Il suolo è una unità del paesaggio dinamica ed eterogenea

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1 Il suolo è una unità del paesaggio dinamica ed eterogenea

2 La pedogenesi Il termine pedogenesi indica l insieme dei processi e dei fattori che sono alla base della formazione e dell evoluzione di un suolo con le caratteristiche morfologiche e le proprietà mineralogiche, chimiche, fisiche e biologiche che lo rendono habitat per le comunità animali e vegetali.

3 La pedogenesi

4 Il suolo è una unità del paesaggio dinamica ed eterogenea Le dinamiche di evoluzione (formazione, maturazione e degradazione) del suolo sono la risultante dell'azione di processi fisici, chimici e biologici, i quali agiscono con intensità diversificata, contemporaneamente oppure in sequenza, in modo sinergico oppure in opposizione. Interessano gli orizzonti del pedon e determinano una precisa direzione evolutiva del suolo.

5 Il suolo è una unità del paesaggio dinamica ed eterogenea I principali meccanismi di formazione del suolo sono: la disgregazione delle rocce weathering la decomposizione dei minerali l accumulo e la trasformazione della sostanza organica l'addizione, la trasformazione, il trasferimento e la rimozione di materiali organici ed inorganici

6 La crosta terrestre

7 La crosta terrestre

8 La crosta terrestre

9 La crosta terrestre

10 La composizione della litosfera

11 Composizione chimica media della litosfera

12 I minerali che costituiscono le rocce

13 Il ciclo delle rocce Le rocce ignee e metamorfiche costituiscono il 95% della crosta terrestre, ma ne ricoprono il 25%. Le rocce sedimentarie ne costituiscono meno del 5%, ma sono presenti sul 75% della superficie.

14 Alterazione dei componenti minerali (weathering) Nell'ambiente di pedogenesi le rocce ed i minerali che le compongono subiscono eventi di trasformazione sia di natura fisica sia di natura chimica, che comportano cambiamenti evolutivi dei minerali primari e neosintesi di minerali secondari. I processi di alterazione si classificano in: fisici: che portano alla disgregazione del materiale roccioso, senza determinarne variazioni nella composizione chimica e mineralogica; chimici: che provocano la più o meno completa decomposizione della struttura e dell'associazione ionica dei minerali presenti.

15 Alterazione dei componenti minerali (physical weathering) La disgregazione delle rocce (physical weathering) determina perdita di coesione, frantumazione, aumento della superficie specifica. Dipende dalla litologia, struttura, tessitura ed omogeneità della massa rocciosa, dalla giacitura iniziale della roccia e dalla durata dell esposizione in superficie. E' provocata da: Azione dell irraggiamento solare (termoclastismo), Azione dei ghiacciai (abrasione e stritolamento), Azione dell acqua (crioclastismo), Azione della cristallizzazione Azione del vento (deflazione, corrosione), Azione delle entità biotiche (licheni, radici, lombrichi)

16 Alterazione dei componenti minerali (chemical weathering) La decomposizione delle rocce (biogeochemical weathering) porta a cambiamenti nella organizzazione cristallina dei costituenti minerali delle rocce. Dipende dalle condizioni litologiche, fisico-chimiche e termodinamiche. Può avvenire: reazioni di idrolisi reazioni di idratazione/disidratazione reazioni di solubilizzazione e carbonatazione reazioni di ossidoriduzione reazioni di complessazione/chelazione reazioni di scambio di ioni

17 Alterazione dei componenti minerali (chemical weathering)

18 Fattori di alterabilità chimica L alterazione chimica comporta trasformazioni della natura e composizione dei minerali e delle rocce. I principali agenti di alterazione sono: H 2 O, O 2, CO 2, ioni H +, leganti polidentati. La stabilità all alterazione di un minerale è funzione: della sua specifica composizione della struttura e della natura dei legami (Si-O > Al-O > Mg-O > Ca-O)

19 Fattori di alterabilità chimica: l energia di legame

20 Le principali fonti di H + nel suolo

21 Acidi organici a basso peso molecolare Le biomolecole acide agiscono soprattutto nella porzione di suolo rizosferico, ma vengono anche rilasciate dalla lettiera in decomposizione e dalle porzioni epigee delle piante

22 Fattori di alterabilità chimica L alterazione chimica inizia dai punti di maggiore debolezza. I fattori di alterabilità chimica sono: la quantità di cationi solubili (alcalini e alcalino-terrosi) la posizione degli ioni nella struttura cristallina il grado di collegamento tra tetraedri adiacenti il contenuto in cationi ossidabili (Fe II e Mn II )

23 Stabilità all alterazione di alcuni minerali primari MINERALI FERROMAGNESIACI MINERALI NON FERROMAGNESIACI Olivina (1) Ca Plagioclasi (5) Iperstene (2) Ca - Na Plagioclasi (5) Augite (2) Na - Ca Plagioclasi (5) Orneblenda (3) Biotite (4) Albite (5) (Na Feldspato) Ortoclasio (5) (K - Feldspato) stabilità crescente ai processi di alterazione Muscovite (4) ordine di cristallizzazione del magma Quarzo (5) Struttura degli alluminosilicati Numero di atomi di ossigeno condivisi tra tetraedri di silicio adiacenti (1) Nesosilicati (tetraedri indipendenti) => Nessuno (2) Inosilicati (singole catene di tetraedri: pirosseni) => 2 (3) Inosilicati (doppie catene, o nastri, di tetraedri: anfiboli) => 2-3 (4) Fillosilicati (disposizione planare, o a strati, dei tetraedri) => 3 (5) Tectosillicati (intelaiatura tridimensionale dei tetraedri) => 4 (tutti) (Serie di Bowen)

24 Meccanismi di alterazione dei minerali

25 Vie di alterazione dei più importanti minerali delle rocce ignee e metamorfiche

26 Stadi dell alterazione di minerali del suolo STADI TIPO DI MINERALI CARATTERISTICHE DEL SUOLO Primo stadio di alterazione 1 Gesso Questi minerali si trovano nelle frazioni limosa e argillose di suoli 2 Calcite giovani di tutta la terra e nei suoli delle regioni aride dove 3 Orneblenda la scarsità di acqua inibisce l'alterazione chimica 4 Biotite e il dilavamento. 5 Albite Stadio di alterazione intermedia 6 Quarzo Suoli essenzialmente di regioni temperate, spesso su roccia 7 Muscovite madre (anche illite) di origine glaciale o periglaciale; 8 Vermiculite e interstrati misti generalmente fertili, con vegetazione naturale erbacea o forestale. 9 Montmorillonite e smectiti Stadio di alterazione avanzata 10 Caolinite Questi minerali sono dominanti nelle frazioni 11 Gibbsite argillose di molti suoli fortemente 12 Ematite (anche goethite) alterati di antiche superfici terrestri nelle regioni 13 Anatasio intertropicali umide e calde; suoli spesso di bassa fertilità. (Jackson e Sherman)