Tài liệu Chương 1 - Sự Hình Thành Đất pptx

• Parent Material: Granites thì trơ trong quá trình phong hoá hơn so với gabbros.. Khoáng nguyên sinh phong hóa thành khoáng thứ sinh phong hóa: sự chuyển đổi hóa học của minerals in so

Chương 1

Sự Hình Thành Đất

Nguyễn Kim Thanh

2010

Chu kỳ đá

• Igneous rock: low and quick cooling

• Wearhering and sedimentation

• Metamorphic rock

4

Soil Development

– Time: thời gian

– biological processes: các quá trình sinh học

Quá trình phân rã vật lý và hóa học

Vận chuyển và lắng Chôn vùi và lithid hóa

• Climate: Lượng mưa càng cao, thì sự xói mòn càng lớn cũng

như sự rửa trôi Dạng đất laterites hình thành tại vùng khí hậu

ẩm nơi chỉ có Al2O3 (Bauxite) and Fe(OH)3 ở lại

• Topography: độ dốc bề mặt càng lớn, thì lượng vật liệu bị xói mòn và chuyển ra khỏi nơi đó càng cao

• Parent Material: Granites thì trơ trong quá trình phong hoá hơn

so với gabbros Cát thì trơ hơn đá vôi ở nơi khí hậu ẩm, tuy

nhiên đá vôi thì trơ hơn cát tại vùng khí hậu khô cằn (phong

• Time: tốc độ phản ứng càng chậm, thì đá phơi bào vẫn tồn tại lâu, và the more likely it is to be weathered

Tốc độ phong hóa là bao lâu?

Rates of Weathering of Clean Rock

Surfaces (micro-meters/1000years)

Sự bền của khoáng theo Goldich Dissolution Series

Mg-Pyroxene Calcic Plagioclase Mg-Ca Pyroxene Calcic-Alkalic Plagioclase

Amphibole Alkalic-Calcic Plagioclase

Biotite Alkalic Plagioclase Potassium Feldspar

Muscovite Quartz (SiO2)

weathered weathered weathered

minerals minerals minerals

(Quartz) (Feldspars) (Calcite)

Khoáng nguyên sinh phong hóa thành khoáng thứ sinh

phong hóa: sự chuyển đổi hóa học của minerals

(in soils, involves water, gases, acids, etc).

Parent material soil

Desilication via weathering

Parent Material=primary silicates formed from

igneous/metamorphic processes

• Đất = khoáng thứ cấp silicates, oxides,

processes

- Quá trình nguội dần và dạng khóang

nguội chậm, nguội nhanh

- 5 lọai: từ siêu acid SiO2>75% đến siêu bazơ:

SiO2<45%

…

Cấu tạo bởi các:

- Các oxit: quartz (SiO2), haematite (Fe2O3),

Rutin (TiO2), alumina (AL2O3)…

- Các silicate:

– Nesosilicates (single tetrahedrons)

– Sorosilicates (double tetrahedrons)

– Inosilicates (single and double chains)

Nhóm Mica

• Biotite (Potassium Iron Magnesium

Aluminum Silicate Hydroxide Fluoride)

• Lepidolite (Potassium Lithium

Aluminum Silicate Hydroxide Fluoride)

• Muscovite (Potassium Aluminum

Silicate Hydroxide Fluoride)

• Phlogopite (Potassium Magnesium

Aluminum Silicate Hydroxide Fluoride)

• Zinnwaldite (Potassium Lithium

Aluminum Silicate Hydroxide Fluoride)

Single tetrahedral

iron magnesium aluminum silicate hydroxide

fluoride

- Albite : NaAlSi3 O8, Sodium aluminum silicate;

- Oligoclase: Na(90-70%) Ca(10-30%) (Al, Si)AlSi2 O8, Sodium calcium aluminum silicate

- Andesine: Na(70-50%) Ca(30-50%) (Al, Si)AlSi2 O8, Sodium calcium aluminum silicate

Single tetrahedral – Feldspars (2)

- Labradorite: Ca(50-70%) Na(50-30%) (Al, Si)AlSi2 O8, Calcium sodium aluminum silicate

- Bytownite: Ca(70-90%) Na(30-10%) (Al, Si)AlSi2 O8, Calcium sodium aluminum silicate

Alkali feldspars

- Microcline: KAlSi3O8 , Potassium Aluminum silicate

- Sanidine: KAlSi3O8, Potasium Aluminum Silicate

- Orthoclase: KAlSi3O8, Potasium Aluminum Silicate

BYTOWNITE ALBITE

LABRADORITE ANDALUSITE

OLIVINE

GADOLINITE-(Y)

MUSCOVITE

không thuỘc feldspars

• Datolite: CaBSiO4(OH), Calcium Boron Silicate Hydroxide.

• Euclase: BeAlSiO4OH, Beryllium Aluminum

The Garnet Group :

• Almandine (Iron Aluminum Silicate)

• Andradite (Calcium Iron Silicate)

• Grossular (Calcium Aluminum Silicate)

• Pyrope (Magnesium Aluminum Silicate)

• Spessartine (Manganese Aluminum Silicate)

• Uvarovite (Calcium Chromium Silicate)

DATOLITE

EUCLASE

The color is deep and on one side you can see clear

violet to green zoning.

• Leucite: KAlSi 2 O 6 , Potassium Aluminum Silicate

• Danburite: CaB 2 Si 2 O 8 , Calcium boron silicate

• Nhóm Epidote group

- Allanite (Yttrium Cerium Calcium Aluminum Iron Silicate

Hydroxide)

- Clinozoisite (Calcium Aluminum Silicate Hydroxide)

- Epidote (Calcium Iron Aluminum Silicate Hydroxide)

- Zoisite (Calcium Aluminum Silicate Hydroxide)

• Hemimorphite: Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 -H 2 O, Hydrated Zinc

• Chrysocolla (Hydrated Copper Aluminum

Hydrogen Silicate Hydroxide)

Tham khảo về khoáng

• http://webmineral.com/data/

Plagioclase.shtml

Magnesium Aluminum Silicate Hydroxide)

– Cookeite (Lithium Aluminum Silicate Hydroxide)

• KAOLINITE: Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 , Aluminum Silicate

Hydroxide

• Pyrophyllite: AlSi 2 O 5 OH, Aluminum Silicate Hydroxide

• Talc (Magnesium Silicate Hydroxide)

34

KAOLINITE PYROPHYLLITE

38

Sét là sản phẩm của thủy phân và

phân hủy kaolinite

Chia là 3 dạng:

- Sét 1:1: như trong kaolinite và hallosite

- Sét 2:1: pyrophylite, illite, vermiculite, và smectilte

- Sét 2: 2 terahedral: 1 octahedral + 1 lớp octaredral của MgO hoặc Al(OH)3

Tính chất của các sét trên

• Sư thay thế Si4+, bởi Al3+ hoặc Fe3+

• Thay thế Al, Fe bởi Mg2+ hoặc

Mn2+,

• Cân bằng điện tích

VD khoáng zeolite A

H12[(AlO2)12(SiO2)12].27H2O

• Hãy tính lượng khóang zeolite A cần

hiệu xuất thay thế cation là 80%.

(Al: 27;Si:28; Ca:40)

42

Cấu phần chính của đất (Components)

3 quá trình biến đổi

• Phong hóa: – sự phân rã và phân hủy lớp đất bề mặt trái

đất Quá trình này chỉ diễn ra tại chỗ và ko có sự vận

chuyển Phân biệt với sự xói mòn.

• Phong hoá cơ/lý học: - sựphân rã lý học của đá thành

những phần nhỏ hơn, mà các phần này có đặc tính giống như ban đầu Xảy ra chủ yếu bởi thay đổi nhiệt độ và áp

suất

• Phong hóa hoá học: – là quá trình xảy ra bên trong cấu

trúc khí thêm hoặc bớt các nguyên tố Thay đổi theo phase (mineral type) và thành phần của chúng phụ thuộc vào các chất phản ứng từ bên ngoài Phong hóa hoá học phục

thuộc vào diện tích bề mặt cho các động học phản ứng như nhiệt độ và dung dịch hoạt hóa Như vậy hạt càng nhỏ thì diện tích bề mặt càng lớn.

Source: Tom Bean/DRK Photo

Phong hóa cơ học

• Frost Wedging – sự

giản nở của nước khi

băng tan Quá trình

tương tự khi đá từ

không sang ướt, ở đó

các tinh thể muối hoà

tan từ đá mọc lên khi

đất khô

Frost

Wedging

Rockfall caused by frost wedging

Salt Wedging

Exfoliation of a Pluton

AKA “Unloading “

Source: Tom Bean

Phong hóa hóa học

• Thủy phân: K Al Si3O8+2H++ 9H2O

->Al2Si2O5(OH)4+4H4SiO4+2K+

• Ôxy hóa: F2+ ->Fe3+

• Hydrate hóa: SiO2 + H2O - Si(OH)4

• Carbonate: CaCO3 + H2CO3 

Ca(HCO3)2

Hydrolysis – Feldspar to Clay

Mechanical fracture due to chemical weathering Feldspars become

Source: New York Public Library, Locan

History and Genealogy Division

Granite in a

Dry Climate

Oxidation of Basalt

Rust (Iron Oxide) forms

Calcite (Limestone) No solids Ca ++ CO3

Sản phẩm của phong hóa

• Thay đổi cấu trúc khóang ban đầu

• Tổng hợp lại các khoáng

• Khi phong hóa manh có thể tạo ra một số sản phẩm hòa

tan ít như các oxyt sắt, nhôm

Vai trò của sinh vật

• Quang hợp tạo chất hữu cơ cơ bản

• Chuyển hóa, chôn vùi tạo lại khoáng (fossil)

VD: trong 23cm bề mặt, lượng carbon hữu cơ tìm thấy

là 34t/ha Hàng năm thêm vào 1,7tấn/ha Tốc độ

phân hủy là?

Tốc độ phân hủy chất hữu cơ thường tính theo động học bậc 1 và t1/2=0.693/r

Phân hủy chất hữu cơ

1 Humus được chia theo sự tan trong môi trường acid

và bazơ

• Hầu hết humus có thể trích ly bằng bazơ

• Phần lắng trong dung dịch có pH=2 gọi là acid

humic, phần còn lại trong dung dịch gọi là acid fuvic

CHC (tt)

• Humic va fuvic là các nhóm acid carboxylic COOH) và phenolic (OH)

(-Tóm tắt Các đặc tính chung của humus

1 Sự hiện diện các nhóm acid (COOH) và (OH) làm

cho đất tích điện thông thường 3mol ev/kg humus

Vegetation and Soil Development

1 Plants use Hydrolysis

to get nutrient metals

2 Humic acids and metals returned at death Acids remove metals from

E-layer

Animal Activities in “A” horizon

Source: Runk/Schoenberger/Grant Heilman

Thứ tự hiện diện các nguyên tố trong vỏ trái đất

• Theo khối lượng

46.6

27.7

8.1 5

3.6 2.8 2.6 2.1 1.4 0

Feldspar-rich granite

Iron-rich basalt Chemicalweathering

by  oxidation

Chemical weathering

by hydrolysis

Các tác nhânliên quan tới thành phần của đá gốc

Eluviation & Illuviation

K t c u - texture ết cấu - texture ấu - texture

- .002 mm

Phương pháp xác định

• Phong hóa là? Các quá trình phong hóa?

• Hãy mô tả tóm tắt đặc tính lý hoá của silica?

• Sand, Silt, clay?

•Individual minerals are

held to another via H

bonds

2:1 Phyllosilicates: di and trioctahedral

(or sites with high

water table and

evaporative

enrichment of salts)