Почвообразование — это сложный процесс преобразования горных пород под влиянием органических веществ, образующихся при участии микроорганизмов (бактерии, грибки) из отмирающих наземных растений, почти сплошным покровом одевающих сушу. Растительное вещество поступает в почву, внося в нее такие элементы, как углерод, водород и кислород. Наиболее распространена в составе растительной массы клетчатка, имеющая состав С6Н10О5, а также азотные соединения, содержащие до 10% азота, серу, фосфор, железо и др. К ним относятся жиры, белки, органические кислоты, спирты. Преобразование растительного вещества в почве происходит в зависимости от доступа к нему кислорода в форме тления, или перегнивания.
Тление осуществляется при свободном доступе кислорода в почву. При этом происходит полное сгорание органического вещества с образованием конечных неорганических продуктов распада, устойчивых в условиях атмосферы. Такими устойчивыми продуктами являются вода, углекислый газ и кислоты — серная (Н2SО4), азотная (HNO3), фосфорная (Н3РО4).
Гниение — противоположный тлению процесс разложения органического вещества, происходящий или при слабом доступе кислорода, или без его участия (анаэробная среда). При этом образуются другие конечные продукты — метан (СH4), аммиак (NН3), сернистый газ (Н2S).
Перегнивание (гумификация) представляет собой как бы промежуточный тип разложения органического вещества, осуществляющийся при недостаточном доступе кислорода. Этот процесс ведет к образованию перегноя, или гумуса. Гумус — это сложное вещество, представляющее собой смесь органических соединений коллоидной природы и непостоянного состава, среди которых преобладают так называемые гуминовые кислоты.
Гумус образуется при участии микроорганизмов и состав его несколько различен в зависимости от климатических условий (температура, влажность), влияющих на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов. Открытие зависимости процессов, происходящих в почве, от климатических условий принадлежит русским ученым, положившим начало научному почвоведению. Зависимость эта заключается в следующем.
Гуминовые кислоты являются химически активными веществами, играющими главную роль в процессе химического выветривания минералов почвы. При этом образуются их соединения с отщепляемыми от минералов щелочными и щелочноземельными металлами, железом и другими — так называемые гуматы. В виде коллоидных растворов они вместе с обычными продуктами выветривания выщелачиваются из верхней части почвы, просачивающейся через нее дождевой и снеговой водой и часть их вновь осаждается в нижней части почвы.
В связи с этим почву можно разделить на два горизонта: верхний — элювиальный, или горизонт вымывания (горизонт А), и нижний — иллювиальный, или горизонт вмывания (горизонт В). Во влажном климате, где через почву просачивается много волы, а образующийся гумус имеет особенно резко кислотные свойства, указанный процесс идет особенно интенсивно. В сухом климате, где воды мало, а гумус менее кислый, этот процесс протекает значительно слабее. Поэтому и почвы образуются разной мощности и разного состава и строения.
Характер материнской породы, за счет которой образуется почва, также влияет на ее облик, но в гораздо меньшей степени. Поэтому в одной и той же климатической зоне почвы, развитые даже на таких резко различных породах, как, например, гранит и суглинок, похожи друг на друга в главных своих чертах. Наоборот, в разных климатических зонах почвы всегда различны, даже если они развились на совершенно одинаковых породах.
В условиях степной зоны, где увлажнение умеренное и почва слабо промывается, процесс почвообразования происходит по-другому и приводит к образованию черноземов.
Черноземные почвы, очень типичные, например, для Украины, достигают мощности 1 м. В них интенсивно накапливается гумус, составляющий до 6—12%, а иногда даже до 25% веса верхнего элювиального горизонта и обусловливающий его почти черную окраску. Атмосферные воды растворяют лишь карбонаты кальция и переносят его в основание чернозема, где они и образуют отложения извести в виде примазок по трещинам и порам, в виде округлых конкреций или сплошь цементируют породу. Иллювиальный горизонт, в отличие от подзолистых почв не железистый, а карбонатный, очень светло окрашенный и получивший название белоглазки, благодаря белым пятнам углекислой извести.
В области распространения лесных подзолистых почв, вплоть до зоны тундр, на особенно сильно увлажненных участках местности широко распространены болотные почвы. Они почти круглый год насыщены водой. Избыток влаги в почве создает затрудненный доступ кислорода к разлагающемуся органическому веществу. В связи с этим вместо гумификации часть его подвергается обугливанию и превращается в торф. Под поверхностным торфянистым слоем располагается упоминавшийся уже выше зеленоватый глей или глеевый горизонт, связанный с выветриванием материнской породы в восстановительной среде и окрашенный в голубовато-серые тона, что обусловлено присутствием в нем закисного железа. При высыхании и растрескивании такого глея в него проникает кислород воздуха, и в результате перехода закисных соединений железа в окисные появляются ржавые пятна.
Резко противоположного типа почвы возникают в зоне полупустынь и пустынь в понижениях рельефа, где временно скапливается вода. После краткого периода дождей наступает длительный период засухи. Почва разогревается, и почвенная влага начинает по капиллярам подниматься к поверхности земли вместе с растворенными в ней солями. Среди последних наиболее частыми являются сульфаты кальция, натрия, хлориды натрия. Это вызывает засолонение почв, возникновение солончаков, иногда в сухое время сплошь покрытых белой корочкой соли.
В задачу курса геологии не входит исчерпывающее описание типов почв. Геологов почва интересует лишь как один из результатов выветривания горных пород.
Заканчивая, обзор процессов выветривания, подведем итоги. Под влиянием солнечной энергии, атмосферных факторов, биосферы и, в частности, деятельности человека выветривание непрерывно преобразует, разрушает верхнюю часть земной коры. Эти продукты разрушения в дальнейшем перемещаются водными потоками, ветром, льдом и становятся материалом для образования новых пород с качественными признаками, отличными от раннее существовавших.
Процессы выветривания горных пород и денудации тесно взаимосвязаны и взаимно способствуют друг другу. При накоплении коры выветривания значительной мощности процесс дальнейшего ее развития мог бы прекратиться, если бы не происходило сноса разрушенного материала.