PHẨU DIỆN ĐẤT MÀU CỦA ĐẤT Một trong những điều cần quan tâm khi nghiên cứu về đất là màu của đất, hay màu của các tầng đất.. Bởi vì một tầng đất có màu đỏ chưa chắc đã là tầng B vì nếu v
Trang 1
DANH SÁCH NHÓM ?
^”^
Trang 2
MỞ ĐẦU
Đất đóng một vai trò quan trọng trong đời sống của chúng ta Tất cả những thành phần của môi trường đều liên quan đến môi trường đất ở một mức độ nào đó Trong chương này vấn đề ta nghiên cứu sẽ là:
• Làm quen với những thuật ngữ chuyên môn về đất và các quá trình chính trong sự hình thành đất
• Tìm hiểu nguyên nhân làm nên độ phì của đất, sự ảnh hưởng của nước đến những quá trình của đất
• Nắm được những cách thức phân loại đất mới nhất, đặt biệt cho những mục đích kỹ thuật
• Hiểu được những tính chất quan trọng của đất
• Mối quan hệ trong sự sử dụng đất và đất đai
• Có ý thức về sự ô nhiễm trầm tích và cách giảm thiểu tác hại của nó
• Nắm những kiến thức về sự sa mạc hoá và cách đẩy lùi nó
• Có những hiểu biết về khảo sát đất đai để sử dụng trong qui hoạch sử dụng đất
Trang 3I GIỚI THIỆU VỀ ĐẤT
Đất được định nghĩa bằng nhiều cách khác nhau:
• Các nhà khoa học đất: Đất là vật liệu rắn của trái đất, chịu ảnh hưởng của
các quá trình lí học, hoá học, sinh học, là giá thể của cây xanh
• Các nhà kỹ thuật: đất là vật liệu rắn của trái đất có thể di chuyển mà không
cần cho nổ tung
Các nhà địa chất phải có ý thức rằng không chỉ những định nghĩa mới có sự khác nhau mà những quan điểm của các nhà nghiên cứu về các quá trình hình thành đất, hay về luật đất đai cũng có sự khác biệt
Sự quan tâm đến môi trường đất, đặt biệt quan tâm đến những giới hạn trong sử dụng đất ngày nay rất quan trọng trong các công tác về môi trường
Trong lĩnh vực sử dụng đất, khả năng sử dụng đất được xác định bằng phần đất đai hiện diện, đặt biệt trong các công việc đô thị hoá, khai thác gỗ và nông nghiệp Đất sẽ trở nên nguy cấp nếu chúng ta xem nhẹ vấn đề rác thải, bởi vì mối quan hệ giữa rác thải, nước, đất, đá thường quyết định vị trí thích hợp để đặt các bãi rác
Nghiên cứu đất giúp các nhà qui hoạch đất đai đánh giá các hiểm hoạ tự nhiên bao gồm lũ lụt, sạt lở đất, động đất Bởi vì lũ tạo ra sự khác biệt trên bề mặt của đất, xem xét các tính chất của đất giúp ta phát hoạ được tình hình lũ lụt ở đồng bằng, đánh giá mối quan hệ giữa tuổi tương đối của đất và vấn đề sạt lở giúp ta ước lượng mức độ thường xuyên của sạt lở đất, qui hoạch và giảm thiểu nó Nghiên cứu về đất cũng giúp các nhà khoa học xác định được tuổi tương đối của các trầm tích đã bị biến dạng
II PHẨU DIỆN ĐẤT
Sự hình thành đất là một quá trình phức tạp Sự tương tác giữa chu kì đá và vòng tuần hoàn nước đã tạo các vật liệu bị phong hoá, là hợp phần của đất
Phong hoá là quá trình chia nhỏ đá dưới các yếu tố vật lý, hoá học, hoạt động của sinh vật Đất có thể coi là một hệ thống mở liên quan đến nhiều thành phần khác trong vòng tuần hoàn địa chất Các đặc tính của đất là kết quả sự tương tác của khí hậu, địa hình, vật liệu gốc, thời gian và các quá trình sinh học
CÁC TẦNG ĐẤT
Khi di chuyển theo chiều dọc và ngang, ta sẽ thấy sự khác biệt giữa các tầng đất, các tầng này gần như song song với bề mặt đất Tập hợp tất cả các tầng đất được gọi là phẫu diện đất
• Tầng O: Chứa nhiều vật liệu hữu cơ nên thường có màu nâu đen hoặc đen.
• Tầng A: Gồm những phần hữu cơ đã mục rữa và khoáng chất, thường có màu
nâu đen hoặc nâu nhạt Khoáng sét và các loại khoáng khác ( Fe, Ca…) dễ bị rửa trôi xuống tầng B
• Tầng E: Dưới tầng O, A đôi khi sẽ xuất hiện tầng này, chứa nhiều khoáng có
màu sáng hơn, do khoáng sét, Fe… đã bị rửa trôi xuống tầng dưới
• Tầng B: là tầng giàu sét, ion Fe, cacbonate và nhiều khoáng khác lắng đọng từ
Trang 4• các tầng trên xuống Được gọi là tầng tích luỹ Kiểu quan trọng nhất của tầng này
là argillic B(Bt), chứa nhiều sét Ngoài ra còn có tầng Bk chứa nhiều canxi cacbonate
• Tầng C: Chứa vật liệu gốc, có thể có màu đỏ khi xuất hiện ion Fe.
• Tầng R: Tầng đá móng.
Thuật ngữ hardpan thường được sử dụng trong các văn liệu về đất, nó là một tầng đất cứng Tầng này chứa sét bị nén chặt với canxi cacbonate, oxit Fe, silic Tầng hardpan
không thấm nước, vì vậy mà nó ngăn không cho nước di chuyển xuống các tầng dưới
PHẨU DIỆN ĐẤT
MÀU CỦA ĐẤT
Một trong những điều cần quan tâm khi nghiên cứu về đất là màu của đất, hay màu của các tầng đất
- Tầng O, A thường có xu hướng màu đen do chứa nhiều vật liệu hữu cơ.
- Tầng E thường có màu nâu sáng, do đã bị rửa trôi hết các ion Fe, Al.
- Tầng B có nhiều màu sắc khác nhau từ vàng nâu đến đỏ thẫm phụ thuộc vào sự có
mặt nhiều hay ít của các khoáng sét và oxit Fe Tầng Bk có màu sáng hơn do chứa nhiều cacbonate, đôi khi nó cũng có màu đỏ do sự tích luỹ oxit Fe
Trang 5Mặc dù màu của đất là một công cụ chuẩn đoán quan trọng trong phân tích phẫu diện đất nhưng cũng cần phải thận trọng Bởi vì một tầng đất có màu đỏ chưa chắc đã là tầng
B vì nếu vật liệu gốc của nó chứa nhiều ion Fe thì đất sẽ có màu đỏ ngay cả khi phẫu diện đất phát triển yếu
Màu của đất là một dấu hiệu quan trọng trong việc phân tích đất có dễ bị rửa lũa hay không?
- Đất rửa lũa tốt thường có điều kiện thông khí tốt, sắt dễ bị oxi hoá, đất có màu đỏ
- Đất rửa kém thì ẩm ướt, sắt ít bị oxi hoá, đất thường màu vàng Đất rửa lũa kém liên quan đến nhiều vấn đề môi trường như tính ổ định sườn thấp hơn và ít được dùng
để đặt hệ thống chất thải của một hộ gia đình như bể chứa chất thải hay một bồn lọc
SA CẤU ĐẤT
Sa cấu đất là tỷ lệ của ba cấp hạt : cát, thịt, sét
Sét có đường kính <0.004mm
Thịt có đường kính từ 0.004 đến 0.74mm
Cát có đường kính từ 0.74 đến 2mm
Các vật liệu có đường kính lớn hơn được gọi là sỏi, đá cuội, hay đá tảng phụ thuộc vào kích thước của chúng Lưu ý rằng các hạt này được phân loại trong kỹ thuật xây dựng và sẽ có sự khác biệt chút ít trong hệ thống phân loại của Bộ nông nghiệp Mỹ (USDA)
Kết cấu đất thường được ước lượng sau đó đất được đem đi lọc sạch, đem chia nhỏ thành cát, thịt, sét và tính toán lại tỉ lệ các cấp hạt trong phòng thí nghiệm.Để xác định sa cấu đất ta có thể sử dụng định luật Stock
CẤU TRÚC ĐẤT
Các phần tử đất liên kết thành từng khối, gọi là pet, được phân loại dựa trên hình dạng của chúng, các dạng này liên quan đến quá trình hình thành đất, mà các quá trình này ít được hiểu biết một cách rõ ràng
Cấu trúc hạt dễ gặp ở tầng A, trong khi cấu trúc khối, lăng trụ dễ tìm thấy ở tầng
B Cấu trúc đất là một công cụ chuẩn đoán quan trọng để nghiên cứu sự hình thành và tuổi tương đối của các tầng đất Nói chung theo thời gian phẫu diện đất phát triển rõ ràng hơn, cấu trúc càng phức tạp hơn, có thể đi từ dạng hạt, khối đến lăng trụ khi lượng sét trong tầng B càng tăng
Trang 6III ĐỘ PHÌ CỦA ĐẤT
Đất có thể xem là một hệ sinh thái phức tạp và hoàn chỉnh Mỗi một mét vuông đất chứa hàng triệu sự sống bao gồm các loài gặm nhấm, côn trùng, sâu bọ, tảo, nấm, vi khuẩn…Các sinh vật này đóng vai trò quan trọng trong sự hoà trộn, làm thông thoáng khí cho đất, sinh ra các chất dinh dưỡng, tạo nên sự màu mỡ cho đất
Độ phì của đất là khả năng cung cấp chất dinh dưỡng dưới những dạng mà cây xanh
sử dụng được Vd: nitơ, photpho, kali…
Đất phát triển trên đồng bằng lũ, hay trầm tích của băng hà thì chứa nhiều chất dinh dưỡng, vật liệu hữu cơ tạo sự phì tự nhiên cho đất
Các loại đất khác phát triển trên đá bị rửa lũa mạnh hay những cặn lắng rời rạc thì ít dinh dưỡng, độ phì thấp
Đất sử dụng trong nông nghiệp thường được bón phân để cung cấp chất dinh dưỡng, các vật liệu khác nhằm cải thiện độ phì, độ ẩm cho đất
Độ phì của đất sẽ giảm dưới tác dụng của xói mòn và rủa trôi Hai quá trình này lấy
đi chất dinh dưỡng, bởi sự gián đoạn các quá trình tự nhiên tạo nên chất dinh dưỡng cho
Trang 7đất, vd như lũ lụt Độ phì cũng giảm nếu con người lạm dụng việc sử dụng thuốc trừ sâu, việc này sẽ làm thay đổi hoặc phá hoại các tính chất đất, tiêu diệt các sinh vật đất
IV NƯỚC TRONG ĐẤT
Nếu phân tích một khối đất, ta sẽ biết được nó là hỗn hợp của những mẫu khoáng rắn và vật chất hữu cơ với những khoảng trống ở giữa Những khoảng trống này được lấp đầy với trạng thái khí (hầu hết là không khí ) hoặc thể lỏng ( hầu hết là nước ) Nếu tất cả những khoảng trống trong một khối đất được lấp đầy hoàn toàn với nước, đất sẽ được gọi
là đã ở điều kiện bão hòa Nếu không thì nó được gọi là bất bão hòa Đất ở những nơi đầm lầy có thể bão hòa quanh năm, đất ở những vùng khô cằn chỉ thỉnh thoảng mới có thể được bão hòa
Đầm lầy
Một lượng nước trong đất, được gọi là hàm lượng nước hoặc hàm lượng hơi nước của nó, có thể là rất quan trọng trong việc xác định các tính chất cơ giới như độ bền của đất, khả năng co rút và giãn nở Với cát khô, ta không thể xây được một lâu đài cát trên
bờ biển,nhưng với cát ướt thì có thể xây dựng được những bức tường trên cát Những con đường bám đầy bụi và sét Khi đất khô, điều kiện đi lại rất tốt, nhưng sau khi mưa bão, những con đường này trở thành những hố bùn và gần như không lưu thông được
Nước trong đất có thể chảy dọc hoặc ngang đi qua những lỗ rỗng, những vết nứt trong cấu trúc đất Dòng chảy được coi là bão hòa nếu tất cả những lỗ rỗng được lấp đầy với nước và dòng chảy bất bão hòa khi chỉ một phần của lỗ rỗng được lấp đầy nước Trong dòng chảy không bão hòa, sự chuyển động của nước có liên quan đến những quá trình dày lên hoặc mỏng ra của màng nước trong lỗ rỗng và ở những hạt đất bao quanh Những phân tử nước gần bề mặt nhất thì được giữ chặt nhất và khi những màng nước dày lên, hàm lượng nước tăng lên và những lớp nước bên ngoài có thể chuyển động Dòng chảy bởi thế mà nhanh nhất ở trung tâm của lỗ rỗng và chậm nhất ở vùng cạnh bên
Việc nghiên cứu những mối quan hệ trong đất ẩm, sự chuyển động của nước, những chất lỏng khác trong đất cùng với sự giám sát sự chuyển động của chất lỏng là một chủ đề nghiên cứu rất quan trọng Nó có liên hệ với nhiều vấn đề ô nhiễm nước như sự di
Trang 8chuyển của xăng dầu rỉ ra từ các thùng chứa dầu hoặc sự di chuyển của những chất lỏng ô nhiễm từ nơi vứt bỏ rác thải
V PHÂN LOẠI ĐẤT
Cả kí hiệu và sự phân loại đất là một vấn đề trong việc nghiên cứu môi trường bởi
vì chúng ta thích tìm hiểu các quá trình xảy ra trong dất và việc con người sử dụng đất Một hệ thống phân loại tốt bao gồm cả những đặc tính vật lý và hóa học một cách hợp lý
Vì vậy chúng ta phải biết rõ 2 hệ thống riêng biệt của sự phân loại đất: sự phân loại đất được dùng bởi các nhà khoa học đất và sự phân loại cơ giới chia đất theo vật liệu cấu tạo và tính chất cơ giới
Nguyên tắc phân loại đất:
Những nhà khoa học đã phát triển 1 hệ thống phân loại khoa học và toàn diện, được biết như là một nguyên tắc phân loại đất làm nổi bật những đặc tính vật lý và hóa
học của một loại đất nào đó Sự phân loại này có 6 cấp bậc là Orders, Suborders, Great
Groups, Subgroups, Families và Series Có 10 Orders dựa theo phẫu diện đất, tình
trạng dinh dưỡng, hàm lượng hữu cơ ( mảnh vụn cây trồng… ), màu sắc ( đỏ, vàng, nâu, trắng…) và toàn bộ những yếu tố khí hậu ( lượng mưa, nhiệt độ trung bình…) Với mỗi cấp bậc, sẽ biết thêm được những thông tin về một loại đất cụ thể
Sự phân loại đất đặc biệt rất hữu ích cho nông nghiệp và liên quan đến mục đích
sử dụng đất Người ta cho rằng nó quá phức tạp và thiếu các thông tin về cơ giới và kết cấu nên gây khó khăn khi dùng trong mục đích khoa học- kĩ thuật Tuy thế, là một nhà khoa học đất thực sự, cần phải có kiến thức về hệ thống phân loại này
Hệ thống phân loại theo cơ giới đất:
Hệ thống phân loại đất được thống nhất và sử dụng một cách rộng rãi trong thực tiễn khoa học Bởi vì tất cả những đất tự nhiên đều là sự pha trộn của các phân tử thô ( sỏi hoặc cát ), các phân tử nhỏ mịn ( mùn hoặc sét ),và vật chất hữu cơ Sự phân chia lớn hơn của hệ thống này là hạt đất thô, hạt đất mịn, và đất hữu cơ Mỗi nhóm được xây dựng trên
cở sở kích thước của những phân tử chiếm phần nhiều hoặc sự phong phú của vật chất hữu cơ Đất thô là loại đất mà các phân tử đất có đường kính lớn hơn 0,074 mm chiếm hơn 50% trọng lượng Đất mịn là loại đất mà các phân tử đất có đường kính lớn hơn 0,074 mm chiếm ít hơn 50% Đất hữu cơ chứa hàm lượng hữu cơ cao và được biết bởi màu đen hoặc xám và thỉnh thoảng có mùi của H2 S- mùi trứng thối
VI TÍNH CHẤT CƠ GIỚI CỦA ĐẤT
Tất cả đất nằm trên mực nước ngầm(bề mặt bên dưới mà tại đó mọi lỗ hổng của
đá được lấp đầy bởi nước) Có 3 pha riêng biệt:
• Vật liệu rắn
• Chất lỏng
• Chất khí (ví dụ: không khí hay CO2)
Trang 9Đất tốt hay xấu phụ thuộc rất nhiều vào sự đa dạng về tỉ lệ và cấu trúc của 3 pha này và một số tính chất kĩ thuật quan trọng quyết định tính chất của đất là:
-Loại khoáng
-Kích thước phân tử
-Lượng nước ở trong đất
Đối với các nhà quy hoạch đất, những tính chất kĩ thuật quan trọng nhất của đất là tính mềm dẻo, độ bền, độ nhạy, tính chịu nén, khả năng xói mòn
Tính dẻo liên quan đến lượng nước chứa trong đất được dùng để phân loại đất thoát nước
tốt cho những mục đích kĩ thuật
Giới hạn lỏng(LL) của đất là lượng nước mà vượt qua mức giới hạn đó đất có những
tính chất như một chất lỏng
Giới hạn dẻo(PL) là lượng nước mà làm cho đất dưới giới hạn có những tính chất như
mất đi những chất mềm dẻo
Sự chênh lệch giữa hai giới hạn LL (Liquid limit) và PL ( Plastic limit) là chỉ số đàn hồi của đất (PIndex)
Đất có chỉ số mềm dẻo thấp (<5%) có thể gây nên những tác hại bởi vì chỉ cần một thay đổi nhỏ trong lượng nước chứa trong đất sẽ làm đất chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng
Mặt khác, chỉ số đàn hồi quá cao(>35%) thì đất sẽ được xếp vào dạng tiềm năng giãn nở quá cao gây khó khăn trong vấn đề tưới tiêu, thoát nước
Độ bền là khả năng của đất chống lại sự biến dạng Không dễ để đánh giá độ bền của đất
Con số trung bình của độ bền của đất thường không rõ ràng bởi vì đất là sự tổng hợp nhiều hỗn hợp, đới, lớp vật liệu khác nhau về tính chất vật lý, hóa học
Độ bền của đất là một hàm của lực kết cấu và lực ma sát Lực kết cấu là đại lượng phản ánh khả năng kết dính các thành phần của đất Lực kết cấu của các thành phần trong loại đất mịn cấp độ hạt nhỏ là kết quả của lực tĩnh điện giữa các thành phần phân tử và là một trong những nhân tố quan trọng của độ bền
Trong loại đất có cấp độ hạt thô bị bão hòa từng phần, lớp phủ độ ẩm giữa các hạt có thể gây ra sự kết dính bề mặt do sức căng bề mặt Điều này giải thích cho việc tại sao những lâu đài cát của trẻ em xây trên bãi biển lại có thể đứng vững được Mặc dù khi khô thì độ kết dính cũng bị mất đi
Trang 10Lực ma sát giữa các hạt cũng góp phần vào độ bền của đất Tổng lực ma sát cũng là một
hàm của mật độ, kích thước, hình dạng của các cấp hạt Cũng như khối lượng được tạo ra
do các lực hút của hạt nén từ phía trên
Lực ma sát ở đất có thành phần hạt thô giàu cát và sỏi là quan trọng nhất Lực ma sát giải thích tại sao bạn không bị lún nhiều khi đi trên bãi cát khô Bởi lẽ các loại đất là hỗn hợp của hạt thô và tinh
Độ bền của đất là kết quả của hai lực kết dính và lực ma sát nội Mặc dù rất khó để tổng
quát hóa nhưng nhìn chung đất sét và đất giàu hữu cơ có độ bền thấp hơn đất có cấp hạt thô
Thảm thực vất giữ vai trò quan trọng trong độ bền của đất Ví dụ rễ cây có thể tăng lực kết dính của đất qua các nhân tố kết dính của rễ con hay sự neo chặt của rễ chính đến các lớp đá mẹ ở dưới lớp đất mỏng
Độ nhạy đánh giá những thay đổi trong độ bền của đất từ những nhiễu loạn trên sườn
dốc như chấn động hay hoạt động khai quật Đất cát, sỏi không chứa sét có độ nhạy thấp nhất Khi các loại vật liệu có cấp hạt tinh tăng lên, đất trở nên nhạy hơn Một số loại đất sét có thể mất đi hơn 75% độ bền khi có nhiễu loạn Cát chứa nhiều nước có thể hóa lỏng khi được lắc và rung mạnh Quá trình này gọi là sự hóa lỏng Để quan sát được hiện tượng này hãy đứng trên bãi cát ướt ở biển và lúc lắc chân, cát sẽ hóa lỏng và bạn sẽ bị lún xuống một ít
Độ nén là đại lượng đặc trưng cho xu hướng kết chặt của đất, nói cách khác là sự giảm
thể tích Độ nén chặt là một hàm phụ thuộc tính co giãn của đất và liên quan trực tiếp tới
sự cố định về cấu trúc đất Sự cố định quá cao sẽ gây nứt tường và nền móng Vật liệu thô như cát, sỏi có độ nén chặt thấp và sự cố định do đó kém hơn so với đất có vật liệu tinh hay chứa nhiều chất hữu cơ
Khả năng xói mòn liên quan tới khả năng các vật liệu của đất có thể bị mất đi bởi gió và
nước Những vật liệu dễ bị xói mòn bao gồm những lớp bùn, cát không được che phủ và những vật liệu kết dính lỏng với nhau Đất kết dính chặt (chứa > 20% sét) và đất ciment hóa tự nhiên không dễ bị di chuyển bởi gió và nước, do đó có khả năng xói mòn thấp
Độ thấm là đại lượng đặc trưng cho sự di chuyển dễ dàng của nước trong các lớp vật
liệu Cát, sỏi sạch có độ thấm cao, khi vật liệu tinh trong hỗn hợp cát, sỏi sạch tăng lên
độ thấm sẽ giảm xuống Đất sét nói chung có độ thấm thấp
Khả năng bào mòn là sự phong hóa chậm hay sự phân ly hóa học diễn ra từ bề mặt
xuống lớp đất phía dưới Tất cả những vật thể chôn dưới đất: ống, đường dây cáp, mỏ neo, chân hàng rào là những vật thể để bào mòn Sự bào mòn phụ thuộc tính chất tính chất hóa học của đất và cả những vật liệu chôn dưới đất và lượng nước có trong đất Nếu đất mang dòng điện tích ( điện trở suất thấp do có nhiều nước trong đất) thì khả năng bị bào mòn càng cao Do đó sự đo lường điện trở suất của đất cũng là cách đánh giá hiểm họa do bào mòn
