7.5. Вплив стану обмінних катіонів на зміни мікроструктури і мікротекстури ґрунтів

Зміна мікроструктури високодисперсних порід від складу обмінних катіонів пов'язана з виникненням і розпадом мікроагрегатів, про що можна судити за кількістю частинок мулистої фракції при мікроагрегатному аналізі. Це добре проявляється при штучному насиченні ґрунту яким-небудь одним катіоном. Одновалентні катіони (особливо ті, які мають малий іонний радіус і великі гідратні оболонки - Lі⁺, Na⁺, різко збільшуються дисперсність ґрунтів, двох і трьохвалентні катіони знижують її.

Найбільше значення як диспергатор має Nа , як коагулятор - Са²⁺, Дані, які характеризують зміну дисперсності порід при насиченні їх цими обмінними катіонами, приведені у табл. 7.2 і на рис. 7.4. Вони показують, що дія обмінного Н⁺ у загальному аналогічна дії Са²⁺.

Таблиця 7.2

Кількість частинок (%) розміром менше 1 мк (а) і 0,2 мк (б), які виділені із порід і

Ґрунтів при насиченні їх різними обмінними катіонами (за даними с. С. Морозова)

Обмінні катіони	Моренний суглинок		Покривний суглинок		Підзолистий ґрунт		Сірий лісовий ґрунт		Чорнозем		Солонець
	а	б	а	б	а	б	а	б	а	б	а	б
N3	14,08	11,13	31,02	21,61	1,31	0,41	16,20	8,31	19,52	16,04	36,20	27,85
Са	4,15	1,22	4,72	1,02	1,03	0,37	2,13	0,77	2,96	0,79	5,41	1,18
Н	4,87	1,42	5,06	1,17	1,13	0,47	2,64	1,16	2,43	0,56	6,48	1,20

Зміну дисперсності порід і ґрунтів у залежності від складу обмінних катіонів використовують при фізико-хімічній підготовці їх до гранулометричного аналізу. Визначити граничну дисперсність породи чи ґрунту (їх гранулометричний склад) можна лише при насиченні їх одновалентними катіонами з малою атомною масою (Lі⁺, Nа⁺, NН⁴⁺). У цьому випадку навколо ґрунтових частинок виникають потужні плівки зв'язаної води, які і забезпечують максимальний вихід мулистих частинок.

Природно, що зміна мікроструктури веде до зміни характеру мікротекстури. Це добре видно на фотографіях, зроблених на скануючому електронному мікроскопі (рис. 7.5). У обох випадках Na-глини і Са-глини мають різну мікротекстуру, що зумовлено диспергуючими і коагулюючими властивостями цих катіонів.

Вплив обмінних катіонів на вміст у ґрунтах і породах зв'язаної води, на характер мікроструктури і мікротекстури та властивості їх значно більший у тому випадку, коли у мулистій фракції місяться мінерали з розсувними кристалічними решітками, які мають велику ємність катіонного обміну (монтморилоніт); при вмісті у мулистій фракції мінералів з жорсткими міжпакетними зв'язками, які мають малу ємність катіонного обміну (каолініт, гідрослюди), значення обмінних катіонів у вказаному відношенні стає другорядним.

Розглянутий матеріал дозволяє зробити висновок, що текстура порід залежить також від складу їх рідкої фази. Тому можна говорити не лише про взаємозв'язки між мінералогічним складом і дисперсністю ґрунтів, а про більш широке поняття взаємозв'язків між їх хіміко-мінералогічним складом, структурою і текстурою.