›
›

Bài giảng Khoa học đất - Chương 2: Đá và sự phong hóa đá

pdf 29 trang phuongnguyen 3900
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Khoa học đất - Chương 2: Đá và sự phong hóa đá", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_khoa_hoc_dat_chuong_2_da_va_su_phong_hoa_da.pdf

Nội dung text: Bài giảng Khoa học đất - Chương 2: Đá và sự phong hóa đá

  1. A -á magma, -á tr m tích, -á bi n ch t. a Đá magma c hình thành t kt qu ngu i l nh, cng c a dung d ch silicate. Theo ngu n g c thành t o: -á magma xâm nh p (>1,5 km) và -á magma phun trào (phún xu t). Theo hàm l ng oxide silic aaa aa aaa aaa 1
  2. Đá magma - •Th ch anh, •Tràng th ch, •Mica, •Hàm th ch và huy th ch, •Lãm th ch. Đá magma - •Th ch anh Đá magma - •Tràng th ch •Tràng th ạch kali •Tràng th ạch natri •Tràng th ạch calci 2
  3. Đá magma - •Mica •Mica đen •Mica tr ắng Đá magma - •Hàm th ch và huy th ch •là các metasilicate ( tươ ng ứng v ới acid H 2SiO 3, trong đó H thay b ằng các kim lo ại nh ư Mg, Fe, Ca, có ít ch ất Al. Đá magma - •Lãm th ch (olivine) 3
  4. Đá tr m tích - •aa - a • - •a • Đá tr m tích •aa a a Đá tr m tích • a 4
  5. Đá tr m tích • a Đá tr m tích •a a a Đá tr m tích • á do các sinh v t vùi d i t ã hàng tr m ngàn n m nay k t thành. •Than á, •Du h a và •Khí thiên nhiên 5
  6. Đá bi n tính -á (gơnai) -á hoa -á quartzite -Di p th ch sét a -Phong hóa c  h c Bng, nc, gió -Phong hóa hóa h c -S th y hóa -S th y phân -S oxy hóa -S kh hóa -S hòa tan -S vôi hóa ĐẤT T Ừ Đ Á • t kh p mi nơi! • t có ngu n gc t âu? • t phát tri n nh th nào? • á có óng góp gì cho t? 6
  7. Đất • Ph u di n t • Và khi ly t lên tay thì chúng ta cm nh n c các ht cát, th t, sét và thành ph n ch t hu cơ Sự phong hóa Đá → Đất • Sự phong hóa là quá trình phá hủy đá, đất và các epilithic khoáng v ật • Phong hóa gồm hai lo ại: – Phong hóa c ơ h ọc endolithic (disintegration) – Phong hóa hóa h ọc (decomposition) Sự phong hóa đá • Di n ra ngoài tr i (in-situ) • Khác vi s xói mòn (mu ch t ti mt im b ly i) 7
  8. Phong hóa c ơ h ọc (vật lý) b v các á gc thành nh ng m nh v n mà không làm thay i thành ph n hóa h c c a á swf đá lớn →→→ đ á nh ỏ →→→ tinh khoáng chasmolithic Phong hóa c ơ h ọc (vật lý) Các ti n trình 1) Đóng băng/tan băng ho ặc do thay đổi nhi ệt độ 1 cm 3 nước →→→ 1,09 cm 3 nước đá chasmolithic Phong hóa c ơ h ọc (vật lý) Các ti n trình (tt) 2) Rễ th ực v ật c ũng có th ể làm n ứt r ạn các đá 3) Gió mạnh chuyên ch ở các chasmolithic vật li ệu nh ư các h ạt cát đi xa và cát l ại làm mòn d ần các đá nổi trên m ặt đất. 8
  9. Phong hóa hóa h ọc Các ti n trình • Sự th ủy hóa • Sự th ủy phân • Sự oxy hóa • Sự kh ử hóa • Sự hòa tan • Sự vôi hóa • Phong hóa hóa h ọc là quá trình các khoáng v ật trong đá thay đổi tr ở thành các h ạt nh ỏ hơn và dễ bị rửa trôi h ơn. Phong hóa hóa h ọc • di ễn ra nhanh ở nh ững đá có nhi ều góc cạnh (di ện tích bề mặt lớn/th ể tích nh ỏ) • Dần dà các góc nh ẵn cạnh bị bào mòn (bo tròn) Phong hóa hóa h ọc là sự phá hủy đá bằng các ph ản ứng hóa h ọc • Sự th ủy hóa là sự kết hợp gi ữa nước v ới khoáng, oxide, silicate làm gia t ăng th ể tích →→→ Fe 2O3 + H2O FeOOH Hematite Goethite →→→ Fe 2O3 + nH 2O Fe 2O3.nH 2O Stilnopsiderite →→→ CaSO 4 + 2H 2O CaSO 4.2H 2O Th ạch cao 9
  10. Phong hóa hóa h ọc • Sự th ủy phân là do s ự phân lìa n ước thành ion H + và ion OH -. có th ể có tác d ụng nh ư m ột acid hay m ột base trên các tinh khoáng Sự phân lìa này càng m ạnh n ếu nhi ệt độ càng l ớn →→→ K2O.Al 2O3.6SiO 2 + 3H 2O Al 2O3.2SiO 2.2H 2O + 2KOH + 4SiO 2 Tr ực tràng Kaolinite Phong hóa hóa h ọc • Sự oxy hóa oxy có th ể thâm nh ập thành ph ần của các khoáng d ễ dàng ch ất s ắt r ất d ễ bị oxy hóa làm cho các khoáng này b ể nh ỏ ra Sự oxy hóa đi kèm v ới s ự th ủy hóa ho ặc th ủy phân →→→ FeMg.2SiO 4 + 9H 2O + O 2 2Si(OH) 4+ 2Fe(OH) 3 + 2Mg(OH) 3 Olivine Silice ròng ng ậm n ước Phong hóa hóa h ọc • Sự kh ử hóa xảy ra n ơi mà các v ật li ệu đất b ị bão hòa n ước (oxy không th ể thâm nh ập thành ph ần c ủa các khoáng) 2- →→→ 3- Fe 2O + 4SO 4 + 8CH 2O + 1/2O 2 2FeS 2 + 8HCO + 4H 2O pyrite 10
  11. Phong hóa hóa h ọc • Sự hòa tan + - → CaCO 3 + 2H + 2OH 2+ - H2CO 3 + Ca + 2OH S phong hóa này có th gia tng khi nhi t tng Phong hóa hóa h ọc • Sự vôi hóa tác d ụng c ủa n ước ch ứa CO 2, các lo ại đá vôi sẽ thành bicarbonate d ễ hòa tan CaCO 3 + CO 2 + H 2O  Ca(HCO 3)2 Phong hóa hóa h ọc • Phong hóa hóa h ọc tạo các hạt sét để cây tr ồng có th ể phát tri ển được • Hỗn hợp gồm xác cây mục và các lo ại hạt (sét, th ịt, cát) hình thành nên đất 11
  12. Sự phong hóa • Sự phong hóa vật lý và hóa học di ễn ra đồng th ời Phong hóa vật lý phá vỡ đá thành nhi ều mãnh làm tăng di ện tích bề mặt để cho phong hóa hóa học ti ếp tục phá vỡ đá nh ỏ xu ống kích th ước nh ỏ hơn Sự phong h óa ph thu c ln vào iu ki n khí hu •Nơi nào có nhi ều nước thì sự phong hóa di ễn ra nhanh hơn. • Nhi ệt độ cao cúng làm cho sự phong hóa di ễn ra nhanh hơn. Sự phong hóa Ng c li • Ở vùng khí hậu khô hạn thì sự phong hóa di ễn ra rất ch ậm. • Tuy nhiên, sự phong hóa cơ học có th ể di ễn ra nhanh hơn một ít do tác động của nhi ệt độ 12
  13. S phong hóa á sn sinh ra các ht t • Khi nhìn th ấy các hạt cát, ta có th ể xác định được lo ại đá mà đã phong hóa để hình thành chúng Các lo i á khác nhau trên th gi i • Italy • Hawaii • Madeline Is. Wisconsin • St. Peter Sandstone, St. Paul, MN Các y u t hình thành t • Khí hậu • Sinh v ật • Địa hình • Mẫu ch ất • Th ời gian Đất ở nh ững v ị trí khác nhau là khác nhau b ởi vì tác động c ủa nh ững y ếu t ố này khác nhau ở từng v ị trí. 13
  14. Các y u t hình thành t • Khí hậu • Sinh v ật • Địa hình • Mẫu ch ất • Th ời gian Nhi t đ  sự phát tri ển c ủa đất: Nóng h ơn = Nhanh h ơn Lnh h ơn = ch m h ơn M a - Nhi u h ơn = r a trôi nhi u hơn Vùng r ửa trôi - được xác định b ằng v ị trí của CaCO 3 trong ph ẫu di ện Nhi ệt độ và mưa ảnh h ưởng đến sét, carbonate và ch ất h ữu c ơ 14
  15. Nhi ệt độ và mưa ảnh h ưởng đến pH đất Ch ỉ số khô khan (I): Ví dụ: P - Ở Phan Rang I = T + 10 690 IP = = 18 Trong đó: 28 + 10 P: L ượng m ưa trung bình pH đất: 6 – 6,5 T: Nhi ệt độ trung bình - Ở Hu ế 3000 I = = 85 P 25 + 10 pH đất: 4,5 – 5,5 Các y u t hình thành t • Khí hậu: Vùng nhi t đ i ho c c n nhi t đ i, s phong hóa th ng r t m nh. Rửa trôi Oxide Fe, Al swf SiO 2 và các base Các y u t hình thành t • Khí hậu • Sinh v ật • Địa hình • Mẫu ch ất • Th ời gian 15
  16. • Th ực v ật – cung c ấp ch ất h ữu c ơ ng c : h th ng r c cung c p ch t h u Ap cơ trên 60 cm t A AB Bg Rng: lá rng trên m t t m i n m cung c p ch t h u cơ trên 1 dm Rừng & đồng c ỏ • Tấm lá ch ắn sinh h ọc che ch ở cho đất • Bổ sung thành ph ần h ữu c ơ cho đất – Nh ờ vào s ự thay đổi c ủa th ực v ật trên 8000 năm qua, đất được hình thành d ưới nh ững cánh r ừng và đồng c ỏ 16
  17. Yu t hình thành t – SINH V T • Động v ật ~ tr ộn đất – ng v t thân m m (giun t), – Chân t, – Thú có th ể hình thành c ấu trúc c ủa t ầng đất. Yu t hình thành t – SINH V T • Vi sinh v ật – Phong phú vi nhi u ch ng lo i – Có th có ti hàng tr m tri u con / g t. – Các quá trình có s tham gia c a VSV: • phân gi i xác h u c ơ, • hình thành mùn, • chuy n hoám trong t, • cnh m t khí tr i – Sinh kh i vsv l n, góp ph n cung c p ch t h u c ơ và to phìt. Ti n trình x y ra vùng có nh h ng c a sinh v t: (a) s ự hấp th ụ năng lượng và các ch ất thông qua quang h ợp; (b) s ự phân h ủy ch ất d ư th ừa c ủa th ực v ật; (c) s ự trao đổi cation và (d) s ự tạo thành các ph ức gi ữa khoáng và ch ất hữu c ơ. 17
  18. Các y u t hình thành t • Khí hậu • Sinh v ật • Địa hình • Mẫu ch ất • Th ời gian Yếu t ố địa hình • Các t ầng khác nhau trong đất là do s ự khác t phát tri n t t nhau c ủa m ực th ủy c ấp vùng thoát th y t t t ít phát tri n nh t • Phân c ấp s ự thoát th ủy vùng b ra trôi, t tích t các thành – Thoát th ủy t ốt ph n t a hình cao t ng p n c – Thoát th ủy trung bình – Thoát th ủy y ếu – Thoát th ủy kém 18
  19. Các đốm màu sáng càng g ần b ề mặt Tt Trung bình Yu Kém Phân c p s thoát th y Địa hình – xói mòn & tích t Vùng trên cao b ng ph ng Vùng tri n i có dc l n Vùng tri n i thoai tho i Vùng chân i Vùng trên cao b ng ph ng (Summit) ít b xói mòn nh t vàt có mc phát tri n nh t (s phân t ng rõ nh t) Vùng tri n i thoai tho i (Backslope) gi ng nh vùng summit tr dc lớn h ơn 20%. 19
  20. Vùng tri ền đồi có độ dốc l ớn (shoulder) Xói mòn nhi u nh t S th m n c ít nh t ⇒t có mc phát tri n kém nh t Ap Bw Bk BC C Vùng chân đồi (footslope) • Tích t ụ vật li ệu t ừ vùng cao • Nó cũng có th ể bị rửa trôi do n ước Ap A1 A2 A3 AB Btg Water Ví d Minnesota? Sườn đồi phía Nam Sườn đồi phía Đông - ít cây c ối - nhi ều cây c ối - đất có mức độ phát tri ển ít h ơn - đất có mức độ phát tri ển nhi ều h ơn 20
  21. Các y u t hình thành t • Khí hậu • Sinh v ật • Địa hình • Mẫu ch ất • Th ời gian Mu ch t Đất được hình thành ch ủ yếu t ừ các lo ại mẫu ch ất sau: • Sandstone • Limestone • Basalt • Granite 21
  22. S vn chuy n c a m u ch t • Do n c (l ng t ) = tr m tích h , tr m tích bi n, phù sa (Alluvium) • Do gió = tr m tích do gió cu n (loess) • Do tr ng l c = n tích, t th colluvium) • Do b ng hà = tr m tích do b ng hà (Glacial) alluvium colluvium Tr m tích do gió cu n Loess – các h t th t (0,05 - ,002mm) n cát (eolian sand) Các y u t hình thành t • Khí hậu • Sinh v ật • Địa hình • Mẫu ch ất • Th ời gian 22
  23. Yu t hình thành t - TH I GIAN • Sinh v ật và khí hậu tác động lên mẫu ch ất và địa hình theo th ời gian • Tu ổi c ủa đất được xác định d ựa trên mức độ phát tri ển của đất ch ứ không ph ải là số năm mà nó hình thành • Bao lâu để gọi là đất già thì tùy thu ộc vào mật độ của các ti ến trình hình thành đất hay của 4 y ếu t ố hình thành đất bên trên Phân lo i tu i A Young Juvenile A C Bw Old Age Mature Adult A A “Senile” E E A C E Bt1 Bt Btqm C Bt2 Bqm Tính ch ất c ủa đất già • Mt ch t dinh d ng (các base) = pH th p làm cho t chua h ơn • Tng hàm l ng s t làm cho t có màu nâu ho c ơ • lp m u ch t b Phong hóa sâu hơn làm cho t có ph u di n sâu h ơn 23
  24. Soil pedon O A Ae B C Soil Soil horizons profile Tầng đất • S hình thành t ng t. swf 24
  25. Tầng đất Tng m t: ch ứa nhi ều CHC (T ng canh tác) rửa trôi sét và khoáng Tng tích t : ít ch ất h ữu c ơ (T ng oxy hóa) tích t ụ sét và khoáng Tng m u ch t vật li ệu phong hóa (T ng kh ) Tầng đất Tầng đất O - ch ứa nhi ều ch ất hữu cơ >35%. H - ch ứa ít ch ất hữu cơ A - được hình thành từ khoáng và ch ất hữu cơ có màu tối E - rửa trôi sét và hầu hết các khoáng, có màu sáng do cát và th ịt B - tích tụ sét và khoáng (gồm Fe,Al oxide, CaCO 3) từ tầng trên C - tầng mẫu ch ất ch ứa vật li ệu phong hóa R - tầng đá 25
  26. Tầng đất Tng m t: H-Tầng tích l ũy CHC - Độ dày 20 – 40 cm (có th ể đến 60 cm) - Carbon h ữu c ơ: ≥≥≥ 18% n ếu sét ≥≥≥ 60% (OC) ≥≥≥ 12% n ếu sét = 0% ATầng tích l ũy ch ất mùn - Ah: tích t ụ CHC nhưng không đạt OC nh ư tầng H - Ap : đầng đất ch ịu ảnh h ưởng c ủa cày x ới - Aph : đầng đất v ừa ch ịu tác động c ủa cày x ới vừa tích t ụ CHC Tầng đất Tầng bên d ưới: B: tích tụ sét và khoáng (gồm Fe,Al oxide, CaCO 3) - Bg: có đốm r ỉ - Bj: có đốm jarosite (vàng r ơm) - Bt: Tích t ụ sét (gi ồng cát) C - tầng kh ử do nước ng ầm. Ch ứa v ật li ệu d ễ bị bi ến đổi ho ặc v ật li ệu hình thành nên các tầng bên trên. - Cr: T ầng C trong điều ki ện kh ử - Cpr: T ầng ch ứa v ật li ệu sinh phèn Tầng đất o A TOP SOIL E B SUBSOIL C R 26
  27. Tầng đất Tầng đất Tầng đất 27
  28. Tầng đất Một số ph ẫu di ện đất của Vi ệt Nam Một số ph ẫu di ện đất của Vi ệt Nam 28
  29. Một số ph ẫu di ện đất của Vi ệt Nam Một số ph ẫu di ện đất của Vi ệt Nam 29