EGY SPECIÁLIS, NEM KONSZOLIDÁLT ÜLEDÉK: A TALAJ
A TALAJ FELÉPÍTÉSE A talaj olyan, nem konszolidált üledék a Föld felszínén, mely életteret ad az élővilág számára (litoszféra bioszféra határa). Részei: ásványok, szerves anyagok, levegő, víz. A talaj ezen komponensek keveréke. A talaj övezetes felépítése: anyakőzet élettelen mállási zóna; agyagzóna; kilúgozási zóna; élő zóna (szűkebben vett talaj, humuszgazdag). A talajzónákat meghatározó tényezők: alapkőzet, klíma, szerves anyagok, idő, topográfia. A talajszelvények változatosak az agyagásványok, szerves anyagok, víz, ph, CEC függvényében.
A TALAJÁSVÁNYOK Az ásványos anyag: kis szemcseméretű, ezáltal nagy fajlagos felületű. Osztályozása: 2mm-20 m között homok; 20 m- 2 m között iszap, 2 m alatt agyag. Eredetét tekintve: elsődleges/relikt - az anyakőzetből származik; másodlagos a talajban képződik; harmadlagos antropogén behatásra keletkezik, vagy kerül a talajba. Az ásványos összetételt számos tényező (elsősorban anyakőzet, klíma) befolyásolja. Az ásványok jelentősége a talaj vízgazdálkodása, vízmegkötő-képessége, vízvezető-képessége szempontjából.
A mállás további fokozataiban a 2:1 típusokból 1:1 típusú agyagásványok, illetve további fokozatokban oxidok lesznek, melyek kationjai az oldatokkal könnyen elmehetnek a talajvízbe, és így nem lesznek hozzáférhetők a (helyben maradó) növények számára.
ÁSVÁNYOK ÉS A TALAJ VÍZGAZGAZDÁLKODÁSA Az ásványok vízmegkötő képessége: agyagásványok, oxid-hidroxidok, zeolitok esetén. Függ még a szemcsemérettől, a felületen adszorbeált ionoktól, ph-tól, és a relatív páratartalomtól. Az ásványok és a vízvezető képesség: a duzzadás-zsugorodás, a peptizáció-koaguláció és a szerkezetváltozás folyamatai meghatározóak. De a szemcse alak, és az adszorbeált kationok is módosíthatják. Duzzadás-zsugorodás Mértéke függ az agyagásványtól, a kicserélhető kationoktól, a pórusvíz koncentrációjától és az ásványszemcsék orientációjától. Ehhez hasonló viszonyoktól függ a peptizáció is. Ezek a sajátságok határozzák meg nagy százalékban a talaj szerkezetét!
A LEGFONTOSABB TALAJÁSVÁNYOK: AZ AGYAGÁSVÁNYOK Vitális komponensek a talajban. Kis méretűek ( 2 m), nagy fajlagos felülettel, változó kationcserélő-képességgel (negatív töltéssel a rétegek felszínén), víz hatására plaszticitással, és a mállással szembeni nagy ellenállással rendelkeznek. Három fő szerkezeti típusuk: t-o, t-o-t, t-o-t-o. Alakjuk másokkal eltérően jellemzően táblás-pikkelyes. A legtöbb agyagásvány negatív töltésű a rétegkomplexumok felületén. A töltéshiányt kation(ok) pótolják, melyek viszont könnyen cserélhetők, és fő forrásai a növényeknek. A CEC (cation exchange capacity) = a negatív töltések mennyisége a t-o rétegekben/100 g anyagra vonatkoztatva. Megkülönböztetünk rétegek felszínén (internal) és rétegek közötti (external) CEC-t. Az agyagásványok vízadszorpciója jellemző sajátság, de nagy különbségekkel. Legnagyobb a szmektiteké, melyek a rétegek között is képesek vízadszorpcióra. Az agyagásvány-eloszlások nagyban jellemzők egy-egy talajféleségre.
A LEGFONTOSABB AGYAGÁSVÁNYOK TALAJOKBAN
AGYAGÁSVÁNY VÍZ ELEKTROLIT-RENDSZER Száraz agyagásvány-szemcsék felszínén az adszorbeált kationok kötve vannak a szemcsék negatív töltésű felszínén. Anionokkal kapcsolódva sókiválásként jelennek meg. Ha az agyagásvány vízben van, a sókiválások oldódnak és oldatba jutnak. A negatív töltésű agyagásvány felszínén azonban a kationok nagyobb számban megmaradnak. A negatívan töltött felszínt és az ezzel ellentétes töltésű zónát együtt diffúz kettős rétegnek nevezzük. A diffúz kettős réteg sajátságait számos hatás megszabhatja, így az elektrolit-koncentráció, kationok töltése, hőmérséklet, ph, ionméret.
A NÖVÉNYVILÁG LÉTE: AGYAGÁSVÁNYOK KATIONADSZORPCIÓJA Az elsődleges ásványokban lévő kationok a kristályrácsban erősen kötötten helyezkednek el. A mállás során főleg a 2:1 típusú agyagásványok internális és externális felszínén megjelenő, adszorpcióval megkötött kationok lesznek hozzáférhetők a növények és társult mikroorganizmusok számára. A kationokat a rétegfelszínre vonzó negatív töltés okai: Si4+ Al3+ helyettesítés a tetraéderes rétegben; Al3+ Fe2+ vagy Mg2+ helyettesítés az oktaéderes rétegben. Törési felületeken megszakadt kötések, így Si-O, Si-OH, vagy Al-OH. Végül OH-csoportokból a H+ ion disszociációja, melyet szintén kation pótol. Anionadszorpció: főként oxi-hidroxidokon, agyagásványokon, és Cakarbonátokon ismert. Az OH-csoport, vagy a CO3-csoport cserélődik le összetett anionokra (PO4, AsO4, NO3). Az ionadszorpció szempontjából jelentősek a talaj szerves anyagai is.
MÁS SZILIKÁTOK A TALAJOKBAN A földpátok inkább a homok és iszap frakcióban vannak jelen. A földpátok Na-tartalma felelős részben a szikesedésért. A földpátok mállásából a talajokban is agyagásványok jöhetnek létre. A zeolitok piroklasztit alapkőzet esetén, vagy folyóvízi szállítás útján kerülnek a talajokba.
OXIDOK ÉS KARBONÁTOK A TALAJOKBAN Az oxidok a mállási sorozatok végpontjai. Főleg arid területeken vagy trópusokon jelennek meg Al- és Feoxidok nagy mennyiségben. Sokszor amorfak, vagy rosszul kristályosak. Fontos szerepük van a ritka elemek megkötésében. Az oxidok felszíne pozitív töltésű, emiatt anion-adszorpcióra hajlamosak. A kvarc általában a homokfrakcióban dúsul (relikt fázis). A karbonátok a talaj felső szintjén, főleg arid területeken Ca- Mg vegyületek (CO3/HCO3) formájában jelennek meg. Nem hasznosak a növények számára (Mg-kalcit, lublinit).
SZULFÁTOK ÉS FOSZFÁTOK A TALAJOKBAN Szikes területeken Na-szulfátok, általában pedig a gipsz ismert talajokban. Nedvesszáraz évszakokban váltakozó víztartalommal jelennek meg. A foszfátok közül az apatitcsoport tagjai a leggyakoribbak, melyek a talaj foszfor-ellátottságáért felelősek. Oldható foszfátok csak szűk ph-viszonyok mellett léteznek.
SZULFIDOK ÉS HALOGENIDEK A TALAJOKBAN A szulfidok (főleg pirit/markazit) a savanyú, szulfátos talajokban ismertek. A talaj elsavanyodásáért felelősek a mállásuk során képződő kénsav miatt. A halogenidek közül a kősó a leggyakoribb, főleg arid vagy szikes területeken. Nem kedveznek a növényeknek (kivéve sótűrő növények).
Talajásványok vizsgálata
Növényi tápanyagok
ANTROPOGÉN HATÁSOK A TALAJ ÁSVÁNYAIRA Talajművelés, talajvédelem: agyagásványos összetétel hatása a lejtőállékonyságra, talajfolyásokra. Öntözés: felgyorsulhatnak a mállási folyamatok, agyagásványos összetétel megváltozhat. Talajjavítás: agyagásványokkal, kalcittal, dolomittal, gipsszel, anhidrittel, bentonittal, olajpalával, tőzeggel. Szerves és szervetlen trágyák a talaj ásványaira.
ANTROPOGÉN HATÁSOK A TALAJ ÁSVÁNYAIRA Savasodás: az atmoszféra gázai révén (NOx, SO2, NH3), szulfidok mállása miatt. Fontos a füstgázok kéntelenítése. Savas esők: élővilág pusztulása: halak, fenyők. Toxikus elemek: természetes-mesterséges okok (ércesedések, de ércek feldolgozása, deponálása. Pb-tartalmú benzin hatása Toxikus elemek (Pb, Cu, Zn, Cd stb.) vegyületképzése. Esszenciális (létfontosságú) fémek, melyek kis mennyiségben fontosak (hiánybetegségek), de nagy mennyiségben toxikusak. Gond: a fémek nem bontódnak le biológiailag, élő szervezetekben felhalmozódnak, biokémiai úton mérgező vegyületekké alakulnak. Ezek a folyamatok sokszor ionadszorpción alapulnak (agyagásványok, oxi-hidroxidok felszínén). Feladat, a fémek rögzítése oldhatatlan vegyületek formájában, ilyenek a legtöbb ph-n pl. a foszfátok.