CHƯƠNG 2 PHONG hóa và sự HÌNH THÀNH đất

Phẫu diện đất: Là mặt cắt thẳng đứng từ trên bề mặt đất xuống tới tầng đá mẹ, thể hiện các tầng phát sinh của đất (tầng đất).  Bao gồm các tầng đất hình thành theo một trật tự nhất định.  Có thể chi tiết các tầng chính thành các tầng trung gian.  Độ dày tầng đất: được tính từ mặt đất giới hạn trên của tầng mẫu chất

Chương 2 Phong hoá và sự hình thành đất( Tổng số tiết: 4 tiết, lý thuyết: 4tiết, thực hành: 0 tiết )

Đất được hình thành từ…

- Ít nước, khí

 Đất:

- Tơi xốp-Kích thước nhỏ(<2mm) => pha rắn của đất

- Thấm nước, thấmkhí tốt

- Chứa nước, chứakhí tốt

 Quá trình hình thành đất diễn ra trong thời gian rất dài: hàngngàn – hàng triệu năm

 Bao gồm rất nhiều các quá trình, PHONG HÓA là quá trình

đầu tiên

2.1 Sự phong hoá đá, khoáng

 Là quá trình phá huỷ đá và

khoáng

 Tác nhân: Các nhân tố môi

trường: nhiệt độ, nước, áp suất,

sinh vật,…

 Kết quả của quá trình phong hoá:

Vật chất tơi xốp = MẪU CHẤT.

 Lớp vỏ quả đất diễn ra quá trình

phong hóa gọi là vỏ phong hóa.

2.2.1 Khái niệm về phong hóa

2.1.2 Các loại phong hóa

2.1.2 Các loại phong hóa

2.1.2.1 Phong hóa vật lý

 Khái niệm:

- Là sự vỡ vụn có tính chất lýhọc đơn thuần của Đá, khoáng =>

những mảnh vụn to nhỏ khác nhau

- Thành phần và tính chấtcủa sản phẩm phong hóa không

thay đổi so với đá khoáng ban đầu

 Nguyên nhân:

Do tác động của nhiệt độ,nước, muối, rễ cây, gió, áp lực nén

Phong hóa vật lý – Giãn nở vì nhiệt

 Cơ chế: Liên quan đến khả năng giãn nở vì

nhiệt, khả năng truyền nhiệt.

- Các KV khác nhau có hệ số giãn nở rất khác nhau => giãn nở không đều => kết quả

đều giữa các khu vực của khối đá (lớp ngoài và

lớp trong, giữa các KV trong cùng 1 lớp) => đá,

khoáng bị tróc ra thành từng mảng.

Phong hóa vật lý – Nước đóng băng/ muối kết tinh

Phong hóa vật lý – Nước đóng băng/ muối kết tinh

 Cơ chế:

- Nước đóng băng : Xảy ra ở các vùng lạnh, quá trình đóng băng/tan băng luân phiên diễn ra Kết quả là tách đá theo chiều thẳng đứng hoặc nằm ngang.

- Muối kết tinh : tương tự như QT nước đóng băng, do trong nước chứa các muối tan như NaCl, CaCO3, CaSO4 2 H2O,…

+ Mất nước do bốc hơi => muối kết tinh=> làm tăng thể tích khe hở, kẽ nứt của đá, tạo áp lực lên thành khe hở, kẽ nứt =>

vỡ vụn đá.

+ Xảy ra ở các vùng khí hậu khô.

Phong hóa vật lý – rễ cây

 Cơ chế:

- Rễ cây: khi nhỏ dễdàng đâm xuyên vào khe hở,

kẽ nứt của đá hút nước và dinh

dưỡng khoáng => theo thời

gian, phát triển lớn dần làm cho

vết nứt to hơn và tạo áp lực lên

thành vết nứt => phá hủy đá,

khoáng

+ Là cơ chế tương đốiyếu trong PHVL

Phong hóa vật lý – va đập, bào mòn

 Cơ chế:

- Nước chảy, gió thổi cũng làm tăng cường quá trìnhPHVL

Phong hóa lý học – bào mòn do gió và cát

Phong hóa vật lý

Kết quả:

- Làm cho đá, khoáng vỡ vụn ra, tơi xốp (thay đổi về hình dạng, kích thước) ; Chưa thay đổi về thành phần hóa học.

- Làm tăng bề mặt tiếp xúc của đá, khoáng với môi trường

2.1.2.2 Phong hóa hóa học

 Khái niệm:

Là sự phá huỷ đá và khoáng bằng các phản ứng hoá

học.

 Các phản ứng: Hòa tan,

hydrat hóa, thủy phân, oxi hóa

 Tác nhân: Nước, pH đóng vai

trò quan trọng

 Kết quả:

Làm thay đổi về hình dạng, kích thước, thành phần

và tính chất của đá, khoáng.

Phản ứng hòa tan

- Khái niệm: Là quá trình đá và khoáng bị hoà tan bởi nước

- Đặc điểm: Diễn ra mạnh đối với khoáng vật thuộc lớpCacbonat, đá chứa Ca2+ (đá vôi, thạch cao, đá hoa) và Na+ (muốimỏ)

VD: CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2

+ Các muối Cl- , SO42- của KLK/ KT dễ bị hòa tan hơn

- Tác nhân: Nhiệt độ, bề mặt tiếp xúc, pH môi trường

+ Nhiệt độ tăng sẽ làm tốc độ hoà tan tăng lên Thôngthường nhiệt độ tăng lên 100C thì tốc độ hoà tan tăng 2 - 3 lần

+ Bề mặt tiếp xúc càng lớn thì quá trình hòa tan càngnhanh

+ Khi pH của nước giảm thì tốc độ hoà tan cũng tăng lên

- Kết quả: Thể tích của KV tăng lên, TPHH thay đổi, độ bền liên kết (độ cứng) giảm => dễ bị phong hóa vật lý

Phản ứng thủy phân

- KN: Là quá trình thay thế các KLK và KT trong mạng lưới tinh thể của các khoáng bằng các cation H+ của nước.

KAlSi3O8 +H2O → H(AlSi3O8 ) + K+ + OH

-Octoklaz Kaolinit

- Kết quả: tạo ra các muối và hợp chất dễ tan hơn.

Phản ứng oxy hóa

- Phụ thuộc chặt chẽ vào sự xâm nhập của oxy tự do trong không khí

và trong nước.

- Cơ chế:

KV chứa Fe 2+, Mn 2+ dễ bị oxi hóa thành Fe 3+, Mn 3+ hoặc Mn 4+

VD: FeS 2 + 7O2 + 2H2O →

2FeSO4 + 2H 2 SO 4

12FeSO4 + 3O2 + 6H2O → 4Fe2(SO4)3 + 4Fe(OH)3

Khoáng vật lớp Sunphua bị oxy hóa tạo axit => thúc đẩy quá trình hòa

tan và thủy phân

Dấu hiệu: biến đổi về màu sắc rõ rệt và thường hay xuất hiện những vệt, chấm màu vàng, nâu đỏ.

2.1.2.2 Phong hóa hóa học

 Kết quả chung:

- Làm thay đổi thành phần, tích chất của đá và

khoáng

- Tạo ra một số khoáng vật mới (khoáng thứ sinh) và

các chất đơn giản khác như:

muối, các hydroxit, các oxit

Sự bào mòn đá thông qua quá trình hoà tan

2.1.2.3 Phong hóa sinh học

 Khái niệm: là sự phá hủy đá và

khoáng bởi sinh vật và các sản

phẩm trong hoạt động sống của

2.1.2.3 Phong hóa sinh học

* Tác động hoá học:

- Rễ thực vật hút các chấtdinh dưỡng có tính chọn lọc =>

2.1.2.3 Phong hóa sinh học

* Tác động hoá học:

- Rễ thực vật hút các chấtdinh dưỡng có tính chọn lọc =>

2.1.2.3 Phong hóa sinh học

* Tác động hoá học:

- VSV sản sinh ra các axit

vô cơ: VSV cố định đạm – HNO3;

vi khuẩn chuyển hóa lưu huỳnh

-H2SO4

- Tảo Silic có thể phá hủy

đá Granit

2.1.2.3 Phong hóa sinh học

 Kết quả:

- PHSV phá hủy đá, khoáng về mặt cơ học và hóa

học (Hay bản chất của PHSV là PHVL và PHHH)

- Mẫu chất tích lũy CHC Đất

+ Màu sắc của đá

* Điều kiện môi trường:

+ Chế độ nhiệt, chế độ ẩm, mức độ phát triển của sinh vật,…

2.1.4.2 Khoáng thứ sinh (KTS)

a Khoáng sét

 Khái niệm:

- Khoáng sét là các silicat thứ sinh

- Được sinh ra từ quá trình phong hoá của đá và khoángban đầu, kích thước < 0,001mm

 Công thức chung: n SiO2 Al2O3 mH2Ovới tỷ lệ SiO2/Al2O3 =

2 – 5

 Cấu tạo:

- Từ 2 đơn vị cơ bản: thể 4 mặt của Silic [SiO4]4- và thể 8mặt của nhôm [Al(OH)6]3-

+ Tinh thể có dạng lớp, có tính dính, dẻo do khả nănghyđrat hóa và lực liên kết khác nhau giữa các phiến (tinh tầng).

+ Mang điện do có khả năng trao đổi đồng hình trongmạng lưới TT khoáng vật

a Khoáng sét

 Phân loại: Khoáng sét gồm các nhóm chính sau:

+ Kaolinit: Kaolinit, Haludit

+ Moontmorilonit: Moontmorilonit, beideit

+ Illit

+ Vermiculit

+ Clorit

2.1.4.2 Khoáng thứ sinh

Kaolinit

 CTTQ: 2SiO2.Al2O3.nH2O với tỷ lệ SiO2/Al2O3 = 2

 Phân bố: Chủ yếu trong đất nhiệt đới

 Kiểu kiến trúc (cấu tạo): 1:1 (gọi là khoáng 2 lớp)

2.1.4.2.Khoáng thứ sinh

Montmorilonit

CTTQ:4SiO2.Al2O3.nH2O

SiO2/Al2O3 = 4

 Phân bố: Phổ biến ở đất ôn đới, các

loại đất Macgalit, đất đen nhiệt đới, cận

nhiệt đới, ít hoặc không có trong đất

Feralit hoặc Fesialit

 Kiểu kiến trúc: 2:1 (gọi là khoáng 3

lớp)

b Các khoáng sét quan trọng

- Khả năng giữ nước lớn =>độ ẩm cây héo cao.

Kiến trúc của Kaolinit va Montmorilonit

Phong hoá

Thời gian

Đất

2.2.1 Các nhân tố hình thành đất

2.2.1.1 Đá mẹ

 Đá mẹ là nguyên liệu cơ bản, đầu tiên hình thành đất Do đóTPKV, TPHH của đá mẹ quyết định TPHH của mẫu chất và củađất

 Các loại đá có TPKV khác nhau, TPHH khác nhau sẽ hìnhthành lên các loại đất có tính chất khác nhau:

- Đất phát triển trên nhóm đá Bazơ thường có thành phần

cơ giới nặng, tầng đất dày.

 Đá mẹ là cơ sở đầu tiên trong việc nghiên cứu, phân loại đất vùng đồi núi Việt Nam.

 Ở giai đoạn đầu, đá mẹ ảnh hưởng rõ rệt đến tính chất của đất Càng về sau sự ảnh hưởng đến đất giảm dần.

Ảnh hưởng gián tiếp: thông qua sinh vật Khí hậu góp phần

điều chỉnh lại yếu tố sinh vật Cụ thể là, mỗi đới khí hậu khácnhau có các loài thực vật đặc trưng => hình thành loại đất khácnhau

Mối quan hệ giữa khí hậu và đất

2.2.1.3 Địa hình

- Cứ lên cao 100m nhiệt

độ giảm khoảng 0.5 o C và độ

ẩm tăng Ngoài ra, địa hình còn

ảnh hưởng rất lớn đến lượng

mưa, hướng gió, độ ẩm

đất => Sinh vật thay đổi =>

1000- 1800 Đất Feralit mùn trên núi

1800 – 2300 Đất mùn Alit trên núi

cao 2300- 2900 Đất mùn thô trên núi

>2900 Đất mùn than bùn trên

núi

2.2.1.4 Sinh vật

Thực vật:

- Là nguồn cung cấp chất hữu cơ quan trọng cho đất

- Tham gia vào quá trình phong hóa đá, khoáng (lý học,hóa học)

- Chỉ thị cho một số tính chất đất

- Sản phẩm chất tiết, chất thải làm tăng độ phì đất, kết cấu đất bởi phức hệ nước bọt + mùn + khoáng.

- Xác chết bổ sung CHC cho đất (chứa nhiều nitơ và dinh dưỡng khoáng)

 Vi sinh vật: Tham gia hầu hết các quá trình trong đất: phân giải XHC hình thành mùn, chuyển hóa đạm, cố định đạm, chuyển hóa các hợp chất khó tan hoặc không tan thành dạng dễ tiêu đối với thực vật,….

2.2.1.5 Thời gian

- Thời gian được hiểu là tuổi đất Gồm có: tuổi tuyệt đối và tuổi tương đối.

Tuổi tuyệt đối:

+ Là khoảng thời gian được tính từ khi đất bắt đầu hình thành đến thời điểm hiện tại.

Hoặc: Tuổi tuyệt đối là tuổi được tính từ khi mẫu chất được

tích lũy CHC (Cacbon hữu cơ) đến ngày nay.

+ Phương pháp xác định: sử dụng PP phóng xạ C.

2.2.1.5 Thời gian

Tuổi tương đối: Tuổi tương đối của đất là khái niệm chỉ sự

phát sinh, phát triển của đất Tuổi tương đối đánh dấu tốc độ tiến triển tuần hoàn sinh học, nó phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, địa hình, đá mẹ và sinh vật của mỗi vùng.

Theo tuổi tương đối đất có các loại sau:

+ Đất trẻ là đất chưa có đủ các tầng phát sinh, thường tầng B

chưa xuất hiện hoặc mới hình thành chưa rõ ràng (có tầng A + C, hoặc A+ D)

+ Đất thành thục là đất đã có đủ các tầng phát sinh một cách

rõ ràng.

+ Đất già là đất có tầng B quá dày do quá trình rửa trôi nhiều năm, nghèo chất dinh dưỡng, tầng B rất nhiều sét.

2.2.1.6 Tác động của con người

- Bổ sung chất dinh dưỡng

cho đất bằng các loại phân

bón

-Bảo vệ đất; cải tạo tính chất

xấu của đất

-=> làm cho đất biến đổi theo

chiều hướng tốt dần lên

Tiêu cực

- Bố trí cây trồng không phù hợp.

- Bón phân không đầy đủ; chặt phá rừng làm nương rẫy,…

- Không thực hiện tốt các biện pháp chống thoái hoá đất

=> sẽ làm cho đất biến đổi theo chiều hướng xấu.

2.2.2 Hình thái phẫu diện đất

2.2.2.1 Các khái niệm

 Phẫu diện đất: Là mặt cắt thẳng

đứng từ trên bề mặt đất xuống tới tầng

đá mẹ, thể hiện các tầng phát sinh của

Hình ảnh Phẫu diện đất

Đất mới hình thành Đất đã phát triển

2.2.2.2 Các tầng phát sinh và đặc điểm của chúng

Tầng A : tầng mùn (tầng rửa trôi)

- Được hình thành do kết quả của quá trình rửa trôi theochiều sâu, sét và muối hòa tan bị rửa trôi, cùng với tác dụng củasinh vật tổng hợp CHC nên tầng này tơi xốp, nhiều kết cấu viên

- Phân chia thành 3 tầng phụ sau:

+ Tầng A 1 : Là tầng tích lũy mùn nhiều nhất nên đấtthường màu đen, nâu đen

Cường độ màu phụ thuộc vào hàm lượng mùn trong đất.Đất thường có kết cấu viên hạt, tơi xốp, giầu dinh dưỡng.Phần lớn VSV tập trung ở tầng đất này

2.2.2.2 Các tầng phát sinh và đặc điểm của chúng

+ Tầng A2 : tầng rửa trôi.

Màu đất sáng hơn các tầng bên cạnh.

Đất không kết cấu, nghèo dinh dưỡng, chua, lượng vi sinh vật ít.

Đặc trưng cho đất Potdon, được hình thành ở vùng ôn đới.

+ Tầng A3: tầng chuyển tiếp xuống tầng B phía dưới.

Mang tính chất của tầng A nhiều hơn, còn gọi là tầng AB.

Trong PD đất có thể không có tầng này.

2.2.2.2 Các tầng phát sinh và đặc điểm của chúng

Tầng B: tầng tích tụ

- Là tầng tập trung các chất từ tầng rửa trôi xuống,sự rửatrôi càng mạnh thì tầng B càng phát triển hay đất có tuổi càngcao

- Tích luỹ nhiều sét nên thành phần cơ giới thường nặnghơn và chứa ít chất dinh dưỡng hơn so với tầng A

- Phân chia thành 3 tầng phụ sau:

+ Tầng B 1: Là tầng chuyển tiếp từ A sang B, mang đặcđiểm của tầng B nhiều hơn

+ Tầng B 2: Là tầng tích tụ điển hình, có màu sẫm, chứanhiều sét, sắt, nhôm

+ Tầng B 3: Tầng chuyển tiếp từ B sang C; còn được gọi

là tầng BC

2.2.2.2 Các tầng phát sinh và đặc điểm của chúng

Tầng C: tầng mẫu chất, tơi xốp, thấm khí và thấm nước

Tầng D (R): Đá mẹ

Chú ý:

- Có thể thêm các kí hiệu phụ vào các tầng phát sinh trong trường hợp tầng đất đó có tính chất đặc biệt.

Ví dụ: + Bk: Tầng B có hiện tượng kết von, hay Bg

+ Tầng ACa: tầng A có chứa canxi….

- Trong một số trường hợp, phẫu diện có thể khuyết đi một số tầng phát sinh.

+ Đất trẻ: khuyết tầng B…

+ Đất được hình thành từ đá mẹ khó bị phong hóa thì tầng C rất mỏng, thậm chí không có.

=> Nghiên cứu hình thái PDĐ giúp nắm được đặc điểm của đất; lịch sử hình thành; khả năng biến đổi, phát triển của đất.

Một số hình ảnh về phẫu diện các loại đất