Khoáng sét và sự liên quan của chúng với một vài chỉ tiêu lý hóa học trong một số Đất ở Việt Nam - Chương 1

Trong khoa học nghiên cứu đất trồng, để đạt được những kết quả xác định chắc chắn về phát sinh học đất

bộ giáo dục đào tạo trờng đại học nông nghiƯp I – hµ néi PGS.TS đào châu thu Khoáng sét liên quan chúng với vài tiêu lý hoá học số loại đất Việt Nam Hà nội 2003 Hàđặt nội vấn 2003 đề Trong khoa học nghiên cứu đất trồng, để đạt đợc kết xác định chắn phát sinh học đất nh sở khoa học phân loại đất đánh giá đắn độ phì nhiêu đất, cần thiết phải xác định thành phần khoáng sét đất Ngày khoa học thổ nhỡng đại đà khẳng định khoáng sét, thành phần vô nhỏ bé đất, có tính chất đặc biệt định số tính chất đất Sự hình thành chuyển hoá khoáng sét đất chịu ảnh hởng sâu sắc điều kiện hình thành phát triển loại đất khác Vì xác định thành phần diễn biến khoáng sét loại đất cho phép nhìn nhận khoáng sét tiêu quan trọng chẩn ®o¸n ®óng c¸c quy lt ph¸t sinh, c¸c xu h−íng phát triển nh độ phì tiềm tàng đất Nghiên cứu khoáng sét đất ý nghĩa lý luận mà có ý nghĩa thực tiễn đáng kể công tác cải thiện cải tạo nâng cao độ phì đất nh việc sử dụng phân bón thích hợp cho trồng thành phần khoáng sét liên quan nhiều đến số tính chất lí hoá đất Vấn đề nghiên cứu chất khoáng sét nói chung đặc biệt thành phần khoáng sét đất phức tạp ngành khoa học phát triển mạnh từ năm đầu kỷ hai mơi lại Đó việc xác định cấu trúc tinh thể khoáng sét đòi hỏi phải có thiết bị máy móc đại với phơng pháp, thủ thuật phân tích phức tạp, tinh xảo (phơng pháp tia Runtgen, kính hiển vi điện tử, hồng ngoại, hấp phụ ) khối lợng nghiên cứu khoáng sét đất so với hàng loạt nghiên cứu lý hoá tính khác có hạn chế phơng tiện giá thành chi phí cao, song năm gần ngành khoáng sét học phục vụ tích cực có hiệu cho ngành khoáng sét thổ nhỡng, đặc biệt nớc tiên tiến khoa học kỹ thuật phát triển mạnh Từ năm 1960, Việt Nam chuyên gia thổ nhỡng nớc (Fridland, Goocbunop, Pagel ) nhà thổ nhỡng nớc ta (Trần Khải, Nguyễn Vy, Cao Liêm ) đà bắt đầu nghiên cứu thành phần khoáng sét số loại đất nh vỏ phong hoá vùng Bắc Việt Nam Đây tài liệu khoa học khoáng sét có giá trị không tình hình nghiên cứu đất Việt Nam mà bổ sung hoàn chỉnh nghiên cứu đất nhiệt đới giới Tuy nhiên năm qua phơng tiện điều kiện nghiên cứu khoáng sét nớc ta gặp nhiều khó khăn, phần nhiều công trình phải thực nớc nên kết nghiên cứu bị hạn chế Với mong muốn đợc học tập, nghiên cứu sâu thêm lĩnh vực này, đồng thời đợc tiếp tục đóng góp bổ sung thêm tài liệu nghiên cứu khoáng sét loại đất toàn đất nớc đà giải phóng, tiến hành đề tài nghiên cứu: "Khoáng sét liên quan chúng với vài tiêu lý, hoá học số loại đất Việt Nam" Chúng hy vọng kết nghiên cứu góp phần chứng minh thêm khoáng sét thực cần thiết tiêu khoa học để đánh giá độ phì đất Vấn đề cải tạo, cải thiện thành phần khoáng sét đất biện pháp kỹ thuật tích cực, có sở khoa học để nâng cao độ phì loại đất nhiệt đới nớc ta nhằm tăng suất loại trồng Chơng I tổng quan vấn đề nghiên cứu khoáng sét Trớc trình bày cụ thể phơng pháp kết nghiên cứu khoáng sét đất Việt Nam, chơng xin giới thiệu số vấn đề khoáng sét vài t liệu nghiên cứu khoáng sét đất, đặc biệt đất nhiệt đới từ trớc đến giới Việt Nam Hiểu rõ đặc điểm khoáng sét tìm hiểu tình hình nh kết nghiên cứu khoáng sét tác giả nớc khác điều quan trọng việc định hớng đề tài, xử lý, đánh giá nhận xét kết nghiên cứu I Khái niệm chung khoáng sét lịch sử nghiên cứu khoáng sét đất Từ hàng ngàn đời với lịch sử phát triển xà hội loài ngời, khoáng sét mà ngời ta gọi chung chất sét đà đợc phát sử dụng rộng rÃi đời sống ngời Những sản phẩm công nghệ hàng hoá từ khoáng sét sét phát triển không ngừng nh đồ gốm, đồ sứ, gạch, đá nung , ngày sét nguyên liệu sản xuất xi măng, khoáng sét chất đệm công nghiệp giấy, pha chế màu, mực, tẩy dầu thô, dập thuốc (Rosler Starkr 1967) Đặc biệt sử dụng đất trồng, ngời nông dân nhận thấy vai trò thành phần sét đất đất giàu sét, độ phì đất thờng hơn, khả giữ nớc, giữ phân (mùn) tốt đất nghèo sét, đất cát; mặt khác trình làm đất khó khăn (đất nặng) ma ngập nớc lâu thoát nớc, dễ bị úng song từ thời xa x−a, ng−êi ta chØ quan niƯm sÐt ®Êt thành phần vô đơn nhỏ bé đất có tính thấm nớc dẻo, dính nớc khô cứng lại Khoa học tự nhiên với ngành toán, lý, hoá học kỹ thuật phát triển đà giúp nhà khoa học điều kiện nghiên cứu chất sét đặc biệt nhằm khám phá nguyên nhân tạo nên đặc tính lý hoá sét Nhng khoảng 80 năm trớc, họ cha thể đạt đợc bớc tiến quan trọng, định nghiên cứu đặc tính khoáng sét Lúc đầu phơng pháp hoá học, ngời ta kết luận thành phần khoáng sét bao gåm SiO2 ; Al2O3 ; H2O vµ mét sè kim loại kiềm kiềm thổ Khoáng sét đợc nhìn nhận hỗn hợp Hydroxyt nhôm axit silicic dạng vô định hình (Orsel 1927 ; Rob Schannon 1926) Chính nhìn nhận mà nhà khoa học phát đợc liên quan phụ thuộc thành phần hoá học tÝnh chÊt vËt lý cđa kho¸ng sÐt ChØ cã ë trờng hợp ngoại lệ quan sát sét Kaolin dới kính hiển vi, bên cạnh phân tử thô thạch anh, Fenspat Mica ngời ta phát tinh thể khoáng vật, Kaolinit từ Kaolinit đợc coi khoáng vật dạng tinh thể tất loại sét (Jasmund - 1955 ; Rosler - 1967) Phơng pháp nhiệt phân tích khoáng sét đà đợc nhà khoáng sÐt häc sư dơng tõ l©u (Le Chaletier 1987; Laresen vµ Wberry - 1917 ; Coorecl 1927 ; Norton 1939 ) ngày đợc hoàn chỉnh với phơng pháp phong phú thiết bị lò nung đại (Barschad - 1952 ; Mauer - 1954 ; Lehmann - 1954 ; Robert - 1957 ) Dựa vào hiệu ứng nhiệt nh giảm trọng lợng nớc dạng OH- mạng tinh thể khoáng nớc phân tử tinh thể ngậm nớc (hydrat hoá) nung mẫu khoáng sét; Grim Rowland (1942); Hendrick (1938); Bates Hidelbrand (1939); Barschad (1944, 1952) thống khoáng sét có cấu trúc dạng tinh thể bao gồm nhiều loại với hiệu ứng thu toả nhiệt khác đờng nhiệt sai DTA Vì vËy mét thêi gian dµi, tr−íc øng dơng phơng pháp đại khác phơng pháp nghiên cứu khoáng sét đợc sử dụng rộng rÃi Tuy vậy, có đời ngµnh kü tht sư dơng tia Runtgen vµ kÝnh hiĨn vi điện tử thực giúp nhà khoa học khám phá chất cấu trúc loại khoáng sét Năm 1923, A.Hadding đà thành công tiêu khoáng sét chụp tia Runtgen ông khẳng định khoáng sét chủ yếu có cấu trúc tinh thể Kaolinit, Mica, Montmorillonit, Nontronit; Bradfield ng−êi Mü (1923) cịng ®· nhËn xÐt r»ng chØ b»ng phơng pháp tia Runtgen chụp cấu trúc tinh thể dạng phiến, lớp khoáng sét silicat ông làm thí nghiệm chứng minh cấp hạt sét đất không hợp chất hoá học vô định hình nh hỗn hợp nhân tạo hydroxyt nhôm axit silisic Từ năm 1930-1934 thí nghiệm nghiên cứu thành phần khoáng sét tự nhiên đất tia Runtgen đợc mở rộng thu đợc kết khả quan Năm 1930, L.Pauling đà tìm cÊu tróc tinh thĨ d¹ng phiÕn cđa mét sè loại khoáng sét khác nhau: Mica, Pyrophyllit, Talk, Kaolinit, Hydragillit, Brucit, ông đà thể dới dạng sơ đồ cấu tạo phiến tinh thể khoáng sét Cấu trúc hai loại khoáng sét Dickit Nakrit Cruner (1932) xác nhận; khoáng sét nhóm Montmorillonit đợc xác định cấu trúc Hofmann, Endell Wilm (1933) Từ công trình nghiên cứu mình, Correns cộng (1936-1939) cho để nhận biết xác thành phần khoáng sét cấu trúc chúng cần phải cải tiến phơng pháp chụp tia Runtgen phơng pháp quang học Thực tế cho thấy vài chục năm lại đây, phơng pháp tia Runtgen xác định khoáng sét đà phát triển nhanh chóng có hiệu Các nhà khoáng sét học đà hoàn chỉnh phơng pháp nghiên cứu nh xây dựng đợc bảng hiệu ứng tia X chuẩn ứng với cấu trúc tinh thể khoáng sét độc lập hỗn hợp để ứng dụng nhanh chóng nghiên cứu thực nghiệm (Wittig L.D 1942; Brocon G 1961; Sturr M 1978; Mac Evan 1948; Rusler vµ Starke 1970 ) Đến phơng pháp tia Runtgen ngời ta không xác định đợc thành phần khoáng sét khác mà tính đợc hàm lợng nhiều loại khoáng sét mẫu phân tích (Brown 1950; Sturr M 1978; Landrgaph K-F 1975) Khoảng năm 40 lại đây, với đời phát triển chụp khoáng sÐt b»ng kinh hiĨn vi ®iƯn tư, ng−êi ta ®· nhận dạng đợc tinh thể nhiều loại khoáng sét Rop CS Hendrick S.B (1941) chụp đợc tinh thể cạnh lởm chởm, dạng đám mây (bông xốp) Montmorillonit; Norrin R (1949) xác định rõ tinh thể dạng cạnh đặc trng Kaolinit; Alexander cộng (1946) phát tinh thể dạng que (ống tròn rỗng) vảy Halluzit; Bates Th.F (1950) chụp đợc dạng tinh thể phiến (vảy lộn xộn ) Illit Đến đà có ảnh chuẩn kính hiển vi điện tử tia quét nhiều loại khoáng sÐt (Keller W.D vµ Lange P - 1978) vµ tia xuyên (Rusler H,J Starke R - 1970; Henning K.H - 1978; Separeeva H.E - 1977) II Tình hình nghiên cứu loại khoáng sét phổ biến chuyển hoá loại khoáng sét đất Các loại khoáng sét phổ biến đất Đà từ lâu nhà thổ nhỡng giới thống với nhà khoáng sét học khoáng sét, thành phần vô nhỏ bé thể rắn đất với kích thớc 0,002 mm Allumin silicat thứ sinh, đại phận có cấu trúc tinh thể phiến lớp phức tạp tạo nên tính chất đặc thù cấp hạt sét mà cấp hạt đất lớn nh limon, cát (Jasmund 1955; Jackson 1959; Van der Marel 1959; Marschall 1964; Schwertmann 1966; Scheffer vµ Schachtschabel 1974; Rusler vµ Starke 1971; Robert vµ Owischarenko 1974 ) Những tính chất đặc thù tính mang điện khả thay đồng hình khác chất lới tinh thể khoáng; tính trơng, co; tính dính, dẻo khả hydrat hoá (ngậm nớc) lực liên kết khác phiến tinh thể khoáng sét Chính tính chất đà làm cho khoáng sét trở thành thành phần vô vô quan trọng đất, định nhiều tính chất lý, hoá học đất, đặc biệt khả hấp phụ, trao đổi ion nớc đất Từ tài liệu khoa học nh giáo trình khoáng sét học khác giới khẳng định chất cấu trúc tinh thể khoáng sét phiến oxytsilic (khối mặt) phiến gipxit (khối mặt) Mỗi phiến oxytsilic bao gồm ion Si+4 nằm ion O-2 bao quanh; phiến gipxit gồm ion Al+3 ion Mg++ (ở cầu Bruxit) ion O-2 hc nhãm OH- bao quanh Tinh thể khoáng sét đợc tạo thành kết hợp phiến gipxit với phiến oxytsilic theo thứ tự cầu nối oxy, thành dạng khác Tỷ lệ phiến khác tạo tinh thể khoáng sét đà định tính chất đa dạng loại khoáng sét, sở quan trọng cho việc ứng dụng phơng pháp tia X kính hiển vi điện tử nghiên cứu khoáng sét sở phân nhóm khoáng nh sau (Jasmund 1955; Rusler 1970; Scheffer vµ Schachtschabel 1970; Engelhard 1952): - Khoáng lớp: kết hợp phiến gipxit phiến oxytsilic (thuộc loại hình 1:1) đại diện khoáng Kaolinit - Khoáng lớp: gồm phiến gipxit phiến oxytsilic hai bên (thuộc loại hình 2:1) đại diện c¸c kho¸ng Montmorillonit, Illit, Vecmiculit - Kho¸ng líp: gåm phiến gipxit (trong cầu Brucit Mg++) phiến oxytsilic (thuộc loại hình 2:2), đại diện Chlorit - Khoáng sét hỗn hợp: cấu tạo lớp phiến khoáng sét độc lập khác nhau, xếp theo cấu trúc đảo cấu trúc Trong đất phổ biến loại: Illit - Montmorillonit; Kaolinit Chlorit; Vecmiculit - Chlorit Scheffer vµ Schachtschabel (1970) đà đa sơ đồ mô tả đặc điểm cấu trúc thành phần khoáng sét phổ biến đất (hình 1) đà đợc nhiều tác giả khác công nhận (Robert 1974; De Coninck Janragne 1974; Pagel 1981 ) Tính chất đặc biệt khoáng sét tợng thay đồng hình nguyên tử trung tâm phiến oxytsilic gipxit (Mackenzie 1959; Travinikova cộng 1974) Si+4 oxytsilic bị Al+3 thay thÕ; Al+3 cđa phiÕn gipxit sÏ bÞ Fe+2 Mg+2 thay Sự thay đổi xảy ion có bán kính tơng tự với ion trung tâm tinh thể khoáng sét, tạo nên điện tích làm cho tinh thể khoáng sét tích điện âm, nguyên nhân gây nên trao đổi cation lúc bề mặt lớp silicat trung hoà điện - Si+4 [ Si4O10 ] -4 [ Al Si3O10 ] -5 + Al+3 Tuy nhiên loại khoáng sét có tích điện âm khả thay đồng hình Jasmund (1955) nh− Mackenzie (1959), Somasiri vµ Huang (1974), Rusler vµ Starke (1967) cho tợng thay đồng hình xảy khoáng sét lớp Ví dụ khoáng sét Illit thay đồng hình xảy phiến oxytsilic gipxit nên Illit có điện tích âm cao, trao đổi cation phiến trung hoà điện Robert cộng (1974) thấy khoáng Vecmiculit khoáng sét lớp tạo thành từ Biotit giàu Mg có tích điện âm cao chủ yếu thay thÕ ë phiÕn oxytsilic Víi kho¸ng sÐt Montmorillonit, Somasiri vµ Huang (1974); Sawhney vµ Norrish (1971) nhËn thÊy sù thay đồng hình xảy rõ phiến gipxit song lại nhỏ phiến oxytsilic Đối với khoáng sét lớp mà điển hình khoáng Kaolinit, loại khoáng phổ biến loại đất vùng nhiệt đới ẩm nhà khoáng sét thống tợng thay đồng hình (Schachtschabel 1940; Hendricks S.B 1945; Jusmund 1955) Vì số lợng điện tích dơng điện tích âm lớp silicat nhau, thừa điện tích trao đổi ion phiến Khả trao đổi ion Kaolinit phần mặt phẳng bên tinh thể khoáng không trung hoà điện Hendricks S.B 1945 đà giải thích Kaolinit có dung tích hấp thu cation = 5ldl/100g sét thừa điện âm bề mặt bên khoáng tạo nên Theo quan điểm Scholfield (1953) tích điện ion oxy rìa tinh thể Kaolinit bị trung hoà điện H+ môi trờng Những oxy tích điện âm pH cao, nấu dung dịch trung tính kiềm yếu tạo thành OH- để tạo nên tích điện dơng rìa tinh thể khoáng Scholfield làm thí nghiệm để chứng minh để tạo cho Kaolinit có tích điện âm theo can đơng thay đồng hình, muốn đạt đợc 2ldl/100g keo 400 Si+4 có Si+4 đợc thay nhôm Trong khoáng sét tự nhiên ngời ta đạt đợc kết phân tích nh Chính vËy kho¸ng sÐt Kaolinit th−êng cã dung tÝch hÊp thu thấp, khả trao đổi cation hẳn loại khoáng lớp khoáng lớp, đại diện Chlorit nhà khoáng sét học khám phá Chlorit khả hấp thu trao đổi ion cấu trúc tinh thể đặc biƯt cđa nã Pauling (1930) vµ Me Murchy (1934); Engelhard (1942); Frank F.C (1949); Dekeyser vµ Amelinck X (1951) b»ng phơng pháp Runtgen đến nhận định tinh thể Chlorit hình thành lớp phiến: lớp phiến Talk (gåm phiÕn oxytsilic vµ phiÕn gipxit chøa Al+3) vµ líp phiÕn Brucit (gåm phiÕn gipxit chøa Mg++ Fe++) Tổng điện tích âm lớp phiến Talk bị trung hoà điện tích dơng phiến lớp Brucit (do lớp có thay đổi đồng hình Mg++ Al+3 Fe+3), phiến lớp Brucit nguyên nhân làm cho tinh thể không dÃn nở đợc Chính Chlorit giống tơng tự nh Kaolinitcó dung tích hấp thu khả trao đổi ion thấp (Jackson 1959; Van der Marel 1959; De Coninok Jamagne 1974) Các khoáng sét hỗn hợp đợc hình thành giai đoạn chuyển hoá khoáng, thờng tồn phổ biến đất nhiều khoáng độc lập (Jackson 1959; Uchiyxma Onikura 1956; Maignen 1963; Roaler 1967; Pagel 1981 ) nh×n chung chúng biến đổi rõ tợng thay đồng hình phiến tinh thể nh tích điện khoáng Các tác giả cho dạng khoáng hỗn hợp tích điện tinh thể yếu khả trao đổi ion khoáng sét hỗn hợp giảm chúng dạng đơn (nguyên chất) Chang Lee 1958 ; Svherman 1962; Jackson 1968 đa giả thuyết nhiều loại khoáng sét hỗn hợp nh Kaolinit - Chlorit ; Vecmiculit - Chlorit thø sinh g¾n liền với giai đoạn phát triển loại đất, đất sản phẩm bồi tụ, trầm tích H.1: Sơ đồ cấu trúc tinh thể khoáng sét (Theo Scheffer Schachtschabel - 1970) Nh vậy, nói tích điện khoáng sét tính chất quan trọng chúng đà đợc nhà khoáng sét học thổ nhỡng giới nghiên cứu đến nhận xét khẳng định thống Tính chất giả thiết cho mối liên hệ hấp phụ trao đổi ion khoáng sét với dung dịch đất (Starke 1970; Pagel 1981) Sự tích điện âm tợng thay đồng hình xảy khoáng sét lớp thực tế không phụ thuộc vào điều kiện ảnh hởng bên (Sawhney Norrisch 1971) Những cation bề mặt tích điện tinh thể khoáng sét trao đổi hoàn toàn, cation phiến lớp trao đổi nớc cation khác đợc thấm vào phiến lớp này, có nghĩa khoáng sét đợc giÃn Vì vậy, trao đổi ion Illit phụ thuộc vào ®é gi·n në cđa phiÕn tinh thĨ Sawhney vµ Norrisch 1971 nh Summer cộng 1965 chứng minh tích điện âm dơng nhiều loại khoáng sét phụ thuộc lớn vào nhóm hoạt tính nh AlOH; Al(OH)2; SiOH thờng xuyên xuất bên rìa tinh thể khoáng Đó nhóm mà vừa (H+) nh nhóm (OH-) bị tách (H+) bị kết hợp ®ã nã mang tÝnh l−ìng tÝnh Chóng cã ranh giíi phiÕn gipxit cđa kho¸ng líp (AlOH; Al(OH)2; SiOH) Summer cộng đà thể tính tích điện âm khoáng sét qua việc tách (H+) trị số pH dung dịch tăng lên theo sơ đồ đơn giản hoá nh sau: a) [ khoáng sét ] AlOH → [ kho¸ng sÐt ] AlO- b) [ kho¸ng sÐt ] AlOH2 → [ kho¸ng sÐt ] AlOH- + H+ c) [ kho¸ng sÐt ] SiOH → [ khoáng sét ] SiO- + H+ + H+ Sự phân tách [H+] phụ thuộc chủ yếu vào pH, cụ thể sơ đồ a), [H+] đợc tách để khoáng sét tích điện âm pH = 7; sơ đồ b) pH = sơ đồ c) pH = Vì tác giả gọi tự tích điện âm biến động khoáng sét (tích điện âm theo pH) để phân biệt với tích điện âm ổn định tợng thay đồng hình Ngợc lại, môi trờng chua pH giảm xuống Harder (1978) lại thấy nhóm AlOH khoáng sét (một phần lớp phủ mỏng Hydroxyt Fe Al qua tinh thể khoáng) có thu nhận thêm [H+] tách [OH] để tạo nên tích điện dơng kho¸ng: a) [ kho¸ng sÐt ] AlOH + H+ → [ kho¸ng sÐt ] AlOH2+ b) [ kho¸ng sÐt ] AlOH → [ kho¸ng sÐt ] Al+ + OH- Sù tích điện đợc xác định dung tích hấp thu anion phụ thuộc vào pH nồng độ muối dung dịch Một tính chất đặc biệt quan trọng khoáng sét đợc nhà khoa học quan tâm nhiều lực liên kết phiến tinh tầng khoáng nh khả hydrat hoá (ngậm nớc) loại khoáng sét Đặc tính liên quan tới khả hấp phụ ion nớc nh đến tính trơng, co, đàn hồi, dính, dẻo khoáng sét Ngay từ ngày đầu khám phá cấu trúc dạng tinh thể phiến lớp khoáng sét Correns cộng (1940) đà nhận thấy khoảng cách khe hở (d) phiến oxytsilic gipxit nhỏ, từ vài đến vài chục Angstron biến động loại khoáng sét Chính ông cho phơng pháp Runtgen chụp đợc khe hở phiến phơng pháp cần đợc sử dụng để nhận biết thành phần khoáng sét Các nghiên cứu cấu trúc xếp phiến tinh thể khoáng nhiều tác giả (Gruner 1934; Brindlay Robinson 1947; Bates Th.F vµ céng sù 1949; Hofmann vµ Endell 1948; Hendricks vµ Jefferson 1938; Jasmund 1955; Rusler 1970; Scheffer Schachtschabel 1970 ) đà giúp cho ngành khoáng sét học ngày luận điểm khoa học quí giá tìm hiểu chất cấu trúc tinh thể khoáng tính chất liên quan đến xếp khoảng cách phiến tinh thể Nhìn chung tác giả thừa nhận khoáng sét có kích thớc khe hở phiến nhỏ nên chúng có lực liên kết chặt Nhng mặt khác tinh thể khoáng sét có khả co giÃn đàn hồi, định hình phụ thuộc vào quy luật xếp phiến tinh thể, nh tỷ lệ bề dày phiến khả giÃn në theo chiỊu réng vµ chiỊu dµi cđa phiÕn Brindlay Robinson (1947) đà đa sơ đồ cấu trúc tinh thể khoáng Kaolinit nhận định lớp Silicat bị giới hạn mặt phiến oxytsilic O2- mặt phiến Gipxit nhóm OH- Do hình thành cầu nối OH - O mối liên kết chặt phiến liên tiếp khe hở phiến nhỏ (7,2 Angstron) vµ lµ mét h»ng sè, cã nghÜa lµ tinh thể Kaolinit không giÃn nở đợc nên ion phân tử nớc chui đợc vào khe hở phiến Jasmund (1955) diễn giải Kaolinit có "bề mặt ngoài" mà bề mặt nên tính trơng nh khả thay đồng hình Theo Hendricks (1938) Bates cộng (1949) Haluzit thuộc loại khoáng sét lớp nh Kaolinit nhng xếp lớp phiến theo hình ống nên khe hở phiến có lớp nớc dày 5,74 làm cho khoảng cách phiến tinh thể Haluzit lớn 10 Angstron Đối với khoáng sét lớp, nhiều tác giả cho khoảng cách phiến tinh thể nh mức độ co giÃn phiến sở nhận dạng khoáng sét rõ phân tích tia Runtgen (hình 1) Hofmann Endell (1948) đà đo đợc kích thớc tinh thể Montmorillonit qua sơ đồ cấu trúc tinh thể khoáng nhận thấy khoáng lớp có kích thớc lớn khoáng khác (14-15) có lớp nớc dày phiến Hendricks Jefferson (1938) đà khẳng định lớp nơc phiến thay đổi độ dày từ 1,78 đến 2,76, chứng tỏ tinh thể Montmorillonit có khả giÃn nở khe hở phiến Sau Hoffmann Hasdorf (1945) đà kiểm tra l¹i sù gi·n në cđa phiÕn tinh thĨ Montmorillonit b»ng phơng pháp Runtgen đến kết luận khoáng sét có khả trơng co mạnh Đó liên kết phiến silicat nối tiếp giới hạn mặt qua oxy nhỏ tạo nên Do có nớc vào tinh thể khoáng giÃn nở mạnh (trơng lên) nớc, kích thớc khe hở phiến lại giảm xuống (co lại) Trong đó, khoáng Illit tác giả Rop Hendricks (1945); Marschall (1964); Rusler (1967); Scheffer Schachtschabel (1970) nhận thấy bề dày tinh thể khoáng = 10 Angstron, nhng không giÃn nở nên tính trơng co nh Montmorillonit Theo Marschall giải thích Illit có khả tích điện âm cao hấp phụ cation kali mạnh, ion kali lại có đờng kính ion thích hợp vừa khớp với khe hở mặt đáy phiến oxytsilic nh khoảng cách ion kali điểm tích điện chủ yếu phiến nhỏ tạo nên liên kết mạnh phiÕn silicat tinh thĨ víi Rusler cịng c«ng nhận Illit tính trơng điểm để phân biệt khoáng hỗn hợp thờng gặp Illit - Montmorillonit Roberts (1974) vµ Owscharenko (1974) lµm thÝ nghiệm nhận thấy bên cạnh Illit không giÃn nở tự nhiên hình thành khoáng Illit gi·n në bëi tinh thĨ cã mét mỈt giống nh Montmorillonit phần kali rìa tinh thể khoáng bị giải phóng (quá trình phong hoá) trao đổi đợc với cation khác nh H+, H3O, Ca++, Mg++ làm giảm liên kết phiến cđa tinh thĨ Tinh thĨ kho¸ng cã thĨ hÊp phơ nớc, trơng lên đến 15-20 Khi xem xét lực liên kết khả giÃn nở Chlorit khoáng sét líp th× Jackson 91959); Van der Marel (1959); De Conick Jamagne(1974) thống cầu Bucit (Mg++) tinh thể khoáng nguyên nhân làm cho khoáng khả giÃn nở Ngay mét sè Chlirit thø sinh (th−êng cã ®Êt) sù thay thÕ cña Fe+3 phiÕn Gypxit [ Al2(OH)6 ] làm cho chúng không giÃn nở, hạn chế khả hấp phụ nớc trao đổi ion Sự hình thành chuyển hoá khoáng sét đất Khoáng sét theo khái niệm thổ nhỡng hạt vô có kích thớc từ 0,001 0,002 mm, tạo nên thành phần cấp hạt sét đất Sự hình thành khoáng sét đất phức tạp đà đợc nhiều nhà khoa học quan tâm Hamdi (1959); Roberts vµ céng sù (1974); Rusler vµ Starke (1967) cho khoáng sét đợc hình thành chủ yếu đờng phong hoá khoáng vật Silicat Aluminsilicat đá macma đá biến chất, hình thành từ sản phẩm phong hoá di chuyển đến khu vực lắng đọng để tạo thành đá trầm tích Sự hình thành Illit, Montmorillonit Kaolinit khoáng sét khác theo Rusler Starke (1967) phụ thuộc vào tỷ lệ nồng độ kiềm, kiềm thổ, Fe, tỷ lệ Al/SiO2 pH môi trờng Hamdi, Roberts nh Owscharenko đa đờng tạo sét nh sau: - Các khoáng silicat lớp thứ sinh nh Biotit, Muscovit tạo thành khoáng Illit giữ nguyên cấu trúc silicat ban đầu vỡ vụn nhỏ trình phong hoá Nếu Illit tiếp tục bị kali tạo thành Illit giÃn nở, Montmorillonit Vecmiculit theo sơ đồ: -K -K Mica -> Illit > Illit gi·n në < Vecmiculit +K Montmorillonit - Từ sản phẩm phong hoá vỡ vụn (ion, liên kết, keo vô định hình) silicat (Pyroxen, Amphibol, Fenspat) hình thành khoáng sét lớp phiến cấu trúc mới, có nghĩa khoáng sét hình thành sau sù ph¸ hủ cÊu tróc tinh thĨ kho¸ng ban đầu phong hoá hoá học mÃnh liệt, triệt để Sự hình thành nên khoáng sét phụ thuộc vào điều kiện hình thành chuyển hoá khoáng vật nh khoáng nguyên sinh Bằng thí nghiệm thực nghiệm nhân tạo đất, nhiều nhà khoa học khác Corren Schuffelen (1949); Caller (1950); Hardon (1959); Van der Merwe vµ Heyrtek (1949); Mohr vµ céng sù (1970); Edemann vµ Schuffelen (1949); Jackson (1968); Goocbunop (1974) đà thống số điều kiện tạo khoáng đất từ sản phẩm phong hoá nh sau: - Khi trị số pH cao sản phẩm phong hoá giàu kiềm kiềm thổ chủ yếu tạo khoáng lớp, giàu ion K tạo thành Illit; giàu ion Mg tạo thành Montmorillonit - Sự hình thành khoáng sét lớp đòi hỏi điều kiện khí hậu khô địa hình phẳng, thấp để chất kiềm kiềm thổ bị rửa trôi, tồn lâu đất - Khi có rửa trôi mạnh cation axit silicic (sản phẩm phong hoá) làm cho pH giảm xuống hình thành chủ yếu khoáng lớp, điển hình Kaolinit - Dới điều kiện đặc biệt xúc tiến mạnh trình phong hoá rửa trôi nh khí hậu ẩm, ma nhiều đá mẹ dễ phong hoá axit silic bị rửa trôi mạnh không tạo thành khoáng sét đợc mà đất giàu oxyt tự (oxyt hydroxyt sắt nhôm) Nh giả thiết nh thí nghiệm quan sát hình thành khoáng sét từ sản phẩm phong hoá nh trầm tích có ý nghĩa lớn ngành phát sinh học đất Rõ ràng xuất loại khoáng sét khác đất đặc trng cho điều kiện hình thành đất khác cá vùng khí hậu, dạng địa hình nh loại đá mẹ, mẫu chất khác Đây sở khoa học quan giúp nhà thổ nhỡng học tiếp tục tìm hiểu chất tồn nh chuyển hoá khoáng sét loại đất nghiên cứu (Pagel 1981) ngợc lại, có mặt loại khoáng sét đà giúp nhà thổ nhỡng có phán đoán, đánh giá đắn quy luật hình thành, xu hớng phát triển ®Êt ®ã (Reuter 1973; Pagel 1981; Goocbunop vµ céng sù 1974; Grandusov 1974) Nhiều tác giả nhận thấy khoáng sét tự nhiên đợc hình thành đờng khác Ví dụ nh: chúng đợc tạo thành Hydrat hoá (ngậm nớc) khoáng nguyên sinh silicat (Rosler 1967; Jackson 1968; Chang Lee 1958; Mohr cộng 1972 ) chúng đợc tạo thành thuỷ nhiệt hoá đá silicat Những quan sát mô tả Heide 1927; Noll 1937; Schuller 1953' Rosler 1967 ®Ịu thèng nhÊt r»ng tạo thành Montmorillonit từ sản phẩm Tuff núi lửa đờng thuỷ nhiệt hoá giai đoạn trình phun núi lửa điển hình Khoáng sét đợc hình thành tổng hợp khoáng tự nhiên Song theo Robert 1974 Rosler 1967 đờng tổng hợp khoáng sét phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên chặt chẽ đòi hỏi thời gian dài Các điều kiện phụ thuộc nồng độ cation; tỷ lệ Si/Al; trị số pH nh nhiệt độ dung dịch phản ứng cation (Na, K, Ca, Mg, Fe+2 Fe+3) Khả hình thành khoáng sét đờng tổng hợp có ý nghĩa định giúp nhà cải tạo đất sở khoa học cải tạo thành phần khoáng sét đất Reuter (1973) cho dùng biện pháp hoá học phân bón làm thay đổi môi trờng pH nồng độ cation đất để thúc đẩy tái tạo khoáng sét có lợi cho độ phì đất Gonzales Guttierrez (1950); Hardon (1950); Shemann vµ Uehara (1956); Mohr vµ cộng (1972) nhận thấy đất mà Montmorillonit Illit đà bị Kaolinit hoá nồng độ kiềm thổ cao trị số pH tăng hình thành Montmorillonit trở lại, khoáng không bền vững Theo Jackson (1968) đất nhiệt đới Ferralit điển hình Kaolinit bị phá huỷ thành gipxit dới điều kiện định (giàu thêm silic thoát nớc, rửa trôi) gipxit qua silicic hoá , tức hình thành lại phiến oxytsilic, để tái tạo lại Kaolinit từ hình thành tiếp Montmorillonit Vecmicilit Một vấn đề cần đặc biệt ý nghiên cứu khoáng sét đất dới điều kiện tự nhiên khác tác động đến trình hình thành đất phát triển đất, khoáng sét đà đợc hình thành có biến đổi chuyển hoá rõ rệt Từ nghiên cứu quan sát, điều tra, thí nghiệm nhiều tác giả, Pagel cộng (1981) nghiên cứu khoáng sét loại đất nhiệt đới thừa nhận vấn đề quan trọng, đặc biệt đánh giá trình phát sinh đất xu hớng phát triển đất dới điều kiện phức tạp vùng nhiệt đới Theo ý kiến tác giả khác nh Van der Merre Heus-Tek (1952); Shemann (1952); Jackson (1968); Mohr vµ céng sù (1972) khoáng sét đất nói chung biến đổi không ngừng theo quy luật có giảm khoáng sét ban đầu chuyển hoá thành khoáng sét Shemaan (1952) nhận thấy từ Illit kali đợc giải phóng hình thành nên Montmorillonit Vecmicilit đất chua khoáng sét lại tiếp tục chuyển hoá thành (Al, Fe)x(OH)y phiến silicat Montmorillonit Vecmicilit bị để hình thành nên khoáng Chlorit thứ sinh đất chua nghèo cation nghèo axit silicic khoáng sét lớp không bền vững nữa, chuyển từ từ thành Kaolinit Đó có giảm phiến silicat khoáng, có nghĩa phiến oxytsilic bị phá huỷ Jackson (1968) đà chứng minh ®iỊu kiƯn khÝ hËu nhiƯt ®íi nãng Èm cã sù rửa trôi tiếp tục axit silicic cation cuối Kaolinit không tồn đợc Lúc phiến oxytsilic cuối khoáng sét bị phá huỷ đất lợng gipxit hydragillit [ Al(OH)3 ] tăng lên Dựa vào kết thí nghiệm Reesman Keller (1968); Mohr cộng (1972) đà ®−a mét biĨu ®å ỉn ®Þnh cđa Montmorillonit, Kaolinit vµ Gipxit (trong hƯ thèng SlO2 - Al2O3 - MgO - CaO - H2O) nồng độ Ca++ hoạt tính 5.10-4 với sơ đồ chuyển hoá khoáng sét (hình 2) H.2: Biểu đồ sơ đồ ổn định chuyển hoá Montmorillonit - Kaolinit - Gipxit đất (Mohr cộng 1972) Từ biểu đồ sơ đồ (hình 2), tác giả chứng minh tỷ lệ Mg/H nồng độ Si dung dịch đất giảm, có nghĩa độ chua đất rửa trôi tăng trớc hết Montmorillonit đến Kaolinit bị chuyển hoá thành Gipxit Trong tài liệu tổng kết nghiên cứu đất nhiệt đới, tác giả Goocbunop (1974); Jackson (1968); Fridland (1973); Gradusov (1971); Pagel (1981) có nhận định yếu tố điều kiện hình thành đất, đặc biệt nồng độ nh loại cation, trị số pH dung dịch đất (phụ thuộc vào đá mẹ, địa hình nớc ngầm) mức độ rửa trôi mạnh (khí hậu ẩm, địa hình thoát nớc nhanh ) đặc trng cho đất nhiệt đới, cận nhiệt đới mà có tồn nhiều loại khoáng sét khác nhau: - Montmorillonit phần Vecmiculit chiếm thành phần khoáng u cấp hạt sét đất đất phát triển đá mẹ siêu kiềm, kiềm phong hoá mạnh nh Serpentinit, Bazan, Dolerit, Tuf bazan, đọng Cacbonat lợng cation kiềm, kiềm thổ, đặc biệt lµ Mg cao (gutterrez Riod vµ Gonzales Garcia 1950; Schermann Uehara 1956 ) có bổ sung tích luỹ cation kiềm thổ địa hình thấp trũng (đọng sản phẩm kiềm từ địa hình xung quanh cao hơn) rửa trôi cation kiềm (khí hậu ma, địa hình phẳng) Những điều kiện thờng gặp loại đất đen Vermisol, số loại đất phù sa, đất mặn, đất kiềm (Shefferr 1960) - Nếu điều kiện bị thay đổi đất theo hớng rửa trôi hoá chua mạnh Montmorillonit chuyển thành Kaolinit (Jackson 1968 - Pagel 1967) Trong thực tế tác giả nhận thấy số loại đất biểu chuyển hoá rõ rệt Fridland nghiên cứu loại vỏ phong hoá nhiệt đới Việt Nam nhận thấy loại đất đen sản phẩm Tuff Bazan đọng Cacbonat bên cạnh Montmorillonit có Illit, Kaolinit, Halluzit Theo Uchiyama vµ Owikura (1956); Hamdi (1959); Mohr (1972) loại đất sản phẩm trầm tích (phù sa sông, đất glây trồng lúa, đất mặn ven biển) thờng Illit chiếm u Trong trình phát triển đất này, điều kiện khí hậu ôn đới Illit tồn bền vững, có d thừa nớc nơi thấp trũng ngập nớc liên tục Illit chuyển thành Illit giÃn nở Montmorillonit kali (Goocbunop cộng 1974; Calvo 1956; Chang Lee 1958) - Các tác giả nh Mohr (1972); Sherman (1952); Jackson (1968) nhận thấy đất trầm tích chua mạnh vùng cận nhiệt đới Montmorillonit Illit chuyển thành Chlorit thứ sinh Kaolinit Sự chuyển hoá liên quan đến xu hớng giảm độ phì đất trầm tích sialit, phù sa bồi tụ - Dới điều kiện phong hoá hoá học mÃnh liệt (khí hậu nhiệt đới nóng ẩm cao) rửa trôi mạnh (thoát nớc tự sờn, đỉnh đồi núi) cation kiềm axit silicic Kaolinit chiếm u phần lớn hình thành trực tiếp từ sản phẩm phong hoá, điển hình đất Ferralit Các tác giả Chang Lee (1958); Tamura céng sù (1955); Jackson (1968); Mehlich (1960); Sherman (1962); Goocbunop (1074); Fridland (1973); Pagel (1965-1967) thu đợc kết phân tích khoáng sét hoá học, nhiệt sai, Runtgen loại đất đồi núi độ cao 200-1000 m, nhiều loại đá mẹ khác nhau, kể đá kiềm trung tính nh Bazan đá vôi Kaolinit chiếm u Chính nhà thổ nhỡng phát sinh học ngày đà coi Kaolinit tiêu đặc trng cho trình Ferralit hoá vùng nhiệt đới nóng ẩm - Trong điều kiện đất đặc biệt rửa trôi chua hoá cực mạnh (300-4000 mm/năm) Sherman (1952) Mohr (1972) thấy mặt Kaolinit không bền vững chuyển thành Gipxit, mặt khác nghèo axit silicic đà ngăn cản hình thành Kaolinit trực tiếp từ sản phẩm phong hoá Sherman đà đa sơ đồ lợng ma hàng năm thành phần khoáng sét đất nhiệt đới ẩm liên tục Đài loan để minh hoạ tợng (hình 3) Đến tác giả nhận định thống đất Ferralit phong hoá mạnh, mức độ phong hoá rửa trôi tăng lớp khoáng sÐt chun ho¸ theo quy lt: Kho¸ng líp -> Kho¸ng líp -> oxyt tự Đây nguyên nhân giải thích số đất Ferralit, cấp hạt sét, tỷ lệ % khoáng vật phân tán cao, oxyt tự (Fe2O3; Fe(OH)3; Al(OH)3) chiếm cao Có nơi hình thành nên mỏ boxit giàu nhôm H.3: Lợng ma hàng năm thành phần cấp hạt sét đất ẩm Đài Loan (theo Sherman - 1952) III Vai trò khoáng sét đất Từ nghiên cøu, thÝ nghiƯm, quan s¸t, kh¸m ph¸ cÊu tróc đặc biệt khoáng sét nh tồn tại, chuyển hoá chúng điều kiện nội , ngoại sinh khác đất, ngày nhà khoa học nông nghiệp thống loại khoáng sét nói chung kích thớc phân tử nhỏ, có cấu trúc tinh thể phiến lớp tạo nên tính chất đặc thù: tính mang điện, khả hydrat hoá, tính liên kết, giÃn nở, định hình, ®· ¶nh h−ëng lín ®Õn mét sè tÝnh chÊt lý hoá học quan trọng đất, đặc biệt quan trọng khả hấp phụ trao đổi ion đất Kelley (1948); Ehwald(1974); Scheffer Lieberoth (1957); Melich (1960); Pagel (1974); Rosler vµ Starke (1967); Kanehiro vµ Sherman (1956) đà có công trình nghiên cứu so sánh phân tích mối quan hệ hàm lợng sét khoáng sét đất với khả hấp phụ trao ®ỉi ion (dung tÝch hÊp thu cation vµ anion) cđa nhiều loại đất khác vùng nhiệt đới cận nhiệt đới, đến nhận định hàm lợng thành phần khoáng sét đất với chất mùn định dung tích hấp thu cation (Tldl/100g đất) đất Tác giả nhận thấy loại đất chứa khoáng sét lớp (Montmorillonit, Illit, Vecmiculit) DTHT sét chiếm tỷ lệ lớn giữ trị số ổn định dung tích hấp thu cho đất Từ kết nghiên cứu 20 loại đất khác vùng nhiệt đới giới, Mehlich (1960) đà chứng minh đất cát, nghèo sét T phụ thuộc chủ yếu vào hàm lợng mùn (chiếm 60%) đất đen (Vertisol, đất phù sa, phù sa trồng lúa) có hàm lợng sét cao (> 35%) chủ yếu Montmorillonit Illit T lại đợc định khoáng sÐt (chiÕm 85%) Trong 60 mÉu ®Êt ViƯt Nam, Pagel 1962 đà rút phần lớn đất Ferralit, Feresialit, ®Êt phï sa chua, keo sÐt Kaolinit chiÕm −u T thấp hẳn phụ thuộc chủ yếu vào hàm lợng hữu Trong 1% mùn T trung bình 2,34ldl/100g (= 4,66 ldl/1% C) nhng 1% sÐt chØ cã 0,078 ldl Nh− vËy, râ rµng thµnh phần khoáng sét ảnh hởng rõ đến dung tích hấp thu đất loại khoáng sét có dung tích hấp thu cation khác (bảng 1) Vin (1974) làm thí nghiệm loại đất trinidad kết luận đất chứa nhiều khoáng sét lớp tỷ lệ % tích điện âm ổn định chiếm u (>92% DTHT cation); đất giàu Kaolinit oxyt tự tỷ lệ % điện tích âm biến động tăng theo phát triển thoái hoá (lÃo hoá) đất từ 8-60%T Còn đất đà già thoái hoá (khoáng sét bị phá huỷ) tỷ lệ % tích điện âm biến đổi theo pH tăng với hàm lợng mùn từ tầng C đến tầng A Mehich (1960) nh Miller thu đợc kết thí nghiệm tơng tự Họ nhận thấy chuyển hoá khoáng sét đất nhiệt đới từ khoáng lớp -> lớp -> oxyt tự nguyên nhân giảm tỷ lệ tích điện âm / tích điện dơng khoáng sét, có nghĩa giảm tỷ số hÊp phơ cation / hÊp phơ anion cđa ®Êt Pagel (1981) đà tổng kết nhiều kết nghiên cứu vấn đề trình bày rõ ràng khoa học sơ đồ khả năng, tính chất có mặt loại khoáng sét loại đất nhiệt đới cận nhiệt đới (bảng 1) Từ sơ đồ này, chứng minh mối quan hệ chặt chẽ có ý nghĩa thành phần khoáng sét, khả hấp thụ trao đổi ion chúng với hình thành loại đất khác Sơ đồ giúp hiểu rõ chất khoáng sét, tham gia tích cực vào việc đánh giá độ phì loại đất thông qua dung tích hấp thu ion chóng, cịng nh− cã thĨ dùa vµo dung tÝch hÊp thu đất cấp hạt sét đất ta định tính sơ đợc thành phần khoáng sét loại đất Bảng 1: Sơ đồ tính chất tồn khoáng sét loại đất (Pagel - 1982) Kho¸ng sÐt Montmorillonit Illit Kaolinit Oxyt tù T toàn phần ldl/100g sét ~100 ~30 ~6 - ~5 - T cố định (tỷ lệ %) 95 60 25 T biÕn ®éng (tû lƯ %) 40 75 100 Dung tÝch hÊp thu anion ldl/100g sÐt ~4 ~8 ~9 ~12 Dung tÝch hÊp thu Kation >20 >3 ~0,7 3 ~2,5 2,0 Illit, Vecmiculit > Kaolinit > oxyt tự SiO2 vô định hình Khả hút nớc dạng hấp phụ đất liên quan tới tính trơng đất, nh thấm thoát nớc đất Đất giàu Montmorilloni có khả hút nớc cao vào khe hở khoáng sét tính trơng lớn, ngợc lại Kaolinit hút nớc hơn, đất thấm nớc cao hơn, sức hút ẩm thấp nên độ ẩm héo thấp (Nguyễn Vy - Trần Khải 1978) Phơng pháp Enslin đà đợc sử dụng rộng rÃi có hiệu để đánh giá mẫu khoáng sét nh khả hút ẩm đất có thành phần khoáng sét khác nớc Đông âu (Sturr Schmidt 1983) Vấn đề xác định khả hút ẩm đất quan trọng việc đánh giá độ ẩm hấp thu đất, khả chịu hạn trồng loại đất có thành phần khoáng sét khác Do theo phơng pháp cần thiết thích hợp với đề tài nghiên cứu chÕ ®é Èm cđa ®Êt n−íc ta, mét ®Êt n−íc thc vïng nhiƯt ®íi nãng Èm, song chÕ ®é ẩm loại đất khác thời vụ năm phức tạp Tóm lại, từ công trình nghiên cứu vai trò khoáng sét diễn biến hình thành đất khác đến tính chất lý, hoá học đất nhà khoa học thổ nhỡng đà khẳng định ngành thổ nhỡng học phải coi khoáng sét tiêu quan trọng, cần thiết, sở chẩn đoán xác quy luật phát sinh, phát triển đất, đánh giá tính chất chất độ phì thực tế đất Những năm gần đây, nhà nông học giới đà quán triệt nghiêm túc hớng cải tạo đất có thành phần giới nhẹ, khoáng sét xấu thông qua DTHT thÊp, tÝnh chÊt vËt lý xÊu b»ng biƯn ph¸p bỉ xung cải thiện cải tạo thành phần khoáng sét đất (Reuter 1973) Tuy nhiên cần lu ý hàm lợng sét số loại khoáng sét loại đất cao chiếm u ảnh hởng không tốt đến vài tính chất đất Ví dụ đất giàu sét, lại giàu Montmorilloni ẩm ngậm nớc dễ úng, khô co mạnh nứt nẻ hại rễ cây, DTHT đất cao làm khó hút thức ăn từ đất, độ ẩm héo cao dễ thiếu nớc từ đầu mùa khô, ma IV Tình hình nghiên cứu khoáng sét đất Việt Nam Vấn đề nghiên cứu thành phần khoáng sét đất Việt Nam đợc chuyên gia thổ nhỡng Liên Xô (Goocbunop, Fridland) Đức (Pagel) nhà thổ nhỡng Việt Nam (Nguyễn Vy, Trần Khải, Cao Liêm, Tôn Thất Chiểu ) bắt đầu tiến hành từ năm 69 lại So với hàng loạt công trình nghiên cứu phát sinh, phân loại tính chất lý, hoá, sinh học loại đất Việt Nam việc nghiên cứu khoáng sét phơng pháp tiên tiến - Trong tác phẩm "Vỏ phong hoá nhiệt đới ẩm" Fridland (1973), ông đà trình bày số kết nghiên cứu khoáng sét cđa c¸c líp vá phong ho¸ chÝnh cđa vïng nhiƯt đới phía Bắc Việt Nam phơng pháp nhiệt sai Đó tài liệu khoáng sét ban đầu có giá trị vấn đề phát sinh, phân loại đất nớc ta Theo Fridland trình hình thành đất dới điều kiện đá mẹ, địa hình, sinh khí hậu phong phú vùng nhiệt đới, thành phần khoáng sét đất Việt Nam đa dạng, khoáng sét Kaolinit chiếm u loại đất Ferralit Sự xuất thành phần khoáng sét số loại đất đen thung lũng vùng đồi núi nớc ta (đọng Cacbonat, đọng Tuff Bazan) bao gồm Montmorilloni, Kaolinit, Haluzit đà sở để tác giả nhận định Việt Nam có vỏ phong hoá Magalit - Ferralit khác với loại đất Vertisol thuộc vỏ phong hoá vùng nhiệt đới khác giới nh Châu úc, ấn độ, Inđônêsia, Sudan, Nam phi, Marốc - Goocbunop (1955) đà nghiên cứu thành phần khoáng sét đất keo sét đất vùng Bắc Việt Nam phơng pháp nhiệt sai hai phẫu diện đất đồi núi (trên đá Bazan đá Granit).Tác giả đà chứng minh hình thành khoáng sét vùng nhiệt đới phụ thuộc vào thành phần đá mẹ mức độ phong hoá đá mẹ rõ rệt Đây tài liệu ban đầu có giá trị phạm vi vùng đồi núi nớc ta - Từ năm 1963 đến 1974, nhà thổ nhỡng học Đức Pagel đà có nhiều công trình nghiên cứu đất nhiệt đới nói chung đất nhiệt đới Việt Nam, ông đề cập đến thành phần khoáng sét đất nh mối quan hệ khoáng sét khả hấp phụ, trao đổi ion đất Trong tài liệu, tác phẩm nghiên cứu đà công bố nh "Các loại đất nhiệt đới Việt Nam" tác giả thống vùng đồi núi miền Bắc Việt Nam loại đất Ferralit khoáng sét Kaolinit chiÕm −u thÕ; ë mét sè ®Êt phï sa trång lúa vùng đồng miền bắc khoáng sét phổ biến Illit, Vecmiculit, Montmorilloni nên dung tích hấp thu đất cao khoáng sét định, đất Ferralit đồi núi dung tích hấp thu thÊp vµ chđ u mïn chi phèi - Nhng nói công trình nghiên cứu "Sự phân bố khoáng sét đất miền Bắc Việt Nam" Trần Khải - Nguyễn Vy đăng tạp chí Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp 8/1969 sau tác giả viết hoàn chỉnh lại tác phẩm "Nghiên cứu hoá học đất vùng Bắc Việt Nam" 1978 toàn diện Từ kết nghiên cứu thành phần khoáng sét số mẫu đất đại diện cho loại đất vùng Bắc nớc ta phơng pháp: nhiệt sai, tia Runtgen kính hiển vi điện tử, tác giả đà tổng kết đợc tồn khoáng sét loại đất nghiên cứu: + Vùng đất đồi núi mà trình Ferralit chủ yếu Kaolinit khoáng sét Thành phần khoáng sét chịu ảnh hởng lớn ®¸ mĐ Trong ®Êt ®en båi tơ ë thung lịng đá vôi khoáng sét 2:1 chiếm đại phận đất Việt Nam có chứa Montmorilloni + Đất phù sa vùng đồng tuỳ theo tuổi bồi tụ, địa hình cao thấp mà có phân bố nhiều khoáng sét Kaolinit, Haluzit, Vecmiculit Illit Các đất phù sa có nguồn gốc mẫu chất đất ngập nớc quanh năm không ngập nớc, đất mặn, trung tính mặn chua, thành phần khoáng sét khác đáng kể + Từ số thực nghiệm xác định lý hoá tính số loại đất chứa thành phần khoáng sét khác nhau, tác giả đà đánh giá u, nhợc điểm loại khoáng sét nh Kaolinit, Montmorilloni, Illit Kaolinit có độ phân tán thấp, dung tích hấp thu thấp, nguồn dinh dỡng K, Ca, Mg thiếu song có u điểm khả thấm nớc cao, sức hút ẩm thấp nên độ ẩm héo thấp, tính trơng co thấp Kaolinit vùng đất Ferralit thờng tồn song song với Gơtit, yếu tố chủ đạo việc tạo thành cấu trúc viên bền đất Khoáng sét Montmorilloni có dung tích hấp thu cao nhng đất phải có hàm lợng hữu cao đất có cấu trúc bền, đất nghèo hữu đất ẩm nhanh, co mạnh, độ ẩm héo cao Đất giàu Illit nguyên nhân làm đất giàu kali chuyển hoá Mica - Hydromica làm khả di động dễ tiêu kali cho trồng tăng lên rõ rệt Sự xuất Vecmiculit hầu hết đất phù sa vùng Bắc Việt Nam, khoáng sét cã c¶ Fe+3, Fe+2, cã ý nghÜa lín chÕ độ lân đất Các tác giả thừa nhận thành phần khoáng phức hệ hấp thu đất khoáng sét tạo nên mà phức hệ hấp thu đối tợng định toàn tính chất vật lý, hoá học đất Trong báo cáo gần "Mối quan hệ giống lúa với độ phì nhiêu thực tế chất đất" (1986) Nguyễn Vy đà kết luận: "Yếu tố chủ đạo thích ứng với giống lúa đem khảo sát lợng dung tích hấp thu đất yếu tố độ phì nhiêu chủ đạo có tính chất định" - Trần Khải Phạm Tín tiến hành nghiên cứu "Đặc điểm khoáng vật loại đất miền Bắc Việt Nam" (nghiên cứu đất phân tËp - 1978) vµ rót mét sè kÕt luận khoáng vật chiếm u đất tơng tự nh nghiên cứu Nguyễn Vy - Trần Khải - Nguyễn Công Pho - Tôn Thất Chiểu - Cao Liêm nghiên cứu đất vùng rừng Khôp Easup - Tây Nguyên (1983) đà phân tích thành phần khoáng sét phơng pháp nhiệt sai kính hiển vi điện tử nhận thấy loại đất xám bạc màu loại đá mẹ phù sa cũ khoáng sét Kaolinit chiếm u thế, đất phù sa bồi tụ có địa hình thấp tồn Hydromica Nh nói vấn đề nghiên cứu tính chất cấu trúc khoáng sét đà đợc nhà khoáng sét học giới thống khẳng định rõ rệt Sự hình thành chuyển hoá khoáng sét loại đất thuộc đới khí hậu có điều kiện hình thành đất khác nhau, đặc biệt ®Êt vïng nhiƯt ®íi cịng ®· ®−ỵc ®Ị cËp tíi víi nh÷ng ý kiÕn thèng nhÊt ViƯt Nam thc vïng ®Êt nhiƯt ®íi nãng Èm ®iĨn h×nh cđa khu vùc Đông nam với điều kiện hình thành phát triển đất phong phú Cùng với kết nghiên cứu khoáng sét nhà thổ nhỡng Việt Nam trớc đây, thấy cần phải tiếp tục tiến hành nghiên cứu, hoàn chỉnh thêm tài liệu khoáng sét vùng đất phía Nam nớc ta, đồng thời góp thêm lý luận khoa học vai trò khoáng sét tính chất đất, khẳng định tiêu chuẩn đoán độ phì quan trọng Các kết nghiên cứu, kết luận tác giả giới nh nớc đà thực giúp đề đợc nội dung cụ thể cho đề tài nghiên cứu, đồng thời tài liệu khoa học quý báu để so sánh, đối chiếu, đánh giá đắn hơn, khách quan kết nghiên cứu Từ nội dung đề tài nghiên cứu gồm: 1- Xác định thành phần hàm lợng khoáng sét loại đất Việt Nam 2- Xác định quy luật chuyển hoá khoáng sét đất dới điều kiện hình thành đất khác 3- Bớc đầu nghiên cứu mối quan hệ thành phần khoáng sét đất với dung tích hấp thu đất, số dạng kali khả hút nớc loại đất  ... tài liệu nghiên cứu khoáng sét loại đất toàn đất nớc đà giải phóng, tiến hành đề tài nghiên cứu: "Khoáng sét liên quan chúng với vài tiêu lý, hoá học số loại đất Việt Nam" Chúng hy vọng kết nghiên... tổng quan vấn đề nghiên cứu khoáng sét Trớc trình bày cụ thể phơng pháp kết nghiên cứu khoáng sét đất Việt Nam, chơng xin giới thiệu số vấn đề khoáng sét vài t liệu nghiên cứu khoáng sét đất, ... Chaletier 19 87; Laresen Wberry - 19 17 ; Coorecl 19 27 ; Norton 19 39 ) vµ ngµy đợc hoàn chỉnh với phơng pháp phong phú thiết bị lò nung đại (Barschad - 19 52 ; Mauer - 19 54 ; Lehmann - 19 54 ; Robert - 19 57