Trošenje (nastavak) čvrsta stijena → trošena stijena → tlo

1. fizičko trošenje2. kemijsko trošenje

endogeni okoliš → egzogeni okoliš

Što sve utječe na trošenje?

-otpornost minerala na trošenje -Goldichev niz-općenito podložnost trošenju raste u smjeru sulfidi, karbonati→silikati →oksidi

-veličina zrna i struktura stijene -veličina zrna – relativna specifična površina-pukotine (zrnate (granit) vs. porfirne stijene (basalt))

-klima-količina padalina-temperatura

-reljef i drenaža terena-erozija-zadržavanje vode

Produkti trošenja

1. Rezidualni primarni minerali2. Sekundarni minerali nastali tijekom trošenja3. Otopljene (mobilne) vrste

1. Rezidualni primarni minerali

-svi minerali su topljivi

-gips, halit, kalcit (lako topljivi) → nisu rezidualni minerali-kvarc, cirkon, Ti-oksidi, spineli (teško topljivi – mala brzina otapanja) → rezidualni minerali-barit – teško topljiv, ali podložan eroziji zbog male tvrdoće → nije rezidualni mineral

2. Sekundarni minerali nastali tijekom trošenja

-minerali nastali tijekom trošenja uglavnom su manji od 2 m-uglavnom nastaju minerali glina te Fe-Al-Mn oksidi i hidroksidi-fazna analiza (XRD, elektronski mikroskop, infracrvena ili Raman spektroskopija)li

-glina vs. minerali glina

čestice dimenzija ispod 2 m bez obzira

na sastav

grupa hidratiziranih alumosilikata

uglavnom slojevite strukture te dimenzija

ispod 2 m

Minerali glina iz skupine filosilikata

- dvije vrste slojeva - razlika u sastavu i u koordinaciji1) TETRAEDRIJSKI (T) SLOJ - Si-tetraedri2) OKTAEDRIJSKI (O) SLOJ - Al-oktaedri - gibbsitni sloj - dioktaedrijske gline (2/3)

- Mg-oktaedri - brucitni sloj - trioktaedrijske gline (3/3)

Tetraedrijski sloj Oktaedrijski sloj

Si/O = 1/2,5 Al/OH = 1/3

1. Dvoslojne gline (T-O)2. Troslojne gline (T-O-T)3. Gline s mješovitim tipovima slojeva

-T i O slojevi vežu se preko zajedničkog atoma kisika i OH-skupine-broj OH skupina smanjuje se za jedan prilikom stvaranja veze

-npr. kaolinitO-sloj: Al + 3OHT-sloj: Si + 2,5 O

prilikom povezivanja T-O slojeva gubi se jedna OH-skupina

Formula kaolinita: SiO2,5 Al(OH)2 /×2 Al2Si2O5(OH)4

Dvoslojne gline (T-O)

Struktura kaolinita

-T i O slojevi vežu se preko zajedničkog atoma kisika i OH-skupine-broj OH skupina smanjuje se za jedan prilikom stvaranja veze

-npr. pirofilit1 O-sloj: Al + 3OH2 T-sloja: 2 (Si + 2,5 O)

prilikom povezivanja T-O slojeva gubi se OH-skupina

Formula pirofilita: 2(SiO2,5) Al(OH) /×2 Al2Si4O10(OH)4

Troslojne gline (T-O-T)

-minerali glina imaju širok raspon kemijskog sastava budući da su tertraedrijskom i oktaedrijskom sloju moguće zamjene (npr. O: Al3+ ↔ Fe3+, Cr3+, Fe2+, Mg2+, Li+, itd; T: Si4+ ↔ Al3+ ). -rezultat je smanjenje poz. naboja tj. višak neg. naboja - adsorpcija kationa na vanjsoj površini tetraedrijskog sloja

-dvoslojne gline - ograničena zamjena kationa u oktaedrijskim i tetraedrijskim koordinacijama-troslojne gline - širok raspon zamjena

Kapacitet ionske izmjene (CEC - “cation exchange capacity”)

Određivanje CEC-a:1. 100 g gline osušimo2. osušenu glinu tretiramo zasićenom

otopinom NaCl (pH = 7)3. glinu tretiramo zasićenom otopinom KCl

te mjerimo količinu oslobođenih Na+ iona

4. rezultat izražavamo u meq/100g

Minerali glina kao indikator uvjeta trošenja

-kaolinit (Al2Si2O5(OH)4)- nizak pH + voda (doprinosi izluživanju K, Na, Ca, Mg,…)- humidna klima, rudničke vode, hidrotermalna aktivnost

-montmorilonit ((Na,Ca)0.33(Al,Mg)2(Si4O10)(OH)2·nH2O)- neutralan do alkalan pH + nepotpuno izluživanje K, Na, Ca, Mg,…- teren sa smanjenom drenažom, poplavljeni tereni, djelomična evaporacija, semi-aridna klima-može predstavljati i međuprodukt trošenja feromagnezijskih minerala (ultrabazičnih stijena) u kaolinit

-ilit ((K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,(H2O)])- dubokomorski sedimenti- kopneni facijesi

-vermikulit ((Mg, Al)3(Al,Si)4O10(OH)2·4H2O)- Mg-vermikulit uglavnom je produkt trošenja bazičnih stijena- Al-vermikulit uglavnom je produkt trošenja tinjaca i drugih alumosilikata u humidnoj

klimi

Oksidi i hidroksidi željeza i aluminija

-limonit (Fe2O3 × nH2O)-hematit (Fe2O3)-goethit (Fe2O3 × H2O ili FeO(OH))-gibsit (Al2O3 × 3H2O ili Al(OH)3)-diaspor (Al2O3 × H2O ili AlO(OH))-jarosit (KFe3+

3(OH)6(SO4)2)

goethit limonit

3. Otopljene (mobilne) vrste

-karbonati → Ca2+, Mg2+, HCO3-, CO3

2-

-silikati→ alkalni, zemnoalkalni elementi, silicijska kiselina (silica)-Ca, Mg – bazične, ultrabazične stijene-Ca je mobilniji od Mg (Mg se adsorbira na gline te ulazi u strukturu montmorilonita i klorita)-Na, K – kisele stijene-Na je mobilniji od K (K se adsorbira na gline te ulazi u strukturu ilita)

Nastanak tla

Tlo je prirodni materijal sastavljen od minerala i organskih vrsta, diferenciran u horizonte različite debljine, a razlikuje se od materijala koji se nalazi ispod njega u morfološkim i biološkim karakteristikama, kemijskim osobinama te sastavu i fizičkom izgledu.

Tlo nastaje trošenjem ishodišnih stijena kombinacijom fizičkih, kemijskih i bioloških procesa.

Razvoj profila tla

-slojevi tla razlikuju se od ishodišne stijene, a razlikuju se i međusobno

-razlika u boji i teksturi, pH, količini org. tvari, kapacitetu izmjene, granulometrijskom sastavu, mineralnom sastavu,…

-debljina slojeva (horizonata) varira od nekoliko cm do nekoliko metara

Horizonti u tlu

R

- svi horizonti ne moraju biti razvijeni-nezrela tla nemaju horizont B-erozija može ukloniti horizont O, A, itd.-detaljnim proučavanjem horizonti se mogu podijeliti na podhorizonte (A1, A2, A3,…)-prema nekim podjelama O =A0, A=A1 i E=A2-R=matični supstrat

Horizont O

-gotovo čista, djelom raspadnuta, organska tvar

Horizont A

-tamno obojeni horizont, sastoji se od humusa i mineralnih zrna

-horizont karakteriziran djelomičnim izluživanjem/ispiranjem.

-Ispiranje je praćeno procjeđivanjem vode s površine u dublje slojeve. Neke vrste se ispiru u ionskom obliku u otopini (Ca, Na, K, Mg,…), a neke se transportiraju u vidu koloida (Fe,Al-hidroksidi, H4SiO4).

-glavni katalizator izluživanja je humus (kompleksna i vrlo otporna smjesa smeđih do tamnosmeđih amorfnih i koloidnih tvari nastalih uglavnom raspadom biljaka. Neke sastojke humusa mogu sintetizirati i organizmi koji žive u tlu).

-organske kiseline i organski kompleksi koji nastaju u humusu bakterijskom aktivnošću te CO2 nastao raspadom humusa također doprinose izluživanju u horizontu A.

-sniženi pH doprinosi raspadu minerala te mobilizaciji metala adsorbiranih na mineralima glina, Fe i Al-okside/hidrokside te organsku tvar.

-u kojim uvjetima će se željezo mobilizirati u otopini, a ne u koloidu?

Horizont E

-svjetlo obojeni horizont s malo organske tvari

-horizont karakteriziran intezivnim izluživanjem/ispiranjem.

-ovaj horizont može nedostajati u suhim klimama ili mladim tlima.

Horizont B

-smeđe do narančasto obojen horizont.

-otopljene i koloidne vrste (gline, hidroksidi, silicijska kiselina) mogu biti odložene u ovom horizontu.

-crvena boja ukazuje na prisustvo Fe-oksida

-moguće su i manje količine organske tvari

Horizont C

-svjetliji od horizonta B

-malo ili potpuno bez org. tvari.

-rastresiti dio matiĉnog supstrata bez znakova pedogenetskih procesa karakterističnih za ostale horizonte-može predstavljati trošeni stijenski materijal in situ ili materijal transportiran vodenim tokovima, vjetrom, gravitacijom,…

- anorganski procesi trošenja stijena uvijek su izraženi na većim dubinama od dubina formiranja tla.

Važnost razlikovanja horizonata prilikom uzorkovanja:

-ukoliko radimo prospekciju metala koji su sadržani u rezidualnim mineralima (Ti, Cr, Zr,…) tada ćemo uzorkovati horizont A.

-ukoliko radimo prospekciju mobilnih metala tada ćemo uzorkovati horizont B u kojem su se ti metali pretaložili.

Faktori koji utječu na formiranje tla

-izvorišna stijena (kemizam)-klima (količina padalina i temperatura)-biološka aktivnost-reljef (erozija, vodno lice)-vrijeme (juvenilna vs. zrela tla)

-horizont A – 10-ak godina-horizont B – stoljeća do tisuće godina