Phong hoá và sự hình thành đất

Phong hoá (Weathering Rocks) 2.1. Sự phong hoá đá và khoáng * Phong hoá là sự phá huỷ cơ học và thay đổi hoá học của đá mẹ và các khoáng của chúng xảy ra ở tầng trên cùng của vỏ quả đất. * Phong hoá là sự phá huỷ đá, khoáng dưới sự phá huỷ của môi trường. * Các tầng đá mẹ nơi xảy ra quá trình phong hoá được gọi là vỏ phong hoá. Có hai loại vỏ phong hoá: Vỏ phong hoá cổ và vỏ phong hoá hiện đại. Đất là phần trên cùng của vỏ phong hoá. * Dựa vào đặc điểm của những nhân tố tác động, phong hoá được chia làm 3 loại: + Phong hoá lý học + Phong hoá hoá học + Phong hoá sinh vật học 2.1.1. Khái niệm 2.1.2. Các loại phong hoá 2.1.2.1. Phong hóa lý học * Khái niệm Phong hoá lý học là sự vỡ vụn có tính chất lí học đơn thuần của đá và khoáng trên bề mặt quả Đất. Trong quá trình này thành phần và tínhchất của chúng không biến đổi.. * Tác nhân - Nhiệt độ - Nước, gió - Áp suất * Kết quả: Làm cho đá khoáng vỡ vụn, tơi xốp, có khả năng thấm khí,nước và giữ chúng lại một phần. Phong hoá tróc vỏ Một số hình ảnh phong hoá ( tiếp) 2.1.2.2. Phong hóa hóa học * Khái niệm Phong hóa hóa hoc là sự phá hủy đá, khoáng bằng các phản ứng hóa học. Kết quả tạo thành các hợp chất mới. * Nhân tố tham gia: - Nước - CO2 - O2 - Axit hữu cơ * Các quá trình chủ yếu - Quá trình hòa tan - Quá trình hydrat hóa - Quá trình thủy phân - Quá trình oxy hóa Quá trình hoà tan Là hiện tượng các khoáng vật và đá bị hoà tan trong nước. Các khoáng vật Trầm tích thường dễ hoà tan. Trong đá vôi, kết qủa của sự hoà tan sẽ hình thành nên chuông nhũ, cột đá, vách đá…. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hoà tan - Nhiệt độ - Độ pH - Bề mặt tiếp xúc - Hàm lượng CO2 b. Quá trình hydrat hoá Là quá trình nước tham gia vào mạng lưới tinh thể của khoáng vật. CaSO4 + 2H2O → CaSO4.2H2O Anhydrit Thạch cao Fe2O3 + nH2 O → Fe2O3.nH2O Hematit Limonit Kết quả: Thể tích của khoáng vật tăng lên, thành phần hoá học thay đổi, độ bền liên kết giảm, tạo điều kiện tốt cho quá trình hoá học khác. c. Quá trình thuỷ phân Là quá trình thay thế các kim loại kiềm và kiềm thổ trong mạng lưới tinh thể của các khoáng bằng các cation H+ của nước KAlSi3O8 + HOH → HAlSi3O8 + KOH Octoklaz Alumosilicat ( fespat thuỷ phân) Kết quả là tạo ra các muối và hợp chất dễ tan hơn. d. Quá trình oxy hoá Quá trình này phụ thuộc chặt chẽ vào sự xâm nhập của oxy tự do trong không khí và trong nước. Kết quả là làm cho khoáng vật và đá bị biến đổi, bị thay đổi về thành phần hoá học. FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2FeSO4 + 2H2SO4 12FeSO4 + 3O2 + 6H2O → 4Fe2(SO4)3 + 4Fe(OH)3 Đá bị oxy hoá sẽ bị biến đổi về màu sắc rõ rệt và thường hay xuất hiện những vệt, chấm màu vàng, nâu đỏ. Là sự phá huỷ cơ học và biến đổi về tính chất hoá học của đá và khoáng dưới tác dụng của sinh vật và những sản phẩm sống của chúng. Phong hoá sinh vật chỉ bắt đầu khi có sinh vật xuất hiện. 2.1.2.3. Phong hoá sinh vật học 2.1.3. Độ bền phong hoá Là khả năng chống lại sự phá huỷ của đá khoáng đối với quá trình phong hoá. * Độ bền phong hoá phụ thuộc: Bản chất của vật bị phong hoá Điều kiệ bên ngoài. Trong điều kiện nóng ẩm, khoáng và đá bị phong hoá mạnh hơn so với điều kiện khô lạnh. Độ bền phong hoá quyết định độ dày tầng đất 2.1.4. CÁC SẢN PHẨM PHONG HOÁ 2.1.4.1. Khoáng nguyên sinh - Những khoáng nguyên sinh phổ biến trong đất và mẫu chất là: Thạch Anh, Fenspat, Pyroxen, Amphibol. - Độ bền của các loại khoáng không giống nhau nên thành phần của chúng trong mẫu chất và đất khác với trong đá. - Khoáng nguyên sinh trong đất ảnh hưởng tới tính chất lý học của đất. Chúng cũng là nguồn dự trữ dinh dưỡng đối với cây trồng. 2.1.4.2. Khoáng thứ sinh Gồm: - Các loại muối đơn giản. - Hydroxit và oxit - Khoáng sét 2.1.4.3. Khoáng sét * Khái niệm: Khoáng sét là những Silicat thứ sinh có công thức hoá học tổng quát nSiO2.Al2O3.mH2O * Cấu tạo của khoáng sét - Khoáng sét có tỷ diện lớn. Là tinh thể có dạng lớp, có tính dính và tính co dãn. - Có khả năng hấp phụ và trao đổi. - Dựa vào cách liên kết giữa các đơn vị, người ta phân chia: + Khoáng sét 1:1: Gồm 1 thể 4 mặt Si - O gắn với 1 thể 8 mặt Al - OH Ví dụ: Kaolinit; Haluzit + Khoáng sét 2:1: Gồm 1 thể 8 mặt Al - OH kẹp giữa 2 thể 4 mặt Si-O Ví dụ: Montmorilonit, Illit, Vermiculit * Các nhóm khoáng sét chính: Kaolinit: Kaolinit, Haludi Montmorilonit: Montmorilonit, Beideit Illit: Hydromica, Illit Vermiculit. Clorit. 2.1.4.3. Khoáng sét Kaolinite Montmorilonit Khoáng sét nhóm Montmorilonit * CTTQ: 4SiO2.Al2O3.nH2O SiO2/ Al2O3 = 4 * Phân bố: Phổ biến ở đất ôn đới, các loại đất Macgalit, đất đen nhiệt đới, cận nhiệt đới, ít hoặc không có trong đất Feralit hoặc Fesialit. * Kiểu kiến trúc: 2:1 * Khoảng cách giữa 2 lớp lớn và có thể co giãn. * Tỉ diện lớn nên có khả năng hấp phụ lớn. * Khả năng giữ nước chặt nên độ ẩm cây héo cao, thấm nước kém, trương co mạnh, dễ gây nứt nẻ, đóng váng. * Dễ kết hợp với mùn thành các phân tử bền chắc làm tiền đề cho việc tạo ra keo đất, kết cấu đất. b. Khoáng sét nhóm Kaolinit *CTTQ: 2SiO2 .Al2O3 .nH2O SiO2/Al2O3 = 2 * Phân bố: Chủ yếu trong đất nhiệt đới * Kiểu kiến trúc: 1:1 * Khoáng này có khả năng trương co bé, các phần tử nước khó lọt vào khoảng cách giữa các phiến. Kaolinit chứa ít các Cation Bazơ nên độ phân tán thấp. Khả năng hấp phụ không vượt quá 20me/100g khoáng sét. * Sự phong phú khoáng Kaolinit trong đất là dấu hiệu của sự nghèo chất Bazơ. 2.1.4.4. Mẫu chất * Mẫu chất là sản phẩm tơi xốp, có khả năng thấm nước và khí. MC Là nguyên liệu cơ bản để tạo ra thành phần dinh dưỡng, khoáng trong đất và là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng, khoáng lúc đầu cho thực vật. * Có hai loại mẫu chất: Mẫu chất tại chỗ - Mẫu chất bồi tụ. 2.2. Sự hình thành đất Docutraev lµ ng­êi ®Çu tiªn ®­a ra 5 nh©n tè h×nh thµnh ®Êt: §¸ mÑ KhÝ hËu Sinh vËt §Þa h×nh Thêi gian Ngµy nay, ng­êi ta nªu cao vai trß cña nh©n tè thø 6: Con ng­êi 2.2.1. CÁC NHÓM NHÂN TỐ HÌNH THÀNH ĐẤT 1. Đá mẹ và mẫu chất Các loại đá mẹ khác nhau hình thành lên các loại mẫu chất và đất khác nhau. - Đá mẹ ảnh hưởng rõ tơi tính chất đất, đặc biệt ở giai đoạn đầu mới hình thành. Ví dụ: đất hình thành trên đá Granit khác đá Bazan. - Cần phân biệt các loại mẫu chất: Mẫu chất tại chỗ, Mẫu chất phù sa, Mẫu chất dốc tụ. 2. Sinh vật - Thực vật: Sinh vật tiên phong trong quá trình hình thành đất. Các kiểu rừng khác nhau thì có các loại đất khác nhau. Sử dụng thực vật làm chỉ thị cho tính chất của đất. - Động vật: + Động vật sống trên mặt đất + Động vật sống trong đất. - Vi sinh vật + Số lượng lớn nên tổng sinh khối lớn + Tham gia vào hầu hết các quá trình trong đất như: quá trình phân giải chất hữu cơ, chuyển hoá mùn, chuyển hoá đạm,… Có thể nói, nếu chưa có sinh vật thì chưa có đất 3. Khí hậu Ảnh hưởng trực tiếp thông qua nhiệt độ, lượng mưa và chế độ mưa. Ảnh hưởng gián tiếp: Thông qua yếu tố sinh vật nên mỗi đới khí hậu có một loại đất đặc thù riêng. 4. Địa hình * Ảnh hưởng trực tiếp: Vùng đồi núi quá trình xói mòn diễn ra mạnh, vùng đồng bằng và thung lũng chủ yếu là quá trình tích tụ. Ví dụ: Vùng cao thường diễn ra quá trình oxy hoá trong đất, vùng trũng thì chủ yếu là quá trình khử. * Ảnh hưởng gián tiếp: Thông qua khí hậu và sinh vật. Ở các đai độ cao khác nhau thì thực vật cũng khác nhau. Quá trình hình thành đất theo đai đứng 5. Thời gian Thời gian là tuổi của đất, gồm tuổi tuyệt đối và tuổi tương đối. - Tuổi tuyệt đối được tính từ khi mẫu chất được tích luỹ chất hữu cơ đến ngày nay hay chính là tuổi của mùn trong đất. Xác định bằng phương pháp phóng xạ Cacbon C14. - Tuổi tương đối của đất được dùng để đánh giá sự phát triển và biến đổi diễn ra trong đất nên không tính được bằng thời gian cụ thể. Chủ yếu dựa vào hình thái đất. 6. Con người Nhân tố con người tác động vào đất thể hiện ở hai mặt: Tác động tích cực. - Tác động tiêu cực. 2.2.2. TUẦN HOÀN VẬT CHẤT VÀ SỰ HÌNH THÀNH ĐẤT Hình: Sơ đồ tổng quát của quá trình hình thành đất ĐÁ, KHOÁNG MẪU CHẤT ĐẤT PH lí, hoá học ( Vòng đại tuần hoàn địa chất) PH sinh vật học ( Vòng tiểu tuần hoàn sinh học) ? ? ? Sự phát sinh và phát triển của đất cũng giống như bất kì một vật thể nào khác, muốn phát sinh và phát triển thì phải trải qua quá trình đấu tranh và thống nhất giữa các mặt đối lập của bản thân mình. Thực chất của quá trình hình thành đất là vòng tiểu tuần hoàn sinh học, được thực hiện bởi sinh vật. Bản chất của vòng tuần hoàn này như sau: « Sinh vật hấp thụ năng lượng các chất được giải phóng ra từ vòng đại tuần hoàn địa chất và các chất khí từ khí quyển tổng hợp CHC, sau khi chết chúng trả lại CHC cho đất, sau đó CHC lại được vô cơ hoá trở lại làm thức ăn cho thế hệ sau ». * Vai trò của ĐTHĐC và TTHSH + Vòng tiểu tuần hoàn sinh học: - Tích luỹ CHC có từ quá trình ĐTH. - Tích luỹ N và năng lượng sinh học. - Tích luỹ chất dinh dưỡng + Vòng đại tuần hoàn địa chất - Là quá trình phong hoá đá, khoáng để hình thành mẫu chất. * Mối quan hệ: - Vòng ĐTH: Giải phóng chất dinh dưỡng - Vòng TTH: Tích luỹ chất dinh dưỡng Như vậy: Bản chất của sự hình thành đất là sự thống nhất và mâu thuẫn giữa hai vòng tuần hoàn. Cơ sở của sự hình thành đất là vòng ĐTH, còn bản chất của sự hình thành đất là vòng TTH. 2.2.3. HÌNH THÁI PHẪU DIỆN ĐẤT * Phẫu diện đất là mặt cắt thẳng đứng từ bbề mặt đất xuống đến tầng đá mẹ, trong đó nó thể hiện các tầng đất. * Hình thái phẫu diện đất là những đặc điểm bề ngoài của đất có thể cảm nhận bằng giác quan, được mô tả thông qua các chỉ tiêu hình thái: Số tầng, màu sắc tầng, sự chuyển lớp, độ chặt… * Phẫu diện đất thể hiện lịch sử hình thành đất và chiều hướng phát triển của nó * Tầng đất là những lớp đất nằm song song hay gần song song với bề mặt đất, các tầng được phân biệt với nhau bởi các dấu hiệu có thể quan sát, đo đếm ngoài thực địa hoặc thông qua việc phân tích trong phòng thí nghiệm ( tầng đất còn có tên gọi khác là tầng phát sinh, tầng chuẩn đoán. 2.2.3.1. Khái niệm 2.2.3.2. C¸c tÇng ph¸t sinh vµ ®Æc ®iÓm cña chóng (1). TÇng O ( tầng A0): Gọi là tầng thảm mục. Trong đó có 3 tầng: A01; A02; A03. - A01: Chứa xác hữu cơ chưa phân giải. - A02: Chứa xác hữu cơ đã bị phân giải một phần. - A03: Chứa xác hữu cơ đã phân giải, có màu đen. (2) TÇng A: TÇng röa tr«i ( còn có thể được gọi là tầng mùn). Trong đó có 3 tầng: A1; A2; A3... - A1: Tầng mùn điển hình, có màu đen. - A2: Tầng rửa trôi, màu sáng, đại diện cho đất Potzon. - A3: Tầng chuyển tiếp từ A sang B. Các tầng phát sinh ( tiếp) (3) Tầng B: Tầng tích tụ. Được phân biệt bởi 3 tầng: - B1: Tầng chuyển tiếp từ A sang B. - B2: Tầng tích tụ điển hình, màu sẫm, chứa nhiều cấp hạt sét. - B3: Tầng chuyển tiếp từ B sang C. ( 4) Tầng C: Mẫu chất. ( 5) Tầng D (R): Đá mẹ. 2.2.3.2. Các đặc trưng của phẫu diện đất * Màu sắc: Là đặc điểm quan trọng để phân tầng phát sinh, là cơ sở để đặt tên đất và phân loại đất. Màu sắc của đất phụ thuộc vào thành phần hoá học và thành phần khoáng vật. Tam giác màu S.A. Zhakharop Nâu Đen (mùn) Đỏ (Sắt) Trắng (SiO2) Hạt dẻ Tro Vàng * Thành phần cơ giới: Đất phát triển mạnh thì thành phần cơ giới càng thô, càng xuống sâu càng có nhiều cấp hạt sét, đến tầng mẫu chất thì cấp hạt sét giảm. * Chất mới sinh: Là sản vật của quá trình hình thành đất, có quan hệ trực tiếp với đất. Có hai loại: - Chất mới sinh có nguồn gốc hoá học: Kết von. Chất mới sinh có nguồn gốc sinh học: Sản phẩm của sinh vật sống trong đất, ví dụ: phân giun, sản phẩm của mối, kiến… * Chất lẫn vào: Là các chất được đưa vào đất một cáhc tự nhiên, không do quá trình hình thành đất tạo ra, ví dụ: gạch, ngói, xương động vật… * Đá lẫn: Các mảnh đá còn sót lại trong đất có kích thước và hình dạng khác nhau, là sản vật của quá trình tạo đất. * Kết cấu: ( chương 4) * Độ dày tầng đất: Tính bằng tổng độ dày tầng A và B. * Độ chặt. * Độ ẩm. Một số hình ảnh phẫu diện đất XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN!