Hỏi Đáp Thế nào

Độ rỗng của các hạt tạo thành đá trầm tích như thế nào so với đá phun trào?

1.1.2. Đá

Trong tự nhiên, theo nguồn gốc hình thành người ta chia đá làm 3 nhóm chính là:

- Nhóm đá macma

- Nhóm đá trầm tích

- Nhóm đá biến chất

1.1.2.1. Đá macma

Nguồn gốc hình thành:

Macma được hình thành do khối alumin - silicat nửa lỏng nửa đặc [còn gọi là khối macma] nóng chảy từ trong lòng trái đất dâng lên chỗ nông hoặc ngoài vỏ trái đất đông đặc lại. Khi nguội đi, nếu ở sâu trong lòng vỏ trái đất gọi là macma xâm nhập, nếu phun trào ra ngoài mặt vỏ trái đất, đông đặc lại [nguội] gọi là macma phún xuất.

Macma được phân bố rộng nhất trong vỏ trái đất. Do việc hình thành trong điều kiện nhiệt độ cao [900 - 1.2000C], áp suất cao nên thường kết tinh thành khối, không phân lớp. Macma xâm nhập và macma phún xuất khác nhau, vì tốc độ nguội của khối macma khác nhau. Đá xâm nhập do được hình thành trong các khe rãnh trong vỏ trái đất, nó chịu một lực ép lớp từ ngoài vào nên tản nhiệt chậm, các khoáng vật có đủ thời gian để hình thành những tinh thể lớn, nên thường có kiến trúc hạt thô. Đá phún xuất thì hoàn toàn ngược lại, vì khi macma phun trào ra khỏi bề mặt vỏ trái đất nó nguội rất nhanh, vì vậy thường có kiến trúc hạt nhỏ và nếu nguội đột ngột sẽ tạo đá có kiến trúc vi tinh, thuỷ tinh. Ngoài ra phún xuất còn gặp loại đá bọt nhẹ xốp.

Tính chất hoá học chủ yếu của macma là từ khối dung dịch alumin silicat nóng chảy nên chứa chủ yếu SiO2, có thể có một ít sunfit và một ít thành phần bay hơi. Trong đá macma có thể gặp tất cả các nguyên tố hoá học có trong tự nhiên, nhưng chủ yếu là những hợp chất sau: SiO2, Al2O3, CaO, Na2O, K2O, Fe2O3.

Những căn cứ để phân loại đá macma:

Ta có thể phân loại đá macma dựa vào căn cứ cơ bản là thế nằm, kiến trúc, thành phần khoáng vật và tỷ lệ SiO2 có trong đá macma.

Thế nằm:

Thường thấy ở 4 thế:

+ Dạng nền hay vòm phủ: Đá chồng chất lên nhau tạo thành các núi lớn khá dốc.

+ Dạng lớp phủ: Đá phân bố theo địa bàn rộng, tương đối bằng phẳng và tạo nên các cao nguyên.

+ Dạng mạch hay dòng chảy: Đá lấp vào các khe nứt của vỏ trái đất, hay khe suối tạo thành các dải đá dài.

+ Dạng vách hay tường: Đá xếp theo dạng thẳng đứng.

Kiến trúc:

Chỉ hình dạng, trạng thái, cấu tạo của khoáng vật trên mặt đá . Gồm 4 dạng kiến trúc sau:

+ Kiến trúc thuỷ tinh: Nhẵn bóng như thuỷ tinh không nhìn thấy hạt.

+ Kiến trúc vi tinh: Là kiến trúc hạt nhỏ, mắt thường khó phân biệt, nhẵn và mịn.

+ Kiến trúc hạt: Khoáng vật kết tinh trong đá thành các hạt to nhỏ khác nhau. Nếu đường kính hạt > 5mm là hạt lớn, từ 1 - 5 mm là hạt trung bình và < 1 mm là hạt nhỏ.

+ Kiến trúc poocfia: Trên nền thuỷ tinh hay vi tính nổi lên những hạt lớn.

Thuỷ tinh Vi tinh Hạt Poocfia

Thành phần khoáng vật:

Là chỉ tiêu quan trọng để phân loại đá.

+ Khoáng vật đa số: Còn gọi là khoáng vật ưu thế, là khoáng vật chiếm đa số trong một loại đá. Ví dụ: Phenpat là khoáng đa số của granit [chiếm 60 – 65 % trong đá] hay thạch anh là khoáng vật đa số của đá macma a xít [60 – 75 %] và siêu a xít [>75 %].

+ Khoáng vật màu: Là khoáng vật làm cho đá có màu sắc nhất định. Ví dụ: Ogít có màu xanh, xanh đen trong đá gabro hay olivin có màu xanh, xanh lá mạ trong đá bazan.

+ Khoáng vật đi kèm: Là khoáng vật không trực tiếp tham gia vào thành phần cấu tạo của đá mà chỉ ở cùng với đá thôi. Ví dụ: Trong vùng đá macma axit thường có quặng thiếc, vonfram đi kèm. Đá macma bazơ có quặng sắt, crôm hoặc amiăng đi kèm.

Tỷ lệ SiO2 có trong đá macma:

Là chỉ tiêu quan trọng nhất để phân loại đá macma. Trong tự nhiên, nhóm macma có hơn 600 loại đá. Để phân loại, người ta còn căn cứ vào tỉ lệ SiO2 có trong đá macma để chia ra các nhóm nhỏ [Bảng 1.3].

Bảng 1.3: Phân loại đá macma theo hàm lượng SiO2

Hàm lượng SiO2 [%]	Tên đá
> 75	Macma siêu axit
65 - 75	Macma axit
52 - 65	Macma trung tính
40 - 52	Macma bazơ
< 40	Macma siêu bazơ

Trong đá macma chứa rất nhiều loại khoáng vật khác nhau, nhưng chủ yếu là: Phenpat. thạch anh, amphibolit, mica, plazokla, biotit, pirit, olivin, chiếm tới 99 % trọng lượng đá macma. Thành phần hoá học chủ yếu của đá macma là silic, nhôm, sắt, canxi, manhê...[Bảng 1.4].

Bảng 1.4: Thành phần hóa học trung bình trong đá macma

Các chất	Hàm lượng trung 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

Phân loại và mô tả đá macma:

* Đá macma siêu axit

Thường gặp là pecmatit, là loại đá xâm nhập ở dạng mạch, hạt rất lớn, màu xám sáng hay hồng. Thành phần chính là octokla, thạch anh và một ít mica. Có nhiều ở Phú Thọ, Yên Bái, Lào Cai.

* Đá macma axit

Phổ biến rộng rãi trong tự nhiên. Đặc điểm chung là màu sắc nhạt, xám, xám trắng đến xám hồng, tỉ trọng nhẹ. Khoáng đặc trưng là thạch anh, khoáng đa số là phenpat, khoáng vật màu là mica, hoocnơblen. Khoáng vật đi kèm là thiếc, vonfram. Khi bị phá huỷ tạo thành đất thì từ màu xám chuyển sang trắng và cuối cùng là màu vàng.

Các loại đất được hình thành từ đá macma axit thường có tầng mỏng, chứa nhiều cát, kết cấu kém. Trong đất chứa ít Ca, Mg, Fe, nhiều Si, K và Na. Nói chung là loại đất nghèo dinh dưỡng.

Địa hình khu vực hình thành từ macma axit thường dốc, có nhiều núi lớn.

Trong macma axit, thuộc loại xâm nhập có đá granit, loại phún xuất có liparit, poocfia thạch anh.

- Đá granit: màu xám sáng, hồng, kiến trúc hạt, khoáng vật chính là phenpat [60 - 65%], thạch anh [30 - 35%], khoáng vật màu như mica, hoocnơblen [5 - 15%]. Ở Việt Nam gặp granit 2 mica ở Sầm Sơn [Thanh Hoá], granit mica đen ở núi U Bò [Quảng Bình], granit mica trắng ở Phiabjooc [Cao Bằng]. Ngoài ra còn gặp ở đèo Hải Vân, Bắc dãy cao nguyên Kon Tum v.v..

- Đá liparit [còn gọi là riolit] và foocfia thạch anh: có kiến trúc foocfia. Trên nền màu xám trắng hoặc xám đen nổi lên những hạt phenpat màu trắng đục hoặc thạch anh trong suốt, foocfia thạch anh là đá có biến đổi nhiều hơn, chứa nhiều khoáng vật thứ sinh hơn. Liparit thường gặp nhiều ở Tam Đảo [Vĩnh Phúc], Thường Xuân [Thanh Hoá] hoặc ở Nha Trang, Hà Giang.

* Macma trung tính

Thuộc đá xâm nhập có sienit. Thuộc đá phún xuất có andezit, poocfirit, trakit. Macma trung tính chứa nhiều khoáng vật màu nhạt hơn trong đá macma bazơ. Thành phần hoá học chứa nhiều SiO2, K2O, Na2O hơn so với đá macma bazơ. Còn hàm lượng MgO, FeO, CaO giảm hơn so với macma bazơ.

- Đá sienit: kiến trúc hạt, màu xám sáng, khoáng vật chủ yếu là phenpat kali [85 - 95 %], hoocnơblen [5 - 10 %]. Thường gặp ở Lai Châu, Tuy Hoà.

- Đá diorit: kiến trúc hạt, màu xám, xám sẫm, xanh lá cây. Khoáng vật chủ yếu là plazokla [40 - 50 %], hoocnơblen [30 - 40 %], ngoài ra còn có một số ít ogit và mica đen. Thường có ở Bắc Lai Châu, đèo Cù Mông v.v...

- Đá trakit: là đá phún xuất tương ứng với sienit, màu xám, xám trắng, kiến trúc vi tinh hoặc poocfia. Có ở Bình Lư [Lai Châu], Đá Chông [Hà Nội].

- Đá andezit: kiến trúc foocfia, các hạt lớn là plazokla. Màu xám sẫm hoặc xanh đen, chứa nhiều khoáng vật thứ sinh. Thường gặp ở dải ven sông Mã từ Thanh Hoá lên Tây Bắc hay ở Nha Trang.

* Macma bazơ

Là nhóm đá khá phổ biến ở Việt Nam. Đặc điểm chung là: có mầu sẫm, đen hoặc xanh đen, tỉ trọng lớn [đá nặng]. Khoáng vật đặc trưng là: olivin, ogit. Khoáng vật đi kèm là sắt, crôm, amiăng. Khi bị phá huỷ tạo thành đất thì từ màu đen chuyển sang xanh xám và cuối cùng là màu đỏ [do quá trình feralit hoá].

Đất được hình thành từ macma bazơ thường chứa nhiều Ca, Mg, Fe, chứa ít K, Na, Si, v.v... Tầng đất dày, có nơi dày đến trên 15 m, hàm lượng sét cao, đất tốt.

Địa hình vùng đá macma bazơ thường do quá trình tạo đá theo lớp phủ nên tạo ra các cao nguyên khá bằng phẳng.

Trong macma bazơ, thuộc đá xâm nhập có gabrô, phún xuất có bazan, diaba, spilit.

- Đá gabro: có kiến trúc hạt, màu xanh sẫm. Khoáng vật chính trong đá là ogit chiếm tới 50 %. Còn lại plazokla. Ở Việt Nam thường tập trung thành khối núi lớn như Núi Chúa [Thái Nguyên]. Núi Tri Năng [Thanh Hoá], hay một vài nơi trong cao nguyên Kon Tum.

- Đá bazan và diaba: kiến trúc thay đổi từ vi tinh đến hạt nhỏ hoặc thuỷ tinh. Bazan có màu đen, có diaba là đá cổ nên có màu xanh. Khoáng vật chủ yếu là plazokla và ogit. Bazan tạo thành những vùng đất đỏ lớn ở Phủ Quỳ, Tây Nguyên, Nam Bộ.

- Đá spilit: kiến trúc vi tinh, bị hoá clorit nhiều nên có màu xanh lá cây. Thành phần khoáng vật cơ bản giống bazan và diaba. Thường có ở Hoà Bình, Lạng Sơn, Cao Bằng.

* Đá siêu bazơ

Hầu như hoàn toàn khoáng chứa Fe và Mg. Khoáng Alumisilicat hầu như không có hoặc ít [10 %]. Do đó đá có mầu sẫm, tối, đen, đen lục. Kiến trúc hạt màu đen, nặng. Khoáng vật chủ yếu là olivin và ôgit. Olivin chiếm tuyệt đối trong đá dunit. Olivin và ogit gần ngang nhau trong đá pêridotit. Nếu ogit nhiều hơn olivin thì là piroxenit. Đá siêu bazơ thường phân bố ít trên vỏ trái đất. Ở Việt Nam đôi khi gặp ở Núi Nưa [Thanh Hoá], Tà Khoa [Tây Bắc], đa số ở vùng này chúng đã bị secpentin hoá nên còn gọi là secpentinit.

1.1.2.2. Đá trầm tích

Nguồn gốc hình thành:

Khác với đá macma và biến chất, đá trầm tích được hình thành là sự tích đọng của:

- Sản phẩm vỡ vụn của đá khác.

- Do muối hoà tan trong nước tích đọng lại.

- Do xác sinh vật chết đi đọng lại.

Những sản phẩm trên, đầu tiên chúng còn rời rạc, sau này chúng kết gắn chặt lại với nhau thành đá cứng. Chất kết gắn có thể do tự bản thân hoà tan rồi tự gắn lại như đá vỏ sò hến, hoặc được đưa từ nơi khác đến, hay chỉ hoàn toàn do sức ép của các sản phẩm gắn chặt lại với nhau. Tất cả các quá trình này gọi là quá trình trầm tích và tạo thành đá trầm tích.

Những đặc trưng cơ bản của đá trầm tích là thường xếp thành từng lớp, có lớp mỏng vài milimét, cũng có khi dày đến vài mét. Mỗi lớp có thể có màu sắc khác nhau, cũng có thể có loại khoáng vật khác nhau và kích thước hạt khác nhau, do những lớp trầm tích sau phủ lên lớp trước. Trong đá trầm tích còn hay gặp các hoá thạch, đó là các xác sinh vật còn đọng lại trong đá trầm tích. Có các hoá thạch động vật và hoá thạch thực vật.

Phân loại và mô tả đá trầm tích:

Căn cứ vào nguồn gốc hình thành người ta phân trầm tích ra 2 loại đá là: trầm tích vỡ vụn và trầm tích hoá học sinh vật.

* Trầm tích vỡ vụn

Phổ biến ở khắp mọi nơi, thành phần và cấu tạo phức tạp, kích thước các hạt to nhỏ khác nhau. Dựa vào kích thước các hạt người ta chia ra:

- Đá vụn thô, có đường kính hạt vụn > 2mm

- Đá cát, có đường kính hạt vụn từ 0,1 - 2 mm

- Đá bột, có đường kính hạt vụn từ 0,01 - 0,1 mm

- Đá sét, có đường kính hạt vụn < 0,01 mm.

- Đá vụn thô: Tuỳ thuộc hình dạng khác nhau, nếu hạt vụn tròn cạnh được gọi là cuội, sỏi, nếu cạnh nhọn sắc là dăm. Đá vụn thô kết gắn lại với nhau gọi là dăm kết, cuội kết bền hoặc không bền. Về thành phần: Phụ thuộc vào nguồn gốc đá khác vỡ vụn ra. Thường gặp ở nhiều nơi có dòng chảy đưa lại.

- Đá cát: Về thành phần khoáng vật, đại bộ phận trong cát là những khoáng vật bền như thạch anh, mica trắng, ngoài ra còn một số oxit sắt và oxit kim loại khác. Về màu sắc có thể có nhiều màu phụ thuộc vào nguồn đá khác vỡ vụn ra. Đá cát có thể nằm rời rạc như cát sông suối, cát biển, ao hồ hoặc lắng đọng kết gắn với nhau tạo ra phiến sa thạch. Đá cát phổ biến ở khắp mọi nơi.

- Đá bột [Alorit]: Các hạt có kích thước 0,01 - 0,1mm kết gắn lại với nhau để tạo thành đá bột. Thường đá bột kết hay nằm lẫn với cát kết và đá sét.

- Đá sét: Đa số các hạt sét kết gắn lại với nhau chứ ít khi nằm rải rác và hình thành nên đá sét. Do sức ép các lớp trầm tích nên đá sét đa số nằm ở dạng phiến gọi là phiến thạch sét. Đá phiến sét phân bố rộng rãi ở các tỉnh trung du và miền núi.

Ngoài 4 loại trên, trong thực tế còn có thể gặp đá hỗn hợp, tức là 4 loại đá trên nằm trộn lẫn với nhau trong một khu vực.

* Đá trầm tích hoá học sinh vật

Trong tự nhiên có loại trầm tích được hình thành do con đường hoá học đơn thuần, nhưng đại bộ phận được hình thành theo con đường hoá học sinh vật. Trầm tích hoá học sinh vật được chia ra 3 loại chính sau:

+ Đá cacbonat

+ Đá photphat

+ Đá than

- Đá cacbonat: Đặc điểm nổi bật của đá cacbonat là dễ sủi bọt với HCl. Cacbonat ở Việt Nam chủ yếu là đá vôi [CaCO3]. Đây là loại đá trầm tích sinh vật biển được hình thành do quá trình tích đọng các xác sinh vật biển có vỏ, xương chủ yếu cấu tạo từ CaCO3 và do kết tủa dung dịch. Về sau, do biến động địa chất nên đá vôi đã tạo nên các dãy lớn như các vòng cung ở Đông Bắc, Tây Bắc và lẻ tẻ ở một số nơi khác.

Cấu tạo của đá vôi chủ yếu là đặc, trong thành phần hoá học chủ yếu là CaCO3. Màu sắc xanh trắng, đen, hồng. Một hiện tượng phổ biến và rất đặc trưng của vùng đá vôi là hiện tượng caste, là do việc hoà tan CaCO3 tạo thành các khe rỗng, hang động ngầm dẫn đến các núi đá vôi lộ thiên thường có các hang động trong đó có các nhũ đá là cảnh đẹp thiên nhiên. Mặt khác cũng do hiện tượng caste mà vùng đất được hình thành trên đá vôi thường hay bị hạn hán do các hang động sông suối ngầm.

Căn cứ vào tính chất, người ta chia đá vôi ra thành 7 loại sau:

+ Đá vôi kết tinh: do các tinh thể bị ép lại nên độ rắn lớn và bề mặt đá không nhẵn bằng đá vôi bình thường, thường gặp ở những núi đá vôi cheo leo, tai mèo.

+ Đá vôi dạng phiến: các lớp đá nằm ép lại với nhau [nhiều khi tưởng nhầm là phiến sét], các phiến bằng phẳng. Thường gặp ở Cúc Phương [Ninh Bình], Hồi Xuân [Thanh Hoá].

+ Đá vôi dạng bột: Đá vôi bột dễ phân rã thành bột, thường gặp ở các khe động. Đá này có thể đem bón trực tiếp cho ruộng. Thường gặp ở một số nơi của Ninh Bình, Cao Bằng, Hà Giang.

+ Đá vôi dạng cục: được kết tủa bởi các dung dịch nước quá bão hoà vôi. Tính chất chung là xốp nhẹ dễ tan thành bột. Hay gặp ở khe rãnh, suối vùng núi đá vôi. Là nguyên liệu bón trực tiếp cho đất chua.

+ Đá vôi nhiễm Mg: còn gọi là hiện tượng hoá dolomit, kém sủi bọt với HCl. Có thể gặp ở Ninh Bình, Thanh Hoá, Lào Cai và vùng Đông Bắc. Đây là nguyên liệu bón ruộng rất tốt.

+ Đá vôi nhiễm sét: thành phần bao gồm cả sét và CaCO3, tỷ lệ có thể lên tới 50 %, vì vậy loại này rất dễ bị phân rã, thường gặp ở Bắc Kạn, đảo Cô Tô, Hoàng Mai v.v..

+ Đá nhiễm silic: rất cứng rắn, khó sủi bọt với HCl. Khi phong hoá cho nhiều đá dăm sắc cạnh. Gặp ở đảo Cát Bà.

- Đá photphat: cũng là trầm tích biển, nhưng trong thành phần chứa nhiều P và một ít Ca và Mg. Ta thường gặp 2 loại:

+ Đá photphorit: còn gọi là phân lân - Ca3[PO4]2: thường nằm trong các khe núi đá vôi. Người dân địa phương thường gọi là phân lèn, có màu vàng nâu hoặc trắng đen xen kẽ hoặc lẫn với nhiều xác hữu cơ, sét, v.v... Tỷ lệ P2O5 thay đổi. Các mỏ photphorit đem nghiền làm phân bón ruộng rất tốt.

+ Đá apatit: trầm tích sinh vật biển, trong thành phần chứa lân, canxi, clo, flo.v.v.. có công thức hoá học: Ca5[PO4]3.[F.Cl], màu xanh hoặc xám xanh. Tỷ lệ P2O5 biến đổi nhiều, nó có thể đạt 40 – 54 %. ở Việt Nam có mỏ apatit Lào Cai là nguyên liệu chế biến các loại phân lân.

- Đá than: là trầm tích thực vật bị ép trong điều kiện yếm khí tạo nên. Thường gặp 2 loại:

+ Than bùn: là xác thực vật bị vùi dập trong điều kiện thiếu O2, phân giải chưa hoàn toàn nên còn nhiều vết tích thực vật, tỷ lệ chất hữu cơ cao, màu đen. Nếu đang ngập nước thì than bùn thường mềm, là nguồn phân hữu cơ tốt nhưng phải phơi khô, khử H2S, CH4 trước khi dùng. Thường gặp ở các khe rộc miền núi hay vùng đầm lầy U Minh.

+ Than đá: các thực vật thân gỗ bị biến động địa chất vùi lấp lâu ngày biến đổi thành. Nói chung than đá không còn vết tích thực vật, có màu đen, đen nâu. Tỷ lệ C trong than đá có thể lên tới 95 %. Dựa vào tỷ lệ C và chất bốc cháy người ta phân than đá ra: than gỗ, than nâu, than mỡ, than gầy, than không khói... Thường gặp ở Quảng Ninh, Thái Nguyên, Nông Sơn [Trung Bộ] v.v...

- Ngoài ba loại trên còn có đá silic, rất cứng rắn và ít gặp.

1.1.2.3. Đá biến chất

Nguồn gốc hình thành:

Đá biến chất là do đá macma và trầm tích dưới tác dụng của nhiệt độ, áp suất cao từ biến động địa chất tạo thành. Sự biến đổi đã làm cho đá biến chất vừa mang tính chất của đá mẹ, vừa thêm những tính chất mới, hoặc biến đổi hẳn không còn nhận biết được nguồn gốc của nó.

Tuỳ theo các yếu tố tác động chủ yếu trong quá trình hình thành mà người ta phân biệt các dạng biến chất như sau:

- Biến chất do tiếp xúc: nó gắn liền với sự hoạt động của khối macma nóng chảy trong vỏ trái đất, khối macma nóng chảy này đã làm cho các lớp đá xung quanh nó biến chất. Nhiệt độ cao làm cho phần lớn các khoáng vật bị tái kết tinh làm biến chất gọi là nhiệt dịch. Biến chất tiếp xúc xảy ra khoảng không gian rộng lớn, quanh các mạch macma xâm nhập.

- Biến chất áp lực: gắn liền với các vận động tạo sơn, đá ép lại làm thay đổi cấu trúc và phần nào các thành phần khoáng vật. Biến chất áp lực thường xảy ra ở phần ngoài của vỏ trái đất.

- Biến chất khu vực: xảy ra trong cả vùng rộng lớn và ở nông sâu khác nhau. Tác động gây biến chất là do tổng hợp cả nhiệt và áp lực.

Mô tả một số đá biến chất chính:

Căn cứ vào cấu tạo, ta có thể gặp một số đá biến chất điển hình sau:

- Đá gnai: có nguồn gốc chủ yếu từ granit nên thành phần khoáng vật chủ yếu là phenpat, thạch anh, mica, hoocnơblen và cả than chì, gronat cấu trúc hạt. Nhưng các khoáng vật xếp theo từng phiến rõ ràng. Có 2 loại gnai:

+ Octognai: do đá macma biến thành.

+ Paragnai: do đá trầm tích biến thành. Ta thường gặp ở Phú Thọ, Yên Bái, Lào Cai, Kon Tum.

- Đá hoa: đá vôi hay dolomit khi chịu tác dụng của nhiệt độ, lực ép bị kết tinh lại thành đá hoa [còn gọi là đá cẩm thạch]. Vì do các khoáng canxit hay dolomit kết tinh tạo thành các hạt nên mặt đá óng ánh. Những tạp chất trong đá trong quá trình biến hoá bị kết hợp lại thành đám hay vệt vân làn sóng. Có đủ các loại màu sắc: đỏ, đen, vàng, xanh. v.v.... Đá hoa dùng làm đồ trang sức hoặc trang trí trong xây dựng nhà cửa. Gặp ở núi Chòng [Hà Nội], Ngũ Hành [Đà Nẵng], Bình Lư [Lai Châu] và các vùng núi đá vôi.

- Quaczit: có kiến trúc hạt, chủ yếu do sa thạch khi bị tác động của nhiệt độ và sức ép đã kết gắn lại với nhau rất bền vững. Thành phần chủ yếu là thạch anh. Màu sắc thường trắng hay đỏ nhạt. Quaczit thường gặp ở Tuyên Quang. Thanh Hoá. Quaczit dùng làm vật liệu chịu lửa, đá mài trong xây dựng.

- Đá phiến philit: phiến rất mỏng. Màu đen hoặc xám có ánh bạc do các vảy mica rất mỏng tạo nên. Thường gặp ở Cao Bằng, Bắc Cạn, Hà Giang, Thanh Hoá.

- Đá phiến kết tinh: đá phiến kết tinh hạt, nếu thành phần chủ yếu là mica thì gọi là phiến mica, nếu nhiều clorit thì gọi là phiến clorit... Các đá phiến kết tinh thường chứa thêm thạch anh, gronat, than chì. Thường gặp ở Phú Thọ, Lào Cai, Yên Bái, Kon Tum.

1.2. QUÁ TRÌNH PHONG HÓA KHOÁNG VẬT VÀ ĐÁ

1.2.1. 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 và sản phẩm của quá trình phong hóa được giữ lại đó 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.

1.2.2. Các dạng phong hoá đá và khoáng vật

1.2.2.1. Phong hoá lý học

Phong hoá lý học 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 lý học thì nhiệt là yêú tố phổ biến và quan trọng hơn cả, ngoài ra còn do gió, nước, hoạt động địa chất v.v…

- Nhiệt độ:

Chúng ta đều biết 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, ví dụ:

Thạch anh có hệ số giãn nở là: 0,00031

Mica có hệ số giãn nở là: 0,00035

Canxit có hệ số giãn nở là: 0,00020

Octoclaz có hệ số giãn nở là: 0,00017

Sự thay đổi nhiệt độ tạo ra 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 nhiều nơi trên vỏ Trái đất có biên độ nhiệt độ ngày đêm lên đến 40 – 60ºC đã làm cho đá càng chóng bị phá hủy.

Tốc độ phá huỷ đá do nhiệt độ phụ thuộc rất lớn vào các mặt 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, nếu 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.

Phong hoá lý học 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 lý học 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.v. Phong hoá lý học 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.

1.2.2.2. Phong hoá hoá học

Phong hoá hoá học là sự phá huỷ đá, khoáng bằng các phản ứng hoá học.

Bởi vậy phong hoá hoá học làm thay đổi thành phần và tính chất của đá, khoáng. Đây cũng là đặc điểm cơ bản khác với phong hoá lý học đã được trình bày ở phần trên. 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. Có mức độ hoà tan nhỏ bé đến mức ta không thể nhận ra chúng bằng những cách thông thường. Quá trình này đã làm thay đổi thành phần và tính chất của các loại đá, khoáng.

Ví dụ:

CaCO3 + CO2 + H2O  Ca[HCO3]2

Quá trình hoà tan chịu ảnh hưởng của 1 số yếu tố sau:

+ Nhiệt độ làm tăng cường quá trình hoà tan. Thông thường nhiệt độ tăng lên 100C thì sự hoà tan tăng lên từ 2 - 3 lần. Nước ta là nước nhiệt đới ẩm nên quá trình hoà tan rất đáng quan tâm.

+ Độ pH của môi trường cũng ảnh hưởng lớn đến sự hoà tan. Khi nước chứa CO2, độ pH của nó giảm, độ hoà tan của các loại muối Cacbonat trong nó tăng lên rõ rệt.

+ Các loại muối Clorua, Nitrat của kim loại kiềm, kiềm thổ dễ tan trong nước. Các loại muối Sunphat, Cacbonat của kim loại kiềm thì dễ tan, nhưng của kim loại kiềm thổ lại khó tan trong nước.

+ Bề mặt tiếp xúc của chất tan với dung môi càng lớn khả năng tan của nó càng tăng. Phong hoá lý học đã làm cho các khối đá, khoáng vỡ vụn do đó làm tăng bề mặt tiếp xúc của đá với môi truờng tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hoà tan.

- Quá trình hydrat hoá:

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:

Fe2O3 + 3H2O Fe2O3. 3H2O

[Hematit] [Limonit]

aSO4 + 2H2O CaSO4. 2H2O

[Thạch cao khan] [Thạch cao thường]

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 oxyt.

Ví dụ:

K2Al2Si 6O16 + H2O + CO2 H2Al2Si2O8. 2H2O + SiO2.nH2O+ K2CO3

[Phenphatkali] [Sét 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, Pyrit,… có chứa nhiều Fe2+ nên rất dễ tham gia vào quá trình oxy hoá.

Ví dụ điển hình như pyrit có quá trình oxy hoá như sau:

2FeS2 +7O2 + 2H2O  2FeSO4 + 2H2SO4

12FeSO4 + 3O2 +6H2O  4Fe2[SO4]3 + 4Fe[OH]3

2Fe2[SO4]3 +9H2O  2Fe2O3.3H2O + 6H2SO4

[Limonit]

Vì lý do trên các loại đá có chứa sắt khi lộ ra ngoài không khí thường hình thành lớp vỏ limonit có màu nâu đỏ rất cứng bảo vệ cho đá ít bị phong hoá tiếp.

Phong hoá hoá học không những làm thay đổi thành phần, tính chất của đá, khoáng mà nó còn có thể tạo ra một số khoáng vật mới [thứ sinh] và hàng loạt những chất đơn giản. Phong hoá hoá học phụ thuộc nhiều vào ẩm độ, nhiệt độ. Nhiệt độ cao, độ ẩm lớn phong hoá hoá học sẽ hoạt động mạnh. Bởi vậy 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.

1.2.2.3. 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.

- 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. Khi sinh vật xuất hiện trên trái đất, lúc đầu là các vi sinh vật và cuối là thực vật thượng đẳng thì sự phong hoá sinh học trở thành phổ biến và quan trọng, nhất là những vùng nhiệt đới ẩm.

Tóm lại: Tùy theo điều kiện cụ thể mà dạng phong hóa này hay phong hóa kia chiếm ưu thế, nhưng nhìn chung chúng đều có tác dụng xúc tiến lẫn nhau và hỗ trợ nhau để phát triển. Ở Việt Nam các quá trình phong hóa xảy ra mãnh liệt và triệt để vì chịu ảnh hưởng của điều kiện nhiệt đới ẩm. Trong các dạng phong hóa thì phong hóa hóa học chiếm ưu thế.

1.3. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT

1.3.1. Tuần hoàn vật chất và sự hình thành đất

Ta có thể chia quá trình hình thành đất làm 2 giai đoạn:

+ Đá bị phong hoá thành mẫu chất, giai đoạn này được gọi là quá trình phong hoá.

+ Mẫu chất biến thành đất, giai đoạn này được gọi là quá trình hình thành đất.

Đá mẹ

Mẫu chất

Đất

Quá trình

Phong hoá

Quá trình

hình thành đất

Mẫu chất đã có khả năng thấm, giữ nước và khí nhưng còn thiếu phần quan trọng nhất để trở thành đất đó là chất hữu cơ.

Khi trên trái đất chưa có sự sống, lúc đó mới chỉ có các quá trình phong hoá lý, hoá học. Các sản phẩm phong hoá một phần nằm lại tại chỗ, phần khác theo nước di chuyển xuống chỗ trũng, đại dương. Ở những nơi đó chúng lại trầm lắng, chịu sự tác động của áp suất và các yếu tố khác và hình thành nên đá trầm tích.

Do sự vận động địa chất, khối đá trầm tích này lại được nâng lên phong hoá theo một vòng mới khác. Quá trình đó cứ lặp đi lặp lại trong một phạm vi lớn, và kéo dài tới hàng tỷ năm, nên được gọi là "Đại tuần hoàn địa chất". Bản chất của vòng đại tuần hoàn địa chất là quá trình tạo lập đá đơn thuần xảy ra rộng khắp và theo một chu trình khép kín.

Khi sinh vật xuất hiện lúc đầu là các vi sinh vật và các thực vật hạ đẳng, chúng sử dụng các chất dinh dưỡng khoáng để nuôi cơ thể, chết đi chúng trả lại toàn bộ cho đất. Cứ như vậy sinh vật ngày càng phát triển và lượng chất hữu cơ tích luỹ trong đất ngày một nhiều, nó đã biến mẫu chất trở thành đất. Vòng tuần hoàn này do sinh vật thực hiện và diễn ra trong thời gian ngắn, phạm vi hẹp nên được gọi là "Tiểu tuần hoàn sinh vật".

Bởi vậy "Đại tuần hoàn địa chất" là cơ sở của quá trình hình thành đất, còn "Tiểu tuần hoàn sinh vật" là bản chất của nó. Đất được hình thành kể từ khi xuất hiện sinh vật.

1.3.2. Các yếu tố hình thành đất

Đocutraiep - ông tổ thổ nhưỡng người Nga là người đầu tiên cho rằng đất được hình thành do sự tác động tổng hợp của 5 yếu tố: Đá mẹ, khí hậu, sinh vật, địa hình và thời gian.

Vai trò của con người trong sản xuất nông lâm nghiệp ngày càng góp phần to lớn vào sự hình thành đất. Bởi vậy ngày nay phần lớn người ta coi đất được hình thành do 6 chứ không phải 5 yếu tố như quan điểm của Đocutraiep.

1.3.2.1. Đá mẹ

Đá mẹ bị phong hoá thành mẫu chất, rồi thành đất. Như vậy rõ ràng đá mẹ là nguyên liệu đầu tiên của quá trình hình thành đất, vì vậy người ta còn gọi là nguyên liệu mẹ. Đá mẹ ra sao sẽ sinh ra đất mang dấu ấn của mình. Ví dụ:

- Các loại đá macma axit có cấu trúc hạt thô, khó phong hoá tạo nên các loại đất có thành phần cơ giới nhẹ, tầng đất mỏng còn ngược lại các loại đá mẹ macma trung tính hay bazơ có cấu trúc mịn, dễ phong hoá thì tạo ra các loại đất có thành phần cơ giới nặng, tầng đất dày hơn.

- Những loại đất hình thành trên đá mẹ gnai, granit thường giàu K+ vì trong những loại đá đó giầu mica, mà mica bị phong hoá sẽ giải phóng ra K+. Đất hình thành trên đá bazan thường giầu Mg++, P2O5 vì loại đá này chứa nhiều Mg và photphorit.

Tuy nhiên sự ảnh hưởng của đá mẹ đối với đất lớn nhất ở giai đoạn đầu, giai đoạn đất còn trẻ. Theo thời gian và môi trường mà đất tồn tại, cùng với sự tác động của con người vai trò của đá mẹ ngày càng lu mờ. Ví dụ:

- Những vùng đất phát triển trên đá vôi đáng ra không chua nhưng đến nay có vùng đã chua thậm chí rất chua do bị xói mòn, rửa trôi nghiêm trọng.

Một số vùng đất cùng phát triển trên đá cát nhưng nay có tính chất rất khác nhau do quá trình canh tác rất khác nhau tại một số vùng.

1.3.2.2. Khí hậu

Khí hậu có sự tác động tới sự hình thành đất vừa trực tiếp thông qua nhiệt độ, lượng mưa, vừa gián tiếp thông qua sinh vật.

+ Nhiệt độ và lượng mưa là hai yếu tố quan trọng đầu tiên trong sự phong hoá đá, khoáng. Hai yếu tố này còn chi phối tất cả các quá trình khác trong đất: quá trình rửa trôi, xói mòn, tích tụ, mùn hoá, khoáng hoá,... Cường độ, chiều hướng của chúng góp phần chi phối quá trình hình thành đất.

Lượng mưa ảnh hưởng lớn tới độ chua và hàm lượng kiềm trao đổi trong đất. Theo Jeny khi nghiên cứu đất vùng nhiệt đới [đảo Mabrikia] thì lượng mưa hàng năm càng tăng, độ pH và tổng các cation kiềm trao đổi càng giảm. Điều này giải thích lý do đất Việt Nam đặc biệt là đất rừng thường chua và độ no kiềm thấp [Bảng 1.5].

Trên trái đất có những đai khí hậu khác nhau: Hàn đới, ôn đới, nhiệt đới. Tại những đai đó, những sinh vật tương ứng được hình thành và bởi vậy xuất hiện những đai đất đi kèm. Điều đó nói lên vai trò của khí hậu với sự hình thành đất thông qua sinh vật.

Ví dụ:

- Vùng lạnh, khô đặc trưng là kiểu rừng lá kim nên hình thành đất podzol chua và nghèo dinh dưỡng.

- Vùng lạnh ẩm hình thành đồng cỏ hoặc rừng lá rộng ôn đới nên có đất đen ôn đới [Checnozom].

- Vùng nhiệt đới nóng ẩm hình thành loại rừng lá rộng, thường xanh nên có đất đỏ vàng.

Bảng 1.5: Ảnh hưởng của lượng mưa đến một số tính chất của đất

Lượng mưa hàng năm [mm]	Nhiệt độ [0oC]	[H+] [lđl/100g đất]	Tổng số cation kiềm trao đổi [lđl/100g đất]	pH
600 – 1.300	29,5	5,5	24,0	6,8
1.300 –1.900	26,2	11,2	15,0	6,3
1.900 – 2.500	22,9	14,7	8,2	5,9
2.500 – 3.200	22,3	16,6	5,5	5,7
3.200 – 3.800	20,6	19,6	4,0	5,6

[Nguyễn Thế Đặng, Nguyễn Thế Hùng, 1999]

1.3.2.3. Sinh vật

Sinh vật là yếu tố chủ đạo cho quá trình hình thành đất vì sinh vật cung cấp chất hữu cơ, yếu tố quan trọng nhất để biến mẫu chất thành đất. Đất là môi trường sôi động của sự sống, là địa bàn sinh sống của vi sinh vật, thực vật, động vật.

- Vi sinh vật:

Một gam đất chứa hàng chục triệu thậm chí hàng tỉ vi sinh vật. Trung bình 1 gam đất của Việt Nam chứa khoảng 60 - 100 x 106 vi sinh vật, chúng có vai trò rất lớn đối với quá trình hình thành đất, cụ thể:

+ Cung cấp chất hữu cơ cho đất: Vi sinh vật là những sinh vật đi tiên phong, chúng là sinh vật đầu tiên sống trên mẫu chất và chết đi cung cấp lượng chất hữu cơ nhỏ nhoi nhưng vô cùng quý giá đầu tiên cho mẫu chất để biến mẫu chất thành đất.

+ Đóng vai trò quan trọng trong việc phân giải và tổng hợp chất hữu cơ: Cây chỉ có thể hút các dinh dưỡng từ đất dưới dạng các chất khoáng đơn giản do vậy các chất hữu cơ và ngay cả 1 số loại phân bón khi được bổ sung vào đất đều phải nhờ vi sinh vật phân giải cây mới có khả năng hấp phụ. Mặt khác trong quá trình phân giải chúng lại tổng hợp nên một dạng hữu cơ đặc biệt, rất quan trọng trong đất đó là hợp chất mùn.

+ Cố định đạm từ khí trời: Trong đá mẹ, mẫu chất thiếu một yếu tố dinh dưỡng cơ bản đó là N. Vi sinh vật cố định đạm góp phần tạo ra đạm mà mẫu chất không có.

Tuy nhiên ngoài mặt có lợi vi sinh vật đất còn có một số mặt hại như: Làm mất đạm, thải ra một số khí độc, làm giảm pH đất, gây bệnh cho cây….

- Thực vật:

Thực vật đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành đất. Tuỳ theo thảm thực bì số lượng cũng như chất lượng chất hữu cơ trả lại cho đất khác nhau.Thường 1 ha rừng trả lại cho đất 10 tấn cành khô, lá rụng/năm, khoảng 80 % lượng chất hữu cơ trong đất có nguồn gốc từ thực vật.

Một số loại thực vật được dùng làm cây chỉ thị cho một số tính chất đất. Ví dụ: Cây sim, mua chỉ thị đất chua; cây sú, vẹt chỉ thị cho đất mặn...

Tóm lại tác dụng của thực vật thể hiện ở các mặt sau:

+ Cung cấp chất hữu cơ, tăng hàm lượng mùn, cải thiện các tính chất lý, hoá và sinh học đất.

+ Tập trung dinh dưỡng ở tầng sâu lên tầng đất mặt.

+ Hút và trả lại cho đất các chất dinh dưỡng phù hợp hơn với thế hệ sau do hút dinh dưỡng có chọn lọc.

+ Che phủ mặt đất, chống xói mòn.

- Động vật:

Có nhiều loại động vật sinh sống trong đất từ nguyên sinh động vật, giun, dế, kiến, mối đến chuột, dúi …. Tác dụng của chúng thể hiện qua các mặt sau:

+ Chúng chết đi cung cấp chất hữu cơ cho đất, tuy số lượng ít nhưng có chất lượng cao.

+ Chuyển hoá chất hữu cơ tạo thành các chất dễ tiêu cho cây.

+ Xới xáo làm cho đất tơi xốp. Đại diện như giun đất là “anh thợ cày” tích cực, 1 ha đất tốt có bón phân có thể có tới 2,5 triệu con giun.

1.3.2.4. Địa hình

Địa hình tác động đến quá trình hình thành đất thể hiện ở chỗ:

- Ở các vùng cao có nhiệt độ thấp hơn nhưng ẩm độ cao hơn. Càng lên cao xuất hiện nhiều cây lá nhỏ, chịu lạnh, đất có hàm lượng mùn tăng, quá trình feralit giảm. Đây là lý do các vùng cao như Đà lạt, Mộc Châu, Sa Pa có khí hậu mát mẻ và đất có hàm lượng mùn khá hơn.

- Địa hình còn làm thay đổi tiểu vùng khí hậu do nhiều nơi địa hình quyết định hướng và tốc độ của gió, làm thay đổi độ ẩm, thảm thực bì của đất rất lớn. Do bị chắn bởi dãy Trường sơn mà 1 số vùng bị ảnh hưởng của gió phơn tây nam rất mạnh như: Hoà Bình, Lai Châu, Thanh Hoá, Nghệ An…

- Địa hình trong khu vực nhỏ trực tiếp góp phần phân bố lại vật chất, làm thay đổi độ ẩm, nhiệt độ, độ tăng trưởng của sinh vật, sự vận chuyển nước trên bề mặt và trong lòng đất. Những nơi địa hình cao, dốc, nước chảy bề mặt nhiều, nước thấm ít, độ ẩm đất thấp hơn chỗ trũng. Do dòng chảy bề mặt lớn, đất bị xói mòn, rửa trôi xuống các vũng trũng nên các chỗ trũng, bằng phẳng thường có tầng đất dày hơn, hàm lượng dinh dưỡng khá hơn so với nơi dốc nhiều.

1.3.2.5. Thời gian

Từ đá phá huỷ để cuối cùng hình thành đất phải có thời gian nhất định. Thời gian biểu hiện quá trình tích luỹ sinh vật, thời gian càng dài thì sự tích luỹ sinh vật càng phong phú, sự phát triển của đất càng rõ. Người ta chia tuổi của đất thành 2 loại là: tuổi hình thành tuyệt đối và tuổi hình thành tương đối.

- Tuổi tuyệt đối: là thời gian kể từ khi bắt đầu hình thành đất đến nay [từ lúc xuất hiện sinh vật ở vùng đó đến nay].

- Tuổi tương đối: là sự đánh dấu tốc độ tiến triển tuần hoàn sinh học, nói lên sự chênh lệch về giai đoạn phát triển của loại đất đó dưới sự tác động của các yếu tố ngoại cảnh. Nói cách khác là chỉ tốc độ phát triển của đất. Có nhiều loại đất được hình thành cùng thời gian nhưng do các điều kiện ngoại cảnh tác động khác nhau mà có tuổi tương đối khác nhau. Có loại tuổi tuyệt đối rất trẻ nhưng nhiều nơi đất đã phát triển đến đỉnh cao của nó, biểu hiện ở hiện tượng kết von, đá ong.

1.3.2.6. Hoạt động sản xuất của con người

Hoạt động sản xuất của con người ngày nay đã trở thành yếu tố quyết định tới sự hình thành đất. Sự ảnh hưởng này phụ thuộc vào yếu tố xã hội và trình độ sản xuất của con người.

Con người luôn tìm cách tác động vào đất để khai thác tiềm năng của nó và mang lại lợi nhuận tối đa cho mình.

Tất cả những hoạt động sản xuất như trồng rừng, khai thác rừng, đốt nương làm rẫy, định canh định cư, sử dụng phân bón, thuỷ lợi,… đều tác động không nhiều thì ít tới sự hình thành đất. Những hồ thuỷ điện, hồ chứa nước cho nông nghiệp đã chi phối không nhỏ chiều hướng và tốc độ hình thành đất.

Tóm lại, nếu sử dụng đất có ý thức bảo vệ và cải tạo thì đất sẽ ngày một tốt lên còn ngược lại nếu chỉ biết bóc lột thì đất nhanh chóng nghèo kiệt, thoái hoá.

1.3.3. Hình thái phẫu diện đất

1.3.3.1. Khái niệm

Tất cả những quá trình diễn ra trong đất đều để lại những dấu vết trong nó. Nghiên cứu những dấu vết đó, ta biết được tính chất, đặc điểm của đất. Thậm chí, ta còn biết được lịch sử của sự hình thành đất và chiều hướng phát triển của nó. Đặc điểm phân lớp là đặc điểm quan trọng của đất, mà nhiều tính chất lý hoá học và độ phì của đất phụ thuộc vào nó.

Mặt cắt thẳng đứng từ mặt đất xuống đến tầng đá mẹ, nó thể hiện các tầng đất được gọi là phẫu diện đất.

Phẫu diện đó được mô tả thông qua những đặc điểm bề ngoài có thể cảm nhận được bằng các giác quan thì gọi là hình thái phẫu diện đất. Từ hình thái, ta có thể suy ra những tính chất bên trong của nó.

1.3.3.2. Các tầng đất và đặc điểm của chúng

Một phẫu diện đất địa thành điển hình thường gồm các tầng đất sau: Tầng thảm mục, tầng mùn [tầng rửa trôi], tầng tích tụ, tầng mẫu chất, tầng đá mẹ [Hình 1.1].

- Tầng thảm mục nằm trên mặt đất. Tầng này được kí hiệu là Ao [có sách kí hiệu là O], ở đây nó chứa những cành lá, xác thực vật rơi rụng. Tầng này cũng được chia nhỏ hơn A01, A02 và A03. Tầng A01 chứa những chất hữu cơ chưa phân giải. Tầng A02 chứa những chất hữu cơ đã bị phân giải một phần, A03 chứa những chất hữu cơ đã phân giải mạnh, một phần đã thành mùn.

Tầng thảm mục chỉ xuất hiện ở đất dưới rừng, dưới đồng cỏ, nơi mà chất hữu cơ được trả lại cho đất khá nhiều. Mặt khác sự có mặt của tầng này còn liên quan tới điều kiện phân giải các hợp chất hữu cơ, bản chất của các chất hữu cơ. Những nơi điều kiện phân giải các hợp chất hữu cơ thuận lợi, tầng này hoặc không xuất hiện, hoặc mỏng, không điển hình.

Ở nước ta, càng lên cao theo độ cao tuyệt đối, càng dễ tìm thấy tầng A0. Dưới rừng cây họ dầu, cây lá kim cũng dễ xuất hiện tầng A0 hơn.

- Tầng mùn [tầng rửa trôi]: ký hiệu là A.

Tại đây, các hợp chất mùn được hình thành. Đất thường màu đen, nâu đen. Đất thường có kết cấu viên, tơi xốp, giầu dinh dưỡng.Tuy nhiên dưới tác dụng của nước nó cũng là tầng bị rửa trôi.Phần lớn các loại vi sinh vật đất đều tập trung ở tầng này. Trong tầng A lại có thể xuất hiện những tầng khác nhau: A1, A2, A3.

+ A1 là tầng tích luỹ mùn nhiều nhất, màu đen nhất. Tại đây các hợp chất hữu cơ được phân giải, tổng hợp để tạo nên các hợp chất mùn trong đất. Đất thường có kết cấu viên, tơi xốp, giàu dinh dưỡng.

+ A2 là tầng rửa trôi mạnh nhất. Tại đây các chất dinh dưỡng và hợp chất mùn bị phá huỷ và rửa trôi xuống các tầng sâu. Bởi vậy, hàm lượng chất dinh dưỡng và mùn ở đây thấp. Tuy nhiên theo Fritland thì đất Việt nam thường có tầng A2 không điển hình.

+ Tầng A3 là tầng chuyển tiếp đến tầng B.

- Tầng tích tụ: ký hiệu là B

Những chất bị rửa trôi từ tầng trên xuống, phần lớn được tích luỹ tại đây, đặc biệt là sét. Bởi vậy hàm lượng sét ở tầng này cao hơn hẳn so với các tầng khác do đó nó thường bị chặt, khó thấm nước. Tầng B càng phát triển, chứng tỏ đất có tuổi càng cao.

Tầng B lại có thể chia nhỏ hơn thành B1, B2, B3:

+ Tầng B1 là một phần của tầng A chuyển tiếp đến tầng B.

+ Tầng B2 là tầng tích tụ điển hình.

+ Tầng B3 là phần chuyển tiếp của tầng B đến tầng C.

Tầng A và B là phần điển hình của đất, nó tạo nên độ dầy của đất. Độ dày tầng đất được tính từ trên mặt đất xuống đến hết tầng B.

- Tầng C được gọi là tầng mẫu chất, nó được hình thành từ sự phong hoá đá và khoáng ban đầu. Đất được hình thành từ những loại đá khó bị phong hoá, thì tầng C rất mỏng.

- Cuối cùng là tầng đá mẹ ký hiệu là D.

Để phân biệt các tầng đất, người ta có thể căn cứ vào: màu sắc, độ chặt, thành phần cơ giới, chất mới sinh, chất xâm nhập…

1.3.3.3. Màu sắc đất

Màu sắc của đất là đặc điểm dễ thấy nhất và đồng thời nó cũng nói lên được nhiều tính chất quan trọng của đất.

Màu sắc của đất rất phức tạp, nhưng cơ bản là do 3 màu chủ đạo là đen, đỏ, trắng tạo nên [Hình 1.2].

Đen [mùn]

Xám tối

Xám

Hạt dẻ tối

Màu hạt dẻ

Hạt dẻ sáng

Nâu tối

Xám sáng

Nâu

Xám trắng

Hung

Trắng

Nâu nhạt

Đỏ

[Fe2O3.nH2O]

Da cam

Vàng

Vàng nhạt

[SiO2.Al2O3, CaCO3]

Hình 1.2: Sơ đồ tam giác màu của Zakharôp

- Màu đen: Chủ yếu do mùn tạo nên. Càng nhiều mùn đất càng có màu đen đậm. Đôi khi màu đen của đất còn được tạo nên do MnO2 hoặc rễ một số cây khi chết có màu đen.

- Màu đỏ: chủ yếu là Fe2O3.

- Màu trắng: chủ yếu do sét kaolinit, SiO2 hoặc CaCO3

Đất tầng A1 thường đen vì nó chứa nhiều mùn; đất màu đỏ thường nhiều Fe, đất màu xanh xám trong điều kiện ẩm ướt là đất bị glây,..

Màu sắc của đất phụ thuộc vào tỷ lệ các chất trong đất, cường độ chiếu sáng, độ ẩm đất và trạng thái tồn tại của nó.Vì vậy khi quan sát màu sắc của đất, cần lưu ý:

- Điều kiện ánh sáng: cùng phẫu diện đất nhưng nếu nó được quan sát vào buổi sáng, buổi trưa, chỗ ánh sáng yếu, chỗ ánh sáng mạnh, sẽ cho các màu sắc khác nhau.

- Độ ẩm: độ ẩm cao màu sẫm hơn độ ẩm thấp.

Ngày nay các nhà khoa học đất thế giới đã xây dựng một thang màu chuẩn của đất, thang màu Munsel. Màu của đất được định lượng theo hệ thống màu cụ thể thuận lợi cho việc mô tả màu sắc của đất.

1.3.3.4. Chất mới sinh, chất xâm nhập

+ Chất xâm nhập: là những chất không liên quan đến quá trình hình thành đất nhưng phản ánh lịch sử sử dụng đất. Ví dụ như mảnh gạch, ngói, xương, sắt vụn v.v...

+ Chất mới sinh:

Là những chất được sinh ra trong quá trình hình thành và phát triển của đất, mà sự có mặt của nó đã ảnh hưởng rõ rệt tới những tính chất của đất. Căn cứ vào nguồn gốc hình thành nó được chia làm 2 loại:

- Chất mới sinh có nguồn gốc hóa học như kết von, đá ong…

- Chất mới sinh có nguồn gốc sinh học như phân giun, rễ cây, hang hốc động vật.

Những chất mới sinh như kết von, phân giun là rất phổ biến trong đất lâm nghiệp, có 2 dạng kết von: kết von thật và kết von giả:

Kết von thật là sản phẩm kết tinh của những oxit Fe, Al, Mn dưới dạng các hạt tròn nhẵn có kích thước khác nhau màu đen, nâu đen.

Kết von giả là những mảnh đá, khoáng vụn bị các loại oxit Fe, Al, Mn bao bọc xung quanh. Vì thế loại này có cạnh góc rõ ràng và độ đậm của màu đen hoặc nâu giảm dần từ ngoài vào trong.

Căn cứ vào chất mới sinh, có thể biết được tính chất của đất cũng như một số quá trình trong đất. Thí dụ: kết von là sản phẩm của quá trình Feralit; nếu có vệt xám xanh, chứng tỏ quá trình glây; vết mùn cho biết mức độ rửa trôi của đất…

CÂU HỎI ÔN TẬP

Đất là gì?
Khoáng vật và đá là gì?
Khoáng vật nguyên sinh là gì? Có bao nhiêu lớp? Loại nào điển hình?
Khoáng vật thứ sinh là gì? Có bao nhiêu lớp? Loại nào điển hình?
Có mấy nhóm đá trong tự nhiên?
Đá Macma là gì? Hình thành như thế nào? Những loại đá Macma chính?
Đá Trầm tích là gì? Hình thành như thế nào? Những loại thường gặp?
Đá biến chất là gì? Hình thành như thế nào? Nêu một số loại đá biến chất?
Nêu khái niệm quá trình phá hủy đá và khoáng?
Trình bày các dạng phong hóa đá và khoáng?
Khái niệm quá trình hình thành đất?
Trình bày các yếu tố hình thành đất?
Trình bày phẫu diện đất đất điển hình?

CHƯƠNG 2

CHẤT VÔ CƠ, HỮU CƠ VÀ MÙN TRONG ĐẤT
2.1. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC ĐẤT

Đất chứa tất cả các nguyên tố tự nhiên theo bảng hệ thống tuần hoàn của Mendeleev. Hàm lượng cao của C và Si trong đất phản ánh tác động đồng thời của cả 2 yếu tố là sinh vật và đá mẹ. Khoảng biến động của hàm lượng các nguyên tố trong đất khá rộng. Ví dụ: hàm lượng của các nguyên tố Si: 22 - 44 % [trừ đất than bùn], Al: 1 - 8 % [trừ đất đỏ], Fe: 0,5 - 6 % [trừ đất đỏ], Ca: 0,3 - 5 %...

Thành phần nguyên tố của đất phụ thuộc vào loại đất, thành phần cấp hạt, độ sâu tầng đất, các đặc tính đặc biệt của các nguyên tố hoá học, ví dụ: Đất có thành phần cơ giới nhẹ có hàm lượng Si cao, hàm lượng các nguyên tố khác giảm thấp, trừ oxy; CaCO3 có nhiều trong đất không bị rửa trôi và đất phát triển trên đá vôi; ở đất đỏ và đất đỏ vàng hàm lượng Fe và Al tăng cao....

Đến nay, người ta đã tìm thấy trong đất trên 45 nguyên tố hoá học nằm trong các hợp chất vô cơ, hữu cơ và vô cơ - hữu cơ. Vỏ Trái đất cũng như trong đất có 4 nguyên tố chiếm tỷ lệ lớn nhất là O, Si, Fe,Al. Hai nguyên tố là N và C ở trong đất và vỏ Trái đất chênh lệch nhau khá nhiều [Bảng 2.1].

Bảng 2.1: So sánh hàm lượng một số nguyên tố hoá học trong đất và vỏ Trái đất [%]

Nguyên tố	Vỏ Trái đất	Đất	Nguyên tố	Vỏ Trái đất	Đất
O	47,2	49,0	Mg	2,10	0,63
Si	26,9	33,0	C	0,10	2,00
Al	8,8	7,13	S	0,09	0,08
Fe	5,1	3,80	P	0,08	0,08
Ca	3,6	1,37	Cl	0,04	0,01
Na	2,64	0,63	Mn	0,09	0,08
K	2,60	1,36	N	0,01	0,01

Các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng của thực vật thượng đẳng, ngoài C, H và O có nguồn gốc từ không khí và nước, số còn lại bao gồm các nguyên tố đa lượng như N, P, K, Ca, Mg, S… và các nguyên tố vi lượng như Fe, Mn, B, Zn, Mo... Những nguyên tố này đều do đất cung cấp, cho nên gọi là các chất dinh dưỡng trong đất. Ngoài ra trong đất còn chứa các chất phóng xạ và các chất độc có nguồn gốc từ các chất vô cơ.

Người ta có thể phân nhóm các nguyên tố theo nhiều cách:

- Dựa vào hàm lượng tuyệt đối của các nguyên tố trong đất, người ta chia các nguyên tố thành các nhóm:

+ Nhóm 1: gồm Si và O2 chiếm hàm lượng cao nhất, có thể tới vài chục phần trăm. Khối lượng cả nhóm chiếm 80 - 90 % khối lượng đất.

+ Nhóm 2: bao gồm các nguyên tố có hàm lượng ở trong đất dao động từ 0,1 % đến vài % như các nguyên tố: Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, Ti, C.

+ Nhóm 3: bao gồm các nguyên tố có hàm lượng trong đất dao động từ dưới 0,1 % đến vài phần nghìn như: Mn, P, S, H.

+ Nhóm 4: bao gồm các nguyên tố có hàm lượng trong đất dao động từ n.10-10 đến n.10-3 % như: Ba, Sr, B, Rb, Cu, Co, Ni...

Các nguyên tố của 2 nhóm đầu được gọi là các nguyên tố đa lượng. Các nguyên tố thuộc nhóm 4 được gọi là các nguyên tố vi lượng và siêu vi lượng. Các nguyên tố của nhóm 3 là các nguyên tố chuyển tiếp. Việc phân loại trên trong một số trường hợp chỉ có tính chất ước lệ, phụ thuộc vào hàm lượng của nguyên tố đó trong đất và trong thực vật. Thông thường những nguyên tố vi lượng là những nguyên tố có trong cơ thể sinh vật ở một lượng nhỏ nhưng chúng lại thực hiện những chức năng sinh lý rất quan trọng. Một số nguyên tố trong trường hợp này là nguyên tố đa lượng, trong trường hợp khác lại là nguyên tố vi lượng. Ví dụ: Ca trong đất là nguyên tố đa lượng [0,3 – 5,0 %] nhưng trong cơ thể sinh vật nó thể hiện chức năng của nguyên tố đa lượng khi tham gia vào cấu tạo của thành vách tế bào, còn khi tham gia vào thành phần của men amilaza nó thể hiện vai trò của nguyên tố vi lượng. Đối với Fe và Mg ở trong đất chúng là nguyên tố đa lượng [Fe: 0,5 – 6,0 %, Mg: 0,1 – 2,0 %] nhưng đối với sinh vật chúng là các nguyên tố trung lượng điển hình tham gia vào thành phần của hemoglobin và chlorophyl.

- Phân loại địa hoá: chia các nguyên tố của vỏ trái đất thành 4 nhóm chính:

+ Litophyl: bao gồm các nguyên tố có ái lực hoá học mạnh với oxy hình thành các khoáng vật loại oxyt và hydroxit hoặc muối của các a xít vô cơ như: Si, Ti, S, P, F, Cl,...

+ Khancophyl: bao gồm các nguyên tố có khả năng kết hợp với lưu huỳnh để tạo thành các hợp chất khác nhau như: Cu, Zn, Pb, Cd, Ag, Mn,...

+ Xiderophyl: bao gồm những nguyên tố có khả năng hoà tan trong sắt và tạo thành hợp kim với sắt như: Pt, Sn, Mo,...

+ Atmophyl: gồm các nguyên tố có trong khí quyển như: H, N, O, He...

- Phân loại các nguyên tố theo con đường di động của chúng trong tự nhiên:

Bảng 2.2. Hàm lượng tuyệt đối của một số nguyên tố hóa học trong đất

Nguyên tố	mg/kg	Nguyên tố	mg/kg
Ag	0,1 - 5,0	Cu	2,0 - 100,0
As	0,1 - 40,0	F	30,0 - 300,0
Au	1,0	Hg	0,1 x 10-1 - 0,8
B	2,0 - 130,0	Li	7,0 - 200,0
Cd	0,01 - 0,7	Mo	0,2 - 5,0
Co	1,0 - 4,0	Pb	2,0 - 200,0
Cr	5,0 - 3000,0	Ra	0,8 x 10-6
Cs	0,3 - 25,0	Zn	0,1 x 10-1 - 200,0

[Orlov, 1992]

Perelman đã chia các nguyên tố thành 2 nhóm: nhóm di động khí và nhóm di động nước.

+ Nhóm di động khí: gồm các nguyên tố thụ động [khí trơ] như: He, Ne, ar, Kr, Xe,...và các nguyên tố chủ động là những nguyên tố có khả năng hình thành các hợp chất hoá học trong điều kiện sinh quyển như: O, H, C, I.

+ Nhóm các nguyên tố di động theo nước: được chia thành những nhóm phụ theo tính di động trong tự nhiên và theo ảnh hưởng của điều kiện oxy hoá khử đến tính di động của các nguyên tố:

Các nguyên tố di động mạnh và rất mạnh: Cl, Br, S, Ca, Na, Mg, F,...

Các nguyên tố di động yếu: K, Ba, Rb, Li, Be, Cs, Si, P, Sn,...

Các nguyên tố di động trong môi trường glây, khử: Fe, Mn, Co

Các nguyên tố di động và di động yếu trong môi trường glây và oxy hoá và trơ trong môi trường H2S khử: Zn, Cu, Ni, Cd, Pb.

Các nguyên tố nhóm lantan ít di động trong tự nhiên: Al, Ti, Cr, Bi...

- Phân nhóm theo mức độ sinh vật sử dụng:

+ Nguyên tố được sinh vật sử dụng cực đại: C

+ Nguyên tố được sinh vật sử dụng cao: N, H.

+ Nguyên tố được sinh vật sử dụng trung bình: O, S, P, B,...

+ Nguyên tố được sinh vật sử dụng ít: Fe, Al.

2.2. THÀNH PHẦN VÔ CƠ VÀ CHẤT ĐỘC

Каталог: files -> users ->
users -> Cao Bằng đón Bác Hồ về nước hoạt động và trở thành căn cứ địa đầu tiên của cách mạng Việt Nam
users -> ĐỀ CƯƠng chi tiết học phần tên học phần
users -> Các khái niệm về ĐÀo tạO
-> Chương 1 khái quát chung về TÀi nguyên nưỚC
users -> ĐỀ CƯƠng chi tiết học phần tên học phần: Xã hội học nông thôn Tiếng Anh: Rural Sociology
users -> TrưỜng đẠi học nông lâM

tải về 4.49 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:

Video liên quan

Bài Viết Liên Quan

Toplist mới

Bài mới nhất

Chủ Đề