
2,19
3,2 4
0,88
co2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2,14
2 ,8 5
1,03
0,04
3,45
3, 31
2,50
2, 50
3 ,2 6
0,79
13,31
9 ,5 7
8,20
0 ,8 4
H20 (105 °)
S tra ta żer.
Loss on i g n i t .
10,46
11,24
77,18
12,14
15,21
11,55
0,9 1
8 ,9 8
8, 46
Subst.org.
O rgan.sub s t .
n.o.
n .o .
n.o.
n.o.
n.o.
13,91
3,23
4,36
2,17
2, 04
0 ,4 4
Suma - To t o i
99,83
9 9,49
100,2 9
100, 20
100,90
99 ,90
100,00
100,69
100,62
100,23
99 ,58
n . o . - not d e te rm in e d
’
ze skał górn otriasow ych
a i 2 o3
11,85
gleb
3,41
0,15
ilaste
F rac tion s o lu b le in hot HCl (1 :1) a f t e r 24 hours
Frakcja rozpuszczalna w gorącym HC1 (1 : 1 ) po 24 godz.
S i02
29,60
Minerały
Si°2
a i 2 o3
T i0 2
2
Chemical com poaition o f c o l l o i d a l fr a c tio n (n ot p u r if ie d ) in p e rcen t
10
T. K om ornicki i in.
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 Na 2 CC>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 kwasie solnym analizowano osobno,
oznaczając Si, Al, Fe, P, Ti, Mn, Ca, Mg, SO,4“ К, Na; większość skład­
ników oznaczano metodami wagowym 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 i 0 2 ; kontrolowano go jednak jeszcze co
R ys. 1. Z n orm alizow an e k rzy w e term iczn e różn icow e dla p ró­
bek frak cji ila stej z p rofilu I (z lew ej stron y głęb ok ość pozio­
m ó w w cm, z praw ej — nr próbki)
N orm alised D T A cu rves of clay fraction sam p les from p rofile
I (left — depth of h orizons in cm, rig h t — sam p le num bers)
M in erały ila ste gleb ze sk a ł górn 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 prób ek fra k cji ila stej
z p rofilu II (z lew ej stro n y głęb ok ość p oziom ów w cm, z praw ej — nr próbki;
„II - 6 n a tu r.” — próbka II - 6 n ie p ozb aw ion a w ęg lan ó w )
N orm alized D TA curves of clay fra ctio n sam p les from p ro file II (left — d ep th of
horizons in cm. righ t — sa m p le num bers; „ II - 6 n atu r.” — sam p le II - 6 con tain in g
carbonates)
12
T. K om ornicki i in.
do zawartości Al, Fe, Ca, ewentualnie 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 chemicznych 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 automatyczny regulator temperatury,
wzmacniacz elektryczny, rejestrator sześciopunktowy i ceramiczne po­
jemniki na próbki. Szybkość grzania wynosiła 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 Debye-Scherrer-Hulla
w cylindrycznych kamerach o średnicy 114,8 mm, skonstruowanych
w Katedrze Mineralogii i Petrografii AGH. Kamery 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 asymetrycznym . Preparaty były
sporządzane w postaci wałków o średnicy mniejszej 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 minerałów ilastych, były na uzyskanych rentgenogramach bardzo
słabo widoczne, wykonano dodatkowe zdjęcia z preparatów płaskich dla
zakresu niskokątowego (^ = 3 -r- 10°) metodą semifokusacyjną BraggBrentano.
Przykład przeliczeń typowych rentgenogramów podano w tab. 3.
D Y S K U S JA W YNIKÓW
Silne tło i rozmycie prążków dyfrakcyjnych w rentgenogramach
wskazuje na słabo uporządkowaną strukturę krystaliczną i obecność faz
bezpostaciowych. Wobec tego określenia „illit” (hydromika), „kaolinit”,
„montmorylonit”, użyte w niniejszej pracy, należy rozumieć jako pojęcia
grupowe, przybliżone, a nie jako wynik 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 terminu „montmorylonoid”. W celu uproszczenia tekstu przy używaniu dość długich nazw
będą poniżej stosowane skróty: lit — illit, Mmt — montmorylonit,
Knt — kaolinit.
1 A k ad em ia G órn iczo-H u tn icza, K raków .
M in erały ila ste gleb ze sk a ł górn otriasow ych
13
Ta be 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 fo r p r o f i l e II
Możliwe fazy
krystaliczne
P ossible
cry s t a l l ine
phases
Nr próbki
Sample No.
Ы, С
1
К, с
I,K,M,C
I. к
Q, I I)
I
I» i k )
I. U , C )
Q. I
I
I
D
С
1, К, U
14,5
10 ,5
7,15
4,68
4, 4 6
4,26
3,87
К, U)
I,K,Q,M,C
I. к, С
Q. К, С
Q» I
Q
&, Ы, С
Q» К, С, I
Q. К, С
I , К, Ы
4
Q
Q
I - illit,
II-l
3,15
3,00
2,85
2 ,6 8
2,5 6
2,52
2,46
2 ,39
2 ,28
2,12
1,8 15
1,6 89
1,6 67
1 ,518
1,4 96
1 ,382
1 ,376
1, 25 5
1 1-3
11-4
II-5
int en sj ,-wnośc prążków
lin<г i n t e n s i t y
dA
3,7 3
3,52
3, 3 4
11—2
1
2
1
2
8
4
1
1
1
2
8
4
-
-
3
10
4
8
2
2
2
1
4
3
-
4
6
1 2Г
1
1
1
1
1
7
4
1
1
1
1
9
4
-
2
4
10
3
4
10
3
3
7r
7r
8r
4
2
-
_
-
3
_
2
5
2
1
4
6
3r
-
4
10
1
2
3
4
_
_
1
1
7
4
1
_
4
2
4
3
3
4
2
1
5
1 4r
-
1
1
1
1
8
6r
2
3
3
10
2
4
5
3
9r
1
2
4
1
1
5
5
2
4
7
1
1
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 bbr e via ti on 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 illo n it e , D - d olo m it e , Q - quartz
Identyfikacja m inerałów ilastych wg 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 wydzieleniu grupy OH z sieci lit, Knt i Mmt.
Maksimum tej reakcji dla lit i Knt przypada ok. 600 °C, dla Mmt w ap­
niowych lub m agnezowych — 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 krzywych próbek z profilu II nie
14
T. K om ornicki i in.
zaznacza się ono w ogóle, pomimo że obecność minerału 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 wydzielenie 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 efekty 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 endoterm icznym (maksimum ok. 950 °C), związana jest z krystalizacją spineli
lub, w przypadku obecności wolnych tlenków żelaza, z krystalizacją
a-Fe 2 0 3 . Na krzywej próbki II- 6 , nie traktowanej kwasem octowym,
zaznaczają się dodatkowo silne efekty endotermiczne rozkładu dolomitu.
Jak już wyżej wspomniano, charakterystyczne dla wszystkich niemal
rentgenogramów jest silne tło i słabe, rozmyte prążki dyfrakcyjne; wska­
zuje to na słabo uporządkowaną strukturę faz krystalicznych i na obec­
ność faz bezpostaciowych. Dzięki temu 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 iędzypłaszczyznowej do60 = 1,495 À. Natomiast Knt i Mmt można było ziden­
tyfikować tylko na podstawie refleksu podstawowego pierwszego rzędu,
tj. dooi = 7,15 Â dla Knt 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 wzajemne przerastanie się pakietów
łyszczykowych i montmorylonitowych. Na taką m ożliwość wskazuje tak­
że charakter krzywych 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 trwałe w warunkach wietrzenia niż struktura muskowitu, 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 termogram ów i rentgenogramów, użyto, prócz podanych już powyżej, skrótu
Q dla kwarcu. Oceny ilościowe zawartości procentowych są grubo przy­
bliżone i dotyczą składu tylko faz krystalicznych, a nie całej próbki.
Profil 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 otriasow ych
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 (wykrywalny od 3%).
Zawartość lit nie wykazuje, jak się zdaje, żadnej regularnej zmien­
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).
Profil
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 II-l, mniej niż 5% Q.
II-3 (20—40 cm): jak próbka II-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.
Wydaje się, że zawartość Mmt nieznacznie rośnie z głębokością do
70 cm. Przewaga lit nad pozostałymi składnikami nie jest tak wyraźna,
jak w profilu I. W ystępowanie chlorytu (możliwe wg rentgenogramów)
jest wątpliwe.
Wynik 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. Nawet w próbce 1-4, która zawiera 4,31% K 2 O
w części nierozpuszczalnej, nie znaleziono ortoklazu innym i metodami
(a m usiałoby go być 25,5% według K 2 O). Kaolinitu jest za mało, by te
ilości SiC>2 usprawiedliwić.
Przewaga illitu we wszystkich próbkach obu profilów jest zgodna
z wynikami otrzymanymi przez T u r n a u - M o r a w s k ą [11]; autorka
ta bowiem stwierdziła mikroskopowo występowanie łyszczyków i serycytu w czerwonym iłowcu i jasnym piaskowcu z Grzybowca i Łysanek,
a ponadto w dyskusji uzasadnia czerwoną barwę iłowca obecnością hem atytu obok illitu. Oba te m inerały pochodzą z wietrzenia biotytu; zda­
niem R o b b a [8 ] proces taki może polegać na utlenieniu żelaza dwu-
16
T. K om ornicki i in.
wartościowego z biotytu na trójwartościowe, po czym na m iejsce żelaza
wchodzi glin uwolniony 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% kwasie
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 wyniku anali­
zy; ponadto nasze oznaczenia rentgenowskie i termoróżnicowe nie w y ­
kryły wodzianu glinu nawet w próbce II- 6 .
Wyniki analiz chemicznych nie zaprzeczają obecności montm orylonitu i kaolinitu.
Próba wyliczenia ilości illitu z zawartości potasu (przyjmując, że za­
wiera on przeciętnie 6 , 1 % K 2O) dała wyniki przeważnie za wysokie;
widocznie więc potas obecny jest także w innej formie, ale nie jako ortoklaz. 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 ożliwe przez porównywanie danych
procentowych; skład chemiczny bowiem dotyczy próbek nie pozbawio­
nych próchnicy i węglanu wapnia, a procentowa zawartość m inerałów
ilastych wypośrodkowana z rentgenogramów i termogramów dotyczy
próbek „oczyszczonych” i to tylko ich faz krystalicznych. Ze względu na
to, że próbki nie były monomineralne, nie przedsiębrano wyliczenia w zo­
rów krystalochemicznych, co się niekiedy praktykuje w stosunku do
podobnych materiałów.
2.
Tło w rentgenogramach jest wyraźne, a prążki dyfrakcyjne na ogół
słabe i rozmyte (wyjąwszy może próbkę iłowca II- 6 ). Należy stąd wnios­
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 macierzystej,
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 gle­
bach powtarza się z niewielkim 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 ontmorylonit 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 możliwości zdaje się przeczyć mała ilość bardziej
kwasoodpornych kaolinitów w profilu I, gdy tymczasem utrzymuje się
M in erały ila ste gleb ze sk a ł górn otriasow ych
17
mniej kwasoodpornych montmorylonitów. 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 stechiometrycznych 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 tymczasem 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
mianach glebotwórczych i przekształcaniu się minerałów ilastych.
Studiowanie ew entualnych przesunięć w profilu tlenków żelaza i gli­
nu daje wyniki niezbyt jasne i nieraz niezgodne; wyniki 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
towi Gleboznawstwa i Chemii Rolnej przy V Wydziale Polskiej Aka­
demii Nauk, który w ciągu 3 lat subwencjonował badania terenowe i la­
boratoryjne. Podstawowe wyniki tych badań były przedstawione w for­
mie komunikatu na XVI Zjeździe Naukowym Polskiego Towarzystwa
Gleboznawczego w Rzeszowie (Roczniki Gleboznawcze, dodatek do tomu
13, 1963, str. 72— 75).
LIT ER A TU R A
[1] A d a m c z y k B.: S tu d ia g leb o zn a w czo -fito so cjo lo g iczn e w D o lin ie M ałej Ł ąki
w Tatrach. A cta A graria et S ilv estria , 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 zio m n y ch poczw ach priedgorij K arpat.
P o czw ow ied ien ., nr 8, M oskw a 1952, s. 681— 698.
[3] I b e r g R.: B eitrag zur K en n tn is von T on m in eralien ein ig er sch w eizerisch en
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, Zürich
1954, s. 61— 132.
[4] K u ź n i a r С z.: S k a ły osad ow e ta trzań sk ie, stu d iu m p etrograficzn e. R ozpraw y
W ydz. M atem .-P rzyrodn. A k ad em ii U m iejętn o ści, 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 badania składu m in era ln eg o fra k cji m n iejszej od 0,002 m m
gleb y b ielicow ej i b runatnej. Roczn. G lebozn., t. 11, 1962, s. 161— 173.
[6] M i 11 o t G.: H éritage et n éoform ation dans la séd im en ta tio n argileu se. C ongrès
2 — R o c z n ik i g le b o z n a w c z e
t. X V
18
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
T. K om ornicki i in.
Géol. Internat., Com pt. R end. X IX S essio n , C om ité In ternat, pour l ’É tude des
A rgiles, A lger 1952.
P a V e 1 L. i U z i a k S.: M in erały ila ste w g leb a ch K arpat fliszo w y ch . A n n a les
UM CS, t. 13-E, 1958, s. 49— 70.
R o b b С. S.: R ed bed coloration. Journ. S ed im . P etrol., t. 19, 1949 (cyt. za
T urnau-M oraw ską [10]).
S t о с h L.: B ad an ia nad zja w isk a m i p rzeob rażen iow ym i m ik w g lin ach k a o lin itow ych . Spraw ozd. z P osied ź. K om . Oddz. P A N w K rak ow ie, lip ie c — grudzień
1961, s. 461— 462.
T o k a r s k i J.: S tu d ia nad k o loid am i gleb lek k ich w P o lsce Cz. I. R oczn.
N auk Roi., t. 76-A -3, W arszaw a 1957, s. 413— 466.
Ilościow a ch arak terystyk a m in era lo g iczn a p o lsk ich g leb p ia szczy sto -ila sty ch ,
cz. I, Roczn. 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 raw n ość term oan alizy w a g o w ej w ilo śc io w y c h bad an iach m a terii g leb o w ej.
R oczn. N auk R oln., t. 8 2 -A -l, 1960, s. 1— 25.
T u r n a u - M o r a w s k a M.: K ajper tatrzań sk i, jego p etrografia i sed y m e n tologia. A cta G eologica P olon ica, t. 3, W arszaw a 1953, z. 1, s. 33— 102.
W o n d r a u s c h A. i Z a j ą c J.: O m o żliw o ści zasto so w a n ia czerw ien i o b o jęt­
nej do id en ty fik a c ji w a żn iejszy ch grup m in era łó w ila sty ch . R oczn. G lebozn.,
dod. do t. 10, W arszaw a 1961, s. 608— 610.
U z i a k S.: C lay m in era ls in so ils form ed from loess. A n n a les UM CS, t. 15-B,
L ub lin 1961, s. 11— 21.
Т. К О М О РН 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 ЕК С Ы Н О В А , Ю . Т О К А И
ИЛИСТЫ Е М И Н ЕРА ЛЫ ПОЧВ О Б Р А ЗО В А Н Н Ы Х
И З В ЕРХ Н Е Т РИ Я С О В Ы Х ПОРОД В Т А Т Р А Х
К аф ед р а почвоведения В ы сш ей сельскохозяйственн ой ш кол ы в К ракове
Г о р н о -М ет а л л у р ги ч е ск а я А к а д е м и я , К р а к о в
Резюме
Два п роф и л я почв, обр азованны х и з вер хн етр иасовы х пород (кайпровы х) в
Т атрах подвергли подробном у исследованию . Обе почвы н аходил ись под P ic e e tu m
t a tr ic u m в усл ов и я х отсутствия смыва или намыва, на вы соте ок. 1300 м над
уровнем моря. П ервы й пр оф ил ь образованны й и з песчаника, слабомощ ны й, к а ­
менистый, почва очень кислая, слабо оподзоленны й; проф иль второй обр азов ан ­
ный и з красного илистого сланца, мощ ны й (но биологически слабомощ ны й —
корни достигаю т лиш ь 40 см глубины ), почва кислая д о 100 см, псевдобурая
(подзолистая). С оответствую щ ие данны е в табл. 1.
К оллоидную ф ракцию (1,6 микрон) вы делили и з почвенны х образцов отм учиванием и седиментацией. Тот ж е м етод бы л и прим енен к образцам материнской
породы посл е ее изм ельчения; это образцы 1-4 и И -6, в то время как обр азец
1-5 (после изм ельчения и просеивания) со д ер ж и т значительны е количества
кварца. К ол л оидную ф ракцию подвергли элем ентарном у хим ическом у анализу.
Д и ф ф ерен ц и ал ь н ы й терм ический анализ и рентгеновский анализ по методу
Д ибай-Ш еррер-Ю л ла проведено на обр азц ах коллоидной ф р ак ц и и лиш енной
M in erały ila ste gleb ze sk a ł górn otriasow ych
19
перегноя (6— 12% H 2C>2 с подогревом) и карбонатов (1% уксусная кислота). Р е ­
зультаты анализов приведены в табл. 2 и 3 и на рис. 1 и 2.
К расны й илисты й сланец, как и песчаник, содер ж и т в коллоидной ф р акции
больш е чем половину иллита; во в сех горизонтах почв, которы е из н и х обр азо­
вались, этот перевес сохранился. К ром е того обн ар уж ен о монтмориллонит и к ао­
лин в обоих почвах и м атеринских пор одах (см. табл. на стр. 8).
К ол л оидная ф ракция содер ж и т ещ е небольш ие количества кварца во в сех
о бр азц ах к некоторое количество доломита в н и ж н ей части пр оф ил я второго.
К ристалли ческие ф а зы сф орм ированы слабо и вероятно наличие ам орф ны х
вещ еств.
Н аличие кварца и иллита подтверж даю т хим ические анализы , которы е так­
ж е не исклю чаю т возм ож ности наличия коалина и монтмориллонита. Авторы
считают, что илисты е вещ ества с м атеринской породы пер еходя т в почву, при
чем образуется ам орф ное вещ ество в количестве достигаю щ ем 50%. Это явление
возм ож н о объяснить образованием вторичного, п л охо вы кристаллизованного
илистого вещ ества, или ж е воздействием очень кислой реакции почвы на р а з­
л о ж ен и е илисты х минералов.
П опы тки интерпретации хи м ич еских анализов, охваты ваю щ их растворимую
и нерастворимую ф ракцию в горячей соляной кислоте 1 : 1 , не приводят к п ол ­
ностью ясны м и непротиворечивы м результатам ; по мнению авторов, этот способ
анализа, хотя и н е лиш енны й некоторы х недостатков, позволяет л учш е изучить
минеральны й состав коллоидной ф ракции, чем валовой элем ентарны й анализ.
Р езул ьтаты будут приведены и детально рассмотрены отдельно.
Т . K O M O R N IC K I, В . A D A M C Z Y K , J . J A K U B IE C , J . K U B I S Z , K . O L E K SY N O fW A , J . T O K A J
CLAY M IN ER A LS IN SO ILS FORM ED FROM U PP E R T R IA SSIC
ROCKS IN THE TA T R A M A U N T IN S
D e p a r ta 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 ic u ltu 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 ie s , K r a k ó w
S umma r y
T w o soil p ro files form ed on upper T riassic (K euper) rocks in th e T atra M ts.
w ere subm itted to d etailed in v estig a tio n . B oth soils w ere under P ic e e tu m t a tr ic u m
and m ore or less ero sio n -free, at an a ltitu d e o f about 1300 m ab ove se a -le v e l.
P ro file I — on sandstone, sh a llo w , ston y, so il v ery acid, slig h tly pod solised ; p ro­
file II — on red clayston e, deep (but b io lo g ica lly sh allow , th e roots reach in g on ly
40 cm), soil stron gly acid to 100 cm, p seu d o -b ro w n (podsolic). D ata in ta b le 1.
T he colloid al fractio n (less than 1,6 m icrons) w a s ex tra cted from th e so il sam p les
by sed im en tation . T he sam e m eth o d — a fter com m in u tion — w as ap p lied to th e
sam p les of parent rock, N os. 1-4 and II-6; sam p le 1-5 con tain s large am ounts of
quartz, as it w a s ob tain ed by grin d in g and siev in g o ff coarser grains. T h e colloid s
w ere su b m itted to fra ctio n a ted ch em ical an a ly sis. D iffer e n tia l th erm a l an a ly sis
(DTA) and X -r a y an a ly sis by th e D eb y e -S c h e r re r -H u ll m ethod w ere m ad e on
sam p les freed from h u m u s (by h ot 6— 12f°/oi H 20 2) and carbonates (by 1% cold acetic
acid). The resu lts are p resen ted in tab les 2, 3, as w e ll as in fig u res 1, 2.
20
T. K om ornicki i in.
T he red clayston e as w e ll as th e san d ston e contain m ore than h a lf illite in th eir
co llo id a l fraction; in a ll so il h orizons th is p rep on d eran ce is s till v isib 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 ascertain ed in both so ils and
paren t rocks (see te x t p. ...). T he co lloid al fra ctio n also con tain s sm a ll am ounts of
quartz (all sam ples) and som e d olom ite in th e lo w er part of p ro file II. T he m in era ls
are poorly crystallised , and n o n -c r y sta llin e p h ases probably occur.
The p resen ce of quartz and illite is corroborated by ch em ica l a n alysis, w h ile
the latter also a llow s for k a o lin ite and m on tm o rillo n ite. The authors suppose th at
the clay from parent rocks goes into th e soils, w h ile up to 50% n o n -cr y sta llin e
su b stan ce m ay be form ed. T he p h en om en on m ay be caused b y th e form ation of
secondary, poorly crysta llin e clay m in era ls or e lse by th e v ery acid so il rea ctio n
breaking dow n th e clay la ttice.
A ttem p ts at in terp retation of th e resu lts of ch em ica l an a ly sis, com p risin g
fraction s solu b le and in so lu b le in hot hyd roch loric acid (1 :1), sh o w an im age n ot
q u ite clear and consisten t; th e authors su g g est th at th is m ode of a n a ly sis — alth ou gh
p ossessin g certain draw backs — g iv e s b etter in sig h t in to th e m in era l com p osition
of th e colloid al fraction than elem en ta ry a n alysis. A d etailed stu d y of th e r esu lts
w ill be m ade elsew h ere.