Giáo trình

Giáo trình tài nguyên đất và môi trường

Science and Technology

Phong hoá và sự hình thành đất

Tác giả: Phan Tuấn Triều

Khái niệm về đất

Đất được hình thành và tiến hoá chậm hàng thế kỷ do sự phân huỷ xác thực vật dưới sự ảnh hưởng của các yếu tố môi trường . Một số đất được hình thành do sự bồi lắngphù sa song, biển hay gió. Đất có bản chất chất khác cơ bản với đá là có độ phì nhiêu và tạo sản pẩm cây trồng.

Đất được xem như sản phẩm hoạt động của khí hậu (Cl) trên đá mẹ (p) uược làm thay đổi dưới ảnh hưởng của thực vật và các cơ thể sống khác (o), địa hình (r) và phụ thuộc vào thời gian (t). Jenny đã biểu diễn mối quan hệ sau:

Đất = f(p, Cl, t, r, o), bao gồm 5 biến số và người ta gọi là 5 yếu tốhình thành đất.

Người ta khẳng định đất thực tế là hệ thống hở cuối cùng mà trong đó các quá trình hoạt động:

  • Hoạt động thêm vào đất: - Nước, mưa, tuyết, sương

- O2, CO2 từ khí quyển

- N, Cl, S từ khí quyển theo mưa

- Vật chất trầm tích

- Năng lượng từ mặt trời.

  • Mất khỏi đất: - Bay hơi nước

- Bay hơi N do quá trình phản ứng nitrat hoá

- C và CO2 do oxy hoá chất hữu cơ

- Mất vật chất do xói mòn

- Bức xạ năng lượng.

  • Chuyển dịch vị trí trong đất: - Chất hữu cơ, sét, sét quioxit

- Tuần hoàn sinh học các nguyên tố dinh dưỡng

- Di chuyển muối tan

- Di chuyển do động vật đất.

  • Hoạt động chuyển hoá trong đất: - Mùn hoá, phong hoá khoáng

- Tạo cấu trúc kết von, kết tủa

- Chuyển hoá khoáng

- Tạo thanh sét.

Sự tạo thành từ đá xảy ra dưới tác dụng của hai quá trình diễn ra ở bề mặt của trái đất:sự phong hoá đá và tạo thành đất. Các quá trình tạo thành đất là tổng hợp những thay đổi hoá học, lý học, sinh học làm cho các nguyên tố dinh dưỡng trong khoáng, đá chuyển thành dạng dễ tiêu.

Quá trình phong hoá đá

Khái niệm

Dưới tác động của những nhân tố bên ngoài ( nhiệt độ, nước, hoạt động của vi sinh vật… ) mà trạng tháivật lý và hoá học của đá và khoáng trên bề mặt đất bị biến đổi. Quá trình này gọi là quá trình phong hoá.

Kết quả của quá trình phong hoá là đá và khoáng chất bị phá vỡthành những mảnh vụn, hoà tan, di chuyển làm cho trạng thái tồn tại và thành phần hoá học hoàn toàn bị thay đổi. Kết quả tạo ra những vật thể vun và xốp - sản phẩm phong hoá và sau quá trình phong hoá gọi là mẫu chất – nó là vật liệu cơ bản để tạo thành đất.

Mẫu chất và đất có mối liên quan mật thiết, những đặc tính và thành phần hoá học của mẫu chất phản ánh những đặc tính và thành phần của đất.

Dựa vào từng đặc trưng của từng nhân tố tác động, phong hoá được chia thành 3 loại: Phong hoá lý hoc, phong hoá hoá học và phong hoá sinh vật học. Các quá trình này xảy ra đồng thời và liên quan khăng khít nhau.

Các quá trình phong hoá

Phong hoá lý học

Quá trình làm vỡ vụn các đá có tính chất lý học (cơ học) đơn thuần.

Nguyên nhân: - Sự thay đổi nhiệt độ

- Sự thay đổi áp suất (mao quản)

- Sự đóng băng của nước trong kẽ nứt

- Sự kết tinh của muối.

Phong hóa hóa học

Quá trình phá hủy đá và khoáng chất do tác động hóa học của nước và dung dịch nước. Phong hóa hóa học làm cho thành phần khoáng học và thành phần hóa học của đá thay đổi. Kết quả:

- Làm đá vụn xốp

- Xuất hiện khoáng thứ sinh ( khoáng mới )

- Quá trình hòa tan

Các loại muối clorua và sunfat của các cation kim loại kiềm và kiềm thổ của các khoáng dễ hòa tan.

- Quá trình hydrat hóa ( quá trình ngậm nước)

Nước là phân tử có cực, nên nếu khoáng chất có các cation và anion có hóa trị tự do sẽ hút phân tử nước và trở thành ngậm nước.

2Fe2O3 + 3H2O → 2Fe2O3. 3H2O

CaSO4 + 2H2O → CaSO4. 2H2O

Na2SO4 + 10H2O → Na2SO4. 3H2O

Hydat hóa làm độ cứng của khoáng giảm, thể tích tăng làm đá bị vỡ vụn và hòa tan. Như vậy phong hóa hóa học không chỉ phá vỡ đá về mặt hóa học, mà còn thúc đẩy quá trình phong hóa lý học.

  • Quá trình oxy hóa

Trong các khoáng chất cấu tạo đá, chứa nhiều ion hóa trị thấp như (Fe2+ , Mn2+ ), những ion này bị oxy hóa thành hóa trị cao hơn làm cho khoáng bị phá hủy và thay đổi thành phần.

2FeS2 + 2H2O + 7O2 → 2FeSO4 + 2H2SO4

4FeSO4 + 2H2SO4 + O2 → 2Fe2(SO4)3 + H2O

  • Quá trình thủy phân

Nước bi phân ly thành H+ + OH . Trong vỏ quả đất chứa nhiều khoáng silicat – đó là muối của axit yếu (axit silic: H2SiO3, axit amulosilic: H2[Al2Si6O16]). Trong các khoáng này chứa các ion kim loại kiềm và kiềm thổ, trong quá trình thủy phân, những ion H+ do nước điện ly sẽ thay thế cation này.

K[AlSi3O8] + H+ + OH → HalSi3O8 + KOH

Quá trình phong hóa hóa học làm đá vỡ vụn và thay đổi thành phần của khoáng và đá.

Phong hóa sinh học

Là quá trình biến đổi cơ học, hóa học các loại khoáng chất và đá dưới tác dụng của sinh vật và những sản phẩm của chúng.

  • Sinh vật hút những nguyên tố dinh dưỡng do các quá trình phong hóa trên giải phóng ra để tồn tại.
  • Sinh vật tiết ra các axit hữu cơ ( axit axetic, malic, oxalit,…) và CO­2 dưới dạng H2CO3 . Các axit này phá vỡ và phân giải đá và khoáng chất.
  • Những vi sinh vật hoạt động do phân giải cũng sẽ giải phóng ra các axit vô cơ ( axit nitric, sunfuric…) làm tăng quá trình phá hủy đá.
  • Tảo và địa y có khả năng phá hủy đá thông qua bài tiết và hệ rễ len lỏi vào khe đá.
  • Tác dụng phong hóa cơ học do hệ rễ len lỏi và gây áp suất trên đá.
Đánh giá:
0 dựa trên 0 đánh giá
Nội dung cùng tác giả
 
Nội dung tương tự