thumb|Schemat fazowej struktury gleby Minerały glebowe – nieorganiczna część substancji glebowych, produkty wietrzenia magmowych, metamorficznych lub osadowych skał macierzystych (minerały pierwotne) lub związki powstające w czasie powstawania gleby (minerały wtórne). Poza składnikami mineralnymi w strukturze gleby występują stałe cząstki organiczne (próchnica), organiczno-mineralne, roztwór glebowy, gazy (powietrze i para wodna) oraz organizmy żywe (edafon).

Skład chemiczny Informacje o chemicznym składzie minerałów najczęściej występujących w glebach zawierają tabele. + Minerały pierwotne Nazwa Wzór Kwarc Grupa skaleni ortoklaz plagioklazy Grupa łyszczyków muskowit biotyt Grupa amfiboli i piroksenów hornblenda augit Grupa oliwinów, np.

+ Minerały wtórne Nazwa Wzór Węglany i fosforany kalcyt dolomit apatyt Tlenki i uwodnione tlenki Si, opal, chalcedon Al Fe Mn Minerały ilaste (dwuwarstwowe, trójwarstwowe, czterowarstwowe) Allofany, mineraloidy, np. amorficzne koloidy ()

Struktura krystaliczna thumb|Luka tetraedryczna i oktaedryczna w komórce elementarnej sieci rsc thumb|Schemat warstwowych struktur iłów O sorpcyjnych właściwościach minerałów glebowych decyduje obecność podstawowych jednostek struktury krystalicznej (komórek elementarnych), w których: węzły sieci krystalicznej są obsadzone przez atomy tlenu, jony Si zajmują luki tetraedryczne (w modelu kulowym – przestrzenie otoczone czterema stykającymi się kulami), jony Al zajmują luki oktaedryczne (przestrzenie otoczone sześcioma stykającymi się kulami). Największą wartość z punktu widzenia chemii rolnej mają minerały zbudowane z naprzemianległych warstw czworościanów i ośmiościanów, połączonych mostkami . Z takich elementów powstają pakiety podwójne, potrójne kub poczwórne. Są oddzielone przestrzeniami międzypakietowymi o różnych wymiarach, od których zależy możliwość sorpcji różnych kationów i skłonność do pęcznienia w wodzie. Strukturę kaolinitu tworzą pakiety dwuwarstwowe. Szerokość przestrzeni między warstwami wynosi 0,28 nm, wskutek czego minerał nie pęcznieje i ma niewielką pojemność sorpcyjną. Minerałami trójwarstwowymi, w których warstwa oktaedryczna (glinowa) jest z obu stron związana z warstwami tetraedrycznymi (krzemowymi), są smektyt i wermikulit. Minerały te pęcznieją pod wpływem wody i mają bardzo dużą pojemność sorpcyjną. Jest to związane z szeroką przestrzenią międzypakietową (zmienną w zakresie 0,5–1,76 nm), w której mogą się zmieścić cząsteczki wody. Illit ma również pakiety trójwarstwowe, jednak jego pojemność sorpcyjna i skłonność do pęcznienia są nieznacznie większe niż w przypadku kaolinitu. W przestrzeni między pakietami (0,3 nm) występują silnie związane jony potasu oraz , i inne. Przedstawicielem minerałów o pakietach czterowarstwowych jest chloryt. Pakiety tworzą: warstwa 1 – , warstwa 2 – , warstwa 3 – , warstwa 4 (oktaedryczna) – . Chloryt charakteryzuje się małą pojemnością sorpcyjną i nie pęcznieje.

W glebach Polski dominują składniki mineralne o pakietach mieszanych smektyt/illit oraz tlenki i uwodnione tlenki metali.

Skład granulometryczny + Klasyfikacja gleb według EN-ISO 14688-1 (2002) nazwa (symbol) wymiar cząstek [mm] bardzo gruboziarniste duże głazy (LBo) >630 głazy (Bo) >200–630 kamienie (Co) >63–200 gruboziarniste żwir (Gr) gruby (CGr) >20–63 średni (MGr) >6,3–20 drobny (FGr) >2,0–6,3 piasek (Sa) gruby (CSa) >0,63–2,0 średni (MSa) >0,2–0,63 drobny (FSa) >0,063–0,2 drobnoziarniste pył (Si) gruby (CSi) >0,02–0,063 średni (MSi) >0,0063–0,02 drobny (FSi) >0,002–0,0063 ił (Cl) ≤0,002

Z punktu widzenia prawidłowych stosunków powietrzno-wodnych ważna jest nie tylko struktura sieci krystalicznej minerałów glebowych, ale w dużym stopniu również porowatość gleby, mieszcząca się w szerokim zakresie od ok. 30% do nawet 90% (dla większości roślin wartość optymalna wynosi 50–60%)

Porowatość zależy przede wszystkim od wielkości ziaren mineralnych. Zasady oznaczania i klasyfikowania gruntów w Europie precyzuje norma PN-EN ISO 14688-1:2006 (EN ISO 14688-1:2002).

Pojemność sorpcyjna Mineralne składniki gleb o wymiarach <0,002 mm (ił koloidalny) oraz próchnica i cząstki organiczno-mineralne tworzą łącznie tzw. „glebowy kompleks sorpcyjny”, uczestniczący w zatrzymywaniu i dostarczaniu roślinom jonów biogennych, a w niekorzystnych warunkach również substancji szkodliwych (np. Al). Koloidy glebowe charakteryzuje się podając m.in. wartości: powierzchni właściwej, gęstości ładunku elektrycznego na powierzchni (zob. podwójna warstwa elektryczna), pojemności sorpcyjnej wyrażanej np. ilością centymoli kationów sorbowanych przez kilogram sorbentu. Energie adsorpcji poszczególnych kationów przez kompleksy sorpcyjne są zależne od ładunku jonów i ich wymiarów w postaci uwodnionej. + Pojemność sorpcyjna koloidów glebowych Minerał Powierzchniawłaściwam−2·g−1 Gęstośćładunkummol(−)·cm−2 10−7 Pojemnośćsorpcyjnacmol(+)·kg−1 Kaolinit i haloizyt 1–40 2 3–15 Illit 50–200 3 20–50 Wermikulit 600–700 2 150–200 Smektyt 600–800 1,4 70–130 Allofan 700–1100 0,3 10–50 Próchnica (humus) 800–1000 * 180–300 Tworzą szereg: < < < < Pojemność wymienna gleby w stosunku do kationów – pojemność wymiany kationów PWK – jest w dużym stopniu zależna od pH roztworu glebowego. Określane są rzeczywiste wartości PWKr, odnoszone do naturalnego pH gleby (inaczej – pojemność efektywna) i wartości pojemności potencjalnej (PWKpot, PWK8,2), często odnoszone do standardowej wartości pH = 8,2.

Przypisy

Kategoria:Gleboznawstwo Kategoria:Geotechnika