MINERÁLNÍ SLOŽKA PŮDY
Základy pedologie a ochrana půdy
Půdní minerály: primární sekundární
2. přednáška
Zvětrávání hornin a minerálů Fyzikální zvětrávání – mechanické změny: vliv teploty objemové změny větrná a vodní eroze Chemické zvětrávání: rozpouštění
Zrnitost (textura) půdy Půdní druh - určen zrnitostním složením x Půdní typ - skupina půd, určená vývojem, uspořádáním a výskytem diagnostických horizontů Frakce – částice určitého velikostního rozmezí
oxidace
a redukce hydrolýza a hydratace
Kategorie - frakce či jejich soubory, použité ke klasifikaci zemin
Biologické zvětrávání
Pojmenování frakcí a kategorií (dle Kopeckého – upraveno) Frakce
Velikost (mm) Kategorie
J E M N O Z E M
Koloidní jíl Fyzikální jíl Jemný prach
< 0,0001 < 0,002(1) 0,002-0,01
I. kat. < 0,01 mm = jílnaté část.
Prach Práškovitý písek Písek
0,01-0,05 0,05-0,1 0,1-2,0
II.kat. III.kat. IV.kat.
SKELET
Hrubý písek Štěrk Kamení
2-4 4-30 >30
KPP (Komplexní průzkum půd) → místo 0,1 se používá 0,25 mm
Zrnitost (textura) půdy Písek → hrubé póry → vysoká propustnost • Křemičitanové písky - značná minerální síla • Křemenné písky - chudé půdy Jemný (práškovitý) písek → důležitý je tvar částic - většinou < 10 % Prach → příznivé fyzikální, chemické, biologické i technologické vlastnosti
Zrnitost (textura) půdy
Zastoupení minerálů v zrnitostních frakcích 100% Hmotnostní zastoupení
Jemný prach (silt) → vyšší obsah nepříznivý za sucha „moučnaté půdy“ za mokra rozbředání (slitá struktura) Jíl nejdůležitější frakce převážně lístkovitý charakter koloidní vlastnosti → fyzikální a fyzikálně-chemické vlastnosti půdy
Metody stanovení zrnitosti
Použití sít
Živce
Slídy
80%
Jílové minerály a oxidy
60% 40%
Křemen 20% 0%
Písek
Prach
Metody stanovení zrnitosti
Prosívání Promývání
Vyplavovací (elutriační) metody
Schöneho vztah
d = 0,0314.11 v 7
Metody stanovení zrnitosti
Sedimentační metody Stokesův vzorec
Metody stanovení zrnitosti
v=
Sedimentační metody
h 2 g .r 2 (ρ z − ρ k ) = T 9 η
Metody s opakovanou sedimentací Dekantační metoda
Stokesův vzorec
Metody s nepřerušovanou sedimentací Pipetovací metoda Hustoměrná metoda
v=
h 2 g .r 2 (ρ z − ρ k ) = T 9 η
Jíl
Sedimentační metody stanovení zrnitosti hustoměrná metoda
Zrnitostní křivky
1B
3 1A 2
1A - z jemnozemě písčité půdy, 1B - z celkového vzorku písčité půdy,
Stupnice půdních druhů (dle Nováka) % I. kategorie
Půdní druh
0 - 10
písčitá
10 - 20
hlinitopísčitá
20 - 30
písčitohlinitá
30 - 45
hlinitá
45 - 60
jílovitohlinitá
60 - 75
jílovitá
> 75
Trojúhelníkový diagram
2 - hlína písčitá, 3 - jílová půda
Grafikon pro klasifikaci druhů půd podle Kopeckého (Spirhanzlův klasifikátor)
Označení půdy lehká
střední
těžká
jíl
Zrnitost
Kategorie
lehká lehčí
P, hP pH
středně těžká těžká velmi těžká
typická H, rH, R pjH, jH, rjH pJ, rJ, J
Význam zrnitosti půdy Zvětratelnost Pohyb
půdní vody (vsak, proudění) Provzdušnění půdy Sorpce Tepelný režim Půdotvorné procesy Technologické vlastnosti (obdělavatelnost) Biologická činnost
Zastoupení půd podle zrnitosti v půdním pokryvu ČR Písčité až hlinitopísčité půdy
19 %
Písčitohlinité až hlinité
59 %
Jílovitohlinité až jíly
17 %
Silně štěrkovité a kamenité
Zastoupení půd podle zrnitosti v půdním pokryvu ČR
5%
Hlavní skupiny půdních minerálů
Hlavní skupiny půdních minerálů
Oxidy Si: křemen – SiO2, opál
Mn oxidy a oxyhydroxidy: birnesit, hollandit
Al hydroxidy a oxyhydroxidy: bayerit, nordstrandit – Al(OH)3 boehmit, diaspor – AlOOH
Fosforečnany: variscity, apatity
Fe hydroxidy a oxyhydroxidy: goethit, lepidokrokit - FeOOH hematit, maghemit – Fe2O3 ferrihydrit
Uhličitany: kalcit, dolomit, aragonit magnezit, natrit
gibbsit,
Hlavní skupiny půdních minerálů Sírany – sádrovec, anhydrit
Jílové minerály v půdě -
(sekundární) vrstevnaté minerály půdy
Sulfidy - pyrit
Vznik, původ: zdědění přeměna primárních minerálů (zvětrávání) syntéza
Hlinitokřemičitany (alumosilikáty): živce, slídy, pyroxeny, amfiboly jílové minerály
Význam - výrazný vliv na chemické i fyzikální vlastnosti půdy - tvořeny tetraedry (Si) a oktaedry (Al)
Halovce – halit, fluorit
Jílové minerály v půdě
Jílové minerály v půdě
Struktura - tetraedry
Struktura - oktaedry
Souvrství
Isomorfní substituce v jílových minerálech -
Klasifikace jílových minerálů (dle Grima,1953)
plynulá záměna iontů mřížky (Si, Al) jinými ionty bez její změny nastává během tvorby jílových minerálů dle poloměru iontů O2-……….. 0,264 nm
Nejčastěji: tetraedry: Si4+ → Al3+, P5+ oktaedry: Al3+ → Mg2+,
Fe3+, Fe2+, Li+, Ti4+
→ deficit kladného náboje
Klasifikace jílových minerálů (dle Grima, 1953) Krystalické: typ 2:1 skupina illitu – s neexpandující mřížkou illit, vermikulit skupina montmorillonitu – s expandující mřížkou montmorillonit, nontronit, beidellit
Si4+ ……… 0,078 nm Al3+ ……... 0,114 nm Mg2+……… 0,164 nm Fe3+………. 0,134 nm Fe2+………. 0,166 nm Ti4+………... 0,136 nm Ca2+……….. 0,198 nm K+………….. 0,266 nm P5+…………. 0,070 nm
Nekrystalické:
skupina alofanu (alofan, imogolit)
Krystalické: typ 1:1
skupina kaolinitu
Klasifikace jílových minerálů (dle Grima,1953) Krystalické: typ 2:2
skupina chloritu – nesendvičová vrstva oktaedrů Mg(OH)2 - brucitu
Klasifikace jílových minerálů
Klasifikace jílových minerálů
(dle Grima,1953)
(dle Grima,1953)
Krystalické: typ s řetězovou strukturou
skupina attapulgitu
attapulgit, sepiolit
Krystalické: interstratifikované minerály (se smíšenou strukturou)
Schéma depotasifikace
označení - začáteční písmena minerálů (IM, IK)
Vliv prostředí na typ vznikajícího jílového minerálu ŽIVCE → IONTY nebo GELY
Montmorillonit
Vlastnosti jílových minerálů Bobtnavost: montmorillonity – silně bobtnavý illit, vermikulit – částečně bobtnavé kalinit – nebobtnavý
Vysoký specifický povrch: skupina kaolinitu skupina illitu skupina montmorillonitu
Sorpční vlastnosti
10-18 m2.g-1 50-90 m2.g-1 250-500 m2.g-1
Illit
Kaolinit
Sorpční kapacita jílových minerálů Minerál Kaolinit Illit Chlorit Montmorillonit Vermikulit
Sorpční kapacita (mmol(+)/100 g) 3 – 12 20 – 40 30 – 50 70 – 110 120 – 150
