Топырақ көп фазалы, күрделі жүйе.Ол 4 фазадан тұрады : қатты фаза (минералдық және органикалық), ылғал фаза (топырақ ерітіндісі), ауа фазасы (топырақ ауасы) және тірі фаза (топырақтағы тірі организмдер). Бұл фазалар бір –бірімен тығыз байланысты болады. Майда ұнтақталған тау жыныстарымен олардың топырақтағы минералды бөліктері өзінің пайда болуы жағынан екі топқа бөлінеді:
Алғашқы магматикалық – аса қатты үгілмеген.
Екіншісі метаморфикалық – жердің үгілуі немесе топырақ қабаттарында алғашқы миералдардың көпжылдық үзіліссіз үгілуінің нәтижесінде үгілудің соңғы аса майда ұнтақталған өнімдері түзілген минералдар.
Бұл көбінесе екі минералдар топтарының арақатынастары әр топырақта әртүрлі аймақтарда орналасуына және минералдардың үгілгіштігіне немесе үгілуге берілмейтін қасиетіне қарай әртүрлі болуына байланысты.
Алғашқы минералдар: химиялық құрамы жағынан тау жыныстарындағы алғашқы минералдар – негізінен элементтердің оттегі қосылыстары, тотықтар мен силикаттар. Тотықтарға кварц, гепатит, мгнетит, рутил т.б, ал
силикаттарға дала шпаттары, слюдалар, пироксендер, амфиболдар және оливиндер жатады.
Екінші минералдардың түзілуі алғашқы минералдардың көп жылдар бойы үгілулерінің нәтижесінде майда ұнтақталған, яғни екінші минералдар пайда болады. Екінші минералдардың үгілуге және еруге шыдамдылығы жөнінен төмендегідей бөлінген. Саны өскен сайын шыдамдылығы артады.
- Гипс, галит, мирабилит, тұздар
- Кальцит, арогонит, доломит
- Хлорит, ноитронит
- Иллит, мускавит, серицит
- Вермукулит
- Монмориллонит, бейделлит
- Диоктаэрикалық хлорит
- Каолинит, галлуазит
- Беллит, гиббсит
10.Гематит, гетит, лимонит
Топырақтың қатты фазасының біршама бөлігі органикалық қосылыстар үлесіне тиесілі. Жыл сайын топыраққа өсетін өсімдіктер майда жәндіктер мен микробтар топырақ бетінде, оның қабаттарында көптеген қалдықтар қалдырады. Бұл қалдықтардың құрамында май, смола, балауса, клетчатка, көміртегі, сутегі, лигниндер, белок, азотты заттар сонымен қатар көптеген элементтер болады. Топыраққа жылма – жыл түсетін өсімдіктер мен өлген жәндіктердің қалдықтары екі бағытта өзгеріске ұшырайды. Біріншіден топырақтағы микроорганизмдердің әсерінен ыдырап, шіріп, жай минералды қосылыстарға ажырайды. Екіншіден осы организмдер қалдықтары микробтардың әрекетінен күрделі биохимиялық өзгерістерге ұшырап, олардан тұрақты органикалық зат топырақ қара шіріндісі – гумус пайда болады.
Топырақтың қарашірігі (гумус) – оның құрамын түзетін негізгі заттардың бірі. Әдетте көп топырақтардың жоғарғы қабаты қоңыр, не қара қоңыр түске боялған болады. Түрлі топырақтарды қарашіріктің мөлшері де түрліше болады. Топырақ қарашірігі өсімдіктер мен жануарлардың және микроорганизмдердің қалдықтарының толық шіруінен және бұл шіру кезінде пайда болған жеке заттардың қайтадан өзара қосылуынан барып құралады. Өсімдіктермен жануарлардың қалдықтары микроорганизмдердің (бактериялар мен саңырауқұлақтар) әсерінен шіри келе, біртіндеп өзінің құрамындағы кейбір заттарды жоғалтады. Олардың бұрынғы түрі өзгереді, олар қарайып, қоңырланады.
Қарашірік (гумус) – түрлі бөліктерден құралады. Оның ең басты бағалы бөлігі – гумин мен ульмин заттары және олардың қышқылдары. Бұлар қарашіріктің ең тұрақты, ұзақ сақталатын бөліктері болып саналады. Ал қарашіріктің құрамына кіретін пртеиндер, су, ауа, температура және микроорганизмдердің әсерінен оңай өзгеріп отырады. Гумин және ульмин заттары баяу ыдырайды. Бірақ топырақ құнарлылығына олардың алатын орны зор : себебі олар топырақтың физикалық қасиеттерін жақсартуға көмектеседі, сөйтіп пайдалы бактериялар мен микроорганизмдердің тіршілік әрекеті болады.
Түрлі жерлердегі климаттың, топырақ түзілген аналық тау жынысының, өсімдіктің ерекшеліктеріне байланысты әрбір топырақтарда қарашірік мөлшері де әртүрлі болады. Профессор И.В. Тюриннің есептеулері бойынша шығарылған түрлі топырақтардағы қарашірікті келтірілген.
Түрлі топырақтардағы қарашірік қоры (т/га есебімен).
| Топырақ түрлері | 0-20см қабаттағы гумус | 0-100см қабаттағы гумус |
| Күнгірт сұр орман топырағы | 110 | 320 |
| Сілтісізденген қара топырақ | 180 | 550 |
| Нағыз қара топырақ | 140 | 450 |
| Оңтүстік қара топырақ | 100 | 330 |
| Күнгірт қара топырақ | 90 | 250 |
| Шық қара қоңыр топырақ | 60 | 120 |
| Боз топырақ | 30 | 80 |
Топырақ қарашірігінің қоректік маңызы зор. Өсімдіктер өніп- өсу кезінде топырақтан сумен бірге өздеріне қажетті заттарды алады. Ал бұл қоректік заттардың негізгі қоры – осы қарашірік болып табылады. Дұрыс пайдаланылған топырақтарда қарашірік қоры біразға дейін таусылмайды. Ол өсімдіктер, түрлі жәндіктер, микробтар қалдықтарынан топырақта шіруінен, ыдырауынан толығып отырады.