مجله زمین شناسی مهندسی، جلد اول، شماره 1 بهار 1382

بررسی خصوصیات کانی شناسی ورتی سولهای
استان فارس و رابطۀ آن با برخی شاخصهای فیزیکی
در این خاکها

احمد حیدری، شهلا محمودی گروه خاکشناسی دانشکدۀ کشاورزی دانشگاه تهران
تاریخ: دریافت 10/6/81 پذیرش: 10/2/82 چکیده
تعدادی از ورتی سولهای1 استان فارس واقع درمحدودۀ جغرافیایی54 درجه تا 54 درجه و26 دقیقهشرقی و 27 درجه و 49 دقیقه تا 29 درجه و 14 دقیقه شمالی از نظرکانی شناسی و تعیین برخی
شاخص های فیزیکی مورد بررسی قرار گرفتند. این خاک ها دارای تمامی مشخصات رده ورتی سول ازقبیل درصد رس، وجود اسلیکن ساید 2 و ساختمان گوه ای تا عمق100 سانتی متری و درز و شکاف های
عریض و عمیقی هستند که در طول سال بازو بسته می شوند. علاوه براین، انقباض و انبساط کافیبروزمی دهند (07/0> COLE). ولی بر خلاف تصور عمومی که کانی های رسی غالب، دراین خاک ها را
کانی های گروه اسمکتایت3 در نظر می گیرند، در خاک های بررسی شده این موضوع صادق نیست. با توجه به مقادیر زیاد رس و پایین بودنCEC رس (46/25 تا 56/44 سانتی مول بار برکیلوگرم) و
مطالعاتXRD و SEM انجام شده ، وجود مقادیر قابل توجه کانی های ورمی کولیت4 و اسمکتیت غیر
محتمل است و کانی های عمدۀ آنها شامل کلریت5 (با درجه تبلور خوب تا اندک) و پالی گورسکیت6 و
ایلیت7 و مقادیر مختصری کائولینیت8 و کانیهای قابل انبساط است. تعیین حدود آتربرگ (حدسیلان و
حد خمیری ) در این خاک ها ومقایسۀ آن با اعداد به دست آمده برای انواع رس ها نیز مؤید عدم غالبیت
مونتموریلونیت9 است و وجود مقادیر قابل توجه کلریت در این خاکها را تأیید می کند.

74138681

واژه های کلیدی : ورتی سول، ورتی سول های غیراسمکتیتی،کانی شناسی رس، ظرفیت تبادل کاتیونی، ضریب انبساطخطی، حدود آتربرگ، پراش اشعۀ X، میکروسکوپ الکترونی اسکنینگ، پالی گورسکیت.
١-vertisols ٢- slickensides ٣ – smectite ٤ – vermicolite ٥ – chlorite
٦- palygorskite ٧- illite ٨-kaolinite ٩-montmorillonite
مقدمه
ورتی سول ها خاک های رسی با قابلیت انقباض و انبساط زیاد هستند به همین سبب در فصول خشک بر اثر انقباض، درز و شکاف های عریض و عمیقی در آنها ایجاد می گردد. که به دلیل ریزش خاک رویین به درون این شکاف ها علاوه بر اختلاط دائمی خاک رو و زیر وممانعت از تشکیل افق های مشخص و متفاوت در نیمرخ خاک ، موجب افزایش حجم خاک دراعماق شکاف ها می شود و متعاقباً در فصل مرطوب به سبب انبساط و ایجاد فشار بسیار زیادمنجر به تشکیل نوع خاصی ساختمان (ساختمان گوه ای یا اسفنوئید) و یا اسلیکن سایدهایمتقاطع در محدوده نوسانات فصلی رطوبت(تا عمق100سانتی متری ازسطح خاک)می گردد[30] قابلیت انقباض و انبساط زیاد نه تنها یکی ازعوامل اصلی در تشکیل و روند تحول اینخاک ها محسوب می گردد، بلکه از نظر عملی نیز غالباً موجب شکستگی سطح بزرگراه ها،شالوده ساختمان ها، تیرهای چراغ برق ، و قطع و شکستگی لوله های آب و فاضلاب و ریشهدرختان و گیاهان زراعی و در مراتع موجب گیرکردن پای دام ها در درون این شکاف ها وشکستگی آنها و بالاخره ایجاد پستی و بلندی های گیلگای1می شود که مانعی برای کشاورزیمکانیزه محسوب می گردد[14] و [30].
بر اساس بررسی های انجام شده نوع و مقدار رس در ایجاد خصوصیات مذکور نقشاساسی ایفا میکند[16] و [30]. انبساط پذی ری ورتی سول ها، معمولا به مقادیر قابل توجهاسمکتایت در این خاک ها نسبت داده می شود[11]، [15]، [20]، [27]، [33]. امّا این پدیده
بسیار پیچیده است و مجموعه ای از فرایندها در آن دخالت دارند که تاکنون به درستی شناختهنشده اند[30]. به همین دلیل است که در رده بندی امریکایی کلاسهای کانی شناسی غیراسمکتایتی و مختلط هم در سطح فامیل2 این خاک ها مشاهده می شود[14] و[27]. »اسواران وهمکاران«[20] اظهار نموده اند که در ورتی سول ها یا باید اسمکتیت ها غالب باشند و یا به مقدارکافی وجود داشته باشند که بتوانند خاصیت انقباض و انبساط ایجاد کنند. آنها کانی های همراهرا در ورتـی سول ها ایـلیت، کائـولینیت، هالـوسیت3 وآلـوفان هـا4 ذکر کرده انـد. بنـابر اظهارات

١ – gilgai ٢ – family ٣- halosite ٤- allophane
»کولومب وهمکاران «[16] در ورتی سو لای مناطق خشک و نیمه خشک علاوه برکانی هایمذکور، کانی های دیگری نظیر کلریت ها و پالیگورسکیت و کانیهای حد واسط و مطبق نیزگزارش شده اند . »کولومب و همکاران«[16] همچنین در مطالعات خود اسمکتیت را به عنوانجزء اصلی و کائولینیت را به عنوان دومین کانی مهم بخش رس در این خاک ها ذکر نموده اند.
»اکوایه و همکاران« [10] به مقادیر کم تا متوسط کائولینیت، ورمی کولیت و کلریت درورتی سول های غنا اشاره نموده اند. »بوهمن و شومن«[15] در بررسی ورتی سول های افریقایجنوبی نتیجه گرفتند که اسمکتیت کانی غالب در اکثر نمونه هاست؛ ولی کائولینیت به عنوانکانی همراه دیده می شود و همچنین میکای1 با قابلیت انبساط جزیی در برخی از نیمرخ ها دیدهشده است . »پرابرت و همکاران« [25] به نقل از »نوریش و پیکرینگ(1977)« در استرالیاورتی سول های فاقد مونتموریلونیت گزارش کرده اند و بالاخره مطالعاتی که اخیراً »شیرسات وهمکاران« [27] درخاک های هندوستان انجام داده اند، نشان داده است که خصوصیات ورتیک2 نمی تواند ناشی از کائولینیت باشد. آنها بر اساس این مطالعه، مقدار اسمکتیت لازم را برایایجاد خاصیت ورتیک، حداقل 20 درصد تعیین کرده اند.
با توجه به این مطالب مشخص می شود که بررسی های چشم گیری در زمینۀ کانی شناسیاین خاک ها صورت گرفته است، و در اغلب آنها اسمکتیت ها به عنوان کانی غالب ذکرگردیده اند. امّا این امر همواره صحیح نیست؛ چنان که در برخی از مطالعات اخیر کائولینیتبه تنهایی یا به همراه با یک کانی دیگر غالب بوده است و در مواردی نیز در استرالیا،ورتی سول های فاقد مونت موریلونیت گزارش گردیده است[25]. به هرحال با توجه به طیفگسترده کانی های رسی که می توانند در ورتی سول ها دیده شوند، شناسایی کمی و کیفی کانی هاازنظر نقش آنها در ویژگی های فیزیکی و شیمیایی این خاک ها، حائز اهمیت ویژه ای است[16].
میزان رس کل، رس ریز(µ 2/0 <) وهمچنین کانی شناسی رس ها در بروز ویژگی هایریخت شناسی ورتی سول ها نقش ویژه ای برعهده دارند[16] و[30]. ضریب انبساط خطی دراین خاک ها معمولا بین 07/0 تا 2/0 متغیر است. قابلیت انقباض و انبساط ورتی سول ها ممکن

74130308

١ – mica ٢ – vertic
است در اثر مواد آلی، کربنات ها، یا سایر ذرات کاهش یابد[30]. »داسوگ و همکاران«[17] قابلیت انقباض و انبساط و شکاف برداشتن خاک های رسی ساسکاچوان را بررسی و مشخصکردند که میان ضریب انبساط خطی و میزان رس ریز که عمدتاً از نوع انبساط پذیر هستندرابطه معنی داری وجود دارد. در موارد بسیار دیگر نظیر ورتی سول های السالوادور[34]، سودان[35] و امریکا [14] کائولینیت های با سطح ویژۀ بالا به عنوان کانی غالب در این خاک هاگزارش شده است . در مطالعات دیگری که »بهاتاکاریا وهمکار ان«[14] انجام داده اند مشخصشد که خاک هایی با مقادیرمساوی کائولینیت و مونتموریلونیت، همانند خاک های حاویمونتموریلونیت تنها عمل می نمایند.
»احمد و همکاران«[12] اثرات کاتیون های تبادلی را درخاک های ورتی سول بررسی کردندو دریافتن د که حد خمیری1 این خاک ها به نوع کاتیون اشباع کننده بستگی ندارد؛ ولی با نوعرس موجود در آنها همبستگی نشان می دهد. علاوه بر نوع و میزان رس عوامل دیگری نیز دربروز خصوصیات ورتیک در این خاک ها اهمیت دارند. »السویفی و همکاران «[19] در مطالعات خود دریافتند که بر خلاف حد خمیری، حد سیلان در این خاک ها با نوع کاتیون اشباع کنندههمبستگی دارد و در این رابطه سدیم بیشترین نقش را در بین کاتیون های به کار رفته(سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیم) ایفا می کند. »اسمیت و همکاران« [28] در مطالعه انقباض و حدودآتربرگ در رابطه با سایر خصوصیات خاک های اسرائیل نتیجه گرفتند که قلیاییت و شوریمی توانند به ترتیب موجب افزایش یا کاهش حدود آتربرگ و میزان انقباض شوند؛ ولی بینماده آلی و حدود خمیری و سیلان هیچ گونه همبستگی مشاهده نکردند و تأثیر کربنات کلسیمبر حدود آتربرگ را ناچیز تشخیص دادند.
در ایران مطالعات انجام شده بر روی کانی شناسی و نقش نوع و مقدار رس و یون هایتبادلی بر خواص فیزیکی این خاک ها بسیار اندک است و بررسی های انجام شده صرفاً محدودبه تعدادی پایان نامه های کارشناسی ارشد است که در سال های اخیر در منطقۀ کرمانشاه بر رویترکیب کانی شناسی این خاک ها انجام پذیرفته است [7]، [8]، [9] و در غالب موارد( به پیرویاز باور عمومی) کانی های غالب، این خاکها را اسمکتیت گزارش کرده اند[2]، [4]، [5]، [6].
74149352

٣ – plastic limit
از آنجا که نوع کانی های رسی نقش اساسی در مشخصات فیزیکی و شیمیایی این خاک هامی تواند داشته باشد، در این مطالعه سعی شده است با استفاده از روش هایXRD وSEM وتعیینCEC رس در حد امکان کانی های متشکله آنها شناسایی و مقادیر این کانی ها بهصورت نیمه کمی ارزیابی گردد.

مواد و روشها
ورتی سول ها در قسمت های مختلف استان فارس پراکنده هستند(شکل1) و خاک هایبررسی شد ه در محدوده طول جغرافیایی 54 تا 54درجه و 26 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی27 درجه و 49 دقیقه تا 29 درجه و 14 دقیقه شمالی قرار گرفته و وسعتی معادل 16000 هکتار دارند ،[2] ،[4] ،[5] 6[].
از نظر فیزیوگرافی بخش عمدۀ آنها در واحدهای اراضی پست، دشت های دامنه ای ودشتهای رسوبی رودخانه ای که متشکل از رسوبات آبرفتی ریزبافت (رسی) و آهکی متعلق بهدورۀ کواترنر است قرار دارند(جدول 1) منشأ این رسوبات سازندهای دوره میوسن و ائوسن -الیگوسن می باشد.
در این مطالعه تعداد 9 پروفیل در مناطق مشخص شده (شکل1)حفر و بر اساس روش هایاستاندارد موجود، مطالعات صحرایی و آزمایشگاهی انجام گرفت و بر اساس سیستم رده بندیجامع امریکایی تا سطح فامیل رده بندی گردید(جدول1). از میان پروفیل های بررسی شده چهارپروفیل ،[4] ،[6] [7] و[9] برای بررسی های دقیق تر کانی شناسی انتخاب گردید.
ظرفیت تبادل کاتیونی نمونه های خاک و رس با استفاده از روش جایگزینی کاتیون هایتبادلی با سدیم و سپس استخلاف آن با یون آمونیم [31] بافت به روش هیدرومتری [21 ،] نسبت رس ریز (µ2/0<) به رس کل (µ2<) پس از تفکیک و اندازه گیری رس با روشسانتریفوژ محاسبه گردید. ضریب انبساط خطی به روش »شافر و سینگر«[26] درگلی کهرطوبت آن بین حد اشباع و حد رطوبت زراعی قرار داشت تعیین گردید. انبساط خطی از رابطۀ(100× COLE) و حدود سیلان و خمیری به روش آتربرگ تعیین گردیده است.SAR ازطریق محاسبه و با استفاده ازCa ،Na و Mg اندازه گیری شده در محلول خاک با روش های فلیم فتومتری و کمپلکسومتری تعیین شده است.

شده

ررسی
ب

مناطق
N



قیمت: تومان

دسته بندی : زمین شناسی

دیدگاهتان را بنویسید