Тау жыныстарындағы химиялық элементтердің кларк үлестеріне байланысты олар үш топқа бөлінеді:
1.Мол элементтер, кларк көрсеткіштері – n10-n10-2
2.Аз элементтер, кларк көрсеткіштері – n10-2 – n10-3
3.Өте аз элементтер, кларк көрсеткіштері n10-3- n10-5
Тау жыныстарының орташа химиялық құрамы, % есебінен (А.П.Виноградов, 1962: М.А.Глазовская, 1981 оқулығынан).
Мол элементтер (n10 - n10-2)
0 – 47 Ca – 3,29 Ti – 0,45 F – 0,06 C – 0,023
Si – 29 Na – 2,5 H – 0,15 S – 0,047 Ci – 0,017
Al – 8,05 K – 2,5 Mn – 0,10 Sr – 0,035 Zr – 0,017
Fe – 4,7 Mg – 1,87 P – 0,10
Аз элементтер (n10-3 -n10-5)
Li, Be, B, N, Se, Y,Cr, Ni, Cu, Zn, Co < Pb,Gd, Nb,V, La < Nd, Th < Rb, Ge, As, Br, Mo, Sn, Cs, W, U, Cd, Sn, Sb, i
Өте аз элементтер (<n(10-5)
Se, Pd, Ag, Te, Re, Au, Hg, Bi, Rd т.б.
Сонымен тау жыныстарындағы негізгі элемеенттерді O, Si, Al -құрайды, олар 84,05% алады. Оларға тағы Fe, Ca, Na, K мен Mg-ді қоссақ, сегіз элементтердің үлесіне тау жыныстарының 98,87% тиеді. Ал енді оларға қалған 10 элементтерді қосса, барлығының мөлшері 99,82% құрады. Бұл элементтердің барлығының (18) мол элементтер аттарына ие болғандарымен, тау жыныстары құрамындағы үлестерінің алшақтығын көрсетеді. Азл аз элементтер мен өте аз элементтер (78) тау жыныстарының үлесіне бар болғаны 0,18% қана тиеді. Дегенмен тау жыныстарында, одан түзілген топырақтарда майда элементтердің үлестері өте аз болғанымен, олардың тірі организмдердің тіршіәлігі үшін маңызы үлкен.
Топырақтар түзілу құбылыстары нәтижесінде жалпы тау жыныстарының құрымын сақтай отырып, оған көптеген элементтердің клактары жөнінде өзгерістер енгізеді. Мәселен, топырақтағы оттегі мөлшері тау жыныстарындағы 47% орнына 55%, сутегі 0,15% орнына 5%, көміртегі 0,023% орнына -0,1%, фосфор 0,1% орнына 0,5% т.б.
Жер бетіне жақын ауаның химиялық құрамы. Топырақты түзуші тау жыныстарының құрамымен салыстырғанда топырақ бетіндегі ауаның құрамы, ондағы кездесетін аз элементтердің қатынас мөлшері өте алшақ.
Жер бетіне жақын ауаның орташа химиялық құрамы,% (М.А.Глазовская, 1981 бойынша)
N – 75,51 Ne - 1,310-5 N2O – 1,510-4
O – 23,15 He – 7,210-5 H2 – 310-6
Ar – 1,28 CH4 – 1,210-4 Xe – 1,810-5
CO2 – 0,046 Kr - 2,910-4 O3 – 3,610-6
Келтірілген мәліметтерден азот жер қыртысында аз элементтер қатарында болса, ауа құрамында ол негізгі құраушы элемент. Ауадағы азот – топыраққа берілетін азоттың негізгі көзі. Ол биологиялық тірі организмдерге қажетті белок түзетін элемент. Топыраққа ол ауадан түсетін ылғалдар және ауадан азотты сіңіретін микроорганизмдер арқылы келеді. Ауаның құрамындағы екінші негізгі элемент – оттегі. Онымен тотықтандыру реакциялары, соған байланысты тау жыныстарының үгілуі мен топырақ түзілу құбылыстары тікелей байланысты. Ауа құрамындағы өте аз элемент – озон, ол өте белсенді тотықтырғыш.
Жасыл өсімдіктер үшін және тропырақ түзуде ауадағы көмір қышқыл газының маңызы ерекше. Жасыл өсімдіктердің жапырағы арқылы фотосинтез жүреді. Осының нәтижесінде көмір қышқыл газындағы көміртегі өсімдіктердің барлық органикалық бөліктерін шірп-ыдырау құбылыстарынан пайда болған топырақтың қара шіріндісінде (гумус) көміртегінің үлесі - 58%, ол негізінен ауадағы көмірқышқыл газынан түседі.
Жер бетіндегі және топырақ кеуектеріндегі көмірқышқыл газы (CO2 + H2O =H2CO3) ылғалымен қосылып көмір қышқылын түзеді, ал ол қышқыл жер қыртысындағы, топырақтағы басқа әр түрлі химиялық элементтер мен қосылып, түрлі реакциялар жүруі арқылы карбонатты тұздар түзеді.
Топыраққа түсетін ауа ылғалдары мен жерасты ыза суларының химиялық құрамы. Ауадан түсетін ылғал топырақтағы барлық тіршілікті және ондағы жүретін бүкіл химиялық реакцияларды қамтамасыз етеді. Суда тез ерігіш тұздарды ерітеді, оларды топырақ қабатынан әкетеді.
Ауадан түсетін ылғал, әдетте, таза су емес, ол өзімен ауа газдарынан, шаң- тозаңдарды, тұздарды, қышқылдарды ілестіре келеді., Кей кездерде ауадағы топырақ бетінен немесе теңіз беттерінен ұшқан тұздар ылғалымен еріп топырақ бетіне қайта сіңіп жатады.
Мұхит пен теңіз беттерінен желмен ұшқан тұздар әдеттте, мұхит, теңіз жағалауларында кездеседі. Оның мәнісі: су толқындарының жағалауға соғылуынан көптеген су тамшылары пайда болады. Бұл тамшылар желдің қатты күшімен ауаға ұшады да, су тез буға айналады, ал тамшы құрамындағы тұздар желмен әр тарапқа ұшады, кейін ауа ылғалымен топыраққа сіңеді.
Кейінгі жылдары жоғарыда айтылған табиғи құбылыстармен қатар, ауадан түсетін ылғалдың химиялық құрамдарына өндірістік күштердің де әсерлері тиіп жатыр, әр түрлі жылу электростанцияларынаннемсес ірі-ірі зауыттардың биік мұржаларынан шыққан түтіндер ауаны ластайды. Аралға құятын екі ірі өзендер – Амудария мен Сырдарияның суын түгел жер суаруға пайдаланғандықтан, арал теңізі көп шегініп, бірте-бірте тайызданып, көлемі тіпті азаюда. Осыған байланысты бұрынғы теңіз табанының көп алқаптары судан босап, құрғап, ал құрғаған жерден жыл сайын миллиондаған тонна тұздар мен шаң тозаңдар ауаға көтерілуде. Бұлар көтерілген жерлерінен алыс аймақтарға тарап, қышқылды немсе тұздщы жаңбырлар болып түсуде.
Топыраққа ауадан түсетін ылғалдармен қатар оның бетіне жақын жатқан жерасты ыза суларының химиялық құрамдарының да тигізер әсері мол. Бірақ әлемде ондай жерлер аса көп емес, олар өзендер, теңіздер мен мұхиттар жағалауларында, жерасты ағысы нашар өзен бойларының төменгі атырауларында, суармалы егіншілік көптеген өріс алған, жер асты ағымы аз жазиралы алқаптарда орын алады.
Жерасты ыза суларының топырақтың механикалық құрамдарына қарай оған әсерлері әр түрлі. Топырақ құрамы жеңіл құмды, құмдақ болса, жерасты ыза суының қылтүтіктері арқылы көтерілуі 0,5-1 метрге жетеді. Ал жер балшықты, саз балшықты болса, жерасты ыза сулары 3-4 метрге көтеріледі. Топырақтағы құбылыстарды жерасты ыза суларының тек көтерілу деңгейімен ғана емес, олар тұздану мөлшерімен және химиялық құрамдарымен сипатталады. Әдетте, тұщы сулар құрамында гидрокарбонат, ал ащы суларда сульфатты-хлорлы, хлорлы-натрийлі құрамды тұз мөлшері өте көп болады.
Тірі заттардың химиялық құрамы. Жер қыртысындағы, судағы және бетіне жақын, ауадағы элементтер тірі организмдермен (ағзалармен) сіңіріліп, қайтадан топталып, топыраққа бастапқы жағдайларына қарағанда басқа түр мен арақатынас күйінде қайтарылады.
Тірі ағзалардың орташа химиялық құрамы. (А.П.Виноградов, 1954. М.А.Глазовская, 1981 бойынша)
Мол элементтер (n10-n10-2)
O – 70 N – 0,3 S – 0,05
C – 18 Si – 0,2 Na – 0,02
H – 10,5 Mg – 0,04 Cl - 0,02
Ca – 0,5 P – 0,07 Fe – 0,01
K – 0,3
Аз элементтер. (n10-3 – n10-5)
n10-5 – Al, Ba, Sr, Mn, D, Th, P
n10-4 – Ti, F, Zn, Pb, Cu, Y, Cr, Br, Ge
n10-5 – Ni, Pb, Sn, As, Co, Li, Mo, Y, Cs
Өте аз элементтер n<10-5
Se, U, Hg, Ra.
Келтірілген мәліметтер тірі ағзалар негізінен үш элементтен (оттегі, көміртегі, сутегі) тұратыные көрсетеді, олардың қосындысы бүкіл тірі ағзалардың құрамының 98,5% –ын құрады. Азот мөлшері -0,3%, ал бактериялар құрамында олардың мөлшері бірнеше процентке жетеді. Тірі организмдерде оларды өртегеннен кейін немесе ыдырағаннан қалатын күлде де элементтер бар. Олардың орташа көлемі – 1,5%, алайда ол тірі ағзалардың қай алқаптарға орналасуына байланысты. Күлдік элементтердің мөлшері 5-7%, ал кейбір сор топырақта өсетін өсімдіктер құрамында -20-25%-ға жетеді.
Өсімдіктер мен жануарлар химиялық элементтерді өздерінің биологиялық қажеттілігіне байланысты таңдап сіңіреді. Сондықтан күлдік пішіндегі элементтер құрамы жер қыртысындағы элементтерге қарағанда тіпті өзгеше. Тау жынысынан немесе топырақтан тірі организмдердің жэлементтерді биологиялық сіңіру белсенділігі Б.П.Полынов пен А.И.Перельманның енгізген сіңірудің биологиялық коэфициенті арқылы анықталады. Бұл коэффицент өсімдік күліндегі элемент топырақтағы немесе тау жынысындағы элементке қатынасынан алынады. Осы арқылы белсенділігі анықталады.
Биологиялық сіңірудің белсенділік қатары (А.И.Перельман, 1972, М.А.Глазовская, 1981 бойынша)
Белсенді жиналатындар – P, S, J, Cl
Көбірек жиналатындар – K, Ca, Mg, Na, Sr, b, Zn, Ag7
Нашарлау жиналатындар - Mn, Ba, Cu, Ni, Co, Mj, As, Cd, Be, Hg, Se7
Нашар жиналатындар – Fe, Si, F, Rb, V, Li, Y, Cs7
Өте нашар жиналатындар – Ti, Cr, Pb, Al6 U, Zr.
Сонымен өсімдіктер күлінде кездесетін элементтер, олардың таңдамалы сіңірулерінің нәтижесінде тау жыныстарындағы элементтерге қарағанда өзгеше болады. Мәселен, өсімдік күлінде P,S ондаған тіпті жүздлеген есе K,Ca, Mg және I, B, Zn, Ag тау жынысындағы мөлшеріне қарағанда бірнеше есе көп. Керісінше өсімдік күлінде, тау жынысында көп тараған Si,Al және Fe сияқты, мол элементтер тым аз.
Осы жағдайларды ескере отырып, жер қыртысы құрамындағы атомдарды қайта топталады, бұл жағдай биосфераның геохимиясы үшін де, биосфераның ең тірі заттар мол тарағанбөлігі – топырақ үшін де маңызды. Бұл топыраққа, оның жоғарғы қабаттарының химиялық құрамына, әсіресе топырақтың органикалық заттармен толығуына ықпал етеді. Сонымен тірі организмдер топырақ құрамын алғашқы тау жыныстары құрамына қарағанда тіпті өзгертеді.
Осындай материалдық негіздерден түзілген топырақтар, жалпы солардың химиялық құрамын сақтайды.
1.4. Топырақтың фазалық құрамы
Топырақ – күрделі дене, ол бірнеше фазалардан тұрады:қатты фаза (минералдық және органикалық), сұйық фазасы (топырақ ерітіндісі), газды фазасы (топырақ ауасы) және тірі өте тығыз байланыста болады.
Сонымен бірге топырақ ашық жылжымалы жүйе, өйткені ол биосфераның басқа жүйелерімен үздіксіз қаврым-қатынаста баста тұрады.
Топырақтың табиғи дене ретіәндегі ерекшелігі – ол өте күрделі зат құрамындағы және негізгі көрсеткіштерінің өзгерулерінің заңдылықтары бар болуы.
Топырақтың қатты фазасы топырақтың табиғи көлемінің 50-60% –ын алады.Қатты фаза құрамына топырақтың минералды және органикалық бөліктері жатады, ал минералды бөлік топырақтың қатты фазасының негізін құрайды. Топырақтардың құнарлы қара шіріндісіне (гумусқа) бай қабатының үлесіне бүкіл қатты фазаның 90-95% ы, төменгі қабатына 99% және одан да жоғары пайыз тиеді. Топырақтың минералды құрамы негізінен топырақ түзуші жыныстардың минералдыңқ құрамын сақтайды.
Топырақтағы сұйық фазасы – бұл топырақтағы ылғал, топырақ ерітіндісі. Топырақтағы құрамы және көлемі бойынша оның өте жылжымалы бөлігі. Сұйық фазаны – топырақ денесінің «қаны» деуге болады, себебі ылғалдың топырақта тік және көлденең жылжуы нәтисесінде топырақ пішінінде қабаттар бөлінеді.
Топырақтың газды фазасы – топырақтағы судан бос кеуектерді толтырып тұрған ауа. Оның құрамы атмосферадағы ауадан өзгеше болады.
Топырақтың тірі фазасы – бұл топырақты мекендейтін және топырақ түзу процесіне қатысатын тірі организмдер.
Табиғатта топырақтар осы барлық фазаларының бірлігі арқылы бір физикалық дене сияқты қызмет етеді.
Топырақтың фазаларының құрамдары туралы төменде жеке-жеке айтылады.
