Xem mẫu
- Giáo trình
Thổ nhưỡng học
- LỜI NÓI ĐẦU
Giáo trình Thổ nhưỡng học được biên soạn cho sinh viên các
ngành khoa học đất, hoá nông nghiệp, môi trường, quản lý đất đai, cây
trồng, bảo vệ thực vật… làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành
khác, học viên cao học, nghiên cứu sinh và cán bộ ngành nông nghiệp.
Với tinh thần đổi mới của Bộ Giáo dục và Đào tạo và được sự
đồng ý của trường Đại học Nông nghiệp I, bộ môn Khoa học đất tái bản
giáo trình Thổ nhưỡng học (xuất bản năm 2000) có sửa đổi, bổ sung, cập
nhật thông tin, thay đổi cách trình bày và được phân công chịu trách
nhiệm như sau:
PGS.TS. Trần Văn Chính: Chương VIII, IX, X, XV và một phần
chương III.
TS. Cao Việt Hà: Chương VI và VII.
TS. Đỗ Nguyên Hải: Chương XI, XII và XVI
ThS. Hoàng Văn Mùa: Chương I, II và XVII.
PGS. TS. Nguyễn Hữu Thành: Chương IV, V, XIII và XIV.
PGS.TS. Nguyễn Xuân Thành: một phần chương III.
Hiệu đính và chủ biên lần tái bản này: PGS.TS. Trần Văn Chính
Bám sát yêu cầu đào tạo, các tác giả đã tham khảo nhiều tài liệu
trong và ngoài nước, các kết quả nghiên cứu gần đây. Tuy nhiên, do
trình độ và thời gian có hạn nên khó tránh khỏi những thiếu sót. Mong
nhận được nhiều ý kiến đóng góp của bạn đọc.
- Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ:
Bộ môn Khoa học đất - Trường Đại học Nông nghiệp I - Gia Lâm -
Hà Nội
Telephone: 04 8769272
Email: khoahocdat@yahoo.com
- Bài mở đầu
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THỔ NHƯỠNG
1. Khái niệm về đất và độ phì nhiêu
Trên mặt địa cầu có chỗ là một khối rắn chắc, có chỗ là bãi cát
mênh mông hoang mạc, có chỗ cây cối mọc xanh tươi bát ngát. Loài
người gọi vùng thứ nhất là đá (nham thạch), vùng thứ hai là sa mạc và
vùng thứ ba là thổ nhưỡng. Như vậy thổ nhưỡng là đất mặt tơi xốp của
vỏ lục địa, có độ dầy khác nhau, có thể sản xuất ra những sản phẩm của
cây trồng. Nguồn gốc của đất là từ các loại "đá mẹ” nằm trong thiên
nhiên lâu đời bị phá huỷ dần dần dưới tác dụng của yếu tố lý học, hoá
học và sinh học. Tiêu chuẩn cơ bản để phân biệt giữa "đá mẹ" và đất là
độ phì nhiêu, nếu chưa có độ phì nhiêu, thực vật thượng đẳng chưa sống
được thì chưa gọi là thổ nhưỡng.
Thổ nhưỡng học là khoa học nghiên cứu đất nhằm giải quyết
những vấn đề quan trọng của sản xuất xã hội có liên quan đến đất. Do
yêu cầu sử dụng đất khác nhau, loài người đã dùng các phương pháp
nghiên cứu đất khác nhau và lích luỹ được rất nhiều kiến thức về đất.
Nhưng cũng có các nhận thức khác nhau về đất. Thí dụ đối với các công
trình xây dựng nhà cửa, đường sá, thuỷ lợi thì đất chỉ là nguyên liệu chịu
lực cho nên các cán bộ thuỷ lợi và xây dựng thường coi đất là một loại
nguyên liệu, chỉ quan tâm đến các tính chất vật lý và cơ lý của đất. Còn
trong sản xuất nông nghiệp đất là cơ sở sinh sống và phát triển cây
trồng. Cây trồng có thể sống trên đất là nhờ độ phì nhiêu. Độ phì phát
huy được tác dụng nhờ các yếu tố bên trong của đất (môi trường tự
nhiên của khu vực và yếu tố kỹ thuật canh tác).
Muốn có nhận thức đúng đắn về đất trồng cần phải nắm vững quan
điểm độ phì làm trung tâm. Nhờ có độ phì mà đất trở thành đối tượng
canh tác của loài người là tư liệu sản xuất cơ bản của nông nghiệp và là
cơ sở để thực vật sinh trưởng và phát triển. Bởi vì độ phì nhiêu là khả
năng của đất có thể cung cấp cho cây đồng thời và không ngừng cả nước
lẫn thức ăn", khả năng đó nhiều hay ít (tức độ phì cao hay thấp) do các
tính chất lý học, hoá học và sinh học đất quyết định; ngoài ra còn phụ
thuộc vào điều kiện thiên nhiên và tác động của con người.
- Như vậy độ phì không phải là số lượng chất dinh dưỡng tổng số
trong đất mà là khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho cây nhiều hay ít.
Ðó là một chỉ tiêu rất tổng hợp, là sự phản ánh tất cả các tính chất của
đất vì thế cần có quan điểm toàn diện. Ðã có nhiều quan điểm khác nhau
về độ phì đất. Ricacđô và các nhà khoa học phương Tây cho rằng: "độ
phì đất giảm dần". Các nhà Thổ nhưỡng Liên Xô (cũ) mà đại diện là
Viliam thì cho rằng "độ phì đất không ngừng tăng lên, không có đất nào
xấu mà chỉ có chế độ canh tác tồi mà thôi". Các Mác khi bàn về vấn đề
địa tô đã chia độ phì đất làm 5 loại là: độ phì thiên nhiên, độ phì nhân
tạo, độ phì tiềm tàng, độ phì hiệu lực và độ phì kinh tế.
2. Nguồn gốc và thành phần cơ bản của đất
Các loại đá nằm trong thiên nhiên chịu tác dụng lý học, hoá học và
sinh học dần dần bị phá huỷ thành một sản phẩm được gọi là mẫu chất.
Trong mẫu chất mới chỉ có các nguyên tố hoá học chứa trong đá mẹ sinh
ra nó, còn thiếu một số thành phần quan trọng như chất hữu cơ, đạm,
nước... vì thế thực vật thượng đẳng chưa sống được. Trải qua một thời
gian dài nhờ tác dụng của sinh vật tích luỹ được chất hữu cơ và đạm,
thực vật thượng đẳng sống được, có nghĩa là đã hình thành thổ nhưỡng.
Như vậy có thể nói nguồn gốc ban đầu của đất là từ đá mẹ. Thí dụ ở
nước ta có đất nâu đỏ trên đá bazan, đất nâu đỏ trên đá vôi, đất vàng đỏ
trên phiến thạch sét hoặc đá biến chất như phiến thạch Mica, Gơnai...
Dù là đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất đồng cỏ, thậm chí đất
hoang đều gồm có các thành phần cơ bản sau đây:
Chất vô cơ
Không khí
- Chất rắn Chất hữu cơ Chất
vô cơ
Thổ nhưỡng - Khe hở giữa các hạt Không khí
Nước Nước
Chất
- Các loài sinh vật hữu
Trong đó: cơ
* Chất vô cơ do đá phá hủy tạo thành chiếm 95%
trọng lượng hay 38% thể tích của chất rắn.
- * Chất hữu cơ do xác sinh vật phân huỷ chiếm dưới 5% trọng lượng
hoặc 12% thể tích chất rắn.
* Không khí một phần từ khí quyển nhập vào (O2+ N2) hoặc do đất sinh
ra (CO2 và hơi nước).
* Nước chủ yếu do từ ngoài nhập vào, vì có hoà tan nhiều chất cho nên
nước trong đất thực chất là dung dịch đất.
* Sinh vật trong đất có nhiều loài như côn trùng, giun, nguyên sinh động
vật, các loài tảo và một số lượng rất lớn vi sinh vật.
Những thành phần trên có thể rất khác nhau về tỷ lệ phối hợp. Thí
dụ trong đất than bùn hàm lượng chất hữu cơ có thể tới 70-80%. Ngược
lại trong đất cát, hoặc đất xói mòn trơ sỏi đá không có thực bì che phủ
thì hàm lượng chất hữu cơ chỉ có mấy phần nghìn mà thôi. Không khí và
nước trong đất cũng thay đổi rất nhiều bởi vì hai thành phần này tồn tại
trong các khe hở của đất, nó không những phụ thuộc độ chặt, độ xốp mà
còn phụ thuộc độ ẩm của đất. Cả hai thành phần này cộng lại có thể
chiếm trên 50% thể tích đất.
Cần quan tâm đến thành phần sinh vật, đặc biệt là vi sinh vật bởi vì
hầu hết các quá trình biến hoá phức tạp xảy ra trong đất đều có sự tham
gia của vi sinh vật. Với nội dung của giáo trình, ở đây chỉ đề cập đến ảnh
hưởng của vi sinh vật đến đất.
3. Ðất là cơ sở sinh sống và phát triển thực vật, là tư liệu sản xuất cơ
bản của nông nghiệp
Ðặc điểm cơ bản của sản xuất nông nghiệp là tạo ra chất hữu cơ
trong đó có sản xuất thực vật. Trong cuộc sống thực vật cần có đủ 5 yếu
tố là ánh sáng (quang năng), nhiệt lượng (nhiệt năng), không khí (O2 và
CO2), nước và thức ăn khoáng. Trong đó 3 yếu tố đầu do thiên nhiên
cung cấp (yếu tố vũ trụ), nước vừa do thiên nhiên vừa do đất cung cấp,
còn thức ăn khoáng gồm rất nhiều nguyên tố như N, P, K, S, Ca, Mg và
các nguyên tố vi lượng là do đất cung cấp. Như vậy những năm thời tiết
khí hậu bình thường, trong điều kiện cùng một loại giống và trình độ
canh tác tương tự thì năng suất cây trồng trên các loại đất cao hay thấp
nói chung phụ thuộc vào khả năng cung cấp thức ăn của đất. Ngoài ra
- đất còn là nơi để cho cây cắm rễ, "bám trụ" không bị nghiêng ngả khi
mưa to gió lớn.
Một loại đất được gọi là tốt phải bảo đảm cho thực vật "ăn no"
(cung cấp kịp thời và đầy đủ thức ăn), "uống đủ" (chế độ nước tốt), "ở
tốt" (chế độ không khí và nhiệt độ thích hợp) và "đứng vững" (rễ cây có
thể mọc rộng và sâu).
Sản xuất nông nghiệp bao gồm 2 nội dung lớn là: sản xuất thực vật
(trồng trọt) và sản xuất động vật (chăn nuôi). Chúng ta biết rằng nếu
không có thực vật hút thức ăn trong đất qua tác dụng quang hợp biến
thành chất hữu cơ thực vật thì động vật không thể có nguồn năng lượng
cần thiết để duy trì cuộc sống của chúng. Bởi vậy đất không những là cơ
sở sản xuất thực vật mà còn là cơ sở để sản xuất động vật. Trồng trọt
phát triển thì chăn nuôi cũng phát triển.
4. Ðất là một bộ phận quan trọng của hệ sinh thái
Sinh thái học là môn khoa học nghiên cứu về mối quan hệ giữa các
sinh vật với môi trường. Trên địa cầu có vô số sinh vật, các sinh vật này
cùng với môi trường của chúng tạo thành sinh quyển. Sinh quyển do
nhiều hệ sinh thái tạo thành. Mỗi hệ sinh thái có tổ hợp sinh vật riêng
của nó. Trong môi trường thiên nhiên của một vùng thì động vật, vi sinh
vật, thổ nhưỡng làm thành một hệ sinh thái. Đó là một bộ phận quan
trọng trong hệ sinh thái của vùng. Mặt khác tình hình đất của một vùng
lại có quan hệ với những yếu tố khác cấu tạo nên hệ sinh thái của vùng
đó, giữa chúng có quan hệ điều tiết cân bằng lẫn nhau và khống chế
nhau. Vì vậy, trong khoa học môi trường, đất không những là tư liệu sản
xuất cơ bản của nông nghiệp mà còn được coi là một bộ phận quan trọng
của hệ sinh thái một vùng. Ðất có ý nghĩa quan trọng đối với loài người
tương tự như nước, không khí, sinh vật và khoáng sản.
Loài người sống trong môi trường thiên nhiên, luôn tìm cách cải
tạo môi trường xung quanh để phù hợp với yêu cầu của sản xuất và cuộc
sống, lập nên cân bằng động của hệ sinh thái. Nhưng mặt khác sự hoạt
động của loài người cũng có lúc phá huỷ cân bằng sinh thái thiên nhiên
mà hậu quả là những tổn thất không bù đắp được. Thí dụ hậu quả của ô
nhiễm đất không những gây nên tình trạng hoang hoá đất, thay đổi hệ
sinh thái đất từ đó làm thay đổi hệ sinh thái đồng ruộng, thậm chí có thể
- dẫn đến sự hủy diệt một số sinh vật trong vùng. Ô nhiễm đất còn có thể
gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người và gia súc.
Những năm gần đây, khoa học môi trường đã đòi hỏi công tác thổ
nhưỡng có biện pháp giám định, phòng ngừa và xử lý ô nhiễm đất, định
ra tiêu chuẩn làm sạch hoá đất. Từ đó ta thấy Thổ nhưỡng học cận đại đã
có sự phát triển mới, nó đã trở thành một bộ phận quan trọng trong khoa
học môi trường.
Từ những ý nghĩa trên, việc sử dụng đất không những căn cứ vào
yêu cầu của nền kinh tế quốc dân và sự phát triển nông nghiệp mà còn
phải xuất phát từ góc độ khoa học môi trường, chú ý đến vấn đề cân bằng
động trong toàn bộ hệ sinh thái tự nhiên. Nếu đất phù hợp với nông
nghiệp thì làm nông nghiệp, phù hợp với lâm nghiệp thì phát triển rừng.
Ðất phù hợp với chăn nuôi thì phát triển đồng cỏ... Ðối với những vùng
đất bị ô nhiễm nghiêm trọng thì cấm trồng cây lương thực thực phẩm
hoặc chăn thả gia súc mà nên chuyển sang trồng cây lâm nghiệp hoặc cây
lấy gỗ. Ðối với quản lý đồng ruộng cần lưu ý phòng chống ô nhiễm do
thuốc trừ sâu, thuốc trừ cỏ hoặc ảnh hưởng của nước thải công nghiệp.
Ðối với khai hoang cần chú ý chống xói mòn đất và khô cằn đất làm ảnh
hưởng đến toàn bộ hệ sinh thái của khu vực.
5. Ðối tượng và nhiệm vụ của thổ nhưỡng học
Thổ nhưỡng học là môn khoa học nghiên cứu đất trồng. Ðây là một
môn khoa học cơ sở nhằm trang bị cho học viên kiến thức về nguồn gốc
hình thành đất, quy luật phân bố các loại trên địa cầu, những đặc tính về
hình thái, lý học, hoá học và sinh học đất cùng với phương hướng sử
dụng, cải tạo và bảo vệ nhằm nâng cao độ phì đất để cây trồng đạt năng
suất cao và ổn định.
Ðể học tốt môn Thổ nhưỡng học cần có những kiến thức nhất định
về địa chất, thực vật, vi sinh vật, sinh lý, thực vật, toán, lý và nhất là hoá
học. Mặt khác, trên cơ sở đã học môn Thổ nhưỡng học viên sẽ có điều
kiện học tốt các môn chuyên môn có liên quan như nông hoá học, thuỷ
nông, đánh giá đất, định giá đất, quy hoạch đất, cây công nghiệp, cây
lương thực, rau quả, bảo vệ thực vật...
- Muốn đánh giá đất đầy đủ cần phối hợp giữa kết quả khảo sát đất ở
thực địa, phân tích đất trong phòng thí nghiệm với kết quả thí nghiệm
đồng ruộng và trong chậu. Ngoài ra cần tổng kết kinh nghiệm quần
chúng.
- Chương I
KHOÁNG VẬT VÀ ĐÁ HÌNH THÀNH ĐẤT
Vỏ Trái Ðất được cấu tạo bởi các loại đá khác nhau, một loại đá
thường được cấu tạo bởi một số khoáng vật nhất định. Ðá và khoáng vật
ở lớp ngoài cùng của vỏ Trái Ðất bị phá huỷ tạo thành mẫu chất, do tác
động của sinh vật mẫu chất biến đổi tạo thành đất. Vậy khoáng vật và đá
là cơ sở vật chất để hình thành nên đất.
1. Khoáng vật
1.1. Khái niệm chung về khoáng vật
Theo địa chất học: khoáng vật là sản phẩm tự nhiên của các quá
trình hoá lý và các quá trình địa chất diễn ra trong vỏ Trái Ðất, có thành
phần tương đối đồng nhất và có những tính chất vật lý, hoá học nhất
định.
Khoáng vật tồn tại ở 3 thể: rắn, lỏng và khí, trong đó chủ yếu ở thể
rắn. Khoáng vật thể rắn hình thành và tồn tại ở 2 dạng cơ bản là kết tinh
tạo thành các tinh thể và vô định hình, hầu hết khoáng vật ở dạng tinh
thể. Hình dạng tinh thể do sự liên kết theo quy luật của các nguyên tử,
ion hoặc phân tử tạo nên các mạng lưới tinh thể.
Na
Cl
a. Muối mỏ b. Thạch anh
Hình 1.1. Mạng lưới tinh thể và hình dạng một số khoáng vật
- Các khoáng vật khác nhau có: hình dạng, kích thước, độ cứng, tỷ
trọng, màu sắc, cát khai, vết vỡ, thành phần hoá học... rất khác nhau, đây
cũng là những dấu hiệu để nhận biết và phân loại khoáng vật trong tự
nhiên.
Tuỳ điều kiện hình thành mà một khoáng vật có kích thước khác
nhau. Ví dụ: Khoáng vật mica là những tấm mỏng có kích thước từ vài
mm2 đến hàng m2.
Một số khoáng vật có cùng thành phần nhưng kết tinh ở mạng lưới
tinh thể khác nhau tạo nên khoáng vật có tính chất vật lý khác xa nhau.
Ví dụ: Than chì và kim cương có cùng thành phần hoá học là C nhưng
kết tinh ở mạng tinh thể khác nhau mà than chì có độ cứng 1, kim cương
có độ cứng 10.
Hiện nay đã xác định được trên 3000 loại khoáng vật có trong vỏ
Trái Ðất.
Theo Chetvericốp, toàn bộ khoáng vật có trong vỏ Trái Ðất nằm
trong 10 lớp:
- Silicát - Sunphat
- Cácbonát - Haloit
- Oxyt - Phosphat
- Hydroxyt - Vonfranat
- Sunphua - Nguyên tố tự nhiên
Một số tác giả đề nghị ghép lớp Sunphua với Sunphát thành lớp
khoáng vật có lưu huỳnh... Dựa vào nguồn gốc thành tạo, các khoáng vật
nằm trong 2 nhóm lớn là khoáng vật nội sinh và khoáng vật ngoại sinh.
Có khoảng 50 khoáng vật chiếm tỷ lệ lớn trong các loại đá ở vỏ Trái Ðất
được gọi là khoáng vật chính tạo đá.
Trong thổ nhưỡng học, khoáng vật được chia làm 2 nhóm: khoáng
vật nguyên sinh và khoáng vật thứ sinh. Khoáng vật nguyên sinh được
hình thành đồng thời với sự hình thành đá. Ví dụ: thạch anh, Fenspat,
mica trong đá Granít là các khoáng vật nguyên sinh.
Khoáng vật thứ sinh được hình thành do quá trình biến đổi như các
quá trình phong hoá, các hoạt động địa chất.v.v. Do vậy khoáng vật thứ
sinh gặp nhiều trong mẫu chất và đất như oxyt, hydroxit, các keo
sét.v.v..
- Sự phân biệt khoáng vật nguyên sinh với thứ sinh có tính chất
tương đối. Thạch anh trong đá Granít là nguyên sinh, khi granít bị phong
hoá cho ra thạch anh là khoáng thứ sinh, nhưng thạch anh thứ sinh lại là
thành phần chính tạo đá trầm tích là cát kết nên nó cũng là khoáng
nguyên sinh trong đá cát...
Các khoáng vật có thể tồn tại độc lập hoặc liên kết với nhau trong
những quá trình địa chất nào đó để tạo thành đá. Vì vậy khoáng vật là
thành phần vật chất cơ bản cấu tạo nên vỏ Trái Ðất.
Nhiều khoáng vật là nguồn tài nguyên khoáng sản rất có giá trị đối
với con người.
1.2. Một số loại khoáng vật trong vỏ Trái Ðất
a. Lớp Silicát
Silicát là lớp khoáng vật gặp nhiều nhất trong vỏ Trái Ðất, có khoảng
1500 loại khoáng vật của vỏ
Trái Ðất nằm ở lớp này. Theo
viện sĩ A.Phecxman, lớp
Silicát chiếm 75 % trọng
Nguyên tử Silic
lượng vỏ Trái Ðất, nhiều
Nguyên tử oxy
khoáng vật của lớp này là
khoáng vật chính tạo đá.
Hình 1.2: Cấu tạo của khối 4 mặt
Ðơn vị cơ sở cấu tạo
oxit silic, khoảng cách Si-O2 là 1,6 Ǻ
nên khoáng vật lớp Silicát là
4-
khối 4 mặt Silic-oxy có công thức [SiO4] với 1 nguyên tử Silic nằm
giữa 4 nguyên tử oxy nằm ở 4 đỉnh.
Các khối [SiO4]4- có thể ghép nối với nhau theo các phương để tạo
thành các lớp Silicát phụ là Silicát dải, Silicát đảo, Silicát khung... Ngoài
ra do thừa 4 hoá trị âm nên có thể liên kết với nhiều nguyên tố khác ở
dạng cation như Ca2+, Mg2+, K+, Na+... Ðặc biệt, Silic trong khối 4 mặt
có thể được thay thế bởi Al (thay thế đồng hình khác chất) tạo thành
nhôm Silicát (alumino Silicát). Sau đây là một số khoáng vật điển hình:
Ôlivin [(Mg,Fe)2.SiO4]
Màu xanh ô liu, độ cứng 6,5 - 7,0, tỷ trọng 3,3 - 4,0, ánh thuỷ tinh,
vết vạch không màu, cát khai trung bình. Kết tinh ở dạng khối hay dạng
hạt.
- Ôlivin có nguồn gốc từ hoạt động macma, là khoáng vật chính tạo
thành các đá macma siêu bazơ, macma bazơ như: Ðunit, Peridotit,
gabro, bazan... Trong các quá trình biến đổi hậu sinh chuyển thành
Secpentin, Tan, Manhetit, Limonít và Ôpan.
Ôlivin đẹp được sử dụng làm đồ trang sức, loại chứa nhiều Mg
(45-50% MgO) dùng sản xuất gạch chịu lửa. Ở Việt Nam Ôlivin gặp ở
núi Nưa - Thanh Hoá, Phủ Quỳ - Nghệ An, Tây Nguyên...
Mica trắng và đen
Mica trắng có công thức hoá học: K.Al2[(Al.Si3.O10)].[OH]2 giàu
K
Mica đen có công thức hoá học: K(Mg,Fe)3[Si3AlO10][OH,F]2
Trong thành phần Mica đen có chứa nhiều Fe, Mg.
Các khoáng mica kết tinh ở dạng dẹt, tấm, vảy; Ðộ cứng 2-3; Tỷ
trọng 2,7-3,1. Ánh thuỷ tinh hoặc xà cừ; cát khai rất hoàn toàn dễ tách
thành tấm mỏng; màu sắc thay đổi từ trắng đến vàng, xám và đen. Mica
có nguồn gốc từ hoạt động macma rất phổ biến trong đá macma axit như
granít, ngoài ra còn gặp trong đá biến chất như đá phiến mica, đá trầm
tích cơ học như đá cát... Khi bị phá huỷ mica tạo thành Hyđromica,
Kaolinít, Hydroxyt...
Fenspat
Là một nhóm khoáng vật rất phổ biến, chiếm khoảng 50 % trọng
lượng vỏ Trái Ðất. Trong thành phần Fenspat còn có các nguyên tố kiềm
và kiềm thổ và được chia làm các nhóm phụ như octoclaz, plazoclaz.
Fenspat có độ cứng 6,0-6,5; Tỷ trọng 2,6-2,8; Màu trắng, hồng,
xám hay đen; cát khai hoàn toàn theo 2 phương.
Fenspat có nguồn gốc macma, là thành phần chính của các loại đá
macma. Khi bị phong hoá, Fenspat tạo thành Kaolinít, oxyt và các loại
muối kiềm và kiềm thổ.
Ôgít Công thức Ca(Mg, Al, Fe)(Si,Al)2O6
Ðộ cứng 5-6. Tỷ trọng 3,2-3,6. Màu đen, lục hay nâu. Ánh thuỷ
tinh; cát khai trung bình. Tinh thể dạng lăng trụ ngắn, tấm hoặc khối hạt
đặc sít. Ôgít hình thành do hoạt động macma, là thành phần chính của đá
macma bazơ như bazan, gabrô...
- b. Lớp Cácbônát
Lớp khoáng vật này khá phổ biến, là muối của axit H2CO3.
Khoáng vật lớp này giòn, độ cứng nhỏ, dễ hoà tan trong nước và sủi bọt
khi tác động với HCl.
Canxit - Công thức CaCO3
Kết tinh ở nhiều dạng tinh thể như khối mặt thoi, hình hộp chữ
nhật lệch, hình tháp, hình lăng trụ hoặc tập hợp hạt đặc sít. Ðộ cứng 3, tỷ
trọng 2,6-2,8. Ánh thuỷ tinh; màu trắng, xám, vàng, nâu, lục, lam. Cát
khai hoàn toàn theo 3 phương. Sủi bọt mạnh khi tác động với axit HCl.
Canxít được hình thành do hoạt động địa chất ngoại sinh hoặc xác sinh
vật có chứa nhiều CaCO3. Canxít là thành phần khoáng vật chủ yếu tạo
đá vôi. Canxít là nguyên liệu để sản xuất vôi, xi măng, làm chất cải tạo
phản ứng chua cho đất.
Ðôlômít: Công thức (Ca, Mg)[CO3]2
Ðược hình thành do Mg thay thế Ca trong CaCO3. Ðộ cứng 3,5-
4,0. Tỷ trọng 1,8-2,9. Ánh thuỷ tinh. Màu trắng, vàng, xám, lục, đen.
Không sủi bọt khi tác động với HCl ở nhiệt độ thường. Gặp Ðôlômít
trong đá vôi hoặc tạo thành các khối riêng. Ðôlômít được dùng sản xuất
gạch chịu lửa, sản xuất phân bón...
c. Lớp Oxit
Khoáng vật lớp này gồm tất cả các oxyt. Lớp Oxyt có 200 khoáng
vật chiếm khoảng 17 % trọng lượng vỏ Trái Ðất.
Thạch anh: Công thức SiO2
Rất phổ biến trong vỏ Trái Ðất. Ðộ cứng 7. Tỷ trọng 2,5 - 2,8.
Ánh thuỷ tinh. Màu trắng, vàng, tím, đen, hồng hoặc trong suốt. Thạch
anh gặp ở dạng khối đặc hoặc vụn, tinh thể có hình lăng trụ với 2 chóp 6
mặt. Thạch anh rất phổ biến trong đá macma axit, siêu axit, đá biến chất
và đá trầm tích.
Thạch anh là khoáng vật bền, rất khó bị phong hoá hoá học.
Hematit: Công thức Fe2O3
Là quặng sắt đỏ, màu vết vạch như màu của máu. Ðộ cứng 5,5-6,0.
Tỷ trọng 5,2. Ánh kim hay phi kim. Màu đỏ rượu vang, xám, sẫm, đen.
Kết tinh tạo khối hạt đặc sít hay trứng cá. Hêmatít có nguồn gốc biến
chất hoặc phong hoá hoá học đá macma siêu bazơ.
- d. Lớp Hydroxyt
Khoáng vật lớp này là những hợp chất hoá học có thành phần là
kim loại và gốc - OH-.
Hydragilit: Công thức Al(OH)3
Ðộ cứng 2,5-3,5. Tỷ trọng 2,34. Màu trắng, xám, phớt lục, phớt đỏ.
Ánh thuỷ tinh. Tinh thể dạng tấm lục giác, vảy mỏng hoặc khối ẩn tinh.
Hydragilit được hình thành do sự phong hoá các khoáng nhôm
silicát.
e. Lớp khoáng vật có lưu huỳnh
Khoáng vật lớp này là hợp chất của kim loại với lưu huỳnh hoặc là
muối của axit H2SO4.
Pyrit: Công thức FeS2
Tiếng Hylạp "pyros" có nghĩa là lửa, màu khoáng vật này giống
màu của lửa nên được gọi tên là pyrit.
Ðộ cứng 6,0 - 6,5. Tỷ trọng 5. Màu vàng rơm. Không cát khai.
Tinh thể hình khối lập phương điển hình, Pyrit có nguồn gốc từ hoạt
động macma hoặc biến chất. Pyrit là nguyên liệu để điều chế axít H2SO4.
Trong đất phèn, sắt có thể tác động với các hợp chất có lưu huỳnh
như H2S để tạo FeS2, gặp điều kiện oxy hoá FeS2 bị biến đổi tạo thành
phèn sắt Fe2(SO4)3, phèn sắt dễ thuỷ phân khi gặp nước tạo thành H2SO4
và Fe(OH)3 kết tủa làm cho đất có phản ứng rất chua.
Anhydrit: công thức CaSO4
Ðộ cứng 3,0 -3,5. Tỷ trọng 2,8-3,0. Ánh thuỷ tinh. Màu trắng, xám
hay hơi đỏ. Cát khai hoàn toàn theo 3 phương. Anhydrit kết tủa từ nước
biển khi nhiệt độ trên 42oC hoặc kết tủa từ dung dịch có nồng độ bão
hoà. Anhydrit thường tập hợp đông đặc tinh thể nhỏ cùng với thạch cao
hoặc muối mỏ.
Trong nông nghiệp CaSO4 dùng để cải tạo đất mặn kiềm.
g. Lớp Haloit (lớp muối mỏ)
Khoáng vật lớp này là những muối của HF, HCl, HBr, HI với kim
loại.
Synvinit: Công thức KCl
Ðộ cứng 2. Tỷ trọng 2,1-2,2. Rất giòn và cát khai hoàn toàn. Ánh
thuỷ tinh. Màu trắng hoặc trong suốt, nếu lẫn tạp chất sẽ có màu xám,
- vàng, đỏ. Tinh thể kết tinh dạng khối lập phương. Hình thành do sự kết
tủa từ nước biển khi bị khô cạn hay bão hoà muối tan.
Synvinit là nguyên liệu sản xuất phân Kali.
Cácnalit: Công thức KCl.MgCl2.6H2O
Ðộ cứng 1,0-2,5. Tỷ trọng 1,6. Màu trắng, nâu, hồng, đỏ. Cácnalit
có nguồn gốc từ trầm tích biển thường cùng gặp với NaCl, KCl.
Cacnalit dùng điều chế phân Kali và điều chế manhê.
h. Lớp phosphat
Khoáng vật lớp này là những muối phức tạp có chứa phospho.
Apatit: công thức Ca5(PO4)3(F,Cl)
Ðộ cứng 5. Tỷ trọng 3,2. Ánh thuỷ tinh. Màu trắng, vàng, lục, lam.
Tinh thể hình lăng trụ, hình kem hay hình tấm thường tập hợp tạo khối
đặc sít.
Apatit được hình thành trong hoạt động macma và hoạt động ngoại
sinh.
Apatit là nguyên liệu sản xuất phân lân dùng trong sản xuất nông
nghiệp.
Việt Nam có mỏ Apatit với trữ lượng lớn ở Cam Ðường- Lào Cai.
Phosphorit: Công thức Ca5(PO4)P.
Phosphorit có thành phần tương tự Apatit nhưng thường lẫn nhiều
tạp chất hơn. Phosphorit hình thành trong các hang đá vôi do xác sinh
vật chết từ lâu hoặc quá trình sinh hoá ở vùng biển cạn có nhiều chất
hữu cơ tích luỹ. Ở một số vùng nhân dân ta gọi là phân lèn gặp trong các
lèn (núi) đá vôi.
Phosphorit có công dụng như Apatit.
i. Nguyên tố tự nhiên
Nguyên tố tự nhiên là những khoáng vật chỉ có một nguyên tố hoá
học là kim loại hoặc á kim.
Nguyên tố tự nhiên là những khoáng sản rất quý như vàng (Au),
bạc (Ag), kim cương (C), lưu huỳnh (S)...
- 2. Ðá
2.1. Ðịnh nghĩa và phân loại đá
Ðá là một tập hợp nhiều hoặc một khoáng vật, là thành phần vật
chất chủ yếu cấu tạo nên vỏ Trái Ðất.
Ngành khoa học chuyên nghiên cứu về các loại đá cấu tạo nên vỏ
Trái Ðất gọi là nham thạch hay thạch học.
Theo nhà thạch học lỗi lạc người Ðức Rozenbút thì chỉ có những
tập hợp khoáng vật tạo thành những thể địa chất độc lập mới được gọi là
đá. Một thể địa chất độc lập phải có đủ các điều kiện sau:
- Phân biệt rõ với các khối xung quanh và được thành tạo do những quá
trình địa chất riêng.
- Có thành phần khoáng vật, hoá học xác định và khác với các khối
bao quanh.
- Các thành phần tạo đá có phương thức kết hợp riêng.
Ðá do nhiều loại khoáng vật tạo nên gọi là đá đa khoáng, do một
loại khoáng vật gọi là đá đơn khoáng. Ðá bị phong hoá để tạo thành đất
gọi là đá mẹ.
Theo nguồn gốc hình thành, toàn bộ đá cấu tạo nên vỏ Trái Ðất
nằm trong 3 nhóm lớn là: Ðá macma, đá trầm tích và đá biến chất. Trong
từng nhóm chính lại chia ra nhiều nhóm nhỏ hơn. Ví dụ: nhóm đá
macma có các nhóm phụ là macma siêu axit, macma axit, macma trung
tính...
2.2. Ðá macma
a. Ðịnh nghĩa và phân loại đá macma
Ðá macma là những đá được hình thành do sự đông cứng của dung
dịch macma. Nếu dung dịch macma đông cứng dưới sâu (trong vỏ Trái
Ðất) tạo đá macma xâm nhập, ngược lại dung dịch macma phun trào ra
phía ngoài mặt vỏ Trái Ðất rồi đông cứng lại thì tạo nên đá macma phun
trào.
Ðá macma có nhiều loại khoáng vật khác nhau, có kiến trúc và cấu
tạo phức tạp. Trong vỏ Trái Ðất đá nằm ở nhiều thể: tường mạch, nền,
trụ, nấm, lớp phủ, vòm phủ...
- Có nhiều cách phân loại đá macma, phương pháp được sử dụng
rộng rãi là dựa vào hàm lượng SiO2 trong đá như ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Phân loại đá macma theo hàm lượng SiO2
Hàm lượng SiO2 Tên đá
(%)
> 75 Macma siêu
axít
65 - 75 Macma axít
52 - 65 Macma trung
tính
40 - 52 Macma bazơ
< 40 Macma siêu
bazơ
Ðá Macma có hàng trăm loại khoáng vật nhưng số khoáng vật
chính tạo đá không nhiều. Mười khoáng vật: Fenspat, Thạch anh,
Amphibon, Pyroxen, Mica, Ôlivin, Nephêlin, Lơxit, Manhêtit, Apatit
chiếm 99% trọng lượng đá macma; Thành phần hoá học chủ yếu của đá
macma là Silic, nhôm, sắt... thể hiện ở bảng 1.2.
Bảng 1.2. Hàm lượng trung bình của các nguyên tố
Các Hàm lượng trung
chất bình (%)
SiO2 59,12
Al2O3 15,13
Fe2O3 6,88
CaO 5,08
MgO 3,49
Na2O 3,84
K2O 3,13
H2O 1,15
Dựa vào màu sắc, các khoáng vật tạo đá macma chia làm hai nhóm
chính:
- - Các khoáng vật sáng màu: Fenspat, Mica trắng...
- Các khoáng vật sẫm màu: Amphibon, Ôlivin, Manhêtit...
b. Một số loại đá Macma
Pecmatit
Là loại đá điển hình cho macma siêu axit, hình thành dưới sâu,
nằm ở thể mạch, có kiến trúc toàn tinh hạt lớn.
Các khoáng vật chính tạo đá là Fenspat dạng Octoclaz, Thạch anh,
Mica kết tinh tạo các tinh thể lớn, màu xám trắng hay trắng xám.
Pecmatit là loại đá cứng rắn rất khó bị phá huỷ hoá học. Sản phẩm
phong hoá của đá Pecmatit chủ yếu là các hạt cơ giới có kích thước khác
nhau. Ðất hình thành trên Pecmatit có thành phần cơ giới nhẹ, tầng đất
mỏng chua và nghèo dinh dưỡng. Việt Nam gặp Pecmatit ở La Phù,
huyện Thanh Thuỷ, tỉnh Phú Thọ.
Granit
Ðá Granit còn có tên gọi là đá hoa cương, đại diện cho đá macma
axit. Hình thành dưới sâu, rất phổ biến trong vỏ Trái Ðất, màu xám
trắng, xám hoặc hồng. Kiến trúc toàn tinh với các kích thước hạt khác
nhau. Thành phần khoáng vật chủ yếu là Octoclaz, Thạch anh, mica
trắng và đen, Hoocblen. Khoáng vật phụ có Plazoclaz, Apatit, Manhetit.
Các khoáng vật có thể quan sát nhận biết bằng mắt thường.
Dựa vào kích thước và thành phần khoáng vật mà có các tên gọi
như: Granit hạt thô, Granit hạt trung bình, Granit hạt mịn, Granit 2
mica...
Granit có Fenspat kiềm như Anbit, Microlis... thì có màu hồng, đỏ,
đỏ sẫm dùng làm gạch trang trí.
Granit là loại đá cứng rắn, khó bị phong hoá. Ðất hình thành trên
đá Granit nói riêng và Macma axit nói chung có thành phần cơ giới nhẹ,
tầng mỏng, rất chua và nghèo dinh dưỡng.
Ở Việt Nam gặp Granit ở nhiều nơi như Hoàng Liên Sơn (Lào
Cai), Trường Sơn Bắc, Trường Sơn Nam, Ðèo Hải Vân, Thanh Hoá,
Quảng Bình...
Ðá phun trào tương ứng với Granit là Riôlit (còn gọi là Lipazit) có
thành phần khoáng vật giống với Granit nhưng có kiến trúc poocphia,
- cấu tạo dòng chảy. Nếu Riôlit không kết tinh được gọi là thuỷ tinh núi
lửa. Dãy núi Tam Ðảo chủ yếu cấu tạo bởi Riolit.
Anđêzit và Poocphia
Là những đá macma trung tính điển hình, hình thành bằng con
đường phun trào.
Anđêzit có màu xám, xám đen, xanh đen, đen. Thành phần khoáng
vật chủ yếu là Plazoclaz, Hoocbles, Ôgít, Pyroxen, Biôtit.
Anđêzit là đá phun trào kiểu mới, Poocphia là đá phun trào cổ.
Ðá xâm nhập tương ứng với Anđêzit là Ðiorit có kiến trúc toàn
tinh, thành phần khoáng vật tương tự Anđêzit. Khi lộ ra ngoài Anđêzit bị
phá huỷ dễ hơn đá macma axit. Ðất hình thành trên loại đá này có thành
phần cơ giới nặng, tầng dày và có nhiều tính chất tốt.
Việt Nam gặp Anđêzit ở Thanh Hoá, Lai Châu, Tây Nguyên.
Ðiorit gặp ở Lào Cai, Kontum...
Bazan, Ðiabaz, Gabrô
Bazan là đá điển hình của Macma bazơ, hình thành bằng con
đường phun trào. Màu xám, xám đen, đen. Thành phần khoáng vật chính
tạo đá là Pyroxen (Ôgít hoặc Ðiopxit) chiếm khoảng 50 %, thứ đến là
Plazoclaz kiềm, khoáng vật phụ là Olivin, hoocblen. Ðá Bazan có kiến
trúc vi tinh hay hạt mịn, mắt thường không phân biệt được các tinh thể
khoáng có trong đá. Trong đá thường có các lỗ hổng hình tròn hay bầu
dục, nếu đá có nhiều lỗ hổng thường xốp, nhẹ gọi là đá bọt Bazan. Thế
nằm của đá Bazan chủ yếu là vòm phủ và dòng chảy.
Ðiabaz là Bazan cổ. Gabrô là đá xâm nhập tương ứng với phun
trào Bazan, có kiến trúc toàn tinh dạng hạt lớn và trung bình.
Khi lộ ra ngoài mặt, đá Bazan rất dễ bị phá huỷ, đất hình thành trên
đá Bazan có màu đỏ, nâu đỏ, thành phần cơ giới nặng, tầng dày và có
nhiều tính chất tốt.
Việt Nam gặp đá Bazan ở Tây Nguyên, Ðông Nam Bộ, Quảng
Ngãi, Quảng Trị, Nghệ An, Thanh Hoá...
Ðunít
Ðunít là đá Macma siêu bazơ hình thành dưới sâu. Ðá có kiến trúc
hạt trung bình hay hạt nhỏ. Màu xanh lục, xám đen, đen. Khoáng vật chủ
yếu là Ôlivin (thay đổi từ 85 - 100%), ngoài ra còn gặp một ít Crônit,
Manhêtít. Khi bị biến đổi Ôlivin tạo thành Secpentin.
nguon tai.lieu . vn