18 июня 2016г.
Регион “Муканда” находится в 10 км восточнее от города “Гитега” (Бурунди) под влажным тропическим климатом. В этом регионе залегают основные породы, принадлежащие массиву Муканда-Бухоро. Основные исследования в этом регионе проводились при обработке образцов скважины F47 (Табл.1) с целью определения физико-химических характеристик продуктов выветривания основных пород горного массива Муканда – бухоро. Для достижения данной цели, основные задачи были направлены на определение водородного показателя образцов, и на проведение общего химического анализа продуктов выветривания.
Таблица 1
Основные образцы скважиной F47
|
Глубина (m)
|
образцы
|
описание
|
|
0 – 9.65
|
MUK1
|
Коричневые железистые латериты
|
|
9.65 – 21.5
|
MUK2
|
Основные породы с высокой степени глинистости
|
|
21.5 – 42.4
|
MUK3
|
Основные породы с высокой степени выветривания с обломками габбро.
|
|
57.10 – 66.65
|
MUK4
|
средние зернистые Габбро
|
Предварительные анализы были направлены на определение водородного показателя продуктов выветривания с помощью pH-метра в соотношении 1:5 к суспензиям почвой-водой и почвой - хлориду натрия (KCl). Значение водородного показателя было получено после анализов образцов отобраны на глубинах 1-4м; 4- 9.65м; 9.65-21.25м., и представлены в Диаграмме 1. Необходимо отметить, что продукты выветривания в интервалах от 1-9.25м имеют высокое агрономическое значение.
Значение pH(H2O) варьирует от 6.6 до 4.8м сверху вниз
по
глубине. Высокое значение pH в интервале от 1- 4м связано с использованием различных удобрений органического или минерального происхождения. Это значение значительно отличается от значения получено на глубине от 9.65м до 21.25м, которое соответствует высокой кислотности.
Значение pH(KCl) ниже pH(H2O), как обычно, наблюдается в почвоведении (педология). Они отражают потенциальную кислотность почвы, которая для нашего случая, высокая(pH ≤ 4.5). В данном случае для подтверждения этого факта необходимо детерминировать катионы, влияющие на кислотность (Al3+ et H+).
Общий химический анализ - основные химические анализы были проведены по методике “JEANROY” основаны на синтезе метаборатов Sr. Результаты
общих анализов представлены в виде таблиц и диаграмм. В Табл.2 и в Диаграмме №2, представлено, общее содержание оксидов [1].
Таблица 2
Общее содержание Оксидов
|
образцы
|
Al2O3
|
Fe2O3
|
SiO2
|
CaO
|
MgO
|
K2O
|
Na2O
|
MnO
|
TiO2
|
Total
|
|
MUK1
|
30,00
|
20,50
|
39,00
|
0,05
|
0,15
|
0,35
|
0,10
|
0,18
|
1,60
|
91,93
|
|
MUK2
|
25,00
|
25,10
|
43,00
|
0,13
|
0,43
|
0,18
|
0,10
|
0,05
|
0,54
|
94,38
|
|
MUK3
|
14,00
|
20,40
|
52,00
|
1,50
|
3,40
|
0,10
|
0,10
|
0,25
|
1,15
|
92,70
|
|
MUK4
|
14,00
|
19,00
|
47,00
|
7,40
|
5,30
|
0,20
|
1,40
|
0,19
|
0,66
|
95,15
|
В наблюдаемых значениях, отметим, что сумма оксидов для каждого образца не достигает 100%. Этот факт объясняется тем, что при сжигании, значительный объем воды потеряется. Следовательно, наблюдение низкой суммарности оксидов в образцах MUK1 (91,93%) по отношению к другим, связано с потерей воды при плавлении материалов с температурой 1100 °C в метаборате- Sr.
Здесь, мы наблюдаем, что содержание Al2O3 снижает от MUK1 до MUK4, следовательно, содержание Al2O3 снижается по увеличению глубины. Очевидно, наблюдается снижение оксидов алюминий от ферралитической почвы к сапролитовым глинам [2, 3]. Фиксируем уменьшение содержания Fe2O3 от
MUK2 до MUK4.
Следовательно,
содержание Fe2O3 снижается по увеличению глубины. Очевидно, наблюдается снижение оксид железа (III) от сапролита
к основным породам. Что касается содержания кремнезёма (SiO2), мы наблюдаем здесь увеличение содержания кремнезема от MUK1 до MUK3 по увеличению глубины. Содержание кремнезема в образцах MUK4, находится в интервале основных пород. Содержание CaO и MgO относительно низкое по сравнению с содержанием Al2O3, Fe2O3 и SiO2. Здесь мы наблюдаем увеличение содержания по увеличению глубины 148 раз для CaO и 35 раз для MgO между MUK1 и MUK4. Следовательно, наблюдаем увеличение между
ферралитической почвой и габброидными породами. Содержание K2O и Na2O значительно меньше предыдущих двух щелочей (CaO и MgO). Содержание Na2O (0,10 %) находится на граничном значении, ниже которого записывающего прибора не работает. Однако, Na2O отличается от K2O высоким значением (1,40 %) в габброидных породах. Содержание MnO низко, с не заметной тенденцией распределения. Касается TiO2, мы наблюдаем, что содержание выше ближе к поверхности, чем к глубине, и превышает содержание щелочных катионов.
Поведение химических элементов в геохимическом профиле.
В Диаграмме 3, представлено содержание химических элементов.
Химические элементы разделяются
в три
группы: 1) Al, Si и Fe: группа
преобладающих элементов;
2) Ca, Mg, Na и K: группа щелочных элементов; 3) Mn и Ti: группа редких элементов.
Поведение преобладающих элементов (Al, Si и Fe) - Элементы Al, Si и Fe присутствуют в значительном количестве во всех образцах. Сумма их концентрация в оксидной форме превышает всегда 80% общего беса сжигаемых образцов. Необходимо отметить, что вместе с кислородом, эти три элементы преобладают в земной коре. Кроме того, они более устойчивые к выносу при выветривании [3].Увеличение содержания глинозема от основной породы к выше лежащим продуктам выветривания соблюдает поведение алюминий при выветривании алюмосиликатов,
как указали ARNDT и GANINO [4]. Отметим, что при гидролизе алюмосиликатов, алюминия по тенденции индивидуализируется в форме нерастворимого смеси, и присутствует в почвах как минерал гиббсита (γ Al(OH)3). В средах с среднем дренажом, алюминий по тенденции ассоциируется с кремнеземом и образует гелеобразную форму превращающейся в каолинит. Алюминий как наиболее неподвижный из химических элементов, является отличным остаточным элементом. Относительная ее концентрация в образцах скважиной F47, полно соответствует этот простой закон.
Железо является тоже остаточным элементом, но с пониженной важностью по отношению к алюминию. Его развитие характеризует полную оксидацию двухвалентного железа минералов габброидных пород к трёхвалентному железу поверхностных горизонтов. В этой работе мы не наблюдаем значительное
отличие содержания Fe2O3 между поверхностными горизонтами и габрроидными породами, кроме низа в горизонтах основных пород с высокой степенью глинистости (образец MUK2). Наблюдение высокого содержания железа по профилю связано в одну сторону с концентрацией элементов в виде оксидов и гидроксидов в поверхностных горизонтах, и в другую с присутствием первичных ферромагнитных минералов в глубоких горизонтах и в основных породах.
Кремний более подвижный, чем алюминий. Он вымывается из поверхностных горизонтов к глубоким горизонтам, или транспортируется за пределы рассматриваемого профиля. Низкое относительное содержание, получено в поверхностных горизонтах, связано
с каолинитом. Высокое содержание в глубоких горизонтах (MUK3), связано с глиной, с высоким содержанием кремнезёма. Как выше показано, MUK4, находится во владении основных пород.
Поведение щелочных элементов (Ca, Mg, Na и K)
Общая концентрация оксидов позволяет разделить геохимический профиль на три зоны: зона 1: с низким содержанием CaO, MgO, Na2O и K2O.
Соответствует ферраллитической почве (MUK1) и высоко глинистым основным породам (MUK2); зона 2: с среднем содержанием CaO и MgO. Соответствует основным породам с высоким выветриванием (MUK3);
зона 3: с высоким содержанием CaO, MgO и Na2O. Соответствует габрроидным породам (MUK4).
В первой зоне, габброидные породы полностью выветривались, и освобождающие щелочи вымывались за пределы, или к нижележащим горизонтам (сапролит MUK3). Эти концентрации соответствуют результатам “DELVIGNE” о выветривании силикатов с влажным тропическим климатом. Это объясняется тем, что подвижные щелочи (Ca, Mg, Na, K) первые выносятся при выветривании и находятся в растворе.
Вторая зона соответствует
зоне, где совместно присутствуют первичные минералы и новые образованные, что объясняет, умеренное содержание щелочи.
Во третей зоне преобладают первичных минералов
габброидных пород. Кальций и магний являются преобладающими щелочными катионами.
Поведение редких элементов (Mn и Тi)
Все элементы переходной серии (Mn, Ni, Cu, Cu, Cr, Co, Fe, Zn, V, Ti) являются кортежем основных пород и ультра основных пород.
Mn располагается ряду среди ведущих элементов с Cr, Co и Ni в перидотитах, однако когда, титан слабо выражен только в основных породах [5,6].
В этой работе, содержание Mn слабо представлено во всем геохимическом профиле. Концентрация Mn значительно ниже концентраций Al, Si и Fe. Концентрация Ti выше в ферралитической почве (MUK1), по сравнению к основным породам. Титан имеет остаточное поведение, как и железо и алюминий, что объясняет его высокую концентрацию в горизонтах с высокой степени выветривания.
Выводы
Распределение глинистых минералов соответствует минералогической секвенции указанной в работе “DELVIGNE J.” и показывает существование две разных среды выветривания: 1-Верхняя часть соответствует открытой среде с высоким дренажом, способствующим образованию каолинита и относительной концентрации оксидов и гидроксидов железа с момента их выноса из первичных минералов. Превосходство каолинитов, оксидов и гидроксидов железа в этой среде указывает на то, что основными процессами, отвечающими за образование почвы, являются ферраллитизация и моносиаллитизация;
2-Нижняя часть изучаемого профиля характеризуется понижением содержания каолинитов. Образование минералов с высоким содержанием кремнезема свидетельствует, а том, что среда была относительно закрыта со слабым дренажом. Общие концентрации щелочных и щёлочноземельных катионов измеряемых в этой среде относительно высоки и свидетельствуют, о том, что катионы выщелачивались от верхних горизонтов к нижним горизонтам.
Рекомендация
Почвоведы и агрономы должны оценить вес вымениваемых щелочных катионов (Ca2+, Mg2+, K+, Na+), и катионов ответственных за кислотность. Им необходимо найти норму насыщения по отношению к катионному обмену. Результаты позволят оценить степень кислотной реакции почвы и определить количество необходимых удобрений. Учитывать результаты
этой работы для картирования почвы.
Список литературы
1
Analyse totale des silicates naturels par spectrophotometrie d'absorption atomique. Application au sol et a ses constituants.; réf. Atilh n°04456 - jeanroy e. - 1972 -
2
analyse chimique des sols; méthodes choisies - mathieu clément - pieltain françoise - jeanroy e. - marcovecchio f. - servain f.
- soucheyre
h.
- 2003 - 624.15 mat
3
Delvigne, J.: Pédogenese en Zone Tropicale.
La formation des minéraux sécondaires en milieu ferrallitique. Verlag Dunod, Paris 1965. 177 S., 9 Tafeln, 55 F
4
Géologie. Objets et méthodes.- dercourt j., paquet j. Dunod (11e édition), 1995 -2002, 404 p.
5
Ressources minérales: nature, origine et exploitation
- Nicholas. T.. Arndt, Clément Ganino.- Dunod, 2010 – 173р.
