کانیهای خاک و بهویژه کانیهای رسی نقش اساسی در ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی و زیستمحیطی خاک ایفا میکنند. این مقاله به اهمیت کانیها در هوازدگی، حاصلخیزی، واکنشهای سطحی و کاربردهای صنعتی آنها میپردازد.
کانی، یک ماده معدنی موجود در خاک با فرمول شیمیایی نسبتاً مشخص و ساختار کریستالی ویژه است، هرچند ترکیب شیمیایی آن ممکن است کاملاً ثابت نباشد. مواد معدنی خاک از گذشته تاکنون برای تعیین میزان هوازدگی مواد سطحی، تعیین سن خاک و رسوبات، تفسیر مکانیسمهای تشکیل خاک و بازسازی شرایط دیرینه محیطی در طول پدوژنز مورد استفاده قرار گرفتهاند. همراه با ماده آلی خاک، مواد معدنی با تثبیت مواد مغذی، آفتکشها و آلایندههای خطرناک و همچنین با خنثیسازی بسیاری از اثرات بالقوه مضر نهشتههای اتمسفری، نقش عمدهای در تنظیم شیمی آبهای طبیعی دارند. از سوی دیگر، کانیهای خاک از طریق برهمکنش با آب خاک بر ویژگیهای فیزیکی و رفتارهایی مانند پلاستیسیته، انقباض، مقاومت فشاری و برشی، نفوذپذیری و پایداری خاکدانهها تأثیرگذار هستند.
خواص فیزیکی–شیمیایی کانیهای خاک که این فرآیندها را کنترل میکنند، تا حد زیادی توسط ماهیت فازهای معدنی ثانویه تعیین میشوند؛ این فازها طی هوازدگی از تجزیه کانیهای سیلیکات اولیه ایجاد شده و بخشی نیز از مواد مادری به ارث میرسند. مواد معدنی ثانویه مانند فیلوسیلیکاتها، اکسیدهای فلزی، هیدروکسیدها و اکسیهیدروکسیدها معمولاً در بخش رسی خاک (کمتر از ۲ میکرومتر) غالب هستند و اغلب در خاکهای تکاملیافته و خاکهایی که در مناطق مرطوب، معتدل یا گرم تشکیل شدهاند، دیده میشوند. این کانیها معمولاً دارای اندازه ذرات بسیار کوچک، سطح ویژه زیاد و بار سطحی منفی هستند؛ ویژگیهایی که قدرت بالایی برای انجام واکنشهای سطحی مانند تبادل یونی و جذب به آنها میدهد.
علاوه بر تأثیر چشمگیر بر رفتار خاک، کانیهای رسی کاربردهای صنعتی گستردهای دارند. این کانیها در تولید پوششهای کاغذی، رنگها، پلاستیکها و لاستیکها، در ساخت سیالات حفاری برای اکتشاف نفت و گاز، بهعنوان کاتالیزورهای صنعتی و حتی بهعنوان رنگدانهها استفاده میشوند. اهمیت فراوان این کانیها در صنعت، کشاورزی و محیطزیست، همراه با فراوانی و قابلیت واکنش سطحی بینظیر آنها، موجب شده است که بخش عمدهای از مطالعات کانیشناسی خاک به بررسی کانیشناسی رسی اختصاص یابد. ترکیب کانیشناسی خاک عمدتاً به ماهیت ماده مادری، سن و پایداری سطح ژئومورفیک و شدت هوازدگی پدوشیمیایی وابسته است. بخش رسی خاک معمولاً ترکیبی پیچیده از بیش از ۱۰ تا ۱۵ نوع کانی مختلف است که هرکدام ترکیب و ساختار ویژهای دارند.
بخش اصلی پژوهشهای کانیشناسی خاک بر فرآیند تشکیل و ویژگیهای کانیهای ثانویه یا رسی متمرکز است. این کانیها واکنشپذیرترین اجزای معدنی موجود در خاک هستند و بیشترین تأثیر را بر خصوصیات و رفتار خاک دارند. آنها همچنین بهدلیل هوازدگی شدید پدوژنیک، تنوع ترکیبی و ساختاری زیادی نشان میدهند که شناسایی و تعیین مقدار آنها، بهویژه در مجموعههای پیچیده رسی، فرآیندی دشوار است. با این حال، امروزه تمرکز کانیشناسی خاک به سمت بررسی مشکلات زیستمحیطی و مدلسازی کامپیوتری واکنشهای سطحی و رفتار کلوئیدی در مقیاس اتمی و مولکولی تغییر یافته است.
در خاک انواع مختلفی از کانیها با ویژگیهای متنوع وجود دارند که بر خصوصیات شیمیایی و فیزیکی خاک اثر میگذارند. کانیهای سیلیکاتی 2:1 از جمله کانیهایی هستند که به دلیل سطح ویژه بالا، تأثیر مثبت قابل توجهی بر ویژگیهای شیمیایی خاک دارند. کانیشناسی خاک در ارزیابی پتانسیل ذرات خاک برای جذب و نگهداری عناصر غذایی، آنیونها و کاتیونها اهمیت زیادی دارد. نوع و مقدار کانیهای موجود در خاک بر ظرفیت تبادل کاتیونی، انبساطپذیری ذرات خاک، میزان جذب آب و در نهایت حاصلخیزی خاک اثرگذار است.
منابع:
Chesworth, W. ed., 2007. Encyclopedia of Soil Science. Springer Science & Business Media.
Fisher, R.F.; and Binkley, D., 2000. Ecology and Management of Forest Soils. 3rd edition, New York: John Wiley, 489p.
کلمات کلیدی: کانیهای خاک، مواد معدنی خاک، کانیهای رسی، کانیشناسی خاک، کانیهای ثانویه، فیلوسیلیکاتها، کانیهای سیلیکاتی 2:1، کانیهای اولیه، هوازدگی خاک، پدوژنز، خواص فیزیکی خاک، خواص شیمیایی خاک، ساختار کریستالی خاک، ظرفیت تبادل کاتیونی، حاصلخیزی خاک، بخش رسی خاک، سطح ویژه کانیها، بار سطحی منفی، واکنشهای سطحی خاک، تبادل یونی، جذب سطحی خاک، مواد مادری خاک، تکامل خاک، پایداری ژئومورفیک، رفتار کلوئیدی خاک، اکسیدهای فلزی، هیدروکسیدها، اکسیهیدروکسیدها، نفوذپذیری خاک، پایداری خاکدانهها، سیالات حفاری، کاربرد صنعتی کانیهای رسی، کشاورزی و کانیهای خاک، محیطزیست و کانیشناسی خاک
