ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM.. PGS.TS..[r]
(1)ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
PGS.TS NGUYỄN THẾĐẶNG (Chủ biên)
PGS.TS ĐẶNG VĂN MINH, TS NGUYỄN THẾ HÙNG TS HỒNG HẢI, TS ĐỖ THỊ LAN
Giáo trình
ĐẤT TRỒNG TRỌT
(2)LỜI NĨI ĐẦU
Giáo trình Đất trồng trọt được biên soạn cơ sởkế hoạch đào tạo hệđại học ngành trồng trọt số ngành gần với ngành trồng trọt Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên Giáo trình cung cấp cho sinh viên kiến thức cơbản về nguồn gốc, thành phần, tính chất đất sử dụng đất trồng trọt.
Trong biên soạn, tập thê tác giảđã bám sát phương châm giáo dục Nhà nước Việt Nam gắn liền lý luận với thực tiễn Đồng thời với việc kế thừa kiến thức khoa học đại giới, tác giảđã mạnh dạn.đưa kết nghiên cứu Việt Nam vào tài liệu, đặc biệt kết nghiên cứu ở
vùng núi phía Bắc Việt Nam.
Tham gia biên soạn giáo trình gồm:
PGS TS Nguyễn Thế Đặng chủ biên biên soạn mở đầu, chương 1,6
PGS TS Đặng Văn Minh biên soạn chương và 3. TS Nguyễn Thế Hùng biên soạn chương 4.
TS Hoàng Hải biên soạn chương 5. TS Đỗ Thị Lan biên soạn chương 7.
Tập thể tác giả cảm ơn sự đóng góp ý kiến cho việc biên soạn giáo trình này thầy cô giáo Khoa Tài nguyên Môi trường, Khoa Nông học, Trường
Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
Chúng cho giáo trình tốt, chắn khơng tránh khỏi những thiếu sót Vì chúng tơi mong nhận thêm sự đóng góp ý kiến
đồng nghiệp độc giả. Xin chân thành cảm ơn.
(3)MỞĐẦU Khái niệm vềđất
Đất phần vỏ trái đất, lớp phủ lục địa mà bên đá khống sinh nó, bên thảm thực bì khí
Đất lớp mặt tơi xốp lục địa có khả sản xuất sản phẩm trồng Như khả sản xuất sản phẩm trồng (độ phì đất thuộc tính khơng thể thiếu đất (William)
Theo nguồn gốc phát sinh, tác giả Đôkutraiep định nghĩa: Đất vật thể tự nhiên hình thành tác động tổng hợp năm yếu tơ là: Khí hậu, đá mẹ, địa hình, sinh vật thời gian Đất xem thể sống, ln ln vận động, biến đổi phát triển
Đất cấu tạo nên chất khoáng (chủ yếu từ đá mẹ) hợp chất hữu hoạt động sống sinh vật cung cấp Vì khác đất sản phẩm vỡ vụn đá là: Đất có độ phì nhiêu đá khống lại khơng có
Vai trị đất
Đối với sản xuất nông lâm nghiệp, đất tư liệu sản xuất vô q giá, khơng thay Đất mơi trường cho mọc đó, cung cấp chất dinh dưỡng nước cho sính trưởng phát triển
Đất phận quan trọng hệ sinh thái Đất coi "hệđệm", phễu lọc" luôn làm môi trường với tất chất thải hoạt động sống sinh vật nói chung người nói riêng trái đất
Nhiệm vụ nội dung mơn đất
Tuỳ ngành mà có nội dung nghiên cứu khác Các nhà địa chất quan tâm đến địa tầng địa mạo, khống vật nham thạch, nhà xây dựng ý đến độ bền móng nước ngầm, nhà hố học quan tâm chun sâu vào phân tích thành phần tính chất hố học đất, nhà nơng lâm nghiệp sâu vào tính chất độ phì đất hướng sử dụng cải tạo v.v Tập hợp tất nghiên cứu hình thành nên ngành khoa học đất
Khoa học đất môn học sở phục vụ môn học chun mơn khác, quan hệ chặt chẽ với mơn hố học, vật lý, sinh vật, khí tượng mơn nơng hố học Vì nhiệm vụ nội dung môn học đất là:
- Nghiên cứu nguồn gốc đất quy luật phát sinh, phát triển quy luật phân bốđất đai lục địa
- Nghiên cứu thành phần, cấu tạo tính chất đất.cũng nhưđộ phì nhiêu
(4)Chương
NGUỒN GỐC VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT 1.1 KHỐNG VẬT VÀ ĐÁ HÌNH THÀNH ĐẤT
Khoáng vật hợp chất tự nhiên, hình thành trình lý hoá học xảy vỏ hay bề mặt trái đất Khoáng vật cấu tạo nên từ hợp chất hoá học, chúng chủ yếu tồn đá vả sốở đất
Đá vật thể tự nhiên hình thành tập hợp hay nhiều khoáng vật lại với Đá thành phần tạo nên vỏ trái đất
Dưới tác động yếu tố ngoại cảnh, đá khoáng bị phá huỷ tạo thành mẫu chất tù hình thành nên đất Vì vậy, nguồn gốc đất từđá khoáng
Đa sốđá vỏ trái đất hình thành tập hợp kết hợp từ hai khoáng vật trở lên, nhìn chung đá có cấu tạo phức tạp Cũng mà vỏ trái đất tạo thành bao gồm nhiều loại khoáng đá khác với tỷ lệ khác (Bảng 1.1).
Bảng 1.1: Thành phần đá khoáng của vỏ trái đất (Trọng lượng: 2, 85 1019 tấn)
Đá % tích Khống % thề tích
Granitititith 10,4 Thạch anh 12,0
Granodiorit Diorit 11,6 Phenpat kim 12,0
Bazan, Gabro macma siêu 42.6 Plazokla 39,0
Cát đá cát ,7 Mịch 5,0
Sét phiến sét 4,2 Amphibolit 5,0
Đá cacbonat 2,0 Phu 11,0
Gnai 21,4 olivin 3,0
Phiến tinh thể 5,1 Khoáng sét 4,6
Đá cẩm thạch 0,9 canxit Dolomit 2,0
Magnetit 1,5
Khoáng khác 4,9
(Scheffer Schachtschabel, 1998)
(5)Bảng l.2: Thành phần hoá học của vỏ trái Đất
Hợp chất Nguyên tố
Tên % trọng lượng Tên % trộng lượng % thể tích
Si02 57,6 47,0 88,2
AI2O3 15,3 Si 26,9 0,32
Fe203 2,5 Al 8,1 0,56
FeO 4,3 Fe3+ 1,8 0,32
MgO 3,9 Fe2+ 3,3 1,08
CaO 7,0 Mg 2,3 0,60
Na20 2,9 Ca 5,0 3,42
K20 2,3 Na 2,1 1,55
Ti02 0,8 K 1,9 3,49
C02 1,4
H20 1,4
MnO 0,16
P2O5 0,22
(Scheffer Schachtschabel, 1998)
1.1.1 Khoáng vật
Nhờ tiến khoa học kỹ thuật vật lý người ta biết cấu tạo loại khống Đó bố trí đơn vị cấu tạo khơng gian, kích thước tương đối chúng, tính chất cách nối chúng với tính chất thân nguyên tử chiếm vị trí định
Các khống vật thành phần, cấu tạo tính chất phức.tạp, ngồi thực địa người ta phân biệt chúng với nhờ số tính chất như: Độ phản quang, độ cứng, màu sắc, vết rạn, cấu trúc, tỷ trọng Ví dụ: khống canxit có mầu trắng, trắng vàng sủi bọt với HCl; hay khống vật ơlivin có màu xanh cây.v.v Có nhiều loại khống khác tự nhiên, ta chia khống vật làm hai nhóm là: khoáng vật nguyên sinh khoáng vật thứ sinh
Khống vật ngun sinh khống hình thành nên đồng thời với đá chưa biến đổi thành phần cấu tạo Như khống ngun sinh thường có đá chưa bị phá huỷ, loại khoáng bền vững đất thạch anh
Khoáng vật thứ sinh khoáng nguyên sinh bị biến đổi thành phần, cấu tạo tính chất Như khống vật thứ sinh thường gặp mẫu chất đất
1.1.1.1 Khoáng vật nguyên sinh
Căn vào thành phần hoá học cấu trúc, khoáng vật nguyên sinh chia thành lớp sau:
Lớp silicat:
Silicat chiếm xấp xỉ 75% trọng lượng vỏ trái đất Silicat hợp chất phức tạp bao gồm nhiều nguyên tố hố học, cấu trúc tinh thể thành phần sở khối SiO4 bón mặt, Si nằm đỉnh khối tứ diện ôxy Sự
(6)kiến trúc tinh thể silicat Trong tự nhiên ta hay gặp số khoáng vật lớp silicat sau:
- Otivin - (MgFe)2SiO4: Cịn gọi peridot hay crysalít Olivin thường kết tinh
thành khối hạt nhỏ Màu sắc biến đổi từ màu phớt lục (xanh cây) vàng sang màu lục, không màu suốt Ohvin thường có đá bazan
- Mica: Khống mica thường tạo thành chậm, nên có đá macma axit xâm nhập Có hai loại mica trắng mica đen
+ Mica trắng (muscovit) có cơng thức hố học: K.Al2 (Si3.AlO10) (OH.F)2
Mica trắng có cấu trúc dẹt hay tấm, tập hợp thấy khối hạt vảy đặc sịt Màu sắc hầu hết có màu trắng, có màu vàng đục, ánh thuỷ tinh Mica trắng gặp nhiều đá granit, diệp thạch mica gnai
+ Mica đen (biotit) có cơng thức hố học: K (Mg.Fe)3 (Si3AlO10) (OH.F)2 cấu
trúc giống mica trắng, màu đen Mica đen gặp nhiều đá granit, diệp thạch mica, gnai nhiều gặp cát, sỏi số sông suối
Ogit - (Ca.Na) (Mg.Fe.Al) (Si.Al)2O6: Ogit có thành phần hố học phức tạp
các pyroxen khác Hầu thừa MgO.FeO Cấu trúc thành khối đặc sịt có màu xanh đen, đen phớt lục, ánh thuỷ tinh Ogit có nhiều đá gabrơ
Hoocnơblen - (Ca.Na)2 (Mg.Fe.Al.Ti)5.(Si4.O11) (OH)2: Có màu xanh đen,
nhưng nhạt ogit, ánh thuỷ tinh tinh thể dài
- Phenpat - Na (Al.Si3O8).K (Al.Si3O8).Ca (Al2Si2O8),
aluminsilicat Na - K Ca: Trong tất silicat phenpat khống phổ biến nhất, chiếm khoảng 50% trọng lượng vỏ trái đất Khoảng 60% phenpat đá macma, 30% đá biến chất (nhất 'tinh thể phiến thạch) cịn khoảng 10% trầm tích sa thạch cuội kết Theo thành phần hoá học người ta chia phenpat thành loại: + Phenpat Ca - Na: Hay plazokla
+ Phenpat K - Na: Hay octoklaz
+ Phenpat K - Ba: Hay hialophan (ít gặp)
Lớp ơxit.
Tương đối phổ biến tự nhiên, bao gồm ơxit đơn giản ôxit phức tạp, không chưa OII Thường gặp khoảng sau:
- Thạch anh - SiO2: Có Cấu trúc tinh thể hình lục lăng, đầu khối chóp nón
Màu trắng đục, có tạp chất lẫn vào có mầu hồng, nâu đen, cứng, thạch anh thành phần cát sỏi
- Hêmatit - Fe2O3: Cấu trúc dạng khối phiếu dày Màu đen đến xám thép, vết
vạch nâu đỏ, hình thành mơi trường ơxit hoá Thường gặp mỏ lớn nhiệt dịch - Manhêtit - Fe3O4: ít bị tạp nhiễm Tinh thể hình khối mặt Thường thấy
(7)Lớp cacbonat:
Phổ biến tự nhiên Đặc điểm dễ sủi bọt với HCl Ta thường gặp số khoáng sau:
- Canxit - CaCO3: dạng tinh thể, khối hình bình hành lệch, thành Màu sắc
thường trắng đục chuyển vàng nâu nhiều tạp chất Tinh thể canxit óng ánh Thường gặp vùng núi đá vôi kết đọng lại từđá khác sản phẩm vỡ vụn khác
- Dolomit - Ca.Mg (CO3)2: dạng khối bột, màu xám.trắng, vàng, nâu
nhạt, lục nhạt, ánh thuỷ tinh Dolomit khoáng tạo đá phổ biến, với tác dụng nhiệt dịch, đá vôi dolomit tạo thành khối dolomit lớn cộng sinh với manhê Khơi dolomit có liên quan đến lớp trầm tích cacbonat Trong địa tầng dolomit tạo thành khối xen kẽ với CaCO3 Những đá vôi biến chất Việt Nam thường chứa
dolomit Dolomit có nhiều cơng dụng công nghiệp nông nghiệp chế biến phân bón
Siderit - FeCO3: kiến trúc tinh thể giống canxit Mầu phớt vàng, xám,
nâu, ánh thuỷ tinh Lớp photphat:
Lớp có nhiều khoáng vật, tỷ lệ trọng lượng chúng vỏ trái đất tương đối thấp Có khống vật sau:
- Apatit: Có loại: Fluorapatit - Ca5(PO4)3F Clorapatit - Ca5(PO4)3.Cl
Tập hợp phổ biến dạng khối hạt đậu, sít, tinh thể nhỏ, đơi dạng mạch không mầu, màu trắng vàng nâu ánh thuỷ tinh đến ánh mờ Ở Việt Nam apatit có nguồn gốc từ trầm tích nhưỞ Lào Cai có dải trầm tích apatit dài 70km rộng km, chúng xen với đá dolomit, đá vôi diệp thạch Apatit loại khống dùng làm phân bón chứa lân
Photphorit - Ca5(PO4)3: Chính dạng apatit có nguồn gốc trầm tích,
thường gặp dạng mạch hay dạng khối Chúng thường chứa lẫn cát, đất chất khác Thực trình phong hố đá vơi giàu photpho lỗ hổng tạo nên tích tụ photphorit Việt Nam mỏ photphorit thường gặp hang núi đá vơi ngun liệu chế photphorit để bón ruộng
Lớpsunfua, sunfat:
Do đặc điểm địa hoá học S khơng giống ngun tố hố học khác, việc S cho ta phân tử có nguyên tử, lại có khả tạo nhiều
ion dương âm khác Các ion S2- (giống O2-) (S2)2- Sản phẩm
phân ly H2S Các ion có liên quan đến hình thành sunfua Trong trường hợp
oxy hố, S cho ta hợp chất phân tử SO2 Trong dung dịch cho anion phức
tạp (SO3)2-, trường hợp oxy hố mạnh cho (SO4)2-, có cation S4+
(8)- Pyrit - FeS2: (còn gọi vàng sống): tinh thể vuông, màu vàng, ánh kim Pyrit
có thể có nguồn gốc: Một núi lửa phun ra, hai đất đầm lầy giàu chất hữu cơ, yếm khí Pyrit có rải rác nhiều nơi khơng tập trung thành mỏ lớn
- Thạch cao - CaSO4.2H2O: là dạng hỗn hợp học gồm chất sét, chất hữu cơ,
cát
Dạng tinh thể lăng trụ dài, cột, tấm, khe gặp dạng sợi Màu trắng, có màu xám vàng đồng đỏ, nâu, đen ánh thuỷ tinh đến xà cừ Khi nung nước bốc cịn lại dạng bột trắng vơi Ở Việt Nam gặp Ở hang núi đá vơi vùng Đồng Văn (Hà Giang), có lẫn CaCO3 hay đất ngập mặn ven biển Thạch CaO
nguyên liệu nặn tượng bón ruộng
Alonit - K.Al3 (SO4).(OH): thường khối hạt nhỏ, Sợi bé, hay khối đất màu trắng
có sắc xám vàng đỏ ánh thuỷ tinh Nó thành khối tản mạn đá macma giàu kiềm sienit Hay gặp mạch nhiệt dịch, cát, đất sét, bocxit, nguyên liệu chế tạo phèn sunfat alumin
Lớp nguyên tố tự sinh:
Là khoáng vật nằm dạng đơn chất Ta thương gặp:
- Lưu huỳnh - S: có nơi gần núi lửa Tinh thể hình chóp Thường thành khối mịn hay khối dạng đất ánh kim loại, màu vàng
- Than chì - C: có màu đen bóng, mềm, thường gặp đá biến chất Phú Thọ, Yên Bái, Lào Cai
1.1.1.2 Khoáng vật thứ sinh
Khoáng vật thứ sinh phá huỷ khoáng vật nguyên sinh tạo thành Vì biến đổi thành phần, cấu trúc Đa số khoáng vật thứ sinh có kích thước nhỏ, khó phân biệt ngồi trời Căn theo thành phần hoá học người ta chia lớp
Lớp Alumin - silicat:
Thường khoáng vật nguyên sinh alumin - silicat phá huỷ thành, thường ngậm thêm nước dễ tiếp tục phá huỷ tạo thành khoáng sét Ta gặp lớp biotit, mầu trắng, nâu, nâu.phớt vàng vàng kim vàng đồng, phớt lục
- Hydro-mica: là khoáng mica ngậm thêm nước Thành phần hố học khơng cố định tuỳ thuộc số phân tử nước Ta thường gặp loại dạng mỏng giả hình biotit, màu trắng, nâu, nâu phớt vàng vàng kim vàng đồng, phớt lục
- Secpentin - Mg6 (SiO4) (OH)8: thường dạng tập hợp khối đặc sịt, màu lục
sẫm, mảnh mỏng với sắc lục vỏ chai tới lục đen, lục nâu, ánh thuỷ tinh đến mờ, ánh sáp Secpentin tạo nên nhiệt Các siêu bazơ số khoáng olivin bị biến đổi tạo thành secpentin Ở Việt Nam ta thấy núi Nưa (Thanh Hoá) núi đá secpentin
- Khoáng sét: ta thường gặp khoáng vật nảy 2 loại điển hình là:
(9)chua nên điển hình Việt Nam
+ Khống montmorilonit - Al2O3.4SiO2.nH2O: Có khả giãn nở lớn
kaolinit nên dung tích hấp thu cao Thường hình thành mơi trường chua
Lớp oxit và hydroxit:
Rất dễ gặp điều kiện nhiệt đới nóng ẩm Có khống vật điển hình là: - Oxít hydroxit Al: có hai loại diaspo (HAlO2) gipxit (Al(OH)3) Hai loại
này gồm hỗn hợp với tạo nên boxit, Lạng Sơn vùng từ Kỳ Lừa đến Đồng Đăng hay gặp loại
- Hydroxít Mn có màu đen, mềm, thường kết tủa thành hạt tròn nhỏ đất phù sa đất đá vơi Ví dụ loại là: manganit (Mn2O3.H2O) psidomelan
(mMnO.nMnO2.XH2O)
- Hydroxit Fe: nặng, có mầu từ nâu, nâu đỏ vàng đến đen Nói chung loại khống vật chứa sắt có khả biến thành hydroxit Fe Đây loại có nhiều đất đỏ Việt Nam Điển hình là: gơtit (HFeO2) limonit (2Fe2O3.H2O)
- Hydroxit Si: điển hình ơpan (SiO2.nH2O) Màu trắng, xám, mờ
thạch
Do silicat bị phá huỷ tách silic tạo thành Lớp cacbonat, sunfat, clorua:
Dưới tác dụng điều kiện ngoại cảnh, số kim loại kiềm kiềm thổ có chứa khống vật thành phần phức tạp bị tách dạng muối dễ tan canxit (CaCO3), manhetit (MgCO3), halít (NaCl) hay thạch cao
(CaSO4.2H2O) 1.1.2 Đá
Trong tự nhiên, theo nguồn gốc hình thành người ta chia đá làm nhóm là: - Nhóm đá macma
- Nhóm đá trầm tích - Nhóm đá biến chất 1.1 2.1 Đá macma
Nguồn gốc hình thành:
Macma hình thành khối alumin - silicat nửa lỏng nửa đặc (cịn gọi khối macma) nóng chảy từ lịng trái đất dâng lên chỗ nơng ngồi vỏ trái đất đơng đặc lại Khi nguội đi, sâu lòng vỏ trái đất gọi macma xâm nhập, phun trào mặt vỏ trái đất, đông đặc lại (nguội) gọi macma phún xuất
(10)phân lớp Macma xâm nhập macma phún xuất khác nhau, tốc độ nguội khối macma khác Đá xâm nhập hình thành khe rãnh vỏ trái đất, chịu lực ép lớp từ ngồi vào nên tản nhiệt chậm, khống vật có đủ thời gian để hình thành tinh thể lớn, nên thường có kiến trúc hạt thơ Đá phún xuất hồn tồn ngược lại, macma phun trào khỏi bề mặt vỏ trái đất nguội nhanh, thường có kiến trúc hạt nhỏ nguội đột ngột tạo đá có kiến trúc vi tính, thuỷ tinh Ngồi phún xuất cịn gặp loại đá bọt nhẹ xốp
Tính chất hố học chủ yếu macma từ khối dung dịch alumin silicat nóng chảy nên chứa chủ yếu SiO2, có sunfit thành phần bay
Trong đá macma gặp tất nguyên tố hố học có tự nhiên, chủ yếu hợp chất sau: SiO2, Al2O3, CaO, Na2O, K2O, Fe2O3
Những cứđể phân loại đá macma.
Ta phân loại đá macma dựa vào nằm, kiến trúc, thành phần khoáng vật tỷ lệ SiO2 có đá macma
Thế nằm:
Thường thấy thế:
+ Dạng hay vòm phủ: Đá chồng chất lên tạo thành núi lớn dốc
+ Dạng lớp phủ: Đá phân bố theo địa bàn rộng, tương đối phẳng tạo nên cao nguyên
+ Dạng mạch hay dòng chảy: Đá lấp vào khe nứt vỏ trái đất, hay khe suối tạo thành dải đá dài
+ Dạng vách hay tường: Đá xếp theo dạng thẳng đứng
Kiến trúc:
Chỉ hình dạng, trạng thái, cấu tạo khống vật mặt đá Gồm dạng kiến trúc:
+ Kiến trúc thuỷ tinh: Nhẵn bóng thuỷ tinh khơng nhìn thấy hạt
+ Kiến trúc vi tinh: Là kiến trúc hạt nhỏ, mắt thường khó phân biệt, nhẵn mịn
+ Kiến trúc hạt: Khoáng vật kết tinh đá thành hạt to nhỏ khác Nếu đường kính hạt > 5mm hạt lớn, từ - mm hạt trung bình < mm hạt nhỏ
(11)Thành phần khoáng vật:
Là tiêu quan trọng để phân loại đá
+ Khoáng vật đa số: Cịn gọi khống vật ưu thế, khống vật chiếm đa số loại đá Ví dụ: Phenpat khoáng đa số granit (chiếm 60 - 65% đá) hay thạch anh khoáng vật đa số đá macma a xít (60 - 75%) siêu a xít (>75%)
+ Khống vật màu: Là khống vật làm cho đá có màu sắc định Ví dụ: Ogít có màu xanh, xanh đen đá gabrơ hay olivin có màu xanh, xanh mạ đá bazan + Khoáng vật kèm: Là khoáng vật không trực tiếp tham gia vào thành phần cấu tạo đá mà chỉở với đá thơi Ví dụ: Trong vùng đá macma axit thường có quặng thiếc, vonfram kèm Đá macma bazơ có quặng sắt, crơm amiăng kèm
Tỷ lệ SiO2 có đá macma:
Là tiêu quan trọng để phân loại đá macma Trong tự nhiên, nhóm macma có 600 loại đá Để phân loại, người ta vào tỉ lệ SiO2 có đá macma để chia nhóm nhỏ(Bảng 1.3).
Bảng 1.3: Phân loại đá macma theo hàm lượng SiO2
Hàm lượng SiO2(%) Tên đá
>75 Macma siêu axit
65-75 Macma axit
52-65 Macma trung tính
40-52 Macma baza
<40 Macma siêu bazơ
Trong đá macma chứa nhiều loại khoáng vật khác nhau, chủ yếu là: Phenpat thạch anh, amphibolít, mica, plazokla, biotit, pỉit, olivin, chiếm tới 99% trọng lượng đá macma Thành phần hố học chủ yếu đá macma silic, nhơm, sắt, canxi, manhê (Bảng 1.4)
Bảng 1.4: Thành phần hóa học trung bình đá macma Các chất Hàm lượng trung bình (%)
Si02 59,12
AI2O3 15,13
Fe203 6,88
CaO 5,08 MgO 3,49
Na20 3,84
K20 3,13
H20 1,15
Phân loại mô tảđá macma:
* Đá macma siêu axit
(12)Thọ Yên Bái, Lào Cai * Đá macma axit
Phổ biến rộng rãi tự nhiên Đặc điểm chung màu sắc nhạt, xám, xám trắng đến xám hồng, tỉ trọng nhẹ Khoáng đặc trưng thạch anh, khoáng đa số phenpat, khoáng vật màu mica, hoocnơblen Khoáng vật kèm thiếc, vonfram Khi bị phá huỷ tạo thành đất từ màu xám chuyển sang trắng cuối màu vàng
Các loại đất hình thành từđá macma axit thường có tầng mỏng, chứa nhiều cát kết cấu Trong đất chứa Ca, Mg, Fe, nhiều Si, K Na Nói chung loại đất nghèo dinh dưỡng
Địa hình khu vực hình thành từ macma axit thường dốc, có nhiều núi lớn
Trong macma axit, thuộc loại xâm nhập có đá granit, loại phún xuất có liparit, poocfia thạch anh
Đá granit: màu xám sáng, hồng, kiến trúc hạt, khống vật phenpat (60 - 65%), thạch anh (30 - 35%), khoáng vật màu mica, hoocnơblen (5 - 15%) Ở Việt Nam gặp granit mica Sầm Sơn (Thanh Hoá), granit mica đen núi U Bị (Quảng Bình), granit mica trắng Phiabjooc (Cao Bằng) Ngồi cịn gặp đèo Hải Vân, Bắc dãy cao nguyên Kon Tum v.v
Đá liparit (cịn gọi riolit) poocfa thạch anh: có kiến trúc poocfia Trên màu xám trắng xám đen lên hạt phenpat màu trắng đục thạch anh suốt, poocfia thạch anh đá có biến đổi nhiều hơn, chứa nhiều khoáng vật thứ sinh Liparit thường gặp nhiều Tam Đảo (Vĩnh Phúc), Thường Xuân (Thanh Hoá) Nha Trang, Hà Giang
* Macma trung tính
Thuộc đá xâm nhập có sienit Thuộc đá phún xuất có andezit, poocfirit, trakit Macma trung tính chứa nhiều khống vật màu nhạt đá macma bazơ Thành
phần hoá học chứa nhiều SiO2, K2O, Na2O so với đá macma bazơ Còn hàm
lượng MgO, FeO, Cao giảm so với macma bazơ
Đá sienit: kiến trúc hạt, màu xám sáng, khoáng vật chủ yếu phenpat kali (85 - 95%), hoocnơblen (5 - 10%) Thường gặp Lai Châu, Tuy Hoà
- Đá diorot: kiến trúc hạt, màu xám, xám sẫm, xanh Khoáng vật chủ yếu plazokla (40 - 50%), hoocnơblen (30 - 40%), cịn có số ogit mica đen Thường có Bắc Lai Châu, đèo Cù Mơng v.v
- Đá trakit.' là đá phún xuất tương ứng với sienit, màu xám, xám trắng, kiến trúc vi tinh poocfia Có Bình Lư (Lai Châu), Đá Chông (Hà Tây)
(13)* Macma bazơ
Là nhóm đá phổ biến Việt Nam Đặc điểm chung là: có mầu sẫm, đen xanh đen, tỉ trọng lớn (đá nặng) Khoáng vật đặc trưng là: olivin, ogit Khống vật kèm sắt, crơm, amiăng Khi bị phá huỷ tạo thành đất từ màu đen chuyển sang xanh xám cuối màu đỏ (do q trình feralít hố)
Đất hình thành từ macma bazơ thường chứa nhiều Ca, Mg, Fe, chứa K2O, Na, Si, v.v Tầng đất dày, có nơi dày đến 15 m, hàm lượng sét cao, đất tốt
Địa hình vùng đá macma bazơ thường trình tạo đá theo lớp phủ nên tạo cao nguyên phẳng
Trong macma bazơ, thuộc đá xâm nhập có gabrơ, phún xuất có bazan, diaba, spilít
- Đá gabrơ: có kiến trúc hạt, màu xanh sẫm Khống vật đá ogit chiếm tới 50% Còn lại plazokla Ở Việt Nam thường tập trung thành khối núi lớn Núi Chúa (Thái Nguyên) Núi Tri Năng (Thanh Hoá), hay vài nơi cao nguyên Kon Tum .
- Đá bazan diaba: kiến trúc thay đổi từ vi tinh đến hạt nhỏ thuỷ tinh Bazan có màu đen, có diaba đá cổ nên có màu xanh Khoáng vật chủ yếu plazokla ogit Bazan tạo thành vùng đất đỏ lớn Phủ Quỳ, Tây Nguyên, Nam Bộ
Đá spilít: kiến trúc vi tinh, bị hố clorit nhiều nên có màu xanh Thành phần khoáng vật giống bazan diaba Thường có Hồ Bình, Lạng Sơn, Cao Bằng
* Đá Siêu bazơ
Hầu hoàn toàn khống chứa Fe Mg Khống Alumisilicat khơng có (10%) Do đá có mầu sẫm, tối, đen, đen lục Kiến trúc hạt màu đen, nặng Khống vật chủ yếu olivin ơgit Olivin chiếm tuyệt đối đá dunit Olivin ogit gần ngang nhauỏtong đá pêridotit Nếu ogit nhiều olivin piroxenit Đá siêu bazơ thường phân bố vỏ trái đất Ở Việt Nam gặp Núi Nưa (Thanh Hoá), Tà Khoa (Tây Bắc), đa sốở vùng chúng bị secpentin hố nên cịn gọi secpentinit
1.1.2.2 Đá trầm tích
Nguồn gốc hình thành:
Khác với đá macma biến chất, đá trầm tích hình thành tích đọng của:
- Sản phẩm vỡ vụn đá khác
- Do muối hồ tan nước tích đọng lại - Do xác sinh vật chết đọng lại
(14)đá vỏ sò hến, đưa từ nơi khác đến, hay hoàn toàn sức ép sản phẩm gắn chặt lại với Tất trình gọi trình trầm tích tạo thành đá trầm tích
Những đặc trưng đá trầm tích thường xếp thành tùng lớp, có lớp mỏng vài milịmét, có dày đến vài mét Mỗi lớp có màu sắc khác nhau, có loại khống vật khác kích thước hạt khác nhau, lớp trầm tích sau phủ lên lớp trước Trong đá trầm tích cịn hay gặp hố thạch, xác sinh vật cịn đọng lại đá trầm tích Có hố thạch động vật hố thạch thực vật
Phân loại mơ tảđá trầm tích:
Căn vào nguồn gốc hình thành người ta phân trầm tích loại đá là: trầm tích vỡ vụn trầm tích hố học sinh học
* Trầm tích vỡ vụn
Phổ biến khắp nơi, thành phần cấu tạo phức tạp, kích thước hạt to nhỏ khác Dựa vào kích thước hạt người ta chia ra:
- Đá vụn thơ có đường kính hạt vụn > 2mm - Đá cát, có đường kính hạt vụn tù 0,1 - mm - Đá bột, có đường kính hạt vụn từ 0,0 - 0,1 mm - Đá sét, có đường kính hạt vụn < 0,01 mm
Đá vụn thơ: tuỳ thuộc hình dạng khác nhau, hạt vụn tròn cạnh gọi cuội sỏi, cạnh nhọn sắc dăm Đá vụn thô kết gắn lại với gọi dăm kết, cuội kết bền không bền Về thành phần: Phụ thuộc vào nguồn gốc đá khác vỡ vụn Thường gặp nhiều nơi có dịng chảy đưa lại
- Đá cát cề thành phần khoáng vật, đại phận cát khoáng vật bền thạch anh, mica trắng, ngồi cịn số oxit sắt oxit kim loại khác Về màu sắc có nhiều màu phụ thuộc vào nguồn đá khác vỡ vụn Đá cát nằm rời rạc cát sơng suối, cát biển, ao hồ lắng đọng kết gắn với tạo phiến sa thạch Đá cát phổ biến khắp nơi
- Đá bột (Alorit): Các hạt có kích thước 0,01 - 0,1 mm kết gắn lại với để tạo thành đá bột Thường đá bột kết hay nằm lẫn với cát kết đá sét
- Đá sét: đa số hạt sét kết gắn lại với nằm rải rác hình thành nên đá sét Do sức ép lớp trầm tích nên đá sét đa số nằm dạng phiến gọi phiến thạch sét Đá phiến sét phân bố rộng rãi tỉnh trung du miền núi
Ngoài loại trên, thực tế cịn gặp đá hỗn hợp Tức loại đá nằm trộn lẫn với khu vực
* Đá trầm tích hố học sinh vật
(15)hoá học sinh vật chia loại sau:
+ Đá cacbonat
+ Đá photphat
+ Đá than
Đá cacbonat: Đặc điểm bật đá cacbonat dễ sủi bọt với HCl Cacbonat Việt Nam chủ yếu đá vôi (CaCO3) Đây loại đá trầm tích sinh vật biển
hình thành q trình tích đọng xác sinh vật biển có vỏ, xương chủ yếu cấu tạo từ CaCO3 Về sau, biến động địa chất nên đá vôi tạo nên dãy lớn
vịng cung ởĐơng Bắc, Tây Bắc lẻ tẻở số nơi khác
Cấu tạo đá vôi chủ yếu đặc, thành phần hoá học chủ yếu CaCO3,
Màu sắc xanh trắng, đen, hồng Một tượng phổ biến đặc rưng vùng đá vôi tượng caste, việc hoà tan CaCO3 tạo thành khe rỗng, hang động
ngầm dẫn đến núi đá vơi lộ thiên thường có hang động có nhũđá cảnh đẹp thiên nhiên Mặt khác tượng caste mà vùng đất hình thành đá vơi thường hay bị hạn hán hang động sông suối ngầm
Căn vào tính chất, người ta chia đá vơi thành loại sau:
+ Đá vôi kết tinh: tinh thể bị ép lại nên độ rắn lớn bề mặt đá không nhẵn đá vơi bình thường, thường gặp núi đả vơi cheo leo, tai mèo
+ Đá vôi dạng phiến: lớp đá nằm ép lại với (nhiều tưởng nhầm phiến sét), phiến phẳng Thường gặp Cúc Phương (Ninh Bình), Hồi Xn (Thanh Hố) .
+ Đá vôi dạng bột: Đá vôi bột dễ phân rã thành bột, thường gặp khe động Đá đem bón trực tiếp cho ruộng Thường gặp số nơi Ninh Bình, Cao Bằng, Hà Giang
+ Đá vôi dạng cục: kết tủa dung dịch nước bão hồ vơi Tính chất chung xốp nhẹ dễ tan thành bột Hay gặp khe rãnh, suối vùng núi đá vơi Là ngun liệu bón trực tiếp cho đất chua
+ Đá vơi nhiễm Mg: cịn gọi là.hiện tượng hố dolomit, sủi bọt với HCl Có thể gặp Ninh Bình, Thanh Hố, Lào Cai vùng Đơng Bắc Đây ngun liệu bón ruộng tốt .
+ Đá vôi nhiễm sét: thành phần bao gồm sét CaCO3, ty lệ lên tới
50%, loại dễ bị phân rã, thường gặp Bắc Kạn, đảo Cô Tô, Hoàng Mai
v.v
+ Đá nhiễm silic: cứng rắn, khó sủi bọt với HCl Khi phong hoá cho nhiều đá dăm sắc cạnh Gặp ởđảo Cát Bà
Đá photphat: cũng trầm tích biển, thành phần chứa nhiều P2O5
một Ca Mg Ta thường gặp loại :
+ Đá photphorit: gọi phân lân - Ca3 (PO4)2: thường nằm khe núi
(16)xen kẽ lẫn với nhiều xác hữu cơ, sét, v.v Tỷ lệ P2O5 thay đổi Các mỏ
photphorit đem nghiền làm phân bón ruộng tốt
+ Đá Apatit: trầm tích sinh vật biển, thành phần chứa lân, canxi, do, flo.v.v có cơng thức hoá học: Ca5(PO4)3 (F.Cl), màu xanh xám xanh Tỷ lệ P2O5
biến đổi nhiều đạt 40 - 54% Ở Việt Nam có mỏ apatit Lào Cai nguyên liệu chế biến loại phân lân
Đá than: là trầm tích thực vật bị ép điều kiện yếm khí tạo nên Thường gắp loại:
+ Than bùn: xác thực vật bị vùi dập điều kiện thiếu O2, Phân giải chưa
hồn tồn nên cịn nhiều vết tích thực vật, tỷ lệ chất hữu cao, màu đen Nếu ngập nước than bùn thường mềm, nguồn phân hữu tốt phải phơi khô, khử H2S, CH4 trước dùng Thường gặp khe rộc miền núi hay vùng đầm lầy U
Minh
+ Than đá: thực vật thân gỗ bị biến động địa chất vùi lấp lâu ngày biến đổi thành Nói chung than đá khơng cịn vết tích thực vật, có màu đen, đen nâu Tỷ lệ C than đá lên tới 950%.Dựa vào tỷ lệ C chất bốc cháy người ta phân than đá ra: than gỗ, than nâu, uthan ỡ, than gầy, than không khói Thưởờg gặp Quảng Ninh, Thái Ngun, Nơng Sơn (Trung Bộ) v.v
- Ngoài ba loại cịn có đá silic, cứng rắn gặp 1.1.2 Đá biến chất
Nguồn gốc hình thành: 'Đá biến chất đá macma trầm tích tác dụng nhiệt độ, áp suất cao biến động địa chất tạo thành Sự biến đổi làm cho đá biến chất vừa mang tính chất đá mẹ, vừa thêm tính chất mới, biến đổi hẳn khơng cịn nhận biết nguồn gốc
Tuỳ theo yếu tố tác động chủ yếu trình hình thành mà người ta phân biệt dạng biến chất sau:
- Biến chất tiếp xúc: gắn liền với hoạt động khối macma nóng chảy vỏ trái đất, khối macma nóng chảy làm cho lớp đá xung quanh biến chất Nhiệt độ cao làm cho phần lớn khoáng vật bị tái kết tinh làm biến chất gọi nhiệt dịch Biến chất tiếp xúc xảy khoảng không gian rộng lớn, quanh mạch macma xâm nhập
- Biến chất áp lực: gắn liền với vận động tạo sơn, đá ép lại làm thay đổi cấu trúc phần thành phần khoáng vật Biến chất áp lực thường xảy phần vỏ trái đất
- Biến chất khu vực: xảy vùng rộng lớn nông sâu khác Tác động gây biến chất tổng hợp nhiệt áp lực
Mơ tả sốđá biến chất chính:
Căn vào cấu tạo, ta gặp sốđá biến chất điển hình sau:
(17)phenpat, thạch anh, mica, hoocnơblen than chì, gronat cấu trúc hạt Nhưng khoáng vật xếp theo phiến rõ ràng Có loại gnai:
+ Octognai: đá macma biến thành
+ Paragnai: đá trầm tích biến thành Ta thường gặp Phú Thọ, Yên Bái, Lào Cai, Kon Tum
Đá hoa: đá vôi hay dolomit chịu tác dụng nhiệt độ, lực ép bị kết tinh lại thành đá hoa (cịn gọi đá cẩm thạch) Vì khống canxit hay dolomit kết tinh tạo thành hạt nên mặt đá óng ánh Những tạp chất đá q trình biến hố bị kết hợp lại thành đám hay vệt vân sóng Có đủ loại màu sắc: đỏ, đen vàng, xanh v.v Đá hoa dùng làm đồ trang sức trang trí xây dựng nhà cửa Gặp núi Chòng (Hà Tây), Ngũ Hành (Đà Nẵng), Bình Lư (Lai Châu) lẻ tẻ vùng núi đá vơi
- Quaczit: có kiến trúc hạt, chủ yếu sa thạch bị tác động nhiệt độ sức ép kết gắn lại với bền vững Thành phần chủ yếu thạch anh Màu sắc thường trắng hay đỏ nhạt Quaczit thường gặp Tuyên Quang Thanh Hoá Quaczit dùng làm vật liệu chịu lửa, đá mài xây dựng Đá phiến phimlít phiến mỏng Màu đen xám có ánh bạc vảy ịicarất mỏng tạo nên Thường gặp Cao Bằng, Bắc Cạn, Hà Giang, Thanh Hoá ~- Đá phiến kết tinh: .đá phiến kết tinh hạt, thành phần chủ yếu miềcathì gọi phiến mịica nhiều clorit gọi phiến clorit Các đá phiến kết tinh thường chứa thêm thạch anh, gronat, than chì Thường gặp Phú Thọ, Lào Cai, n Bái, Kon Tum
1.2 Q TRÌNH PHONG HĨA KHOÁNG VẬT VÀ ĐÁ 1.2.1 Khái niệm
Đá khống sau hình thành tác động yếu tố ngoại cảnh dần bị biến đổi Tổng hợp biến đổi lâu dài phức tạp làm cho đá, khống bị phá huỷ q trình gọi q trình phong hố
Sự phong hố đá, khống tổng hợp q trình phức tạp, đa dạng làm biến đổi lượng chất chúng tác dụng môi trường
Kết phong hoá làm cho đá khống bị phá huỷ, biến thành tơi xốp, có khả thấm khí nước tốt Những chất gọi "Mẫu chất"
Lớp vỏ trái đất ởđó diễn q trình phong hố gọi vỏ phong hoá
Căn vào yếu tố tác động, phong hoá chia thành dạng: Phong hoá lý học, phong hoá hoá học phong hoá sinh học Sự phân chia tương đối loại phong hố thường xảy đồng thời có liên quan với
1.2.2 Các dạng phong hoá đá khoáng vật
1.2.2.1 Phong hoá lý học
Phong hoá lý học trình phá huỷ đá mặt cấu trúc, hình dạng khơng làm thay đổi thành phần hố học
(18)trọng cả, ngồi cịn gió, nước, hoạt động địa chất v.v .
- Nhiệt độ:
- Chúng ta biết khoáng vật đá bị giãn nở phụ thuộc vào nhiệt độ Mỗi loại khống vật có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau, ví dụ:
Thạch anh có hệ số giãn nở là: 0,0003 Mica có hệ số giãn nở là: 0,00035 Canxit có hệ số giãn nở là? 0,00020 Octoclaz có hệ số giãn nở là: 0,00017
Sự thay đổi nhiệt độ tạo biên độ nhiệt độ lớn làm đá bị giãn nở co lại đột ngột 'Do đá chứa khoáng vật khác có hệ số giãn nở khác nhau, gây nên giãn nở không dẫn đến đá bị nứt nẻ vỡ vụn Trong thực tế nhiều nơi vỏ trái đất có biên độ nhiệt độ ngày đêm lên đến 40 - 600C làm cho đá chóng bị phá huỷ.
Tốc độ phá huỷđá nhiệt độ phụ thuộc lớn vào mặt sau:
Sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm, theo mùa năm Biên độ nhiệt độ lớn trình phá huỷ mạnh
+ Phụ thuộc vào thành phần khống vật chứa đá, đá có cấu tạo nhiều khống vật dễ bị phá huỷ
+ Phụ thuộc vào màu sắc cấu trúc đá, đá có màu sẫm, cấu trúc mịn, dễ hấp thu nhiệt nên bị phá huỷ mạnh đá màu sáng, cấu trúc hạt thô
Phong hố lý học tăng cường có tham gia nước Nước thấm vào kẽ nứt gây áp lực mao quản, vùng giá lạnh nước đóng băng thể tích tăng lên làm đá bị phá huỷ mạnh
- Dịng chảy, gió:
Nước chảy mạnh, gió đá va đập vào vỡ vụn
Kết phong hoá lý học làm cho đá, khoáng vỡ vụn ra, tạo số tính chất mà đá ngun chất trước khơng có, khả thấm khí, nước v.v Phong hố lý học làm cho bề mặt tiếp xúc đá, khống với mơi trường xung quanh tăng lên từ tạo điều kiện cho q trình phong hố khác thuận lợi
1.2.2.2 Phong hoá hoá học
Phong hoá hoá học phá huỷđá, khoáng phản ứng hoá học
(19)Những tác nhân quan trọng trình H2O, CO2 O2
Các trình chủ yếu phong hố học là: q trình hồ tan, hydrat hoá, hoá sét oxy hoá
- Q trình hồ tan:
Q trình hồ tan tượng khống vật đá bị hồ tan nước Tất loại đá, khoáng tiếp xúc với nước bị hoà tan mức độ khác Có mức độ hồ tan nhỏ bé đến mức ta không thê nhận chúng cách thơng thường Q trình làm thay đổi thành phần tính chất loại đá, khống
Ví dụ:
Q trình hồ tan chịu ảnh hưởng số yếu tố sau:
+ Nhiệt độ làm tăng cường q trình hồ tan Thơng thường nhiệt độ tăng lên 100Cthì hồ tan tăng lên từ - lần Nước ta nước nhiệt đới ẩm nên trinh hoà tan đáng quan tâm
+ Độ paHcủa môi trường ảnh hưởng lớn đến hồ tan; Khi nước chứa CO2',ỚđộpaHcủa giảm, độ hoà tan loại muối cacbonat tăng lên rõ rệt
+ Các loại muối Clorua, Nitrat kim loại kiềm, kiềm thổ dễ tan nước Các loại muối Sunphat, Cacbonat kim loại kiềm dễ tan, kim loại kiềm thổ lại khó tan nước
+ Bề mặt tiếp xúc chất tan với dung môi lớn khả tan tăng Phong hố lý học làm cho khối đá, khoáng vỡ vụn làm tăng bề mặt tiếp xúc đá với mơi trường tạo điều kiện thuận lợi cho q trình hồ tan
- Q trình hydrat hố:
Là trình nước tham gia vào mạng lưới tinh thể khống vật, thực chất q trình nước kết hợp với khoáng vật làm thay đổi thành phần hố học khống vật Ví dụ:
Q trình làm cho thể tích khống vật tăng lên, thành phần hoá học thay đổi độ bền liên kết giảm, tạo điều kiện tốt cho q trình hồ tan phản ứng hoá học khác
(20)Các khống vật silicat, nhơm silicat tác động H2O, CO2 Sẽ bị biến đổi tạo
thành khoáng sét Các chất kiềm kiềm thổ khoáng vật bị H+ chiếm chỗ mạng lưới tinh thể tách dạng hoà tan Như thực chất q trình sét hố q trình hồ tan, hydrat hố chuyển khống vật silicat, nhơm silicat thành khống vật thứ sinh, muối oxit
Ví dụ:
Q trình sét hố phổ biến có tầm quan trọng phong hố hố học phần nhiều loại khống đất thuộc nhóm Silicat Alumin - silicat
- Q trình oxy hố:
Đa số khống vật dễ bị oxy hố phá huỷ nhanh chóng, khống vật có chứa sắt Olivin, Ogit, Hoocnơblen, Pyrit, có chứa nhiều Fe2+ nên dễ tham gia vào q trình oxy hố:
Ví dụđiển pyrit có q trình oxy hố sau:
(Limonit)
Vì lý loại đá có chứa sắt lộ ngồi khơng khí thường hình thành lớp vỏ limonit có màu nâu đỏ cứng bảo vệ cho đá bị phong hố tiếp
Phong hố hố học khơng làm thay đổi thành phần, tinh chất đá, khoáng mà cịn tạo số khống vật (thứ sinh) hàng loạt chất đơn giản Phong hoá hoá học phụ thuộc nhiều vào ẩm độ, nhiệt độ: Nhiệt độ cao, độ ẩm lớn phong hoá hoá học hoạt động mạnh Bởi loại phong hoá diễn mạnh khu vực nhiệt đới có nước ta Càng lên cao nhiệt độ giảm nên cường độ loại phong hoá giảm
1.2.2.3 Phong hoá sinh học
Sự phá huỷ học biến đổi tính chất hố học đá, khống tác dụng sinh vật sản phẩm từ hoạt động sống chúng gọi phong hoá sinh học
Trong trình sống, sinh vật trao đổi chất với môi trường, đặc biệt môi trường đất Sự trao đổi làm xuất thay đổi q trình hố học khác Trong đời sống mình, sinh vật sử dụng chất dinh dưỡng khống làm thay đổi hàm lượng chất đất, đưa vào môi trường chất đặc biệt axit: H2CO3, HCl, H2SO4, HNO3, axit hữu , lý làm