Chương 1 NGUỒN GỐC HÌNH THÀNH ĐẤT VÀ HÌNH THÁI CỦA ĐẤT NN410-1 Mục đích của chương: Giới thiệu môn học, các khái niệm về đất, nhận biết các vai trò của đất Thổ nhưỡng (Pedology) có nguồn gốc từ Tiếng Hy Lạp pedon là "đất" và logos "kiến thức". Thổ nhưỡng học là môn khoa học cứu về đất trong môi trường tự nhiên của nó. Ngày nay, thổ nhưỡng học được xem là một nhánh của khoa học đất và nhánh khác đó là edaphology (môn khoa học nghiên cứu đất đai như môi trường sinh sống cho thực vật và các sinh vật khác); đôi khi nó được sử dụng như là từ đồng nghĩa với khoa học đất. Thổ nhưỡng học là môn khoa học tự nhiên nghiên cứu nguồn gốc của đất, cấu tạo, thành phần, tính chất, quy luật phân bố, biện pháp sử dụng hợp lý và nâng cao độ phì của đất.
Thổ nhưỡng học giải quyết những vấn đề quan trọng nhất của nền sản xuất xã hội có liên quan đến đất. Gồm có: phân loại đất (chia nhóm có hệ thống theo kiểu, kiểu phụ, loại, dạng.); vật lý đất (tính chất vật lý của đất, các quá trình lý học xảy ra trong đất: cơ học, nhiệt, thủy văn, điện tử.); hóa học đất (thành phần, kiến trúc các hợp chất, tính chất hóa học, hóa lý, hóa keo của phần khoáng và hữu cơ của đất, những biến động và tác động tương hỗ của chúng trong quá trình hình thành đất, các phương pháp hóa học nghiên cứu đất.); khoáng vật học đất (thành phần khoáng vật của đất gồm có sự hình thành, phân hủy, biến đổi, tính chất và phân bố địa lý các khoáng vật đất); địa lý thổ nhưỡng (quy luật phân bố đất, sự liên quan với môi trường địa lý); bản đồ đất (phân bố đất trên toàn hành tinh, từng quốc gia, từng địa phương với tỷ lệ khác nhau); phát sinh học đất (nguồn gốc, hình thành, phát triển từng loại đất, đặc tính: cấu tạo, thành phần, tính chất, chế độ hiện tại); hình thái học đất: đặc điểm hình dạng bên ngoài của đất, qua các phẫu diện; vi hình thái học đất: bằng kính hiển vi nghiên cứu đất ở trạng thái nguyên, chưa bị phá hủy (cấu tạo, hình thái, thành phần. Định nghĩa về đất Đất là một phần của vỏ trái đất, nó là lớp phủ của lục địa mà bên dưới nó là đá và khoáng sinh ra nó, bên trên là thảm thực bì và khí quyển. Đất là lớp mặt tơi xốp của lục địa có khả năng sản xuất ra sản phẩm của cây trồng.
Như vậy khả năng sản xuất ra sản phẩm cây trồng (độ phì của đất là thuộc tính không thể thiếu được của đất (William). 1 Theo nguồn gốc phát sinh, tác giả Đôkutraiep định nghĩa: Đất là một vật thể tự nhiên được hình thành do sự tác động tổng hợp của năm yếu tố là: Khí hậu, đá mẹ, địa hình, sinh vật và thời gian. Đất được xem như một thể sống, nó luôn luôn vận động, biến đổi và phát triển. Đất được cấu tạo nên bởi các chất khoáng (chủ yếu từ đá mẹ) và các hợp chất hữu cơ do hoạt động sống của sinh vật cung cấp.
Vì vậy sự khác nhau cơ bản giữa đất và sản phẩm vỡ vụn của đá là: Đất có độ phì nhiêu trong khi đá và khoáng lại không có. Sự hình thành và phát triển của đất 1. Quá trình phong hóa đá 1. Khái niệm Đá và khoáng sau khi hình thành dưới tác động của các yếu tố ngoại cảnh dần bị biến đổi.
Tổng hợp những sự biến đổi lâu dài phức tạp làm cho đá, khoáng bị phá huỷ và quá trình đó được gọi là quá trình phong hoá. Sự phong hoá đá, khoáng là tổng hợp những quá trình phức tạp, đa dạng làm biến đổi về lượng và chất của chúng dưới tác dụng của môi trường. Kết quả của sự phong hoá là làm cho đá và khoáng bị phá huỷ, biến thành tơi xốp, có khả năng thấm khí và nước tốt. Những chất mới này được gọi là "Mẫu chất".
Lớp vỏ trái đất ở đó diễn ra quá trình phong hoá thì gọi là vỏ phong hoá. Căn cứ vào các yếu tố tác động, phong hoá được chia thành 3 dạng: phong hoá lý học, phong hoá hoá học và phong hoá sinh học. Sự phân chia này là tương đối vì các loại phong hoá thường xảy ra đồng thời và có liên quan với nhau.2 Các dạng phong hoá đá và khoáng vật a. Phong hoá vật lý Phong hoá vật lý là quá trình phá huỷ đá về mặt cấu trúc, hình dạng nhưng không làm thay đổi về thành phần hoá học.
Trong những yếu tố gây ra phong hoá vật lý thì nhiệt là yếu tố phổ biến và quan trọng hơn cả, ngoài ra còn do gió, nước, hoạt động địa chất v. * Nhiệt độ: Các khoáng vật và đá đều bị giãn nở phụ thuộc vào nhiệt độ. Mỗi loại khoáng vật có hệ số giãn nở vì nhiệt khác nhau. Biên độ nhiệt độ càng lớn sẽ làm đá bị giãn nở và co lại đột ngột.
Do trong đá chứa các khoáng vật khác nhau có hệ số giãn nở khác nhau, gây nên sự giãn nở không đều dẫn đến đá bị nứt nẻ vỡ vụn ra. Trong thực tế 2 nhiều nơi trên vỏ trái đất có biên độ nhiệt độ ngày đêm lên đến 400 – 600C đã làm cho đá càng chóng bị phá huỷ. Do đó tốc độ phá huỷ đá do nhiệt độ phụ thuộc rất lớn vào các yếu tố sau: + Sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm, theo mùa trong năm: biên độ nhiệt độ càng lớn thì quá trình phá huỷ càng mạnh. + Phụ thuộc vào thành phần khoáng vật chứa trong đá: đá có cấu tạo bởi càng nhiều khoáng vật thì càng dễ bị phá huỷ.
+ Phụ thuộc vào màu sắc và cấu trúc của đá: đá có màu sẫm, cấu trúc mịn, dễ hấp thu nhiệt nên bị phá huỷ mạnh hơn đá màu sáng, cấu trúc hạt thô. Bên cạnh đó, phong hoá vật lý được tăng cường khi có sự tham gia của nước. Nước thấm vào kẽ nứt gây áp lực mao quản, những vùng giá lạnh khi nước đóng băng thể tích của nó tăng lên làm đá bị phá huỷ mạnh. * Dòng chảy, gió: Nước chảy mạnh, gió có thể cuốn đá va đập vào nhau và vỡ vụn ra.
Kết quả của phong hoá vật lý là làm cho đá, khoáng vỡ vụn ra, tạo ra một số tính chất mới mà đá nguyên chất trước đây không có, như khả năng thấm khí, nước v. Phong hoá vật lý làm cho bề mặt tiếp xúc của đá, khoáng với môi trường xung quanh tăng lên và từ đó tạo điều kiện cho các quá trình phong hoá khác tiếp theo được thuận lợi hơn. Phong hoá hoá học Phong hoá hoá học là sự phá huỷ đá, khoáng bằng các phản ứng hoá học. Do đó phong hoá hoá học làm thay đổi thành phần và tính chất của đá, khoáng.
Những tác nhân quan trọng nhất trong quá trình này là H2O, CO2 và O2. Các quá trình chủ yếu của phong hoá học là: quá trình hoà tan, hydrat hoá, hoá sét và oxy hoá. * Quá trình hoà tan: Quá trình hoà tan là hiện tượng các khoáng vật và đá bị hoà tan trong nước. Tất cả các loại đá, khoáng khi tiếp xúc với nước đều bị hoà tan nhưng mức độ rất khác nhau.
Quá trình này đã làm thay đổi thành phần và tính chất của các loại đá, khoáng. Do tác dụng của nước và CO2 đá sẽ bị phá hủy theo phản ứng hòa tan tạo thành chất dễ tan hơn. Ví dụ: CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2 Đá vôi Bicacbonat canxi (dễ tan) * Quá trình hydrat hoá: 3 Là quá trình nước tham gia vào mạng lưới tinh thể của khoáng vật, thực chất đây là quá trình nước kết hợp với khoáng vật làm thay đổi thành phần hoá học của khoáng vật. Ví dụ: CaSO4 + 2H2O CaSO4.2H2O Anhydryt Thạch cao Quá trình này làm cho thể tích của khoáng vật tăng lên, thành phần hoá học thay đổi độ bền liên kết giảm, tạo điều kiện tốt cho quá trình hoà tan và các phản ứng hoá học khác.
* Quá trình sét hoá: Các khoáng vật silicat, nhôm silicat do tác động của H2O, CO2 Sẽ bị biến đổi tạo thành các khoáng sét. Các chất kiềm và kiềm thổ trong khoáng vật bị H+ chiếm chỗ trong mạng lưới tinh thể được tách ra dưới dạng hoà tan. Như vậy thực chất của quá trình sét hoá là các quá trình hoà tan, hydrat hoá chuyển các khoáng vật silicat, nhôm silicat thành các khoáng vật thứ sinh, các muối và oxit.6SiO2 + nH2O + CO2 Al2O3.nH2O Phenpat kali Kaolinit Opan Quá trình sét hoá rất phổ biến và có tầm quan trọng trong phong hoá hoá học vì phần nhiều các loại khoáng trong đất thuộc nhóm Silicat và Alumin - silicat. * Quá trình oxy hoá: Đa số các khoáng vật dễ bị oxy hoá và phá huỷ nhanh chóng, nhất là các khoáng vật có chứa sắt như Olivin, Ogit, Hoocnơblen, Pyrite,.
có chứa nhiều Fe2+ nên rất dễ tham gia vào quá trình oxy hoá: Ví dụ: FeS2 + n H2O + n O2 Fe2O3.n H2O + Fe(OH)3 + H2SO4 Pyrite Limonite Vì lý do trên các loại đá có chứa sắt khi lộ ra ngoài không khí thường hình thành lớp vỏ limonite có màu nâu đỏ rất cứng bảo vệ cho đá ít bị phong hoá tiếp. Đây là loại phong hoá diễn ra mạnh trong khu vực nhiệt đới trong đó có nước ta. Càng lên cao nhiệt độ càng giảm nên cường độ của loại phong hoá này càng giảm đi. Phong hoá sinh học Sự phá huỷ cơ học và sự biến đổi tính chất hoá học của đá, khoáng dưới tác dụng của sinh vật và những sản phẩm từ hoạt động sống của chúng được gọi là sự phong hoá sinh học.
4 Trong quá trình sống, sinh vật trao đổi chất với môi trường, đặc biệt là môi trường đất. Sự trao đổi đó đã làm xuất hiện hoặc thay đổi các quá trình hoá học khác. Trong đời sống của mình, sinh vật sử dụng những chất dinh dưỡng khoáng làm thay đổi hàm lượng các chất đó trong đất, đưa vào môi trường những chất mới đặc biệt là những axit: H2CO3, HCl, H2SO4, HNO3, các axit hữu cơ. , đó là những lý do làm cho đá và khoáng bị phá huỷ.
*Tác động cơ giới do rễ cây len lỏi vào các kẽ nứt của đá làm đá bị phá huỷ, hiện tượng này thấy rất rõ trên các vách núi đá vôi có cây sinh sống. Khi trên trái đất chưa có sinh vật thì đá và khoáng chỉ bị phá huỷ bởi quá trình phong hoá lý học và hoá học.