Giáo Trình Môi Trường Đất: Sự Hình Thành và Tính Chất Của Đất

Giáo trình môi trường về môi trường đất, biên soạn theo chương trình đào tạo chuẩn, hệ thống hóa kiến thức từ cơ bản đến nâng cao.

• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Môi Trường Đất
• Đề tài: Khám Phá Giáo Trình Môi Trường Đất: Từ Hình Thành Đến Tính Chất
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG I: ĐÁ VÀ KHOÁNG CHẤT TẠO THÀNH ĐẤT
• 2. CHƯƠNG 2: PHONG HÓA VÀ QUÁ TRÌNH TẠO THÀNH ĐẤT
• 2.1. KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT
• 2.2. QUÁ TRÌNH PHONG HÓA ĐÁ
• 2.2.1. Khái niệm
• 2.2.2. Các quá trình phong hóa
• 2.2.2.1. Phong hóa lý học (cơ học)
• 2.2.2.2. Phong hóa hóa học
• 2.2.2.2.1. Quá trình hòa tan
• 2.2.2.2.2. Quá trình hydrat hóa (quá trình ngậm nước)
• 2.2.2.2.3. Quá trình oxy hóa
• 2.2.2.2.4. Quá trình thủy phân
• 2.2.2.3. Phong hóa sinh học
• 2.2.3. ĐỘ BỀN PHONG HÓA
• 2.2.3.1. Các loại khoáng vật và đá
• 2.2.3.2. Các điều kiện bên ngoài
• 2.3. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT

Tóm tắt

I. Khám Phá Tổng Quan Về Giáo Trình Môi Trường Đất

Giáo trình môi trường đất là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng, giúp hiểu rõ về sự hình thành và tính chất của đất. Đất không chỉ là nơi sinh sống của thực vật mà còn là nguồn tài nguyên quý giá cho nông nghiệp và xây dựng. Việc nghiên cứu giáo trình này giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của đất, từ đó đưa ra các giải pháp bảo vệ và phát triển bền vững.

1.1. Định Nghĩa Môi Trường Đất Và Vai Trò Của Nó

Môi trường đất được định nghĩa là lớp bề mặt của Trái Đất, nơi diễn ra các quá trình sinh học, hóa học và vật lý. Đất đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng và duy trì sự sống của các sinh vật khác.

1.2. Các Thành Phần Cấu Tạo Nên Đất

Đất được cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau, bao gồm khoáng chất, hữu cơ, nước và không khí. Mỗi thành phần này đều có ảnh hưởng đến tính chất và chất lượng của đất.

II. 5 Vấn Đề Chính Trong Nghiên Cứu Môi Trường Đất

Nghiên cứu môi trường đất gặp phải nhiều thách thức, từ việc xác định các yếu tố hình thành đất đến việc phân tích tính chất của nó. Những vấn đề này cần được giải quyết để đảm bảo sự phát triển bền vững của đất.

2.1. Thách Thức Trong Việc Phân Tích Tính Chất Đất

Việc phân tích tính chất đất gặp khó khăn do sự đa dạng về thành phần khoáng chất và ảnh hưởng của các yếu tố môi trường. Điều này đòi hỏi các phương pháp phân tích chính xác và hiệu quả.

2.2. Ảnh Hưởng Của Biến Đổi Khí Hậu Đến Đất

Biến đổi khí hậu có thể làm thay đổi tính chất của đất, ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng của cây trồng. Nghiên cứu cần tập trung vào việc đánh giá tác động này để đưa ra các biện pháp ứng phó.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Môi Trường Đất Hiệu Quả

Để nghiên cứu môi trường đất một cách hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học hiện đại. Những phương pháp này giúp thu thập dữ liệu chính xác và đáng tin cậy.

3.1. Sử Dụng Công Nghệ Địa Chất Trong Nghiên Cứu

Công nghệ địa chất giúp xác định cấu trúc và thành phần của đất một cách chính xác. Việc sử dụng các thiết bị hiện đại như máy đo địa chấn và máy quét địa hình là rất cần thiết.

3.2. Phân Tích Hóa Học Đất Để Đánh Giá Chất Lượng

Phân tích hóa học đất giúp xác định các yếu tố dinh dưỡng và ô nhiễm trong đất. Điều này rất quan trọng để đảm bảo chất lượng đất cho nông nghiệp và bảo vệ môi trường.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu Môi Trường Đất

Nghiên cứu môi trường đất không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn. Những ứng dụng này giúp cải thiện chất lượng đất và tăng năng suất cây trồng.

4.1. Tăng Cường Năng Suất Nông Nghiệp Qua Nghiên Cứu Đất

Nghiên cứu về tính chất đất giúp nông dân lựa chọn loại cây trồng phù hợp, từ đó tăng năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp.

4.2. Bảo Vệ Môi Trường Thông Qua Quản Lý Đất

Quản lý đất hiệu quả giúp bảo vệ môi trường, ngăn ngừa ô nhiễm và suy thoái đất. Các biện pháp như trồng cây che phủ và sử dụng phân bón hữu cơ là rất cần thiết.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Nghiên Cứu Môi Trường Đất

Nghiên cứu môi trường đất sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển bền vững. Cần có sự hợp tác giữa các nhà khoa học, nông dân và chính phủ để bảo vệ và phát triển nguồn tài nguyên quý giá này.

5.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Đất Trong Tương Lai

Nghiên cứu đất sẽ giúp giải quyết các vấn đề về an ninh lương thực và bảo vệ môi trường. Điều này đòi hỏi sự đầu tư và chú trọng từ các cấp quản lý.

5.2. Hướng Đi Mới Trong Nghiên Cứu Môi Trường Đất

Cần áp dụng các công nghệ mới và phương pháp nghiên cứu hiện đại để nâng cao hiệu quả trong việc nghiên cứu và quản lý đất. Sự đổi mới này sẽ giúp đáp ứng tốt hơn các thách thức trong tương lai.

Nội dung chính

TỔNG QUAN HỌC THUẬT VỀ GIÁO TRÌNH THỔ NHƯỠNG HỌC (KHOA HỌC ĐẤT)

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Giáo trình Thổ nhưỡng học thuộc khối kiến thức cơ sở ngành bắt buộc trong chương trình đào tạo trình độ đại học và sau đại học của các ngành: Khoa học Đất, Nông học, Quản lý Đất đai, Khoa học Môi trường và Lâm nghiệp. Tài liệu giữ vị trí tiền đề, cung cấp cơ sở khoa học về vật chất hình thành đất, các quá trình hóa lý và sinh học diễn ra trong phẫu diện đất, làm nền tảng cho các học phần chuyên sâu như Dinh dưỡng cây trồng, Phì nhiêu đất, Quy hoạch sử dụng đất và Đánh giá thoái hóa môi trường đất.

Mục tiêu học tập của giáo trình nhằm trang bị cho người học:

• Hệ thống hóa các quy luật phát sinh và tiến hóa của đất dựa trên tương tác giữa đá mẹ, khí hậu, địa hình, sinh vật và thời gian.
• Nhận diện và phân tích định lượng các thông số vật lý (thành phần cơ giới, cấu trúc đoàn lạp, dung trọng, tỷ trọng, độ hổng, chế độ nhiệt - khí) và đặc tính hóa học (dạng tồn tại, dung tích hấp phụ, sự chuyển hóa của các nguyên tố đa lượng N, P, K).
• Phân loại các nhóm sinh vật đất và giải thích cơ chế chuyển hóa vật chất (chu trình cacbon, nitơ) dưới tác động của hệ enzym vi sinh vật.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận từ cấp độ vi mô (thành phần tinh thể khoáng, phản ứng bề mặt keo sét) đến cấp độ vĩ mô (hình thái phẫu diện, chức năng sinh thái và năng lực sản xuất nông nghiệp). Điểm đặc trưng của tài liệu là việc kết hợp các học thuyết thổ nhưỡng kinh điển quốc tế với hệ thống dữ liệu thực nghiệm phân tích trên các loại đất thực tế tại Việt Nam (đất feralit bazan Tây Nguyên, đất phù sa sông Hồng, đất mùn núi cao Hoàng Liên Sơn, đất hình thành trên đá vôi Thanh Hóa - Ninh Bình).

---

Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

Các chương/chủ đề chính

Cấu trúc phần I tập trung vào quy luật phát sinh và các đặc tính cơ bản của đất qua 4 chương trọng tâm:

• Chương 1: Đá và khoáng chất tạo thành đất: Trình bày thành phần khoáng nguyên sinh (thạch anh $\text{SiO}_2$, mica muscovit/biotit, fenspat, amphibol, pyroxen, olivin) và khoáng thứ sinh (khoáng sét kaolinit 1:1, montmorilonit 2:1, illit; hydroxyt nhôm gibxit, hydroxyt sắt gơtit, hematit). Phân loại 3 nhóm đá mẹ gồm đá macma (phân cấp theo hàm lượng $\text{SiO}_2$ từ siêu axit đến siêu bazơ), đá trầm tích (đá cát, phiến sét, đá vôi canxit/đolomit, photphorit, apatit) và đá biến chất (gnai, đá hoa, quăczit).
• Chương 2: Phong hóa và quá trình tạo thành đất: Khảo sát cơ chế phong hóa vật lý (áp lực đóng băng $950\text{ kg/cm}^2$, giãn nở nhiệt), phong hóa hóa học (hòa tan, hydrat hóa làm tăng $60%$ thể tích thạch cao, oxy hóa $\text{Fe}^{2+}$ thành $\text{Fe}^{3+}$, thủy phân alumosilicat) và phong hóa sinh học. Mô tả học thuyết 5 yếu tố hình thành đất của V.V. Dokuchaev, công thức Jenny $Đất = f(p, Cl, t, r, o)$ và 5 chức năng sinh thái - kỹ thuật của đất.
• Chương 3: Tính chất vật lý của đất: Phân tích các tầng phát sinh của phẫu diện đất ($A_0, A_1, A_2, B, C$), hệ thống cấu trúc đoàn lạp ($0{,}05 - 0{,}25\text{ mm}$ và $0{,}25 - 10\text{ mm}$), tam giác màu Zakharov. Xác lập phương pháp đo đạc và tính toán tỷ trọng thể rắn ($d$), dung trọng tự nhiên/khô ($d', d''$), độ hổng ($P%$), cấp hạt cơ giới theo bảng phân loại Kachinsky (Nga) và tam giác 12 cấp phối USDA (Mỹ), cùng động thái chế độ không khí và nhiệt năng (chỉ số Albedo).
• Chương 4: Thành phần hóa học và sinh học của đất: Phân tích thành phần nguyên tố theo Vinogradov (1950), động thái chuyển hóa các nguyên tố đa lượng ($\text{N, P, K}$). Khảo sát hệ sinh thái sinh vật đất bao gồm động vật đất, thực vật bậc thấp (tảo, nấm, địa y), thực vật bậc cao và quần thể vi sinh vật tham gia vào chu trình nitơ (quá trình amon hóa, nitrat hóa, phản nitrat hóa, cố định đạm sinh học) và chu trình cacbon (phân giải xenlulozơ, tinh bột, đường đơn qua các con đường EMP, HMP/PPP, ED và chu trình Krebs).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Lý thuyết phát sinh học và mâu thuẫn hình thành đất: Bản chất của sự hình thành đất là sự thống nhất biện chứng giữa vòng đại tuần hoàn địa chất (giải phóng vật chất khoáng vô cơ) và vòng tiểu tuần hoàn sinh học (tổng hợp, tích lũy chất hữu cơ, mùn và năng lượng).
• Cơ sở khoáng vật học và bề mặt keo đất: Cấu tạo mạng lưới tinh thể tứ diện oxyt silic và bát diện alumohydroxyl; sự khác biệt về diện tích bề mặt riêng ($8\text{ m}^2/\text{g}$ ở kaolinit so với giá trị gấp 10 lần ở montmorilonit) và dung tích hấp phụ trao đổi cation (CEC từ $5 - 10\text{ mđlg}/100\text{g}$ ở kaolinit lên $100 - 120\text{ mđlg}/100\text{g}$ ở montmorilonit). Chuỗi 13 giai đoạn phong hóa theo Jackson (1977) và Sposito (1989).
• Mô hình định lượng hóa lý và lắng đọng: Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir $X = \frac{K X_m C}{1 + KC}$ mô tả sự cố định ion photphat; định luật Stokes ứng dụng trong phân tích cấp hạt qua tốc độ chìm lắng $V = \frac{2}{9}\frac{d_1-d}{\eta}gr^2$.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật phân tích: Thao tác xác định nhanh thành phần cơ giới ngoài đồng ruộng (phương pháp vê thỏi cuốn vòng); vận hành phương pháp ống hút Pipet trong môi trường huyền phù; đo đạc và tính toán dung trọng đất khô, độ xốp và trữ lượng nước, mùn, đạm ($\text{kg/ha}$) tầng mặt.
• Kỹ năng phân tích phát sinh học: Nhận diện hình thái tầng phát sinh đất tại thực địa; giải đoán màu sắc đất dựa trên tỷ lệ chất mùn (đen), oxyt sắt (đỏ) và oxyt silic/cacbonat (trắng); đánh giá mức độ thoái hóa cấu trúc đất và mất cân bằng dinh dưỡng.
• Năng lực ứng dụng sinh hóa: Tính toán cân bằng động thái nitơ, kiểm soát sự bay hơi $\text{NH}_3$ theo $\text{pH}$ ($pK = 9{,}4$), ức chế quá trình phản nitrat hóa kỵ khí bằng kỹ thuật làm đất và giải phóng photphat khó tiêu qua biện pháp khử chua bằng vôi.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

Giáo trình áp dụng phương pháp sư phạm tiếp cận từ hiện tượng phát sinh tự nhiên đến bản chất cơ chế hóa - lý - sinh học, kết hợp giữa bài giảng lý thuyết cấu trúc và các bài toán thực hành định lượng:

• Phương pháp giải quyết vấn đề qua tính toán thực tế: Giáo trình lồng ghép các bài toán chuyển đổi số liệu định lượng:
  • Tính trữ lượng nước trong tầng đất cày: $$\text{Trữ lượng } \text{H}_2\text{O} = \text{Diện tích} \times \text{Độ dày tầng đất} \times \text{Dung trọng} \times \text{Độ ẩm}$$
  • Tính toán lượng mùn ($133\text{ tấn/ha}$ với tầng mùn $29\text{ cm}$, dung trọng $1{,}23\text{ g/cm}^3$, hàm lượng mùn $3{,}73%$).
  • Xác định hàm lượng nitơ khoáng giải phóng hàng năm ($72\text{ kg N/ha/năm}$ dựa trên tỷ lệ mùn $1{,}5%$ chứa $6%\text{ N}$, hệ số khoáng hóa $2%$).
• Thực hành phòng thí nghiệm và hiện trường:
  • Mô tả phẫu diện đất ngoài thực địa, đo chiều dày các tầng phát sinh, xác định độ chặt (từ mức tơi vụn đến mức dùng xà beng ở đất đá ong hóa/đất mặn).
  • Thực hành phân tích cấp hạt cơ giới bằng phương pháp ống hút Pipet theo định luật Stokes và nội suy 12 loại đất trên biểu đồ tam giác USDA.
• Đánh giá học tập:
  • Đánh giá quá trình thông qua các bài tập cân bằng phương trình nhiệt động phong hóa (sự kaolinit hóa fenspat, oxy hóa $\text{Fe}^{2+}$ tạo gơtit/hematit).
  • Kiểm tra năng lực phân tích chu trình sinh địa hóa ($\text{N, P, K, C}$) và cơ chế tác động của hệ enzym ngoại bào vi sinh vật ($\text{C}_1, \text{C}_x, \beta\text{-glucosidase}$, amylase, nitrogenase).
• Hướng dẫn tự học: Tự đối chiếu bảng so sánh khoáng vật của John Wiley & Sons (1977), chuỗi độ bền phong hóa Scheffer - Schachtschabel và sơ đồ chuyển hóa vi sinh vật để lập sơ đồ tư duy hệ thống hóa từng chương.

---

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

• Hệ thống hóa học thuyết phát sinh học chuẩn mực: Tích hợp các quan điểm kinh điển của V.V. Dokuchaev (1897), H. Jenny về 5 yếu tố phát sinh học, lý thuyết hình thái học đất của S.A. Zakharov (1973) cùng chuỗi 13 giai đoạn phong hóa khoáng của M.L. Jackson (1977) và G. Sposito (1989).
• Cơ sở dữ liệu thực chứng gắn liền với lãnh thổ Việt Nam:
  • Khảo sát đặc điểm các loại đá mẹ: Granit (Cao Bằng, Lạng Sơn, Thanh Hóa, Quảng Bình, Quảng Trị, Huế, Hải Vân), liparit (Tam Đảo, Nha Trang), bazan (Phủ Quỳ - Nghệ An, Vĩnh Linh, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ), đá vôi (Hà Nam, Ninh Bình), quặng apatit (Lào Cai), đá gnai (Hoàng Liên Sơn, Kon Tum).
  • Bổ sung dữ liệu hàm lượng lân tổng số $\text{P}_2\text{O}_5$ trên đất đồng bằng ($0{,}02 - 0{,}12%$) và đất đồi núi trung du ($0{,}05 - 0{,}06%$) theo Nguyễn Vy và Trần Khải (1978).
  • Số liệu kali tổng số $\text{K}_2\text{O}$ theo V.M. Fridland (1964) trên đất bazan Phủ Quỳ ($0{,}07 - 0{,}15%$) và đất mùn núi cao Hoàng Liên Sơn ($2{,}60 - 3{,}89%$).
• Chi tiết hóa cơ chế chuyển hóa sinh hóa học: Trình bày phương trình phản ứng khử nitơ của enzym nitrogenase ($12\text{ ATP}$ cho mỗi phân tử $\text{N}_2$), cơ chế phân cắt xenlulozơ đa enzym, cùng các con đường dị hóa glucozơ (EMP, HMP, ED và chu trình Krebs) của các nhóm vi sinh vật hiếu khí/kỵ khí cụ thể.
• Gắn kết quản lý kỹ thuật nông nghiệp và môi trường: Cảnh báo hiện tượng mất phân đạm qua bay hơi $\text{NH}_3$ ở mức $4\text{ kg N/ha/ngày}$ khi sử dụng phân ure không đúng kỹ thuật (theo Boomsma và Pritchett, 1979) và nguy cơ tích lũy nitrat ($\text{NO}_3^-$) gây ô nhiễm đất và nông sản.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

• Sinh viên đại học (từ năm thứ 2 trở đi): Thuộc các ngành Khoa học Đất, Nông học, Khoa học Cây trồng, Bảo vệ Thực vật, Quản lý Đất đai, Khoa học Môi trường và Quản lý Tài nguyên Rừng.
• Học viên cao học và nghiên cứu sinh: Sử dụng làm tài liệu tổng quan để tra cứu các hằng số hóa lý, phương pháp xác định cấp hạt, cơ chế hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và động thái vi sinh vật trong các đề tài nghiên cứu về dinh dưỡng đất và thoái hóa đất.
• Yêu cầu kiến thức nền tảng (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần:
  • Hóa học đại cương và vô cơ (nắm vững cơ chế phản ứng thủy phân, oxy hóa - khử, hằng số phân ly axit - bazơ, phương trình trao đổi ion).
  • Địa chất học đại cương (hiểu về chu trình khoáng vật và nguồn gốc các loại đá macma, trầm tích, biến chất).
  • Vật lý và Sinh học đại cương (kiến thức về cơ học chất lỏng, nhiệt động lực học, cấu tạo tế bào và chuyển hóa năng lượng).
• Giảng viên và chuyên gia kỹ thuật: Dùng làm khung chuẩn thiết kế bài giảng lý thuyết thổ nhưỡng, giáo trình thực tập phân tích đất và tài liệu tham khảo cho kỹ sư nông nghiệp, cán bộ khuyến nông, chuyên viên phân tích tại các phòng thí nghiệm đất - phân bón.

---

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình phục vụ sinh viên đại học, học viên sau đại học khối ngành Nông nghiệp, Lâm nghiệp, Tài nguyên - Môi trường và Địa lý, cùng các kỹ sư, cán bộ nghiên cứu cần tài liệu chuyên khảo về phát sinh học, hóa - lý và sinh học đất.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần có kiến thức nền tảng về Hóa học đại cương/vô cơ (cân bằng ion, pH, phản ứng oxy hóa khử), Địa chất học (khoáng vật, các loại đá mẹ), Vật lý đại cương (lực mao dẫn, lắng đọng huyền phù) và Sinh học đại cương (sinh thái vi sinh vật, enzym).

3. Điểm khác biệt với giáo trình khác là gì?

Tài liệu liên kết chặt chẽ giữa học thuyết phát sinh học kinh điển (Dokuchaev, Jenny, Jackson) với số liệu phân tích đất thực tế tại các vùng sinh thái thổ nhưỡng đặc thù của Việt Nam (Fridland, Nguyễn Vy, Trần Khải), đồng thời lượng hóa chi tiết các cơ chế sinh hóa học và cân bằng dinh dưỡng.

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học nên kết hợp đọc lý thuyết với việc giải các bài tập tính toán dung trọng, độ hổng, trữ lượng dưỡng chất ($\text{N, P, K}$), đồng thời hệ thống hóa các chu trình chuyển hóa sinh học thông qua sơ đồ phản ứng enzym và bảng phân loại khoáng vật.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Giáo trình đi kèm hệ thống bảng tra cứu khoáng chất (John Wiley & Sons, 1977), biểu đồ tam giác thành phần cơ giới 12 cấp phối USDA, bảng phân loại cấp hạt Kachinsky (1976), sơ đồ tam giác màu Zakharov và các hướng dẫn thao tác phân tích đất dã ngoại.

---

Kết luận (150 từ)

Giáo trình Thổ nhưỡng học cung cấp hệ thống tri thức hoàn chỉnh và định lượng về quy luật phát sinh, tính chất lý học, thành phần hóa học và hệ sinh thái sinh vật đất. Nội dung giáo trình giải thích rõ mối quan hệ tương tác giữa đá mẹ, điều kiện phong hóa và các chu trình sinh địa hóa trong việc kiến tạo độ phì nhiêu của đất.

Lộ trình tiếp cận kiến thức được cấu trúc từ cơ chế vi mô (mạng lưới tinh thể khoáng sét, hấp phụ bề mặt, phân giải enzym) đến ứng dụng vĩ mô (hình thái phẫu diện, kỹ thuật canh tác, bảo vệ môi trường đất). Đây là nguồn tư liệu học thuật cơ bản, định hình nền tảng khoa học vững chắc cho công tác đào tạo, nghiên cứu và quản lý tài nguyên đất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I: ĐÁ VÀ KHOÁNG CHẤT TẠO THÀNH ĐẤT Khoáng chất là những hợp chất giống nhau về thành phần và cấu tạo được hình thành trong điều kiện tự nhiên do các quá trình lý, hóa học của vỏ Trái Đất. Các khoáng chất là thành phần cấu tạo nên đá hình thành đất. Phần khoáng của đất chiếm khoảng 60 - 99% khối lượng đất và tăng theo chiều sâu phẫu diện đất. Thành phần khoáng của đất chia thành 2 nhóm chính: khoáng nguyên sinh và khoáng thứ sinh (bảng l).

Có tác giả chia thành 3 nhóm và nhóm thứ 3 là khoáng vô định hình. Bảng 1: Các khoáng nguyên sinh và thứ sinh phổ biến ở trong đất (Theo John Wiley và Sons, 1977) THỨ TỰ TÊN KHOÁNG CÔNG THỨC HOÁ HỌC Khoáng nguyên sinh 1 Quactz SiO2 2 Muscovit KAl2(AlSi3O10)(OH)2 3 Biotit K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2 4 Fenpat: a-octoclaz KAlSi3O8 b-microlin KAlSi3O8 c-anbit NaAlSi3O8 5 Amphibol Tremolit Ca2Mg5Si8O22(OH)2 6 Pyroxen a-Enstatit MgSiO3 b-Diopsit CaMg(Si2O6) c-Rhodouit MnSiO3 7 Olivin (Mg,Fe)2SiO4 8 Epidot Ca2(Al,Fe)3Si3O12(OH) 9 Turmalin (Na,Ca)(Al,Fe3+,Li,Mg)3Al6(BO3)3(Si6O18)(OH)4 10 Ziricon ZrSiO4 11 Rutin TiO2 Khoáng thứ sinh 12 Khoáng sét a-Kaolinit Si4Al4O10(OH)8 b-montmorilonit Mx(Al,Fe2+,Mg)4Si8O20(OH)4-(Mx là cation bên trong lớp khoáng) c-vecmiculit (Al,Mg,Fe3+)4(Si,Al)8O20(OH)4 13 Allophan Si3Al4O12.nH2O 14 Imogolit Si2Al4O10.5H2O 15 Gơtit FeOOH 16 Hematit α-Fe2O3 1 17 Manhêtit γ-Fe2O3 18 Gibxit Al(OH)3 19 Pyroluxit β-MnO2 20 Dolomit Ca,Mg(CO3)2 21 Canxit CaCO3 22 Gyp CaSO4. MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ - HÓA HỌC CỦA KHOÁNG CHẤT a) Khoáng chất nguyên sinh Khoáng chất nguyên sinh là khoáng trong thành phần khối macma ở sâu trong lòng đất hay phun trào trên bề mặt ngưng tụ mà thành như fenspat, mica … Theo thành phần hóa học được chia thành 3 nhóm chính sau: - Các oxyt: thạch anh (SiO2), hematit (Fe3O4), manhetit (Fe3O4), rutin (TiO2), Kyanit (Al2siO3). Các khoáng oxyt khó phong hóa, nhiều nhất là oxyt chứa Fe (5%, đất nhiệt đới nhiều hơn).

- Các silicat: là muốí axit silixic, metasitixic và octhosilixic. Tất cả khoáng chất này dễ phong hóa hơn nhóm oxyt, trong đất chứa khoảng 5 – 15%. Những khoáng chất này là muối của axit alumosili xic - Công thức chung là H2OAl2O3. Các alumosilicat trong đất quan trọng là mica trắng (muscovit) và mica đen (biotit).

Khoáng chất nhóm này dễ phong hóa, đất chứa khoảng 10%. Ngoài ra còn có khoáng sunphit (FeS2 - pyrit) photphát (apatit) đều dễ phong hóa. Các khoáng chất nguyên sinh khác nhau thì có mầu sác và độ cứng khác nhau. Trong thực tế tất cả khoáng chất nguyên sinh trong đất có nguồn gốc trực tiếp từ đá.

Chúng thường là những mảnh vỡ nhỏ tinh thể, chưa bị phong hóa hay phong hóa nhẹ, chiếm ưu thế trong các phần thô của đất (cát, cuội nhỏ). b) Khoáng chất thứ sinh Khoáng thứ sinh được hình thành trong quá trình tạo thành đất từ sản phẩm phong hóa khoáng nguyên sinh (hình l). KAlSi3O8 + 2H+ + 9H2O = Al2Si2O5(OH)4 + 4H4SiO4 + 2K+ Octolaz (khoáng nguyên sinh) kaolinit (khoáng thứ sinh) Khoáng chất thứ sinh quan trọng nhất trong đất là nhóm khoáng sét. Khoáng sét là hợp chất có công thức nSiO2Al2O3.mH2O, trong đó tỷ lệ SiO2/Al2O3 thay đổi từ 2 - 5 và nó liên quan đến kiểu khoáng sét.

Đơn vị cấu trúc cơ bản của khoáng sét là tứ diện oxyt silic và bát diện alumohydroxyl. Các đơn vị cấu trúc cơ bản này liên kết với nhau tạo thành lớp. Khoáng kaolinit là khoáng sét có l lớp, tứ diện liên kết với l lớp 8 mặt 2 (gọi là khoáng l : 1 ). Còn khoáng montmonilonit có 2 lớp tứ diện kẹp giữa l lớp 8 mặt.

- Khoáng sét kaolinit (1 : l): Công thức chung là 2SiO2Al2O3.2H2O, Có lượng SiO2 thấp nhất. Khoảng cách giữa các lớp đơn vị kết cấu nhỏ (2,7 Ă )* hay độ dày của l lớp kết cấu là 7,1 Ă, tỷ diện 8m2/g, hầu như không có hiện tượng trao đổi đồng hình trong tinh thể.