Открытие рентгеновских лучей в 1895 г., обнаружение их дифракции на кристаллах (Laue, 1912) и формулировка закона дифракции (Bragg, Bragg, 1913) сформировали основу рентгенофазового анализа. Методы Дебая–Шеррера и Халла применили эти подходы к минералам: положение дифракционных линий использовали для идентификации фаз, интегральную интенсивность – для количественной оценки (Debye, Scherrer, 1916; Hull, 1917). Применение этих же принципов к глинистым минералам выявило ряд ограничений: преимущественная ориентировка пластинчатых частиц изменяла соотношение интенсивностей, малая толщина кристаллитов уширяла отражения, а гидратация и дефекты укладки смещали базальные максимумы. Эти препятствия ознаменовали методологическую эволюцию в глинистой минералогии.

В 1950–1960-е гг. количественные схемы строились по отдельным отражениям ориентированных препаратов. Определение основных глинистых минералов строилось на учете изменений базальных рефлексов после сольватации и нагревания (Johns et al., 1954). Серийное сопоставление большого объема дифрактограмм позволило создать метод основанный на нормировке площадей диагностических отражений с эмпирическими поправками (Biscaye, 1965). Однако интенсивность зависела не только от содержания минерала, но и от состава межслоевых катионов, ориентировки, дисперсности и качества препарата, что метод не учитывал. Поэтому расчеты не давали универсального определения массовых долей.

В 1970–1980-е гг. необходимость учитывать различия в дифракционной способности фаз и поглощении привела к применению внутренних стандартов. В методе корундовых чисел интенсивности минералов сопоставляли с интенсивностью корунда (Chung, 1974a, 1974b, 1975). Подход повысил сопоставимость результатов, но не устранил влияние химического состава и дефектности природных глин. Одновременно с этим начали расшифровывать структуры смешаннослойных образований - сложнейших глинистых объектов, которые нельзя описать одним рефлексом. Для представления последовательностей слоев применили математический аппарат: марковские цепи и матричную статистику для определения вероятности переходов (Reynolds, 1967; Drits, Sakharov, 1976). Расчет набора базальных отражений позволил определять долю слоев разного типа и степень их упорядочения, разграничив структурные параметры минерала и его содержания .

С конца 1980-х гг. перекрытие отражений индивидуальных минеральных фаз и неполнота информации отдельных пиков обусловили переход к полнопрофильному анализу (Rietveld, 1969). Метод учитывает связи масштабных коэффициентов с массовыми долями фаз (Hill, Howard, 1987; Bish, Howard, 1988). Для плохо упорядоченных минералов развивались вероятностные модели, что позволило анализировать более сложные объекты, к которым и относится почва.

В почвоведении количественная минералогия развивалась иначе из-за сложности почвенной матрицы. Органическое вещество, соединения железа и алюминия, слабо окристаллизованные фазы и минерало-органические комплексы затрудняли прямой пересчет интенсивностей. Поэтому рентгенодифракционный анализ сочетали с гранулометрическим разделением, селективным удалением компонентов, химическим и термическим анализом, определением структурного калия и емкости катионного обмена (Jackson, 1956; Alexiades, Jackson, 1966). В отечественном почвоведении интегральные интенсивности препаратов использовали для сопоставления илистой фракции почвенных горизонтов и почвообразующих пород (Gorbunov et al., 1972).

В современной почвенной минералогии развитие рентгенодифракционного анализа связано с моделированием смешанослойных структур, уточнением фазового состава тонкодисперсных фракций и сопоставлением минералогических данных почвенных горизонтов и по латерали. Расчет дифракционных профилей позволяет оценивать соотношение слоев разного типа, степень их упорядочения и направленность преобразований глинистых минералов в процессе почвообразования. Количественная интерпретация опирается на совместный анализ ориентированных и неориентированных препаратов и проверяется данными химического и гранулометрического анализа.

Почвенный институт, продолжая традиции отечественной школы глинистой минералогии, развивает это направление, предлагая современные подходы к её исследованию.

Работа выполнена за счет средств государственного задания по теме НИР FGUR-2025-0005
(125042105328-5)