اهمیت شناسایی کانی های خاک

هدف کانی شناسی خاک مطالعه و تفهیم فاز معدنی خاک است که حدود 90 درصد حجم جامد خاک های معدنی را تشکیل می دهد. این رشته علمی طیف وسیعی از موضوعات را در بر می گیرد از جمله: 1) پیدایش و توزیع مواد معدنی خاک، 2) ترکیب شیمیایی و خواص کریستالوگرافی آنها، 3) پایداری، تبدیل ها و برهمکنش های مواد معدنی خاک در محیط های طبیعی، و 4) تأثیر آنها بر خواص فیزیکی و شیمیایی خاک و تنظیم شیمی خاک و آب.

کانی یک ماده معدنی خاک دارای فرمول شیمیایی منحصر به فرد و ساختار کریستالی است که ترکیب شیمیایی آن همیشه ثابت نیست. مواد معدنی خاک از دیرباز برای نشان دادن 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 خاک با تثبیت مواد مغذی، آفت کش ها و آلاینده های خطرناک در محیط، و با خنثی کردن بسیاری از اثرات بالقوه مضر نهشته های اتمسفری نقش عمده ای در تنظیم شیمی آب های طبیعی دارند. کانی‌های خاک از طریق برهمکنش‌ با آب خاک، با خواص فیزیکی خاک و رفتارهایی مانند ویژگی‌های پلاستیک یا انقباض، مقاومت فشاری و برشی، نفوذپذیری در برابر آب و هوا و پایداری خاکدانه ها مرتبط هستند.

خواص فیزیکی-شیمیایی کانی‌های خاک که این فرآیندها را تنظیم می‌کنند تا حد زیادی توسط ماهیت فازهای معدنی ثانویه که از تجزیه کانی‌های سیلیکات اولیه تشکیل می‌شوند و از مواد مادری به ارث می‌رسند، در طول هوازدگی تعیین می‌شوند. مواد معدنی ثانویه مانند فیلوسیلیکات ها و اکسیدهای فلزی، هیدروکسیدها و اکسی هیدروکسیدها معمولاً در بخش رسی (کمتر از 2 میکرومتر) خاک غالب هستند و این کانی ها غالبا در خاک های تکامل یافته و خاکهایی که در مناطق مرطوب و معتدل یا گرمتر تشکیل شده اند، وجود دارند. کانی‌های ثانویه معمولاً دارای اندازه ذرات کوچک، سطح ویژه زیاد و بار سطحی منفی هستند، و این ویژگی‌های کلوئیدی به آنها توانایی فوق‌العاده‌ای برای شرکت در بسیاری از واکنش‌های سطحی (مانند تبادل یون، جذب و غیره) می‌دهد. علاوه بر تأثیر آنها بر رفتار خاک، کانی‌های رسی به‌عنوان پوشش‌های کاغذی، گسترش‌دهنده در رنگ‌ها، پلاستیک‌ها و لاستیک‌ها، به‌عنوان اجزای تشکیل‌دهنده سیالات حفاری (برای اکتشاف نفت/گاز) و کاتالیزورهای مورد استفاده در صنعت نفت، به‌عنوان رنگدانه استفاده می‌شوند. به دلیل اهمیت فراوان کانی‌های رسی برای صنعت، کشاورزی و محیط‌زیست، و به دلیل فراوانی و خواص بی‌نظیر واکنش سطحی که به خاک و رسوبات می‌دهند، بسیاری از مطالعات کانی‌شناسی خاک به طور خاص شامل کانی‌شناسی رسی می‌شود. ترکیب کانی‌شناسی خاک عمدتاً به ماهیت ماده مادری، سن و پایداری سطح ژئومورفیک، و شدت هوازدگی پدوشیمیایی بستگی دارد. بخش های رسی خاک مخلوط های پلی معدنی بسیار پیچیده ای هستند که اغلب از بیش از 10 یا 15 گونه مختلف تشکیل شده اند که هر کدام دارای تنوع قابل توجهی هستند

بیشتر علم کانی شناسی خاک بر شکل گیری و خواص کانی های ثانویه یا کانی های رسی تمرکز دارد. کانی‌های رسی نه‌تنها واکنش‌پذیرترین اجزای معدنی خاک هستند که عمدتاً بر رفتارها و ویژگی‌های خاک تاثیر می گذارند ، بلکه درجه بالایی از تنوع ترکیبی و ساختاری را نشان می‌دهند که ناشی از هوازدگی شدید پدوژنیک است. این تنوع، شناسایی و تعیین کمیت رشته های معدنی، به‌ویژه مجموعه‌های معدنی رسی را بسیار دشوار می‌کند. با این حال، کانی شناسی خاک به طور فزاینده ای تمرکز خود را به مشکلات زیست محیطی، و مدل سازی کامپیوتری واکنش های سطحی و رفتار کلوئیدی در سطوح اتمی و مولکولی تغییر می دهد.

در خاک، کانی های مختلفی با ویژگی های متفاوت وجود دارند. این کانی ها بر روی خصوصیات شیمیایی و فیزیکی خاک تاثیر می گذارند. کانی های سیلیکاتی 2:1 کانی هایی هستند که با بیشترین سطح ویژه تاثیر مثبت بر ویژگی های شیمیایی خاک دارند. کانی شناسی خاک در ارزیابی پتاسیل ذرات خاک برا جذب و نگهداری عناصر غذایی و آنیون ها و کاتیون ها به ما کمک می کند. نوع و مقدار کانی های خاک بر روی طرفیت تبادل کاتیونی خاک، خاصیت انبساط پذیری ذرات خاک، میزان جذب آب توسط ذرات خاک و در نهایت حاصلخیزی خاک تاثیرگذار است.

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.