|
|
|
SOLUL- este stratul afanat de la suprafata scoartei terestre ,format prin actiunea biosferei asupra produselor de dezagregare si alterare a rocilor, capabil sa intretina viata plantelor.
ALCATUIREA MINERALOGICA A SOLULUI
Scoarta terestra este alcatuita din minerale si roci. Mineralele sint, in general, substante anorganice, omogene din punct de vedere fizico-chimic. In categoria mineralelor intra si unele substante lichide (de exemplu, mercurul) sau gaze (de exemplu, hidrogenul sulfurat si bioxidul de carbon). De asemenea sunt admise in mod conventional ca minerale si unele substante de origine organica, cum ar fi titeiul, carbunii etc.
Mineralele se formeaza din: medii lichide(topituri sau solutii) prin soludificare, din medii gazoase prin sublimare si din mase solide prin recristalizare. Pana in prezent au fost indentificate in scoarta peste 3 000 de minerale. Dintre acestea numai circa 100 sant mai frecvente.
Totalitatea mineralelor cunoscute au fost grupate dupa compozitia chimica si propietatile lor in urmatoarele clase: - elemente
sulfuri
oxizi si hidroxizi
saruri haloide
saruri oxigenate
compusi organici
Clasa elementelor
Cuprinde metalele si metaloidele ce apar in stare native(platina, aur, argint, mercur, cupru, fier, sulf etc). Sint, in general, putin raspandite in litosfera ( circa 0,1% din greutatea scoartei terestre).
Clasa sulfurilor
Cuprinde un numar mare de minerale ( circa 13% din totalul mineralelor existente in scoarta terestra), dar reprezinta (impreuna si cu sulfatii) numai 0,3-0,4%din greutatea litosferei. In aceasta clasa, alaturi de sulfuri sant incluse si seleniurile, telururile, arseniurile, antimoniurile si bismuturile. Cele mai raspandite minerale ale acestei clase este bisulbura de fier FeS2 , ce se gaseste in natura sub doua forme: pirita de marcasita. Sulfurile de fier se intalnesc in roci si in soluri carora le imprima o culoare negricioasa metalica.
Clasa sarurilor haloide
Cuprinde combinatiile naturale ale halogenilor, si anume: cloruri, fluoruri, bromuri si ioduri. Sarurile haloide formeaza circa 0,5% din greutatea litosferei. Dintre ele, cea mai mare raspandire o are sarea gema NaCL care uneori, sub forma fin cristalizata se intalneste si in solurile denumite holomorfe. Din aceasta clasa mai amintim fluorina F2Ca, silvina KCl si carnalita MgCl2*KCl*6H2O. Ultimele doua se folosesc ca ingrasaminte potasice sau la fabricarea acestora.
Clasa oxizilor si a hidroxizilor
Cuprinde compusii simpli ai metalelor si metaloidelor cu oxigenului si gruparea oxidril (OH). Mineralele din aceasta clasa au o pondere foarte mare in alcatuirea litosferei, formand circa 17% din greutatea acesteia. Importanta mai mare prezinta bioxidul de siliciu, oxizii si hidroxizii fierului, manganului si aluminiului.
Bioxidul de siliciu SiO2- Poate fi cristalizat(cuartul), fin cristalizat si amorf. In categoria bioxidului de siliciu amorf intra si asa-numitua silicea secundara, care se formeaza in sedimente ca urmare a proceselor de alterare(modificarea chimica a mineralelor primare) si in soluri, sub influenta proceselor de podzolire. Iin soluri, sub influenta proceselor de podzolire. In soluri, silicea amorfa se prezinta sub forma de pulbere albicioasa.
Oxizii si hidroxizii fierului- Sunt reprezentati printr-o serie de compusi nehidratati si hidratati.Oxidul ferric nehidratat Fe2O3 poarta numele de hematite si are culoarea rosiatica. Prin hidratarea hematitului se formeaza mai multi oxizi si hidroxizi de fier din ce in ce mai hidrati, dintre care amintim goetinul si limotinul. Odata cu intensificarea hidratarii, culoarea trece de la rosiatic la portocaliu, galben si galben pai.
Oxizii si hidroxizii de fier sunt foarte raspanditi in roci si doluri.Atunci cand sunt prezenti in cantitate mai mare, ei imprima rocilor si solurilor respective culoarea lor.Uneori, impreuna cu oxizii si hidroxizii de mangan, dau nastere in sol la neoformatiuni specifice.
Oxizii si hidroxizii de mangan - Sunt reprezentati in principal prin piroluzita MnO2. De asemenea, ca si oxizii si hidroxizii de fier si cei de mangan se intalnesc in roci si in soluri, imprimandu-le acestora culori inchise, negricioase.
Oxizii si hidroxizii de aluminiu - Sunt reprezentati, in principal, prin corindon Al2O3, hidrargilit Al(OH)3, diaspor Al2O3*H2O.Se intalnesc in roci si soluri, insa in cantitati mici.
Clasa sarurilor oxigenate
Este clasa cu cea mai mare pondere in alcatuirea litosferei si cu numarul cel mai mare de minerale.Cuprinde aproape doua treimi din numarul total al mineralelor cunoscute, grupate in: - saruri oxigenate cu ioni RO3
- saruri oxigenate cu ioni RO4
- saruri oxigenate cu ioni SiO4(silicati)
Saruri oxigenate cu ioni RO3 Sunt reprezentate prin nitrati, carbonate si borati.Dintre acestia mai importanti sunt nitratii si carbonatii.
Nitratii - Sunt saruri naturale ale acidului azotic.Mai cunoscuti sunt nitratul de sodium denumit si salpetru de Chile si nitratul de potasiu denumit si salpetrul de India.Aceste minerale se formeaza, in general, in zone calde si uscate, prin descompunerea biochimica a unor depuneri cu continut mare de azot ( excremente de pasari si animale, resturi ale acestora).Sunt intrebuintate in agricultura ca ingraseminte.
Carbonatii-Sunt saruri ale acidului carbonic, foarte raspandite in litosfera( cca 7% din greutatea acesteia).Dintre carbonati mai importanti sunt: - carbonatul de calciu
- carbonatul de magneziu
- carbonatul de calciu si magneziu
- carbonatul de calciu
Carbnatul de calciu CaCO3 se gaseste in natura sub doua forme: calcit si aragonit. Carbonatul de calciu si indeosebi calcitul intra in alcatuirea multor roci.El este si un component important al solurilor in cadrul carora se gaseste fin dispersat sau sub forma de neoformatiuni( eflorescente, concretiuni etc.), de obicei in orizontul C.Carbonatul de calciuse foloseste in agricultura ca amendament ( pentru corectarea reactiei acide a solurilor).
Magnezitul, MgCO3 de asemenea, se intalneste in alcatirea unor roci si ca un component al unor soluri.
Dolomitul, CaMg(CO3 2, prezent in alcatuirea unor roci, se foloseste cu foarte bune rezultate ca amendament.
Soda( carbonatul de sodium), Na2CO3*10H2O, intra in alcatuirea unor roci, dar se gaseste si in unele soluri( denumite soloneturi) carora le imprima proprietati nefavorabile.
Saruri oxigenate cu ioni RO4 - Sunt reprezentate prin sulfati, fosfati, cromati si molibdati -- wolframati - arseniati - vanadati.Dintre acestia importanta mai mare pentru formarea solurilor o au sulfatii si fosfatii.
Sulfatii - Sunt saruri ale acidului sulfuric.mai fregventi sunt sulfatii de calciu reprezentati prin anhidrit, CaSO4 si gips, CaSO4*2H2O.Aceste minerale intra in alcatuirea unor roci si uneori se intalnesc si in unele soluri.Se folosesc in agricultura ca amendamente ( pentru corectarea reactiei foarte puternice alcaline a solurilor).
Fosfatii ( F,Cl,OH) Ca5 ( PO4 3se intalneste,de obicei, in alcatuirea unor formatii sferice denumite fosforite.Fosfatii de calciu se gasesc si in soluri constituind principala sursa de fosfor necesara plantelor.Apatitele si fosforitele macinate se folosesc uneori direct ca ingrasaminte fosfatice sau constituie sursa de materii prime pentru fabricarea industriala a ingrasamintelor fosfatice.
Vivianitul se intalneste in unele roci, dar si in solurile formate sub influenta unui exces de umiditate ( hidromorfe).
Saruri oxigenate cu ioni SiO4 (silicati) - Silicatii cuprind cca 30% din numarul total al mineralelor cunoscute si au ponderea cea mai mare in alcatuirea litosferei, cca 70% din greutate a acesteia.
Silicatii sunt compusi complecsi, cu structura cristalina, care au la baza retele ionice.Studiile facute au aratat ca in cadrul compusilor cu retele ionice, acestea sunt alcatuite din diferiti ioni de forma sferica, cu un volum bine determinat.Asa, de exemplu, dintre ionii intalniti in reteaua silicatilor, oxigenul are cel mai mare volum, 1,36A ( 1A=a zecea parte dintr-un milimicron), iar siliciul cel mai mic, 0,41A.Privite lucrurile astfel, structura cristalului apare ca o totalitate de ioni cu forme sferice si variati ca volum, asezti in asa fel incat sa rezulte nu numai o neutralitate electrica a retelei, dar si ocuparea unui spatiu minim posibil.
Ionul care formeaza scheletul de baza al retelei silicatilor este cel de oxigen.Cea mai mica grupare care sta la baza structurii silatilor este gruparea formata din 4 ioni de oxigen.Acesti 4 ioni de oxigen pentru a ocupa un spatiu minim pozibil sunt dispusi astfel incat, unund centrele ionilor respectivi, rezulta figura geometrica numita tetraedru, motiv pentru care gruparea aceasta a fost numita tetraedrica.In centrul gruparii, in spatiul creat se gaseste un ion de siliciu al carui volum este mult mai mic, gruparea in acest caz fiind denumita tetraedru de siliciu.
In alcatuirea retelelor cristaline ale silicatilor se intalnesc si grupari mai mari. Dintre acestea mai frecvente sunt gruparile octaedrice si duodecuple.Gruparea octaedrica este formata din 6 ioni de oxigen astfel asezati incat unind centrele lor rezulta un octaedru.In acest caz, spatiul din centrul gruparii est mai larg, ceea ce permite patrunderea unui ion cu volum mai mare, cum este de exemplu, cel de aluminiu si magneziu.Gruparea duodecupla este formata din 12 ioni oxigen, 2 serii de cate 6 ioni dispusi in exagon.Datorita spatiului central si mai larg, aici pot patrunde ioni cu volum si mai mare, cum sunt cei de calciu, sodiu,potasiu sau oxidril(OH).
Ionii din spatiul central al gruparilor pot fi inlocuiti cu alti ioni de acelas volum sau cu volum apropriat.Asa, de exemplu ionii de siliciu din gruparea tetraedrica pot fi inlocuiti cu ionii de aluminiu ( care au un volum apropriat de cel al ionilor de aluminiu ), formandu-se astfel aluminosilicatii.
Prin urmare unitatea de baza a retelelor silicatilor o constituie tetraedrul de siliciu din dispunerea tetraedrilor de siliciu independent, in grupe finite,in lanturi infinite simple sau duble, in strate infinite si tridimensionale sau in spatiu si prin compensarea sarcinilor cu diferiti ioni de siliciu, magneziu, mangan, calciu, sodiu, potasiu etc. rezulta 5 categorii de silicati.
Silicati cu tetraedri independenti, izolati.Mai sunt cunoscuti sub denumirea de silicati insulari sau nesosilicati.Unitatea de baza a retelei cristaline a acestor silicati o constituie tetraedrii de siliciu ( gruparile SiO4) dispusi indeprndent, izolat, insular.Legatura dintre tetraedrii este facuta de diferiti cationi,care asigura si neutralitatea electrica a retelei,mai fregventi fiind cei de Mg, Fe(bivalent), Ca,Mn,Al,Fe (trivalent)etc. Punctele de legatura constituie locurile de minima rezistenta a retelei.
Datorita dispunerii neregulate a tetraedrilor si deci si a cationilor de legatura si faptului k pe traseele acestora din urma rezistenta este minima,acesti silicati, supusi unei actiuni mecanice exterioare, se desfac dupa plane nedefinite ( adica nu cliveaza, ci se sparg).Formula generala a acestor silicate exprimata in forma ei simpla este SiO4C2++, in care C2++ = 2 cationi bivalenti.
Silicatii insulari sunt reprezentati prin grupele:
-fenacitei
-olivinei
-andaluzitului
-topazului
-staurolitului
-granatului
-epidot-zoizitului
-zirconului
-titanului
-borosilicatilor
Mai importante sunt grupele olivinei, granatului si epidotului.
Grupa olivinei sau a peridotului cuprinde silicate feromagnezieni, carora le corespunde formula generala SiO4C2++.Cand C2++ = Mg2 silicatul se numeste forsterit, SiO4Mg2 cand C2++ = Fe2, fayalit, SiO4Fe2, iar cand C2++ = Mg,Fe, olivina,SiO4 (Mg,Fe)2.In acest caz (Mg,Fe)2 casi in altele care vor urma cifra 2 nu indica Mg de 2 ori si Fe de 2 ori, ci 2 locuri in retea de exemplu unul ocupat de Mg, si altul de Fe.Silicatul cel mai raspandit al acestei grupe este olivina, intalnita indeosebi in alcatuirea rocilor magmatice bazice (gabrou, basalt) si ultrabazice (peridotite).
Grupa granatului are formula generala ( SiO4 3C3++C2
Dintre granati mai fregvent intalniti in roci (indeosebi in cele metamorfice) sunt alamandinul si grosolarul.
Grupa epidotului - cel mai raspandit silicat al acestei grupe, intalnit indeosebi in alcatuirea rocilor metamorfice este epidotul.
Siliocati cu grupe finite de tetraedri - se mai numesc si sorosilicati si au o structura interna asemanatoare cu a celor precedenti.Tetraedrii sunt insa grupati cate doi (Si2O7), trei (Si3O9) sau cate sase (Si6O18).Dintre sorosilicati mai cunoscut este silicatul denumit turmalina, care sa gaseste in unele roci magmatice si metamorfice.
Silicati cu lanturi infinite de tetraedri Mai sunt cunoscuti si sub denumirea de inosilicati.in cazul acestor silicati tetraedrii se insiruiesc formand lanturi simple sau duble carora le corespund 2 grupe, a piroxenilor si respective,amfibolilor.
Grupa piroxenilor cuprinde silicate cu structura in lanturi simple.Acestea rezulta din dispunerea tetraedrilor sub forma unui sir.Cationii de legatura se gasesc intre lanturile invecinate, satisfacand sarcinile libere ale oxigenilor de la exterior.Datorita dispunerii in lanturi a tetraedrilor si deci si a cationilor de legatura si faptului ca pe traseele acestora din urma rezistenta este minima, acesti silicate, sunt supusi unei actiuni mecanice exterioare, cliveaza fibros ( se desfac sub forma de fibre).
Grupa amfibolilor cuprinde silicate cu structura in lanturi duble.Acestea rezulta din dispunerea tetraedrilor in doua siriri legate intre ele.Cationii de legatura se gasesc intre lanturile duble invecinate. Din aceleasi motive, ca si la piroxeni, amfbolii cliveaza fibros.Dupa cationii ce compenseaza cele 14 sarcini negative se cunosc mai multe feluri de amfiboli:
-antofilitul
-tremolitul
-actinolitul
-hornblenda
Silicati cu tetraedrii in strate infinite mai sunt cunoscuti si sub denumirea de filosilicati sau silicati cu structura plana.In cazul acestor silicati, tetraedrii sunt dispusi in plan sub forma de srate.De fapt, in reteaua cristalina a acestor silicati planurile de tetraedrii intra in alcatuirea unor foite.Acestea pot fi tristratificate sau bistratificate.
Foitele tristratificate sunt formate din doua planuri de tetraedri, asezate fata in fata si legate printr-un strat de ioni de aluminiu.Se numesc foite tristratificate, deoarece in alcatuirea lor se gases 3 strate de cationic ( doua de siliciu si unu de aluminiu).Se numesc foite bistratificate, deoarece in alcatuirea lor intra doua strate de cationic ( unul de siliciu si unul de aluminiu).
Legatura dintre foite, in cazul foitelor tristratificate se face prin cationii Ca, Mg, Na, K etc. La silicatii cu foite bistratificate legatura dintre acestea se face electric, la doua foite asezate succesiv, planul de grupe (OH) mai slab electronegative venind in contact cu oxigenii din varful tetraedrilor, mai electronegativi,ai foitei urmatoare.Rezistenta minima fiind intre foite, acesti silicati, sub influenta unei actiuni mecanice exterioare, se desfac, cliveaza in foite (clivaj lamellar sau tubular).
Filosilicati sunt reprezentati in principal prin grupele:
-talc-pirofilit
-mice
-clorite
-minerale argiloase
Grupa talc-pirofilit cuprinde cei 2 silicati care-i dau si numele.Pirofilitul are formula Si4O10(OH)2Al2 iar talcul Si4O10(OH)2MG3. Ambi slicati intra in componenta unor roci metamorfice.
Grupa micelor cuprinde silacatii cunoscuti sub denumirea mice albe si negre. Mica alba sau mucosovitul are formula (Si3Al)O10(OH)2Al2K. Aceasta formula deriva de la cea a profilului prin substitutie partiala. Muscovitul prezinta si o varietate fin solzoasa denumita sericit.
Mica neagra sau biotilul are formula (Si3Al) O10 (OH)2 (Mg, Fe)3K. Aceasta formula deriva de la aceea a muscovitului, prin substitutia Al cu Mg si Fe adica, in loc de Al2 (6 sacini positive) apare (Mg, Fe)3, deci tot 6 sarcini positive satisfacute insa de 3 cationi bivalenti (doi de Mg si unul de Fe sau doi de Fe si unul de Mg).
Micele intra frecvent in componenta rocilor magnetice, metamorfice si chiar sedimentare (in aceastea din urma, de obicei, numai micelle albe). Grupa cloritelor cuprinde un relative mare de silicati , dintre care cel mai cunoscut este antigoritul sau serpentinul lamelor Si4 O10 (OH)8 Mg6, Prezent in alcatuirea unor roci magmatice si metamorfice.
Grupa mineralelor argiloase cuprinde o serie de minerale secundare, rezultate prin alterarea silicatilor primari. Denumirea de minerale argiloase deriva de la faptul ca ele sunt componente principale ale argilelor. Minerale argiloase se clasifica dupa structura cristalina si compozitia lor chimica in: mice hidratate, montmorillonit-beidellit si caolinit-hal-loysit.
Micele hidratate sunt asemanatoare micelor. Prezinta foite tristatificate, iar din punct de vedere chimic sunt alumino-silicati hidratati de Al, Mg, Fe, K, Ca, No etc., care nu au o compozitie chimica constata. Formula lor structurata generala se poate exprima atsfel:
(Si4xAlx)O10(Al,Mg,Fe)2-3(OH)2(K,Ca,Na)xnH2O
Acesta formula deriva de la aceea a biotinului . De remarcat este faptul ca in compozitia chimica a micelor hidratate, spre deosebire de mice, intra numai K, ci si Ca si Na. Cationi aflati la suptrafata prticulelor minerale se pot hidrata. Prin hidratare, forta lor de retinere in retea slabeste intr-atat incat pot trece in solutie, in locul lor potrunzator alti cationi.Aceasta proprietate a mineralelor argiloase poarta denumirea de capacitate de schimb cationic.
Mcele hidrante rezulta in deosebi din alterarea micelor si sunt reprezentate mai ales prin illit si vermiculite.Illitul sau hiodromuscovitul se aseamana cu muscovitul, iar vermiculitul cu biotitul.
Mineralele argiloase de tip montmorillonit- beidellit sunt alcatuite, ca si micelle hiratate, din foite tristratificate mai distantate intre ele decat in cazul precedent.
Aceste minerale, avand foitele mai distantate, permit cationilor dintre ele sa se hidrateze usor.Prin hidratarea cationilor si prin patrunderea moleculelor de apa libera, foitele se indeparteaza unele de altele, mineralul isi mareste volumul (gonfleaza).
In cazul acestor minerale, la schimb contribuie atat cationic aflati la suprafata particulelor cat si cei dintre foite, moriv pentru care au o capacitate de schimb cationic mai mare decat cele precedente.
Mineralele argiloase de tip caolinit - halloysit prezinta foite bistratificate.Legatura intre foite facandu-se electric (deci nu prin prezenta intre foite a unor cationic) au capacitatea de schimb cationic cea mai mica, deoarece la schimb participa numai cationii de hidrogen (din grupele OH ) aflati la suprafata particulelor minerale.
Silicati cu tetraedrii dispusi tridimensionali.Se mai numesc si tectosilicati.In acest caz, tetraedrii sunt dispusi in spatiu, tridimensional.Formula generala a acestor silicatin este Si4O8.De obicei, din cei 4 ioni de siliciu, unu sau doi sunt inlocuiti cu ioni de aluminiu, iar compensarea sarcinilor are loc pri patrunderea in retea a ionilor de K,Ca,Na etc.Din tectosilicati fac parte feldspatii, feldspatoizii si zeolitii.Tot aici se incadreaza din punct de vedere structural si cuartul (SiO2
Feldspatii plagioclazi sunt reprezentati prin albit (Si3Al)O8Na,anortit (Si2Al2)O8Ca si seria izomorfa a acestora (oligoclaz cu 0-10% molecule anortit si restul albit,adezin cu 10-30%, Labrador cu 50-70% etc.) dupa formula (100-n)Si3AlO8Na+nSi2Al2O8Ca, in care n variaza de la 0 la 100. Feldspatii intra in alcatuirea rocilor magmatice (cei potasici si sodici in rocile acide si intermediare ; cei calcici in rocile bazice), a unor roci metamorfice ( ortoclazi si plagioclazi)si chiar sedimentare (ortoclazi).
Feldspatoizii, minerale asemanatoare feldspatilor, sunt mai putin mai raspanditi.Dintre feldspatoizi amintim leucitul, nefelinul si sodalitul.Se intalnesc in alcatuirea unor roci magmatice cum sunt sienitele si gabrourile.
Zeolitii sunt minerale secundare provenite din alterarea feldspatilor si a feldspatoizilor, contin Ca, K, Na uneori Ba, Sr si foarte rar Mg si Mn.Dintre zeoliti amintim natrolitul si cabasitul, zeoliti sunt putin raspanditi.
Clasa compusilor organici
Mineralele acestei clase cunoscute sub denumirea de mineraloide sunt de fapt substante organice reprezentate prin amestecuri neomogene ce pot fi considerate mai degraba roci.In aceasta clasa intra titeiul, carbunii, cihlimbarul etc., compusi cu o deosebita importanta economica, dar care nu intereseaza sub aspectul formarii solurilor.
Alcatuire petrografica a scoartei terestre
Mineralele se pot intalni in alcatuirea scoartei ca atare sau sub forma de aggregate naturale monominerale (cuartit, gips, calcar etc.)si poliminerale (granit, diorite, micasist etc.), denumite roci.Alcatuire petrografica a scoartei se refera tocmai la rocile care o compun.Acestea au fost grupate dupa geneza lor( modul de formare) in trei mari categorii:
-roci magmatice sau erutive
-roci metamorfice
-rocile sedimentare
Rocile magmatice
Rocile magmatice rezulta prin consolidarea magmelor (topituri minerale alcatuite din silicati si oxizi,saturate cu vapori si gaze)in adancime sau pe parcursul lor spre suprafata scoartei, precum si prin consolidarea lavelor.Mai sunt cunoscute sub denumirea de roci eruptive sau primare ( deoarece sunt primele roci aparute in scoarta terestra).
Rocile magmatice se clasifica in functie de compozitia lor chimica si mineralogical si dupa conditiile in care in care a avut loc solidificarea magmei.Rocile magmatice prezinta o compozitie chimica foarte complexa. Desi in alcatuirea lor au fost gasite toate elementele chimice cunoscute, pondere mare nu au decat, cateva, si anume:Si,O,Al,Fe,Mg,Ca,Na,K si H.In cea ce priveste compozitia mineralogical,rocile magmatice au fost impartite in:
-principale
-accesori
-secundare
Mineralele principale care costituie aproape intreaga masa a rocii determinand caracterul distinctive, esentialu al acesteia pot fii leucocrate(deschise la culoare) si melenocrate(inchise la culoare); primele sunt reprezentate prin cuart, feldspati, ortoclazi,plagioclazi si feldspatoizii, iar celelalte primi silicati de Fe, Mg si Ca, si anume olivine, piroxeni, amfiboli si bitit.
