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 oxidace a redukce hydrolýza a hydratace Biologické zvětrávání 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 Kategorie -frakce či jejich soubory, použité ke klasifikaci zemin Pojmenovánífrakcía kategorií (dle Kopeckého upraveno) Frakce Velikost (mm) Kategorie J Koloidní jíl < 0,0001 I. kat. E Fyzikální jíl < 0,002(1) < 0,01 mm M Jemný prach 0,002-0,01 = jílnaté část. N O Prach 0,01-0,05 II.kat. Z Práškovitý písek 0,05-0,1 III.kat. E Písek 0,1-2,0 IV.kat. M SKELET Hrubý písek 2-4 Štěrk 4-30 Kamení >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 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 Zastoupení minerálů v zrnitostních frakcích Hmotnostní zastoupení 100% 80% 60% 40% 20% 0% Živce Křemen Slídy Jílové minerály a oxidy Písek Prach Jíl Použití sít Prosívání Promývání Vyplavovací (elutriační) metody Schöneho vztah 11 7 d = 0,0314. v Sedimentační metody Stokesův vzorec v = h T Metody s opakovanou sedimentací Dekantační metoda 2 g. r = 9 2 ( ρ z ρk ) η Sedimentační metody Stokesův vzorec Metody s nepřerušovanou sedimentací Pipetovací metoda Hustoměrná metoda v = h T 2 g. r = 9 2 ( ρ z ρk ) η
Sedimentační metody stanovení zrnitosti - hustoměrná metoda Zrnitostní křivky 1B 1A 2 3 1A - z jemnozemě písčité půdy, 1B - z celkového vzorku písčité půdy, 2 - hlína písčitá, 3 - jílová půda Stupnice půdních druhů (dle Nováka) % I. kategorie Půdní druh Označení půdy 0-10 písčitá lehká 10-20 hlinitopísčitá Grafikon pro klasifikaci druhů půd podle Kopeckého (Spirhanzlův klasifikátor) 20-30 písčitohlinitá 30-45 hlinitá střední 45-60 jílovitohlinitá 60-75 jílovitá těžká > 75 jíl Trojúhelníkový diagram Zrnitost lehká středně těžká těžká velmi těžká Kategorie P, hp lehčí ph 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 vpůdním pokryvu ČR Zastoupení půd podle zrnitosti vpůdním pokryvu ČR Písčité až hlinitopísčité půdy 19 % Písčitohlinité až hlinité 59 % Jílovitohlinité až jíly 17 % Silně štěrkovité a kamenité 5 % Hlavní skupiny půdních minerálů Oxidy Si: křemen SiO 2, opál Al hydroxidy a oxyhydroxidy: gibbsit, bayerit, nordstrandit Al(OH) 3 boehmit, diaspor AlOOH Fe hydroxidy a oxyhydroxidy: goethit, lepidokrokit - FeOOH hematit, maghemit Fe 2 O 3 ferrihydrit Hlavní skupiny půdních minerálů Mn oxidy a oxyhydroxidy: birnesit, hollandit Fosforečnany: variscity, apatity Uhličitany: kalcit, dolomit, aragonit magnezit, natrit Hlavní skupiny půdních minerálů Sírany sádrovec, anhydrit Halovce halit, fluorit Sulfidy - pyrit Hlinitokřemičitany (alumosilikáty): živce, slídy, pyroxeny, amfiboly jílové minerály Jílové minerály v půdě - (sekundární) vrstevnaté minerály půdy Vznik, původ: zdědění přeměna primárních minerálů (zvětrávání) syntéza Význam - výrazný vliv na chemické i fyzikální vlastnosti půdy - tvořeny tetraedry (Si) a oktaedry (Al)
Jílové minerály v půdě Struktura - tetraedry Jílové minerály v půdě Struktura - oktaedry Souvrství Isomorfní substituce v jílových minerálech - plynulá záměna iontů mřížky (Si, Al) jinými ionty bez její změny - nastává během tvorby jílových minerálů - dle poloměru iontů Nejčastěji: tetraedry: Si 4+ Al 3+, P 5+ oktaedry: Al 3+ Mg 2+, Fe 3+, Fe 2+, Li +, Ti 4+ deficit kladného náboje O 2-.. 0,264 nm Si 4+ 0,078 nm Al 3+... 0,114 nm Mg 2+ 0,164 nm Fe 3+. 0,134 nm Fe 2+. 0,166 nm Ti 4+... 0,136 nm Ca 2+.. 0,198 nm K +.. 0,266 nm P 5+. 0,070 nm Klasifikace jílových minerálů Nekrystalické: skupina alofanu (alofan, imogolit) typ 1:1 skupina kaolinitu Klasifikace jílových minerálů (dle Grima, 1953) typ 2:1 skupina illitu s neexpandující mřížkou illit, vermikulit skupina montmorillonitu s expandující mřížkou montmorillonit, nontronit, beidellit Klasifikace jílových minerálů typ 2:2 skupina chloritu nesendvičová vrstva oktaedrů Mg(OH) 2 -brucitu
Klasifikace jílových minerálů typ s řetězovou strukturou skupina attapulgitu attapulgit, sepiolit Klasifikace jílových minerálů interstratifikované minerály (se smíšenou strukturou) označení -začáteční písmena minerálů (IM, IK) Schéma depotasifikace Vliv prostředí na typ vznikajícího jílového minerálu ŽIVCE IONTY nebo GELY Montmorillonit Illit Kaolinit Vlastnosti jílových minerálů Bobtnavost: montmorillonity silně bobtnavý illit, vermikulit částečně bobtnavé kalinit nebobtnavý Vysoký specifický povrch: skupina kaolinitu 10-18 m 2.g -1 skupina illitu 50-90 m 2.g -1 skupina montmorillonitu 250-500 m 2.g -1 Sorpční kapacita jílových minerálů Minerál Sorpční kapacita (mmol(+)/100 g) Kaolinit 3 12 Illit 20 40 Chlorit 30 50 Montmorillonit 70 110 Vermikulit 120 150 Sorpční vlastnosti