دانلود مقاله خاک

خاک
به نظر می رسد که انسان اولیه تا زمانی که مواد غذایی خود را از طریق شکار بدست می آورده، چندان توجهی به خاک نداشته ولی به تدریج که کشت و دامپروری جایگزین شکار شد، اهمیت خاک نیز افزایش یافته است.

این تغییر روش در حدود 9000 سال پیش در کوههای زاگرس و خوزستان و قسمتی از عراق امروزی بین رودخانه های دجله و فرات صورت گرفته و در واقع اولین کشاورزی از ایران آغاز شده است.

تعریف خاک (Soil - Earth)
از نقطه نظر یک متخصص کشاورزی، خاک ماده ای است که گیاه در آن قابل رشد بوده و زندگی آن را تأمین می کند.

از نقطه نظر یک زمین شناس، خاک مفهوم چندان مشخصی نداشته و کلاً به مواد پست و جدا از همی که از تجزیه سنگ ها حاصل شده اتلاق می شود.

اما از نقطه نظر مهندسین خاک مفهوم نسبتاً وسیع تری دارد.

در نظر یک مهندس خاک، خاک عبارتست از هرگونه مواد معدنی تحکیم نیافته ای که از ذرات جامد مجزا از هم که حفرات بین آنها را هوا و یا سایر گازها و مایعات علی الخصوص آب اشغال کرده است و لذا بر طبق تعاریف فوق، متخصصین کشاورزی بیشتر به خاک های ارگانیک (آلی) توجه دارند و مهندسین بیشتر به خاک های غیر ارگانیک.

از بحث فوق دیده می شود که در نظر مهندسین خواص فیزیکی و مکانیکی خاک، از نظر متخصصین کشاورزی خواص شیمیایی و فیزیکی آن و از نظر زمین شناسان خواص منیرالوژی آن مهم می باشد.

منشاء خاک ها
سنگ های تشکیل دهنده پوسته رویی زمین برحسب منشاء تشکیل آنها به سه گروه تقسیم می شوند:
سنگ های آذرین Igneous Rocks
سنگ های رسوبی Sedimentary Rocks
سنگ های دگرگون Metamorphic Rocks
سنگ های آذرین سنگ هایی هستند که مستقیماً از سرد شدن مواد مذاب آتشفشان تشکیل می یابد.

چنانکه مواد مذاب به کندی سرد شوند، منیرال های مختلف به صورت بلورهای مجزا و درشت تبلور یافته و ساختمان گرانیتی سنگ های آذرین بوجود می آید.

چنانچه مواد مذاب با سرعت بیشتری سرد شوند، بلورهای خیلی ریزتر تشکیل می شوند که بوسیله یک ماده شیشه ای شفاف و چسب مانند پوشانیده می شوند.

سنگ های آذرین و سایر انواع سنگ ها بر اثر هوازدگی مکانیکی و هوازدگی شیمیایی به ذرات کوچکتر و منیرال های جدید از نوع سنگ مادر و سایر انواع مواد معدنی تجزیه می شوند.

این ذرات کوچک و منیرال های جدید، بعد از انتقال بوسیله آب و باد، به صورت لایه هایی در سطح زمین رسوب می نمایند که بعداً ذرات متشکله آن توسط مواد چسبنده محلول و شناور در آب به داخل لایه های مذکور نفوذ می نمایند و بهم می چسبند.

این عمل چسبیدن ذرات کوچکتر تحت فشار وزن لایه های فوقانی سنگ های رسوبی را بوجود می آورد.

سنگ های دگرگونی از سنگ های آذرین و سنگ های رسوبی تحت فشار و حرارت زیاد حاصل می شوند.

فشار و حرارت خیلی زیاد باعث تبلور مجدد مواد معدنی به بلورهای جدید می شود.

هوازدگی مکانیکی نظیر انجماد و ذوب مکرر، ساییدگی سنگ های توسط جریان آب، باد و امواج در امتداد سواحل، قطعات سنگی را به ذرات کوچکتری نظیر سنگریزه، شن، ماسه، سیلیت (لای) و یا حتی ذرات خیلی کوچکتر تبدیل می نماید.

این ذرات جدا از هم و نیز موادی که توسط آب و باد رسوب داده شده خاک را تشکیل می دهند.

اندازه قطعات سنگی که توسط جریان آب حمل می شود، کاملاً بستگی به سرعت جریان دارد.

وقتی که سرعت جریان کاهش می یابد، ذرات سنگین تر بتدریج رسوب خواهند کرد و با کاهش بیشتر سرعت، ذرات کوچک و کوچکتر نیز رسوب خواهند کرد.

تغییر اندازه ذرات رسوب یافته با سرعت جریان باعث مجزا شدن ذرات مختلف شده و با تغییر سرعت لایه هایی متشکل از سنگریزه، شن، ماسه، لای و رس رسوب می نمایند.

سنگریزه و شن ها معمولاً از قطعات کوچک سنگها همراه با قطعات کوارتز، فلدسپات و سایر منیرال ها تشکیل یافته اند.

ماسه ها معمولاً از ذرات کوارتز، فلدسپات و گاهی ذراتی از سایر منیرال ها تشکیل می یابند و گاه نیز از ذرات حاصل از سنگهای ریزدانه مثل بازالت و اسسبدین تشکیل می شوند.

سلیت ها مرکب از ذرات کوارتز همراه با سایر منیرال هایی تشکیل شده اند که مقاومت خیلی زیادی نسبت به هوازدگی شیمیایی از خودشان نشان می دهند.

رس ها از ذرات بسیار کوچک و پولک مانند مثل ذرات میکا، کائولین مونت موریلونیت و سایر مینارال ها تشکیل می یابند که قسمت اعظم آنها به ذرات کلوئیدی تبدیل یافته اند.

بنا به مبحثی که در فوق ذکر گردید، خاکها را می توان برحسب منشاء و فرم تشکیل آنها طبقه بندی نمود.

در یک طبقه بندی کلی خاکها را می توان به انواع خاکهای انتقال یافته یا Transported soils و خاکهای در جا یا Insitu soils طبقه بندی نمود.

خاکهای انتقال یافته در اثر حمل ذرات مختلف که در اثر هواگیری و خرد شدن سنگهای مختلف حاصل شده، توسط عوامل انتقال مثل آب، باد یا امواج و رسوب آنها در محل دیگر تشکیل می شوند.

این خاکها معمولاً دارای عمق نسبتاً زیاد بوده و عموماً مطبق می باشند.

خاکهای درجا معمولاً در اثر هوادیدگی سنگها در محل خود حاصل می شوند.

در این حالت عموماً لایه های رویی سنگهایی که در سطح زمین قرار گرفته اند، بتدریج تبدیل به خاک می شوند.

این گونه خاکها عموماً دارای عمق کم می باشند، ولی در جایی که دارای اقلیم گرم و مرطوب باشد، پس از مدت زمان بسیار طولانی، ممکن است خاکهای درجا با عمق نسبتاً قابل ملاحظه حدود 100 متر یا بیشتر نیز تشکیل شود.

خاکهای درجا اکثراً ممکن است با مواد و بقایای حاصل از جانداران کوچک و گیاهان مخلوط شده و خاکهای ارگانیک را تشکیل دهند.

طبقه بندی خاکها در صحرا برحسب مواد متشکله و مشخصات فیزیکی
1- شن و ماسه (خاکهای درشت دانه) Grarel And Sand
عبارتند از ذرات غیر چسبنده متشکل از قطعات مدور یا گوشه دار کم و بیش از همان منیرال های سنگ اصلی بدون تغییر شیمیایی عمده تشکیل یافته اند.

از نظر اندازه، ذرات تا 3 میلیمتر را ماسه و ذرات بین 3 میلیمتر تا 2 سانتیمتر را شن و سنگریزه، 2 تا 8 سانتیمتر را قلوه سنگ و قطعات بزرگتر از 8 سانتیمتر را لاشه سنگ می نامند.

2- هاردپن Hardpan
عبارت است از خاکی که مقاومت بسیار زیادی از نظر نفوذ وسایل حفاری دارد.

بیشتر این نوع خاکها از ذراتی با دانه بندی خوب و نسبتاً چسبنده و بسیار متراکم تشکیل یافته اند.

3- سیلت غیر آلی Inolganic
عبارت است از ریزدانه با پلاستیسیته خیلی کم.

این نوع خاک را اغلب ممکن است با رس اشتباه نمود که البته با آزمایش های بسیار ساده ای در صحرا می توان این دو را از هم تشخیص داد.

4- سلیت آلی Organic silt خاکی است ریزدانه کم و بیش پلاستیک حاوی ذرات ارگانیک یا آلی.

پوسته و قطعات نیمه پوسته گیاهان نیز ممکن است در آن یافت شود.

5- رس غیر آلی Inolganic clay خاکی است مرکب از ذرات میکروسکوپی و بسیار کوچک که از تجزیه شیمیایی مواد متشکله سنگها حاصل می شود.

به صورت مرطوب دارای پلاتسیته متوسط تا خیلی زیاد بوده وقتی که خشک باشد، بسیار سخت می باشد.

قدرت تورم خاک رس در مجاورت آب بسیار بالاست.

6- رس آلی Organic clay نوعی از خاک رس است که حاوی مقداری مواد ارگانیک بسیار ریز می باشد.

رنگ آنها خاکستری تیره یا سیاه بوده و ممکن است بوی مخصوص نیز داشته باشد.

7- پیت Peat خاکی است منحصراً متشکل از ذرات میکروسکوپیک حاصل از پوسیدگی و تجزیه گیاهان.

رنگ آنها از قهوه ای روشن تا سیاه تغییر می کند.

طبقه بندی خاکها براساس مقاومت ظاهری 1- خاکهای درشت دانه (شن و ماسه) خاکهای درشت دانه برحسب درجه تراکم به گروههای زیر تقسیم می شوند: سست LooSE متوسط Mediom متراکم Dense 2- خاکهای ریز دانه (سلیت و رس) خاکهای ریز دانه را برحسب درجه سفتی آن به شرح زیر تقسیم می نمایند: نرم Soft متوسط Mediom سفت Stiff سخت Hore طبقه بندی براساس رنگ عموماً تغییر رنگ در لایه های خاک دلیل بر تغییر نوع خاک نیز خواهد بود.

مثلاً اگر قسمت رویی یک لایه خاک رسی دارای رنگ زرد یا قهوه ای و سفت تر از قسمت های زیرین باشد، این نشانه آن است که قسمت رویی در معرض تبخیر شدید قرار گرفته و احتمالاً هوادیدگی نیز در آن رخ داده است.

معمولاً رنگ خاک به ترکیب شیمیایی مواد موجود در آن نیز بستگی دارد بطوریکه اکثر خاکهایی که حاوی ترکیبات اکسید آهن باشند، به رنگ قرمز ظاهر می شوند.

رنگ های تیره و سیاه معمولاً نشان دهنده خاکهای ارگانیک خواهند بود.

طبقه بندی براساس شرایط و محیط تشکیل خاک اغلب خاکها در شرایط ویژه ای که می یابند، دارای خصوصیات ویژه ای متفاوت با سایر خاکها خواهند بود و لذا طبقه بندی آنها را نیز می توان براساس محل و شرایط ویژه تشکیل آن قرار داد.

1- خاکهای درجا Insitu soils خاکهایی هستند که در همان محل تشکیل خود و بر روی سنگ مادر قرار دارند.

این خاکها دارای عمق نسبتاً کم بوده و از جنس سنگ مادر می باشند.

2- خاکهای انتقالی Tlonspolted soils خاکهایی هستند که توسط عوامل مختلف مانند آب، باد، یخچالها … از محل تشکیل به محل دیگری انتقال یافته و رسوب می نمایند.

خاکهای انتقالی خود برحسب عامل انتقال دهنده به گروههای زیر تقسیم می شوند: خاکهای آبرفتی Alluviall soils خاکهایی هستند عموماً درشت دانه متشکل از شن و ماسه.

این خاکها در اثر رسوب ذرات حمل شده توسط رودخانه، در دشتها و جلگه های مسیر آن ایجاد می شوند.

عموماً دارای لایه بندی بوده و در هر لایه یکنواخت می باشند.

خاکهای باد رفتی Aealian soils خاکهایی هستند که توسط باد انتقال می یابند و عموماً از نوع ماسه ریز یا سلیت درشت می باشند.

خاکهای پادرختی Aeoliann soils خاکهایی هستند که توسط باد انتقال می یابند و عموماً از نوع ماسه ریز یا سلیت درشت می باشند.

خاکهای پادرختی سلیتی تشکیل خاکی موسوم به Loess را می دهند.

خاکهای یخچالی Glacial Till این خاکها از رسوبات غیر لایه ای یخچالها مانند رس، سیلت، ماسه، شن، سنگ ریزه، قلوه سنگ، لاشه سنگ و قطعات سنگی بزرگتر بطور مخلوط و غیر یکنواخت تشکیل می شوند.

این رسوبات در مسیر یخچالهای طبیعی و در محل ذوب آنها تشکیل شده و عموماً در نواحی یخچالی یافت می شوند.

خاکهای رسوبی آب شیرین Lacust line Soils این خاکها عموماً از رسوب مواد حمل شده توسط رودخانه در دریاچه های آب شیرین حاصل می شوند.

معروف ترین آنها خاک رس مطبق یا varved clay می باشد که خاکی است مرکب از لایه های متناوب سیلت غیرآلی به رنگ خاکستری روشن و رس سیلتی تیره.

خاکهای رسوبی دریایی Marine Sediments این خاکها از رسوب مواد معلق موجود در رودخانه ها که به دریا حمل شده است ایجاد می شوند و عموماً ریز دانه بوده، پس از تشکیل دارای لایه بندی مشخص می باشند.

خاکهای کوه ریز Colluvial Soils این خاکها معمولاً در دامنه های شیب های طبیعی تند و در اثر ریزش قسمت هایی از کوه ها حاصل می شود.

از مشخصات عمومی آن عدم تجانس و یکنواختی ذرات و همچنین عدم وجود لایه بندی را می توان نام برد.

خاکهای دستی Fill Soils این خاکها توسط انسان از محلی به محل دیگر حمل می شود و به دو طریق کنترل شده و یا کنترل نشده ریخته می شوند.

خاکهای دستی کنترل شده معمولاً در زیرسازی راهها و باند فرودگاهها و یا سایر عملیات ساختمانی (مثل سدهای خاکی) مورد استفاده قرار می گیرند.

خاکهای دستی کنترل نشده معمولاً از خاکهای اضافی حاصل از تخریب ساختمانهای قدیمی و یا خاک حاصل از گودبرداری و همچنین زباله و مواد زایدی که در بعضی از نقاط روی هم انباشته می شود تشکیل می گردند.

خاکهای صنعتی Industrial Soils این خاکها عموماً از مواد زاید بعضی از کارخانجات صنعتی مانند مواد زاید کوره بلند ذوب آهن تشکیل شده و در شرایط مشخصی مورد استفاده قرار می گیرد.

به عنوان نمونه خاک SLAG را می توان نام برد که در تهیه بتن مورد استفاده قرار می گیرد.

تشکیل خاک پیشقراول مکتب خاک شناسی در شوروی دوکوچائف بود که برای اولین بار خاک را یک جسم طبیعی انگاشت و برای آن افق های مختلفی در نظر گرفت.

هر افقی تحت تاثیر عوامل خاک سازی یعنی آب و هوا، موجودات زنده، زمان و پستی و بلندی قرار دارد و این عوامل بر روی سنگ مادر خاک معینی را بوجود می آورد.

بنابراین مجموعه عواملی از قبیل عوامل فیزیکی، شیمیایی و حیاتی موجه خاک می باشد، ولی بسته به شرایط محیط، سرعت فعل و انفعالاتی که