Ugrás a tartalomhoz

Talajtan

Stefanovits Pál, Filep György, Füleky György

Mezőgazda Kiadó

2. fejezet - A talaj ásványi alkotórészei

2. fejezet - A talaj ásványi alkotórészei

A talaj ásványi részeinek jelentőségét mi sem bizonyítja jobban, mint az a tény, hogy a talaj alkotórészeinek általában több mint 95%-a ásványi anyag. Ennek összetétele, fizikai és kémiai tulajdonságai igen különbözőek, így a talajok víz- és tápanyag-gazdálkodását, fizikai és kémiai viselkedését nagymértékben befolyásolják, egyben a talaj élővilágára is nagy hatással vannak.

A talajban előforduló ásványok csak egy részét képezik a természetben előforduló nagyszámú ásványnak. Csoportosításuk is a talajban betöltött szerepük szerint történik és tárgyalásuk részletessége is ennek van alárendelve.

A talajalkotó ásványok csoportosítása

Talajtani szempontból a következő ásványcsoportoknak van jelentőségük: kloridok, szulfidok, szulfátok, nitrátok, foszfátok, borátok, karbonátok, oxidok és hidroxidok, valamint szilikátok.

Kloridok

A kősó (NaCl) sós talajokban fordul elő. Nálunk ritka, de a sivatagi, valamint a tengermelléki talajokban gyakori.

A szilvin (KCl) a kálisótelepek anyagában fordul elő, a talajba mint káliumtrágya kerül.

Szulfidok

A talajban szinte kizárólagosan a pirit fordul elő (FeS). A lignitporos szikjavítás alkalmával a lignittel jutott a talajba. Tengermelléki talajokban gyakrabban fordul elő, ahol oxidálódva a talaj erős elsavanyodását okozza.

Szulfátok

A gipsz (CaSO4 · 2H2O) a talajok sófelhalmozódási szintjében fordul elő. A szikesek javítása alkalmával tudatosan keverjük a talajba. Nálunk Perkupa környékén bányásszák, elsősorban ipari célokra.

A mirabilit vagy Glaubersó (Na2SO4  10H2O) a szikes talajok sófelhalmozódási szintjében fordul elő kis mennyiségben.

Az epszomit vagy keserűsó (MgSO47H2O) és a hexahidrit (MgSO46H2O) a szikes talajok felszínén keletkező sókivirágzásokban vagy ezeknek a talajoknak a sófelhalmozódási szintjeiben található.

Nitrátok

A nátron-salétrom (NaNO3) a talajok szerves anyagának bomlása és a sófelhalmozódás folyamatának összekapcsolódása következtében a felszíni sókivirágzásokban jelenik meg. A szabadságharc idején a szikesek „salétromszérűin” a trágyalével locsolt szikesek sókivirágzását seperték és használták fel puskapor készítésére.

Káli-salétrom (KNO3) a nátron-salétrom kíséretében fordul elő.

Foszfátok

A talajban előforduló foszfátok közös forrása az apatit (Ca5/PO4/3F), melyben a fluort a Cl vagy a CO helyettesítheti. E három ásványféleség oldhatósága a helyettesítések sorrendjében nő, de még így is nehezen oldhatók.

Lápos, erős redukció alatt képződött talajokban található a vivianit (Fe3/PO4/2 8H2O). Érdekessége, hogy, ha levegőre kerül piszkos fehér színe, időlegesen égszínkékre változik, mely szín azonban néhány óra után eltűnik és az ásvány visszaszürkül.

A strengit (FePO4 2H2O) a talajban oldat alakjában mozgó foszfátionok és a háromértékű vasionok egymásrahatásából keletkezik. A variscit (AlPO4 2H2O) savanyú talajokban és a strengit kíséretében fordul elő.

Borátok

A bórax (Na2B4O7 10H2O) szikes és sós talajokon képződött sókivirágzásokban található.

Karbonátok

A talajokban gyakran előforduló ásványok csoportja, mely mind az elsődleges, mind a talajban keletkezett másodlagos ásványok között megtalálható.

A talajokban gyakran előforduló ásvány a kalcit (CaCO3), mely mind nagyobb, mind mikrokristályok alakjában megtalálható. Híg sósavval lecseppentve pezseg.

Ugyancsak szénsavas mész az aragonit anyaga, de rombos rendszerben kristályosodik, míg a kalcit trigonális rendszerbe tartozó kristályokat alkot. A kalcit hideg oldatokból válik ki, az aragonit pedig meleg vízből vagy biogén folyamatok eredményeként jelenik meg. A dolomit (CaMg/CO3/2) a kalcittal és aragonittal ellentétben hideg híg sósavval lecseppentve nem pezseg. Nemcsak mint kőzetalkotó ásvány gyakori, hanem a talajokban is sok esetben több van belőle, mint kalcitból.

A szóda (Na2CO3 10H2O) szikes talajok sókivirágzásaiban és sófelhalmozódási szintjeiben fordul elő. Fenolftaleinoldattal lecseppentve meggypiros színeződést ad. Oldata síkos tapintású.

A sziderit (FeCO3) ott található a talajokban, ahol a vasredukció lejátszódott. Többnyire gócok, vaskonkréciók alkotórésze, melyekben a vasoxidokat és oxidhidrátokat kíséri.

Oxidok és oxidhidrátok

Az oxidok, valamint a kémiai összetétel tekintetében rokon oxidhidrátok vagy hidroxidok csoportjában igen sok olyan ásvány található, melyek a talajban gyakran és nagy menynyiségben találhatók.

A vas oxidjai és oxidhidrátjai igen széles skálát alkotnak, mert az egyes ásványok nemcsak víztartalom, kristálytani felépítés tekintetében különböznek, hanem a vas vegyértéke szerint is. A goethit (alfa-FeOOH) a talajban leggyakrabban előforduló vasásvány, mely a legtöbb esetben a talaj barnás, vöröses színét adja. A vasásványok egymásba való átalakulása a mérsékelt égövi talajokban mind a geothit irányába tart. A goethit rácsszerkezetében a vasat alumínium helyettesítheti, de csak meghatározott arányban. A lepidokrokit narancsszínű ásvány (gamma-FeO/OH), mely a kétértékű vasat tartalmazó oldatoknak kevés szénsav jelenlétében történő oxidációja útján keletkezik. Hazai viszonyaink között a réti talajokban és a pangó vizes barna erdőtalajokban fordul elő. A hematit (alfa-Fe2O3) színe vörös. Az amorf, háromértékű vas-hidroxid vízleadása útján képződik. Mivel a vízvesztést a száraz és meleg környezet fokozza, a hematit a melegebb éghajlat vagy mikroklíma hatása alatt képződött talajokban gyakori. De a goethit–hematit arányt a közeg kémhatása is befolyásolja; lúgos közegben inkább goethit képződik.

A maghemit (gamma-Fe2O3) vörösbarna színű, mágneses vasásvány. Vagy láptalajok égetésekor képződik, vagy két- és háromértékű vasat tartalmazó oxidok további oxidációjakor.

A ferrihidrit (2,5Fe2O3 4,5H2O) átmeneti ásvány, mely goethitté vagy hematittá alakul át, attól függően, hogy környezetében milyen ionok találhatók.

A magnetit (FeO Fe2O3) olyan vasoxid, melyben a vas egy része kétértékű, más része háromértékű formában van. Csak magmás kőzetekben fordul elő, ezért a talajokban csak mint megmaradt elsődleges ásvány található. Színe barnásfekete, erősen mágneses. Ez utóbbi tulajdonsága alapján a talaj homokfrakciójától könnyen elkülöníthető.

A mangán oxidja a piroluzit (MnO2) feketés színű, a talajban a vasborsókban és a kérges bevonatokban a vasásványok kísérője. Szikesekben képződött vasborsókban mennyisége megközelítheti a vasásványok mennyiségét. Mivel a mangán is vegyértékváltó elem, viselkedése igen hasonló a vaséhoz.

A titán oxidjai, a rutil (TiO2) és az anatáz (TiO2), valamint az ilmenit (FeO · TiO2) igen nehezen mállanak, ezért mennyiségüket az egyes talajszintek talajképző kőzetét minősíti. Ha az egyes talajszintek titánoxidjai azonos mennyiségben találhatók, akkor a talajképződés alapjául szolgáló kőzetet egységesnek vehetjük.

Az alumínium oxidhidrátjai, közül a hidrargillit vagy gibbsit (gamma-Al(OH/3) fehéres színű ásvány, mely a trópusi talajokban és a hazai bauxitos vörös agyagon képződött talajokban a leggyakoribb. A bayerit kémiai összetétele hasonló, csak kristálytani felépítése különbözik az előbbitől. Talajban csak átmenetileg fordul elő.

Böhmit (gamma-A1O/OH), valamint diaszpor (alfa-A1O/OH), csak bauxitos területeinken képződött talajokban található.

Mindezekre az alumínium-oxidhidrát ásványokra jellemző, hogy egymásba átalakulhatnak. Az oldatból kicsapódó alumínium-hidroxid először sok vizet tartalmazó, kocsonyás, amorf gélt alkot, mely az elöregedés folytán böhmiten és bayeriten át hidrargillitté alakul. Ez az átalakulás jelentősen függ a környezet pH-értékétől, víztartalmától és más ionok jelenlététől, valamint a hőmérséklet- és nyomásviszonyoktól. Az alumínium-oxid és oxidhidrát ásványok oldhatósága – hasonlóan a vasásványokéhoz –, 8 pH fölött a lúgossággal 5 pH alatt pedig a savanyúsággal nő. Ezek a határértékek a talajban kismértékben eltolódhatnak, mert a talaj humuszanyagaival mind a vas, mind az alumíniumionok komplex kötést képeznek, és e vegyületek oldhatósága általában jobb.

A szilícium oxidjai és oxidhidrátjai a legtöbb talajban tetemes mennyiségben találhatók, ezért nagy a jelentőségük.

A kvarc (SiO2) elsődleges formában mint a magmás kőzetek alkotórésze vagy a kőzet mállása után felszabaduló ásványi szemcse fordul elő, de képződhet a szilikátok mállása következtében is mint másodlagos ásvány. A kvarc a mállásnak igen ellenálló, kristályos ásvány, ezért legtöbb homoktalajunk fő alkotó ásványa. Az alfa és a beta kvarc, a tridimit és a krisztobalit mind a SiO2 ásványai, csak a kristálytani felépítésük tér el egymástól. Ezek között a talajokban a legtöbb esetben a kvarc a domináns. A kvarc mind fizikailag, mind kémiailag igen ellenálló.

Az opálban (SiO2 nH2O) a víz mennyisége 3 és 13% között változik. Nem kristályos, tehát amorf ásvány. A kőzetekben és a talajban képződik a mállás folyamán, de keletkezhet élő szervezetekben, növényekben és állatokban is. Egyes növényekben a szilárdítószövetek alkotórésze – mint például a zsurlókban –, majd a növények elhalása után a talajba kerül. Ezeket az ásványi részeket nevezzük fitolitáriáknak.

A kvarc és az opál képződése a talajban az ortokovasavból vezethető le (H4SiO4), amely gyenge sav. Szerkezetében a szilícium körül tetraéderes elrendezésben négy OH-gyök található (Si/OH/4). Az ortokovasav vízben igen rosszul oldódik, csak 8 pH-nál lúgosabb közegben növekszik az oldhatósága. Semleges és savanyú közegben vizet veszít, miközben két vagy több molekula kovasav oxigénhíd által egymáshoz kapcsolódik és polikovasav képződik:

2Si (OH)4 = Si(OH)3 – 0 – Si (OH)3 + H2O.

Ez további vízvesztéssel opállá, majd finom, eloszlású (kolloid-) eloszlású kvarccá alakul, miközben kristályos szerkezetet vesz fel az alkotók térbeli rendezettsége következtében.

A kovasav talajban való átalakulásai közé tartozik az a jelenség is, amikor a kovasav az oldatból a jelen lévő kvarc felületéhez kötődik, és ott alakul át polikovasavvá. Ez a felületi hártya, mely igen vékony, a kvarc viselkedését megtévesztő módon megváltoztatja. Míg ugyanis a kvarc kémiailag inaktív, a frissen kicsapott polikovasav igen aktív, sok vizet és iont köt meg, miáltal a talaj tulajdonságai megváltoznak.