Giáo trình -Thổ nhưỡng học - chương 1

Chia sẻ: Lit Ga | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

486
lượt xem 149
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình Thổ nhưỡng học được biên soạn cho sinh viên các ngành khoa học đất, hoá nông nghiệp, môi trường, quản lý đất đai, cây trồng, bảo vệ thực vật… làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành khác, học viên cao học, nghiên cứu sinh và cán bộ ngành nông nghiệp. Với tinh thần đổi mới của Bộ Giáo dục và Đào tạo và được sự đồng ý của trường Đại học Nông nghiệp I, bộ môn Khoa học đất tái bản giáo trình Thổ nhưỡng học (xuất bản năm 2000) có sửa đổi,...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình -Thổ nhưỡng học - chương 1

LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình Thổ nhưỡng học được biên soạn cho sinh viên các ngành khoa học đất, hoá nông nghiệp, môi trường, quản lý đất đai, cây trồng, bảo vệ thực vật… làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành khác, học viên cao học, nghiên cứu sinh và cán bộ ngành nông nghiệp. Với tinh thần đổi mới của Bộ Giáo dục và Đào tạo và được sự đồng ý của trường Đại học Nông nghiệp I, bộ môn Khoa học đất tái bản giáo trình Thổ nhưỡng học (xuất bản năm 2000) có sửa đổi, bổ sung, cập nhật thông tin, thay đổi cách trình bày và được phân công chịu trách nhiệm như sau: PGS.TS. Trần Văn Chính: Chương VIII, IX, X, XV và một phần chương III. TS. Cao Việt Hà: Chương VI và VII. TS. Đỗ Nguyên Hải: Chương XI, XII và XVI ThS. Hoàng Văn Mùa: Chương I, II và XVII. PGS. TS. Nguyễn Hữu Thành: Chương IV, V, XIII và XIV. PGS.TS. Nguyễn Xuân Thành: một phần chương III. Hiệu đính và chủ biên lần tái bản này: PGS.TS. Trần Văn Chính Bám sát yêu cầu đào tạo, các tác giả đã tham khảo nhiều tài liệu trong và ngoài nước, các kết quả nghiên cứu gần đây. Tuy nhiên, do trình độ và thời gian có hạn nên khó tránh khỏi những thiếu sót. Mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của bạn đọc.
Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ: Bộ môn Khoa học đất - Trường Đại học Nông nghiệp I - Gia Lâm - Hà Nội Telephone: 04 8769272 Email: khoahocdat@yahoo.com
Bài mở đầu KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THỔ NHƯỠNG 1. Khái niệm về đất và độ phì nhiêu Trên mặt địa cầu có chỗ là một khối rắn chắc, có chỗ là bãi cát mênh mông hoang mạc, có chỗ cây cối mọc xanh tươi bát ngát. Loài người gọi vùng thứ nhất là đá (nham thạch), vùng thứ hai là sa mạc và vùng thứ ba là thổ nhưỡng. Như vậy thổ nhưỡng là đất mặt tơi xốp của vỏ lục địa, có độ dầy khác nhau, có thể sản xuất ra những sản phẩm của cây trồng. Nguồn gốc của đất là từ các loại "đá mẹ” nằm trong thiên nhiên lâu đời bị phá huỷ dần dần dưới tác dụng của yếu tố lý học, hoá học và sinh học. Tiêu chuẩn cơ bản để phân biệt giữa "đá mẹ" và đất là độ phì nhiêu, nếu chưa có độ phì nhiêu, thực vật thượng đẳng chưa sống được thì chưa gọi là thổ nhưỡng. Thổ nhưỡng học là khoa học nghiên cứu đất nhằm giải quyết những vấn đề quan trọng của sản xuất xã hội có liên quan đến đất. Do yêu cầu sử dụng đất khác nhau, loài người đã dùng các phương pháp nghiên cứu đất khác nhau và lích luỹ được rất nhiều kiến thức về đất. Nhưng cũng có các nhận thức khác nhau về đất. Thí dụ đối với các công trình xây dựng nhà cửa, đường sá, thuỷ lợi thì đất chỉ là nguyên liệu chịu lực cho nên các cán bộ thuỷ lợi và xây dựng thường coi đất là một loại nguyên liệu, chỉ quan tâm đến các tính chất vật lý và cơ lý của đất. Còn trong sản xuất nông nghiệp đất là cơ sở sinh sống và phát triển cây trồng. Cây trồng có thể sống trên đất là nhờ độ phì nhiêu. Độ phì phát huy được tác dụng nhờ các yếu tố bên trong của đất (môi trường tự nhiên của khu vực và yếu tố kỹ thuật canh tác). Muốn có nhận thức đúng đắn về đất trồng cần phải nắm vững quan điểm độ phì làm trung tâm. Nhờ có độ phì mà đất trở thành đối tượng canh tác của loài người là tư liệu sản xuất cơ bản của nông nghiệp và là cơ sở để thực vật sinh trưởng và phát triển. Bởi vì độ phì nhiêu là khả năng của đất có thể cung cấp cho cây đồng thời và không ngừng cả nước lẫn thức ăn", khả năng đó nhiều hay ít (tức độ phì cao hay thấp) do các tính chất lý học, hoá học và sinh học đất quyết định; ngoài ra còn phụ thuộc vào điều kiện thiên nhiên và tác động của con người.
Như vậy độ phì không phải là số lượng chất dinh dưỡng tổng số trong đất mà là khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho cây nhiều hay ít. Ðó là một chỉ tiêu rất tổng hợp, là sự phản ánh tất cả các tính chất của đất vì thế cần có quan điểm toàn diện. Ðã có nhiều quan điểm khác nhau về độ phì đất. Ricacđô và các nhà khoa học phương Tây cho rằng: "độ phì đất giảm dần". Các nhà Thổ nhưỡng Liên Xô (cũ) mà đại diện là Viliam thì cho rằng "độ phì đất không ngừng tăng lên, không có đất nào xấu mà chỉ có chế độ canh tác tồi mà thôi". Các Mác khi bàn về vấn đề địa tô đã chia độ phì đất làm 5 loại là: độ phì thiên nhiên, độ phì nhân tạo, độ phì tiềm tàng, độ phì hiệu lực và độ phì kinh tế. 2. Nguồn gốc và thành phần cơ bản của đất Các loại đá nằm trong thiên nhiên chịu tác dụng lý học, hoá học và sinh học dần dần bị phá huỷ thành một sản phẩm được gọi là mẫu chất. Trong mẫu chất mới chỉ có các nguyên tố hoá học chứa trong đá mẹ sinh ra nó, còn thiếu một số thành phần quan trọng như chất hữu cơ, đạm, nước... vì thế thực vật thượng đẳng chưa sống được. Trải qua một thời gian dài nhờ tác dụng của sinh vật tích luỹ được chất hữu cơ và đạm, thực vật thượng đẳng sống được, có nghĩa là đã hình thành thổ nhưỡng. Như vậy có thể nói nguồn gốc ban đầu của đất là từ đá mẹ. Thí dụ ở nước ta có đất nâu đỏ trên đá bazan, đất nâu đỏ trên đá vôi, đất vàng đỏ trên phiến thạch sét hoặc đá biến chất như phiến thạch Mica, Gơnai... Dù là đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất đồng cỏ, thậm chí đất hoang đều gồm có các thành phần cơ bản sau đây: Chất vô cơ Không khí - Chất rắn Chất hữu cơ Chất vô cơ Thổ nhưỡng - Khe hở giữa các hạt Không khí Nước Nước Chất - Các loài sinh vật hữu Trong đó: cơ * Chất vô cơ do đá phá hủy tạo thành chiếm 95% trọng lượng hay 38% thể tích của chất rắn.
* Chất hữu cơ do xác sinh vật phân huỷ chiếm dưới 5% trọng lượng hoặc 12% thể tích chất rắn. * Không khí một phần từ khí quyển nhập vào (O2+ N2) hoặc do đất sinh ra (CO2 và hơi nước). * Nước chủ yếu do từ ngoài nhập vào, vì có hoà tan nhiều chất cho nên nước trong đất thực chất là dung dịch đất. * Sinh vật trong đất có nhiều loài như côn trùng, giun, nguyên sinh động vật, các loài tảo và một số lượng rất lớn vi sinh vật. Những thành phần trên có thể rất khác nhau về tỷ lệ phối hợp. Thí dụ trong đất than bùn hàm lượng chất hữu cơ có thể tới 70-80%. Ngược lại trong đất cát, hoặc đất xói mòn trơ sỏi đá không có thực bì che phủ thì hàm lượng chất hữu cơ chỉ có mấy phần nghìn mà thôi. Không khí và nước trong đất cũng thay đổi rất nhiều bởi vì hai thành phần này tồn tại trong các khe hở của đất, nó không những phụ thuộc độ chặt, độ xốp mà còn phụ thuộc độ ẩm của đất. Cả hai thành phần này cộng lại có thể chiếm trên 50% thể tích đất. Cần quan tâm đến thành phần sinh vật, đặc biệt là vi sinh vật bởi vì hầu hết các quá trình biến hoá phức tạp xảy ra trong đất đều có sự tham gia của vi sinh vật. Với nội dung của giáo trình, ở đây chỉ đề cập đến ảnh hưởng của vi sinh vật đến đất. 3. Ðất là cơ sở sinh sống và phát triển thực vật, là tư liệu sản xuất cơ bản của nông nghiệp Ðặc điểm cơ bản của sản xuất nông nghiệp là tạo ra chất hữu cơ trong đó có sản xuất thực vật. Trong cuộc sống thực vật cần có đủ 5 yếu tố là ánh sáng (quang năng), nhiệt lượng (nhiệt năng), không khí (O2 và CO2), nước và thức ăn khoáng. Trong đó 3 yếu tố đầu do thiên nhiên cung cấp (yếu tố vũ trụ), nước vừa do thiên nhiên vừa do đất cung cấp, còn thức ăn khoáng gồm rất nhiều nguyên tố như N, P, K, S, Ca, Mg và các nguyên tố vi lượng là do đất cung cấp. Như vậy những năm thời tiết khí hậu bình thường, trong điều kiện cùng một loại giống và trình độ canh tác tương tự thì năng suất cây trồng trên các loại đất cao hay thấp nói chung phụ thuộc vào khả năng cung cấp thức ăn của đất. Ngoài ra
đất còn là nơi để cho cây cắm rễ, "bám trụ" không bị nghiêng ngả khi mưa to gió lớn. Một loại đất được gọi là tốt phải bảo đảm cho thực vật "ăn no" (cung cấp kịp thời và đầy đủ thức ăn), "uống đủ" (chế độ nước tốt), "ở tốt" (chế độ không khí và nhiệt độ thích hợp) và "đứng vững" (rễ cây có thể mọc rộng và sâu). Sản xuất nông nghiệp bao gồm 2 nội dung lớn là: sản xuất thực vật (trồng trọt) và sản xuất động vật (chăn nuôi). Chúng ta biết rằng nếu không có thực vật hút thức ăn trong đất qua tác dụng quang hợp biến thành chất hữu cơ thực vật thì động vật không thể có nguồn năng lượng cần thiết để duy trì cuộc sống của chúng. Bởi vậy đất không những là cơ sở sản xuất thực vật mà còn là cơ sở để sản xuất động vật. Trồng trọt phát triển thì chăn nuôi cũng phát triển. 4. Ðất là một bộ phận quan trọng của hệ sinh thái Sinh thái học là môn khoa học nghiên cứu về mối quan hệ giữa các sinh vật với môi trường. Trên địa cầu có vô số sinh vật, các sinh vật này cùng với môi trường của chúng tạo thành sinh quyển. Sinh quyển do nhiều hệ sinh thái tạo thành. Mỗi hệ sinh thái có tổ hợp sinh vật riêng của nó. Trong môi trường thiên nhiên của một vùng thì động vật, vi sinh vật, thổ nhưỡng làm thành một hệ sinh thái. Đó là một bộ phận quan trọng trong hệ sinh thái của vùng. Mặt khác tình hình đất của một vùng lại có quan hệ với những yếu tố khác cấu tạo nên hệ sinh thái của vùng đó, giữa chúng có quan hệ điều tiết cân bằng lẫn nhau và khống chế nhau. Vì vậy, trong khoa học môi trường, đất không những là tư liệu sản xuất cơ bản của nông nghiệp mà còn được coi là một bộ phận quan trọng của hệ sinh thái một vùng. Ðất có ý nghĩa quan trọng đối với loài người tương tự như nước, không khí, sinh vật và khoáng sản. Loài người sống trong môi trường thiên nhiên, luôn tìm cách cải tạo môi trường xung quanh để phù hợp với yêu cầu của sản xuất và cuộc sống, lập nên cân bằng động của hệ sinh thái. Nhưng mặt khác sự hoạt động của loài người cũng có lúc phá huỷ cân bằng sinh thái thiên nhiên mà hậu quả là những tổn thất không bù đắp được. Thí dụ hậu quả của ô nhiễm đất không những gây nên tình trạng hoang hoá đất, thay đổi hệ sinh thái đất từ đó làm thay đổi hệ sinh thái đồng ruộng, thậm chí có thể
dẫn đến sự hủy diệt một số sinh vật trong vùng. Ô nhiễm đất còn có thể gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người và gia súc. Những năm gần đây, khoa học môi trường đã đòi hỏi công tác thổ nhưỡng có biện pháp giám định, phòng ngừa và xử lý ô nhiễm đất, định ra tiêu chuẩn làm sạch hoá đất. Từ đó ta thấy Thổ nhưỡng học cận đại đã có sự phát triển mới, nó đã trở thành một bộ phận quan trọng trong khoa học môi trường. Từ những ý nghĩa trên, việc sử dụng đất không những căn cứ vào yêu cầu của nền kinh tế quốc dân và sự phát triển nông nghiệp mà còn phải xuất phát từ góc độ khoa học môi trường, chú ý đến vấn đề cân bằng động trong toàn bộ hệ sinh thái tự nhiên. Nếu đất phù hợp với nông nghiệp thì làm nông nghiệp, phù hợp với lâm nghiệp thì phát triển rừng. Ðất phù hợp với chăn nuôi thì phát triển đồng cỏ... Ðối với những vùng đất bị ô nhiễm nghiêm trọng thì cấm trồng cây lương thực thực phẩm hoặc chăn thả gia súc mà nên chuyển sang trồng cây lâm nghiệp hoặc cây lấy gỗ. Ðối với quản lý đồng ruộng cần lưu ý phòng chống ô nhiễm do thuốc trừ sâu, thuốc trừ cỏ hoặc ảnh hưởng của nước thải công nghiệp. Ðối với khai hoang cần chú ý chống xói mòn đất và khô cằn đất làm ảnh hưởng đến toàn bộ hệ sinh thái của khu vực. 5. Ðối tượng và nhiệm vụ của thổ nhưỡng học Thổ nhưỡng học là môn khoa học nghiên cứu đất trồng. Ðây là một môn khoa học cơ sở nhằm trang bị cho học viên kiến thức về nguồn gốc hình thành đất, quy luật phân bố các loại trên địa cầu, những đặc tính về hình thái, lý học, hoá học và sinh học đất cùng với phương hướng sử dụng, cải tạo và bảo vệ nhằm nâng cao độ phì đất để cây trồng đạt năng suất cao và ổn định. Ðể học tốt môn Thổ nhưỡng học cần có những kiến thức nhất định về địa chất, thực vật, vi sinh vật, sinh lý, thực vật, toán, lý và nhất là hoá học. Mặt khác, trên cơ sở đã học môn Thổ nhưỡng học viên sẽ có điều kiện học tốt các môn chuyên môn có liên quan như nông hoá học, thuỷ nông, đánh giá đất, định giá đất, quy hoạch đất, cây công nghiệp, cây lương thực, rau quả, bảo vệ thực vật...
Muốn đánh giá đất đầy đủ cần phối hợp giữa kết quả khảo sát đất ở thực địa, phân tích đất trong phòng thí nghiệm với kết quả thí nghiệm đồng ruộng và trong chậu. Ngoài ra cần tổng kết kinh nghiệm quần chúng.
Chương I KHOÁNG VẬT VÀ ĐÁ HÌNH THÀNH ĐẤT Vỏ Trái Ðất được cấu tạo bởi các loại đá khác nhau, một loại đá thường được cấu tạo bởi một số khoáng vật nhất định. Ðá và khoáng vật ở lớp ngoài cùng của vỏ Trái Ðất bị phá huỷ tạo thành mẫu chất, do tác động của sinh vật mẫu chất biến đổi tạo thành đất. Vậy khoáng vật và đá là cơ sở vật chất để hình thành nên đất. 1. Khoáng vật 1.1. Khái niệm chung về khoáng vật Theo địa chất học: khoáng vật là sản phẩm tự nhiên của các quá trình hoá lý và các quá trình địa chất diễn ra trong vỏ Trái Ðất, có thành phần tương đối đồng nhất và có những tính chất vật lý, hoá học nhất định. Khoáng vật tồn tại ở 3 thể: rắn, lỏng và khí, trong đó chủ yếu ở thể rắn. Khoáng vật thể rắn hình thành và tồn tại ở 2 dạng cơ bản là kết tinh tạo thành các tinh thể và vô định hình, hầu hết khoáng vật ở dạng tinh thể. Hình dạng tinh thể do sự liên kết theo quy luật của các nguyên tử, ion hoặc phân tử tạo nên các mạng lưới tinh thể. Na Cl a. Muối mỏ b. Thạch anh Hình 1.1. Mạng lưới tinh thể và hình dạng một số khoáng vật
Các khoáng vật khác nhau có: hình dạng, kích thước, độ cứng, tỷ trọng, màu sắc, cát khai, vết vỡ, thành phần hoá học... rất khác nhau, đây cũng là những dấu hiệu để nhận biết và phân loại khoáng vật trong tự nhiên. Tuỳ điều kiện hình thành mà một khoáng vật có kích thước khác nhau. Ví dụ: Khoáng vật mica là những tấm mỏng có kích thước từ vài mm2 đến hàng m2. Một số khoáng vật có cùng thành phần nhưng kết tinh ở mạng lưới tinh thể khác nhau tạo nên khoáng vật có tính chất vật lý khác xa nhau. Ví dụ: Than chì và kim cương có cùng thành phần hoá học là C nhưng kết tinh ở mạng tinh thể khác nhau mà than chì có độ cứng 1, kim cương có độ cứng 10. Hiện nay đã xác định được trên 3000 loại khoáng vật có trong vỏ Trái Ðất. Theo Chetvericốp, toàn bộ khoáng vật có trong vỏ Trái Ðất nằm trong 10 lớp: - Silicát - Sunphat - Cácbonát - Haloit - Oxyt - Phosphat - Hydroxyt - Vonfranat - Sunphua - Nguyên tố tự nhiên Một số tác giả đề nghị ghép lớp Sunphua với Sunphát thành lớp khoáng vật có lưu huỳnh... Dựa vào nguồn gốc thành tạo, các khoáng vật nằm trong 2 nhóm lớn là khoáng vật nội sinh và khoáng vật ngoại sinh. Có khoảng 50 khoáng vật chiếm tỷ lệ lớn trong các loại đá ở vỏ Trái Ðất được gọi là khoáng vật chính tạo đá. Trong thổ nhưỡng học, khoáng vật được chia làm 2 nhóm: khoáng vật nguyên sinh và khoáng vật thứ sinh. Khoáng vật nguyên sinh được hình thành đồng thời với sự hình thành đá. Ví dụ: thạch anh, Fenspat, mica trong đá Granít là các khoáng vật nguyên sinh. Khoáng vật thứ sinh được hình thành do quá trình biến đổi như các quá trình phong hoá, các hoạt động địa chất.v.v. Do vậy khoáng vật thứ sinh gặp nhiều trong mẫu chất và đất như oxyt, hydroxit, các keo sét.v.v..
Sự phân biệt khoáng vật nguyên sinh với thứ sinh có tính chất tương đối. Thạch anh trong đá Granít là nguyên sinh, khi granít bị phong hoá cho ra thạch anh là khoáng thứ sinh, nhưng thạch anh thứ sinh lại là thành phần chính tạo đá trầm tích là cát kết nên nó cũng là khoáng nguyên sinh trong đá cát... Các khoáng vật có thể tồn tại độc lập hoặc liên kết với nhau trong những quá trình địa chất nào đó để tạo thành đá. Vì vậy khoáng vật là thành phần vật chất cơ bản cấu tạo nên vỏ Trái Ðất. Nhiều khoáng vật là nguồn tài nguyên khoáng sản rất có giá trị đối với con người. 1.2. Một số loại khoáng vật trong vỏ Trái Ðất a. Lớp Silicát Silicát là lớp khoáng vật gặp nhiều nhất trong vỏ Trái Ðất, có khoảng 1500 loại khoáng vật của vỏ Trái Ðất nằm ở lớp này. Theo viện sĩ A.Phecxman, lớp Silicát chiếm 75 % trọng Nguyên tử Silic lượng vỏ Trái Ðất, nhiều Nguyên tử oxy khoáng vật của lớp này là khoáng vật chính tạo đá. Hình 1.2: Cấu tạo của khối 4 mặt Ðơn vị cơ sở cấu tạo oxit silic, khoảng cách Si-O2 là 1,6 Ǻ nên khoáng vật lớp Silicát là 4- khối 4 mặt Silic-oxy có công thức [SiO4] với 1 nguyên tử Silic nằm giữa 4 nguyên tử oxy nằm ở 4 đỉnh. Các khối [SiO4]4- có thể ghép nối với nhau theo các phương để tạo thành các lớp Silicát phụ là Silicát dải, Silicát đảo, Silicát khung... Ngoài ra do thừa 4 hoá trị âm nên có thể liên kết với nhiều nguyên tố khác ở dạng cation như Ca2+, Mg2+, K+, Na+... Ðặc biệt, Silic trong khối 4 mặt có thể được thay thế bởi Al (thay thế đồng hình khác chất) tạo thành nhôm Silicát (alumino Silicát). Sau đây là một số khoáng vật điển hình: Ôlivin [(Mg,Fe)2.SiO4] Màu xanh ô liu, độ cứng 6,5 - 7,0, tỷ trọng 3,3 - 4,0, ánh thuỷ tinh, vết vạch không màu, cát khai trung bình. Kết tinh ở dạng khối hay dạng hạt.
Ôlivin có nguồn gốc từ hoạt động macma, là khoáng vật chính tạo thành các đá macma siêu bazơ, macma bazơ như: Ðunit, Peridotit, gabro, bazan... Trong các quá trình biến đổi hậu sinh chuyển thành Secpentin, Tan, Manhetit, Limonít và Ôpan. Ôlivin đẹp được sử dụng làm đồ trang sức, loại chứa nhiều Mg (45-50% MgO) dùng sản xuất gạch chịu lửa. Ở Việt Nam Ôlivin gặp ở núi Nưa - Thanh Hoá, Phủ Quỳ - Nghệ An, Tây Nguyên... Mica trắng và đen Mica trắng có công thức hoá học: K.Al2[(Al.Si3.O10)].[OH]2 giàu K Mica đen có công thức hoá học: K(Mg,Fe)3[Si3AlO10][OH,F]2 Trong thành phần Mica đen có chứa nhiều Fe, Mg. Các khoáng mica kết tinh ở dạng dẹt, tấm, vảy; Ðộ cứng 2-3; Tỷ trọng 2,7-3,1. Ánh thuỷ tinh hoặc xà cừ; cát khai rất hoàn toàn dễ tách thành tấm mỏng; màu sắc thay đổi từ trắng đến vàng, xám và đen. Mica có nguồn gốc từ hoạt động macma rất phổ biến trong đá macma axit như granít, ngoài ra còn gặp trong đá biến chất như đá phiến mica, đá trầm tích cơ học như đá cát... Khi bị phá huỷ mica tạo thành Hyđromica, Kaolinít, Hydroxyt... Fenspat Là một nhóm khoáng vật rất phổ biến, chiếm khoảng 50 % trọng lượng vỏ Trái Ðất. Trong thành phần Fenspat còn có các nguyên tố kiềm và kiềm thổ và được chia làm các nhóm phụ như octoclaz, plazoclaz. Fenspat có độ cứng 6,0-6,5; Tỷ trọng 2,6-2,8; Màu trắng, hồng, xám hay đen; cát khai hoàn toàn theo 2 phương. Fenspat có nguồn gốc macma, là thành phần chính của các loại đá macma. Khi bị phong hoá, Fenspat tạo thành Kaolinít, oxyt và các loại muối kiềm và kiềm thổ. Ôgít Công thức Ca(Mg, Al, Fe)(Si,Al)2O6 Ðộ cứng 5-6. Tỷ trọng 3,2-3,6. Màu đen, lục hay nâu. Ánh thuỷ tinh; cát khai trung bình. Tinh thể dạng lăng trụ ngắn, tấm hoặc khối hạt đặc sít. Ôgít hình thành do hoạt động macma, là thành phần chính của đá macma bazơ như bazan, gabrô...
b. Lớp Cácbônát Lớp khoáng vật này khá phổ biến, là muối của axit H2CO3. Khoáng vật lớp này giòn, độ cứng nhỏ, dễ hoà tan trong nước và sủi bọt khi tác động với HCl. Canxit - Công thức CaCO3 Kết tinh ở nhiều dạng tinh thể như khối mặt thoi, hình hộp chữ nhật lệch, hình tháp, hình lăng trụ hoặc tập hợp hạt đặc sít. Ðộ cứng 3, tỷ trọng 2,6-2,8. Ánh thuỷ tinh; màu trắng, xám, vàng, nâu, lục, lam. Cát khai hoàn toàn theo 3 phương. Sủi bọt mạnh khi tác động với axit HCl. Canxít được hình thành do hoạt động địa chất ngoại sinh hoặc xác sinh vật có chứa nhiều CaCO3. Canxít là thành phần khoáng vật chủ yếu tạo đá vôi. Canxít là nguyên liệu để sản xuất vôi, xi măng, làm chất cải tạo phản ứng chua cho đất. Ðôlômít: Công thức (Ca, Mg)[CO3]2 Ðược hình thành do Mg thay thế Ca trong CaCO3. Ðộ cứng 3,5- 4,0. Tỷ trọng 1,8-2,9. Ánh thuỷ tinh. Màu trắng, vàng, xám, lục, đen. Không sủi bọt khi tác động với HCl ở nhiệt độ thường. Gặp Ðôlômít trong đá vôi hoặc tạo thành các khối riêng. Ðôlômít được dùng sản xuất gạch chịu lửa, sản xuất phân bón... c. Lớp Oxit Khoáng vật lớp này gồm tất cả các oxyt. Lớp Oxyt có 200 khoáng vật chiếm khoảng 17 % trọng lượng vỏ Trái Ðất. Thạch anh: Công thức SiO2 Rất phổ biến trong vỏ Trái Ðất. Ðộ cứng 7. Tỷ trọng 2,5 - 2,8. Ánh thuỷ tinh. Màu trắng, vàng, tím, đen, hồng hoặc trong suốt. Thạch anh gặp ở dạng khối đặc hoặc vụn, tinh thể có hình lăng trụ với 2 chóp 6 mặt. Thạch anh rất phổ biến trong đá macma axit, siêu axit, đá biến chất và đá trầm tích. Thạch anh là khoáng vật bền, rất khó bị phong hoá hoá học. Hematit: Công thức Fe2O3 Là quặng sắt đỏ, màu vết vạch như màu của máu. Ðộ cứng 5,5-6,0. Tỷ trọng 5,2. Ánh kim hay phi kim. Màu đỏ rượu vang, xám, sẫm, đen. Kết tinh tạo khối hạt đặc sít hay trứng cá. Hêmatít có nguồn gốc biến chất hoặc phong hoá hoá học đá macma siêu bazơ.
d. Lớp Hydroxyt Khoáng vật lớp này là những hợp chất hoá học có thành phần là kim loại và gốc - OH-. Hydragilit: Công thức Al(OH)3 Ðộ cứng 2,5-3,5. Tỷ trọng 2,34. Màu trắng, xám, phớt lục, phớt đỏ. Ánh thuỷ tinh. Tinh thể dạng tấm lục giác, vảy mỏng hoặc khối ẩn tinh. Hydragilit được hình thành do sự phong hoá các khoáng nhôm silicát. e. Lớp khoáng vật có lưu huỳnh Khoáng vật lớp này là hợp chất của kim loại với lưu huỳnh hoặc là muối của axit H2SO4. Pyrit: Công thức FeS2 Tiếng Hylạp "pyros" có nghĩa là lửa, màu khoáng vật này giống màu của lửa nên được gọi tên là pyrit. Ðộ cứng 6,0 - 6,5. Tỷ trọng 5. Màu vàng rơm. Không cát khai. Tinh thể hình khối lập phương điển hình, Pyrit có nguồn gốc từ hoạt động macma hoặc biến chất. Pyrit là nguyên liệu để điều chế axít H2SO4. Trong đất phèn, sắt có thể tác động với các hợp chất có lưu huỳnh như H2S để tạo FeS2, gặp điều kiện oxy hoá FeS2 bị biến đổi tạo thành phèn sắt Fe2(SO4)3, phèn sắt dễ thuỷ phân khi gặp nước tạo thành H2SO4 và Fe(OH)3 kết tủa làm cho đất có phản ứng rất chua. Anhydrit: công thức CaSO4 Ðộ cứng 3,0 -3,5. Tỷ trọng 2,8-3,0. Ánh thuỷ tinh. Màu trắng, xám hay hơi đỏ. Cát khai hoàn toàn theo 3 phương. Anhydrit kết tủa từ nước biển khi nhiệt độ trên 42oC hoặc kết tủa từ dung dịch có nồng độ bão hoà. Anhydrit thường tập hợp đông đặc tinh thể nhỏ cùng với thạch cao hoặc muối mỏ. Trong nông nghiệp CaSO4 dùng để cải tạo đất mặn kiềm. g. Lớp Haloit (lớp muối mỏ) Khoáng vật lớp này là những muối của HF, HCl, HBr, HI với kim loại. Synvinit: Công thức KCl Ðộ cứng 2. Tỷ trọng 2,1-2,2. Rất giòn và cát khai hoàn toàn. Ánh thuỷ tinh. Màu trắng hoặc trong suốt, nếu lẫn tạp chất sẽ có màu xám,
vàng, đỏ. Tinh thể kết tinh dạng khối lập phương. Hình thành do sự kết tủa từ nước biển khi bị khô cạn hay bão hoà muối tan. Synvinit là nguyên liệu sản xuất phân Kali. Cácnalit: Công thức KCl.MgCl2.6H2O Ðộ cứng 1,0-2,5. Tỷ trọng 1,6. Màu trắng, nâu, hồng, đỏ. Cácnalit có nguồn gốc từ trầm tích biển thường cùng gặp với NaCl, KCl. Cacnalit dùng điều chế phân Kali và điều chế manhê. h. Lớp phosphat Khoáng vật lớp này là những muối phức tạp có chứa phospho. Apatit: công thức Ca5(PO4)3(F,Cl) Ðộ cứng 5. Tỷ trọng 3,2. Ánh thuỷ tinh. Màu trắng, vàng, lục, lam. Tinh thể hình lăng trụ, hình kem hay hình tấm thường tập hợp tạo khối đặc sít. Apatit được hình thành trong hoạt động macma và hoạt động ngoại sinh. Apatit là nguyên liệu sản xuất phân lân dùng trong sản xuất nông nghiệp. Việt Nam có mỏ Apatit với trữ lượng lớn ở Cam Ðường- Lào Cai. Phosphorit: Công thức Ca5(PO4)P. Phosphorit có thành phần tương tự Apatit nhưng thường lẫn nhiều tạp chất hơn. Phosphorit hình thành trong các hang đá vôi do xác sinh vật chết từ lâu hoặc quá trình sinh hoá ở vùng biển cạn có nhiều chất hữu cơ tích luỹ. Ở một số vùng nhân dân ta gọi là phân lèn gặp trong các lèn (núi) đá vôi. Phosphorit có công dụng như Apatit. i. Nguyên tố tự nhiên Nguyên tố tự nhiên là những khoáng vật chỉ có một nguyên tố hoá học là kim loại hoặc á kim. Nguyên tố tự nhiên là những khoáng sản rất quý như vàng (Au), bạc (Ag), kim cương (C), lưu huỳnh (S)...
2. Ðá 2.1. Ðịnh nghĩa và phân loại đá Ðá là một tập hợp nhiều hoặc một khoáng vật, là thành phần vật chất chủ yếu cấu tạo nên vỏ Trái Ðất. Ngành khoa học chuyên nghiên cứu về các loại đá cấu tạo nên vỏ Trái Ðất gọi là nham thạch hay thạch học. Theo nhà thạch học lỗi lạc người Ðức Rozenbút thì chỉ có những tập hợp khoáng vật tạo thành những thể địa chất độc lập mới được gọi là đá. Một thể địa chất độc lập phải có đủ các điều kiện sau: - Phân biệt rõ với các khối xung quanh và được thành tạo do những quá trình địa chất riêng. - Có thành phần khoáng vật, hoá học xác định và khác với các khối bao quanh. - Các thành phần tạo đá có phương thức kết hợp riêng. Ðá do nhiều loại khoáng vật tạo nên gọi là đá đa khoáng, do một loại khoáng vật gọi là đá đơn khoáng. Ðá bị phong hoá để tạo thành đất gọi là đá mẹ. Theo nguồn gốc hình thành, toàn bộ đá cấu tạo nên vỏ Trái Ðất nằm trong 3 nhóm lớn là: Ðá macma, đá trầm tích và đá biến chất. Trong từng nhóm chính lại chia ra nhiều nhóm nhỏ hơn. Ví dụ: nhóm đá macma có các nhóm phụ là macma siêu axit, macma axit, macma trung tính... 2.2. Ðá macma a. Ðịnh nghĩa và phân loại đá macma Ðá macma là những đá được hình thành do sự đông cứng của dung dịch macma. Nếu dung dịch macma đông cứng dưới sâu (trong vỏ Trái Ðất) tạo đá macma xâm nhập, ngược lại dung dịch macma phun trào ra phía ngoài mặt vỏ Trái Ðất rồi đông cứng lại thì tạo nên đá macma phun trào. Ðá macma có nhiều loại khoáng vật khác nhau, có kiến trúc và cấu tạo phức tạp. Trong vỏ Trái Ðất đá nằm ở nhiều thể: tường mạch, nền, trụ, nấm, lớp phủ, vòm phủ...
Có nhiều cách phân loại đá macma, phương pháp được sử dụng rộng rãi là dựa vào hàm lượng SiO2 trong đá như ở bảng 1.1. Bảng 1.1. Phân loại đá macma theo hàm lượng SiO2 Hàm lượng SiO2 Tên đá (%) > 75 Macma siêu axít 65 - 75 Macma axít 52 - 65 Macma trung tính 40 - 52 Macma bazơ < 40 Macma siêu bazơ Ðá Macma có hàng trăm loại khoáng vật nhưng số khoáng vật chính tạo đá không nhiều. Mười khoáng vật: Fenspat, Thạch anh, Amphibon, Pyroxen, Mica, Ôlivin, Nephêlin, Lơxit, Manhêtit, Apatit chiếm 99% trọng lượng đá macma; Thành phần hoá học chủ yếu của đá macma là Silic, nhôm, sắt... thể hiện ở bảng 1.2. Bảng 1.2. Hàm lượng trung bình của các nguyên tố Các Hàm lượng trung chất bình (%) SiO2 59,12 Al2O3 15,13 Fe2O3 6,88 CaO 5,08 MgO 3,49 Na2O 3,84 K2O 3,13 H2O 1,15 Dựa vào màu sắc, các khoáng vật tạo đá macma chia làm hai nhóm chính:
- Các khoáng vật sáng màu: Fenspat, Mica trắng... - Các khoáng vật sẫm màu: Amphibon, Ôlivin, Manhêtit... b. Một số loại đá Macma Pecmatit Là loại đá điển hình cho macma siêu axit, hình thành dưới sâu, nằm ở thể mạch, có kiến trúc toàn tinh hạt lớn. Các khoáng vật chính tạo đá là Fenspat dạng Octoclaz, Thạch anh, Mica kết tinh tạo các tinh thể lớn, màu xám trắng hay trắng xám. Pecmatit là loại đá cứng rắn rất khó bị phá huỷ hoá học. Sản phẩm phong hoá của đá Pecmatit chủ yếu là các hạt cơ giới có kích thước khác nhau. Ðất hình thành trên Pecmatit có thành phần cơ giới nhẹ, tầng đất mỏng chua và nghèo dinh dưỡng. Việt Nam gặp Pecmatit ở La Phù, huyện Thanh Thuỷ, tỉnh Phú Thọ. Granit Ðá Granit còn có tên gọi là đá hoa cương, đại diện cho đá macma axit. Hình thành dưới sâu, rất phổ biến trong vỏ Trái Ðất, màu xám trắng, xám hoặc hồng. Kiến trúc toàn tinh với các kích thước hạt khác nhau. Thành phần khoáng vật chủ yếu là Octoclaz, Thạch anh, mica trắng và đen, Hoocblen. Khoáng vật phụ có Plazoclaz, Apatit, Manhetit. Các khoáng vật có thể quan sát nhận biết bằng mắt thường. Dựa vào kích thước và thành phần khoáng vật mà có các tên gọi như: Granit hạt thô, Granit hạt trung bình, Granit hạt mịn, Granit 2 mica... Granit có Fenspat kiềm như Anbit, Microlis... thì có màu hồng, đỏ, đỏ sẫm dùng làm gạch trang trí. Granit là loại đá cứng rắn, khó bị phong hoá. Ðất hình thành trên đá Granit nói riêng và Macma axit nói chung có thành phần cơ giới nhẹ, tầng mỏng, rất chua và nghèo dinh dưỡng. Ở Việt Nam gặp Granit ở nhiều nơi như Hoàng Liên Sơn (Lào Cai), Trường Sơn Bắc, Trường Sơn Nam, Ðèo Hải Vân, Thanh Hoá, Quảng Bình... Ðá phun trào tương ứng với Granit là Riôlit (còn gọi là Lipazit) có thành phần khoáng vật giống với Granit nhưng có kiến trúc poocphia,
cấu tạo dòng chảy. Nếu Riôlit không kết tinh được gọi là thuỷ tinh núi lửa. Dãy núi Tam Ðảo chủ yếu cấu tạo bởi Riolit. Anđêzit và Poocphia Là những đá macma trung tính điển hình, hình thành bằng con đường phun trào. Anđêzit có màu xám, xám đen, xanh đen, đen. Thành phần khoáng vật chủ yếu là Plazoclaz, Hoocbles, Ôgít, Pyroxen, Biôtit. Anđêzit là đá phun trào kiểu mới, Poocphia là đá phun trào cổ. Ðá xâm nhập tương ứng với Anđêzit là Ðiorit có kiến trúc toàn tinh, thành phần khoáng vật tương tự Anđêzit. Khi lộ ra ngoài Anđêzit bị phá huỷ dễ hơn đá macma axit. Ðất hình thành trên loại đá này có thành phần cơ giới nặng, tầng dày và có nhiều tính chất tốt. Việt Nam gặp Anđêzit ở Thanh Hoá, Lai Châu, Tây Nguyên. Ðiorit gặp ở Lào Cai, Kontum... Bazan, Ðiabaz, Gabrô Bazan là đá điển hình của Macma bazơ, hình thành bằng con đường phun trào. Màu xám, xám đen, đen. Thành phần khoáng vật chính tạo đá là Pyroxen (Ôgít hoặc Ðiopxit) chiếm khoảng 50 %, thứ đến là Plazoclaz kiềm, khoáng vật phụ là Olivin, hoocblen. Ðá Bazan có kiến trúc vi tinh hay hạt mịn, mắt thường không phân biệt được các tinh thể khoáng có trong đá. Trong đá thường có các lỗ hổng hình tròn hay bầu dục, nếu đá có nhiều lỗ hổng thường xốp, nhẹ gọi là đá bọt Bazan. Thế nằm của đá Bazan chủ yếu là vòm phủ và dòng chảy. Ðiabaz là Bazan cổ. Gabrô là đá xâm nhập tương ứng với phun trào Bazan, có kiến trúc toàn tinh dạng hạt lớn và trung bình. Khi lộ ra ngoài mặt, đá Bazan rất dễ bị phá huỷ, đất hình thành trên đá Bazan có màu đỏ, nâu đỏ, thành phần cơ giới nặng, tầng dày và có nhiều tính chất tốt. Việt Nam gặp đá Bazan ở Tây Nguyên, Ðông Nam Bộ, Quảng Ngãi, Quảng Trị, Nghệ An, Thanh Hoá... Ðunít Ðunít là đá Macma siêu bazơ hình thành dưới sâu. Ðá có kiến trúc hạt trung bình hay hạt nhỏ. Màu xanh lục, xám đen, đen. Khoáng vật chủ yếu là Ôlivin (thay đổi từ 85 - 100%), ngoài ra còn gặp một ít Crônit, Manhêtít. Khi bị biến đổi Ôlivin tạo thành Secpentin.
Ðất hình thành trên đá Ðunít có màu đen. Việt Nam gặp Ðunít ở Cổ Ðịnh - Thanh Hoá. 2.3. Ðá trầm tích a. Ðịnh nghĩa và phân loại đá trầm tích Ðá trầm tích là đá hình thành từ sản phẩm phong hoá của các đá có trước hoặc do xác sinh vật tích đọng tạo thành. Ví dụ: Ðá cát kết (Sa thạch) do các hạt cát là sản phẩm của phong hoá vật lý kết gắn tạo thành. Ðá vôi San hô do xác San hô chết tích đọng tạo thành... Dựa vào nguồn gốc hình thành, nhóm đá trầm tích thường được chia thành các nhóm phụ sau: Trầm tích cơ học, trầm tích hoá học, trầm tích sinh học và trầm tích hỗn hợp. b. Một số loại đá trầm tích Ðá cát Ðá cát là đá điển hình của trầm tích cơ học. Hạt cát là sản phẩm phá huỷ cơ học các đá khác có kích thước từ 2mm - 0,1mm. Sản phẩm ở trạng thái rời rạc gọi là cát, nếu kết gắn lại gọi là cát kết (Sa thạch). Cát kết có 2 thành phần cơ bản là các hạt cát và chất xi măng kết gắn. Thành phần khoáng vật của cát kết: Thạch anh, Fenspat, Mica, Ziacon, Manhetít, Kaolinít... Cát kết có cấu tạo khối và cấu tạo phân lớp. Xi măng kết gắn là Silic, sắt, canxi, sét... Cát kết rất phổ biến trong vỏ Trái Ðất, chiếm khoảng 60% trầm tích cơ học. Ðất hình thành trên đá cát có thành phần cơ giới nhẹ, nghèo dinh dưỡng, có nhiều tính chất xấu. Ở Việt Nam đá cát gặp phổ biến ở các tỉnh trung du và miền núi như Bắc Giang, Quảng Ninh, Thanh Hoá, Nghệ An, Kontum... Cát rời gặp ở ven các dòng sông suối, đặc biệt gặp một dải dài ven biển miền Trung từ Thanh Hoá đến Bình Thuận. Ðá Vôi Ðá vôi được hình thành do kết tủa CaCO3 từ dung dịch thật (trầm tích hoá học) hoặc do xác sinh vật chứa nhiều CaCO3 tích đọng lại (trầm tích sinh học). Màu trắng, hồng, xám, xanh, xám đen. Thành phần