رُس و ناهمواريهاي آن

رُس  به دليل ساختار سنگ شناسي ، حساس به فرسايش مي باشد، ولي اغلب سنگهاي ناپيوسته مانند شيل، مارن، سيلت، رس و ماسه سنگهايي كه داراي ساختمان سست هستند، در مقابل عوامل تخريب، مقاومتي نداشته و به آساني فرسايش مي يابند و اشكال مختلفي را  از خود بجاي مي گذارند. اشكال مختلف فرسايش در رُس و مارن به عوامل متعددي بستگي دارد كه مي توان آن را به سه دسته تقسيم كرد:

الف- ساختمان فيزيكي

مهمترين عواملي كه در ساختمان فيزيكي رُس دخالت دارند عبارتند از: مقاومت مكانيكي،اندازه ذرات،تركيب كاني رَس و نوع رُس مي باشد..

ب – ساختمان شيميايي

 در شكل گيري اشكال فرسايش، ساختمان شيميايي نقش اساسي دارد، به طوريكه سديم قابل تبادل و قابليت هدايت الكتريكي محلول موجب ايجاد پديده هاي مختلفي مي شود. وي‍گيهاي كاني رَس، به وي‍ه تورم پراكندگي و فلوكه شدن در ايجاد فرسايش موثر مي باشند، به عنوان مثال رَس مونت موريولونيت در محيط غني از سديم، ظرفيت تورمي زيادي داردكه عامل مهمي از نظر ژئومورفولوژي  محسوب مي شود و همين امر موجب ايجاد حركت هاي توده اي در اين رُس مي گردد.

ج- شرايط آب و هوايي

در ميان شرايط آب و هوايي ميزان رطوبت و درجه حرارت در تخريب رُس و مارن نقش قابل ملاحظه اي دارند، به طوريكه مي توان گفت مناطقي كه فرسايش به طور طبيعي در آنها ايجاد مي شود در دو اقليم مشاهده مي گردد:

v     اقليم نيمه خشك با آب و هواي مديترانه اي و اقليم گرم و خشك

   در اقليم نيمه خشك بارندگي به شكل رگبار با شدت زياد و اغبل در فصل زمستان و يا بهار مي باشد.ولي در اقليم گرم و خشك فعاليت  ژئومورفولو‍ژي در زمان طولاني موجب تخريب و فرسايش مي گردد. بنابر اين مي توان گفت كه پديده تخريب و فرسايش اغلب در فصل زمستان و يا در دوره هاي مرطوب ايجاد مي شود.

v     اقليم نيمه خشك سرد

    دراين مناطق دوره سرما طولاني است، عامل يخبندان شاخص ژئومورفووژي محسوب مي شود،جريانهاي آبي، نتيجه ذوب شدن برفها در بهار است،رگبارهاي شديدومخرب اغلب در فصل تابستان مي بارد، مكيزان رطوبت در ساختمان شيميايي سنگ(رَس و مارن)موثر مي باشد، به طوري كه كاهش رطوبت،شستشوي املاح موجود در سنگ را تقليل داده و برعكس. بنابر اين اين پديده در مناطق مرطوب و خشك متفاوت عمل مي كند؛ به طوريكه در مناطق مرطوب،شستشوي املاح به سرعت انجام گرفته ولي كلسيم در سنگ باقي مي ماند ولي در مناطق خشك برعكس،سديم بجا مانده موجب ايجاد تورم،پراكندگي و گلوله شدن رس مي شود بنابر اين مي توان چنين نتيجه گرفت كه در آب و هواي معتدل و مرطوب با غالب بودن كلسيم،گلوله شدن رس باعث مي گرددنفوذ پذيري رس بيشتر شود و نياز به بارندگي زيادتري جهت ايجاد و تخريب و فرسايش باشد. همچنين اين شرايط ممكناست پديده فرسايش تونلي يا پاي پينگ را ايجاد كند.

مطالعه سازند رُس و مارن در ايرا بسيار قابل اهميت است و قسمت قابل توجهي از اين سازند در البرز و زاكرس تحت تاثير عوامل تخريب و فرسايش قرار گرفته و ميزان بسيار زيادي خاك حاصل از اين سازند فرسايش يافته و در درياچه ها و سدها رسوب نموده و مشكلات عديده اي را به وجود آورده است و همچنين به وسيله رودخانه ها به چاله هاي داخلي و يا دريا حمل مي شوند. به عنوان مثال حوزه آبخيز سفيد رود با مساحت 000/600/5 هكتار،در محدوده 5 استان كشور قرار گرفته است، در منطقه منجيل سدي بر سفيد رود ساخته شده كه هدف آن،آبياري 400هكتار از جلگه سفيد رود و استفاده از نيروي برق بوده استف ولي به دليل فرسايش و پر شدن درياچه سد،ظرفيت درياچه كاهش يافته و امروزه فقط 000/250هكتار از اراضي آبياري مي شود. به طوريكه گنجايش اوليه درياچه800/1 ميليارد متر مكعب بوده و اكنون اين گنجايش به كمتر از يك ميليارد متر مكعب كاهش يافته است. بررسي هاي انجام شده نشان مي دهدكه 90% حوزه آبخيز سفيد رود از سنگهاي مقاوم به به فرسايش تشكيل شده استكه فقط 2% توليد رسوب ميكنند درصورتي كه 5%حوزه از سازند مارن ميوسن كه مساحتي حدود 000/280 هكتار را در بر مي گيرد،كه 57%كل رسوب حوزه را تشكيل مي دهد و بقيه شامل فرسايشهاي خندقي،حركت توده اي و فرسايش رودخانه اي است.

نوشته شده توسط غلامرضا آریان در پنجشنبه سی ام مرداد ۱۳۹۳ |

متداولترين طبقه بندي رس ها از روي تعداد لايه هاي سيليس و آلومين در يك بلور واحد رسي است.

 الف: كائولي نيت

اين رُس از يك لايه سيليس و يك لايه آلومين تشكيل شده است و فرمول آن(OH)8 Si4 Ai4 O10  است. رسهاي كائولي نيت موقعي تشكيل مي شوند كه ميزان آلومين در محيط زياد تر از كاني سيليس باشد و آن زماني به وقوع مي پيوندد كه الكتروليت ناچيز و PH محيط اسيدي و در يون هاي منيزيم و كلسيم آبشويي انجام گيرد. كائولي نيت از كاني هاي فلدسپات و ميكاها در شرايط ذكر شده به وجود مي آيد.

 ب- هالوسيت

اين رُس در گروه كائولي نيت قرار داردو به دو صورت آبدار و بدون آب مشاهده مي گردد. فرمول شيميايي هالوسيت آبدار(OH)4 Si4 O10& 4H2O    مي باشد در صورتي كه هالوسيت آبدار حرارت دادهشود،آب خود را از دست داده و به هيچ وجه نميتواند دوباره در اثر جذب آب به هالوسيت آبدار تبديل گردد.شكل هالوسيت آبدار سوزني است.

ج- مونت موريلونيت

فرمول شيميايي آن (OH)4 Si8 Al4 O2  &  8H2O است.  و ملوكول هاي آب در بين  دو واحد بلور رسي قرار گرفته اند. ظرفيت تبادل كاتيوني اين رس بسيار بالاست و علت آن قدرت بار منفي قابل توجه در جايگزيني لايه هاي سيلسي و آلومين است، به طوريكه در لايه آلومين،يون هايي مانند آهن، منيزيم، نيكل وليتيم جايگزين يون آلومنيوم گرديده است و در لايه سيليس نيز ، آلومنيوم به حدي قدرت دارد كه مي تواند تا 15 درصد جايگزين يون سيليس گردد.. دانه هاي اين يون بسيار ريز بوده و در صورت قرار گرفتن در آب به شكل دانه هاي جدا در مي آيند. در صورتي كه آهن يا  منيزيم به جاي آلومنيوم جايگزين شود،ذرات به شكل سوزن و باريك مي شوند. علت اين پديده اين است كه آهن سه ظرفيتي و منيزيم دو ظرفيتي براي جايگزيني آلومنيوم كمي بزرگ كمي باشد لذا اين مساله موجب مي گردد كه ساختمان آن در يك جهت كشيده شود. رُس مونت موري لونيت داراي انواع گوناگون مي باشد و مهمترين نوع اين رُس،بنتونيت است كه مصارف صنعتي فراوان دارد. اين رُس در شرايطي كه كلوئيد هاي سيليس و آلومين منعقد شده باشند تشكيل مي گردد و لازمه آن اينست  كه PHمحيط قليايي و غلظت املاح زياد و يونهاي منيزيم و كلسيم بيشتر از سديم و پتاسيم باشند. مناسب ترين آب و هوا جهت تشكيل اين رس ها،آب و هواي خشك و نيمه خشك و به عبارت ديگر مناطقي است كه ميزان نزولات جوي كمتر از تبخير مي باشند.

د- ايليت:

ايليت يا ميكاي آبدار به فراواني در خاك ها يافت مي شود و داراي فرمول شيميايي (OH)4 K2(Si6Al2)Al4O2 است و شبيه ميكاي سفيد مي باشد. بنابر اين مي توان گفت ايليت رسي است كه در آن لايه آلومين فقط با يون آلومنيوم جايگزين شده است. عدا اي معتقدند كه اختلافاتي بين رُس ايليت و ميكا وجود دارد. گاهي در لايه آلومين برخي از اين رسها،علاوه بر آلومنيوم،منيزيم و آهن نيز وجود دارد. آهن موجب مي گردد كه رنگ رُس سبز گرديده و در اين صورت به رُس گلوكونيت تبديل گردد. ايليت در مناطقي كه بارندگي متوسطي دارند يافت مي شود.

ط- ورمي كوليت

اين رُس از لايه هاي ميكاي سياه با بيوتيت با دو ملوكول آب بين واحد هاي ساختماني آن تشكيل شده است. فرمول شيميايي اين رُس  

(Mg,Fe)6O20yH2o-(OH)4(Mg,Ca)X(Si8-xAlx) است.جايگزيني همشكل در ايليت و ورمي كوليت بسيار فراوان استو كمبود بار منفي در نتيجه جايگزينيسيليس با آلومنيم در لايه سيليس است و يون پتاسيم كه در بين دو واحدبلور رُس قرار گيرد،اين كمبود را جبران مي كند و به همين دليل ظرفيت تبادل كاتيوني ايليت از ساير رسها كمتر است.

اگر رُس ورمي كوليت در محيط گرم قرار گيرد به طوري كه حرارت به بيش از 100 درجه سانتيگراد برسد،آب موجود بين ورقه ها از بين رفته و ضخامت بلور كاهش مي يابد ولي اگر دوباره در محيط مرطوب قرار گيرد،مجدداًآب جذب نموده و بر ضخامت آن افزون مي گردد. اين رُس ها به دليل داشتن ذرات ناخالص مانند رُس هاي كائولي نيت و مونت مري لونيت خالص يافت نمي شود.

ق- كلريت

اين رُس ساختماني شبيه ميكا است.به طوري كه علاوه بر دو لايه سيليس كه آلومين را در بر گرفته يك لايه آلومين ديگر نيز به واحد ساختماني آن اضافه گرديده است. ساختمان كلريت شبيه ورمي كوليت مي باشد. با اين اختلاف كه به جاي دو مولكول آب بين بلورها، آهك لايه آلومين جايگزين شده است. در لايه سيليس گاهي آلومنيوم جاي سيليس را گرفته و بدين ترتيب منيزيم را در لايه آلومين خنثي مي نمايد.

م- آلوفان

آلوفان عبارت است از رسهايي كه كانيهاي سيليكات آن متبلور نشده اند. اين رُس ها  تركيب شيميايي و همچنين شكل معيني ندارندو خواص فيزيكي و شيميايي مختلفي را نشان مي دهند. به طوركلي مي توان گفت كه در كليه رسوبات ريز دانه رسي مقداري آلوفان وجود داردولي درخاكهاي حاصل از سنگهاي آذرين ميزان آلوفان فراوان است. اين رُس به دليل داشتن آلومنيوم زياد، ميتواندآنيون ها را جذب سطحي كند.رُس آلوفان موجب پايداري خاك گرديده و انتقال آب و املاح را آسان مي سازد. بنابر اين اين گونه خاكها به دليل از دست دادن موادفباروري چنداني ندارد.

نوشته شده توسط غلامرضا آریان در چهارشنبه بیست و نهم مرداد ۱۳۹۳ |

رس ها از نظر خاك شناسي ذراتي هستند كه قطر آنها از 10 به توان 6- ميليمترتا 002/0 ميليمتر مي باشد. كانيهايي كه تبديل به ذرات رُس مي شوند شامل: سيليكات هاي آلومنيوم اكسيد هاي آبدارآهن،منيزيم، سيليسيم و آلومنيوم است. به طور كلي،كاني هاي رُس از لايه هايي از يونهاي اكسي‍ن و OHتشكيل شده است. از قرارگرفتن لايه هاي اكسي‍ن و هيدروكسيل فضاهايي ايجاد مي گردكه محل قرار گرفتن كاتيون ها مي باشد.از روي هم قرار گرفتن چند لايه،پولك هاي رُسي ايجاد مي گرددكه شامل چند كاني رُسي است.

ساختمان رُس

كانيهاي رُس از سيليكات آلومنيوم تشكيل شده است كه در آن اكسيد هاي سيليس  و آلومنيوم با شبكه تبلور معين و نظام خاصي قرار گرفته اند، به طوريكه سيليس يا اكسيد سيليس يك چهار وجهي هرمي شكل است كه يك اتم سيليس را چهار اتم اكسي‍‍ژن احاطه نموده. تمام اتم هاي اكسيژن در رئوس هرم قرار دارند و سه اتم اكسي‍ن در قاعده هرم بين اتم هاي سيليس هرم هاي مجاور مشترك مي باشند.

نوع ديگر ساختمان رس ها يك هشت وجهي است كه از آلومنيوم يا منيزيم ساخته شده است كه توسط 6 يون هيدروكسيل احاطه شده است. انواع رس هايي كه در طبيعت يافت مي شوند از تركيب يك يا دو لايه چهار وجهي سيليس و يك لايه كاني ‍يبسيت يا بروسيت به وجود آمده اند. ولي انواع رُس ها مربوط به انواع كاتيون هايي است كه داراي خواص فيزيكي و شيميايي متفاوتي مي باشند، ولي موارد زير در تمام آنها مشترك مي باشند:

-         كلوئيد هاي آلومنيوم نسبت به كلوئيد هاي سيليسي زودت منعقد مي شوند.

-         كاتيون هاي قليايي مانند سديم، پتاسيم وليتيم موجب انتشار سيليس مي گردند.

-         كلوئيد هايي كه به حالت انتشار در آمده اند،آسانتر از كلوئيد هاي منعقد شده با آب حمل مي شوند.

-         كلوئيد هاي آلومنيوم نسبت به كلوئيد هاي سيليسي زودتر منعقد ميشوند

به طور كلي مساله جايگزيني همشكل است كه باعث تشكيل انواع رس ها شده است يعني اينكه يك يون ديگر در شبكه تبلور كاني رسي جا بگيرد. بنابر اين از نظر تئوري انواع بسيار زيادي رُس مي توان يافت. مهمترين جايگزيني همشكل،جانشيني آلومنيوم به جاي سيليس، منيزيم به جاي آلومنيوم و آهن به جاي منيزيم است.

نوشته شده توسط غلامرضا آریان در پنجشنبه بیست و سوم مرداد ۱۳۹۳ |

شناسايي انواع رُس ها مشكل بوده زيرا از يك طرف فرمول شيميايي آنها متفاوت بوده و از طرف ديگر به دليل اينكه خاك از عناصر و مواد گوناگوني تشكيل يافته است بنابر اين جدا نمودن و شناخت كانيهاي رُس بسيار مشكل مي باشد. لذا بايد از چند روش در شناسايي رُس ها بهره گرفت.

الف- اشعه ايكس

با استفاده از اشعه ايكس مي توان ضخامت بلورهاي رُس را تعيين نمود.همانطوري كه ميدانيم طول موج اشعه ايكس بين 0.01 تا 100انگستروم در نوسان است. به طوريكه از برخورد الكترون هاي مدار داخلي فلزات بدست مي آيند و هرچه طول موج آن كوچكتر باشد،توانايي نفوذ و رسوخ آن بيشتر مي باشد.

اثر حرارت:

حرارت موجب خارج شدن آب از رُس گرديده و اين پديده تخريب آن را فراهم مي سازد.آب به دو صورت در رُس ها ديده مي شود:

1-به شكل يون هاي هيدروكسيل كه درون شبكه رُسي قرار گرفته و خارج شدن آن رُس باعث از بين رفتن كاني رُس ميشود

2-ملوكولهاي آب كه در واحد ساختماني رُس و يا در سطح خارجي ذرّات رُس قرار گرفته اند، در صورت از دست دادن آب،تغييراتي در ساختمان رُس به وجود مي آيد.

ب- ميكروسكپ الكتريكي

با اين دستگاه مي توان به آساني شكل كاني هاي  رُس را مشخص نمود امروزه با اين دستگاه مي توان ذراتي كه اندازه آنها از 4 انگسترم بزرگتر باشدمشاهده نمود. بنابر اين با استفاده از ميكروسكپ الكتروني، رُس ها به اشكال زير ديده مي شوند:

-         رس هاي كائولي نيت به شكل شش وجهي بوده  و معمولا در جهت مشخص كشيده شده اند.

-         رُس هاي هالوسيت به شكل سوزن ديده مي شوند.

-         رسهاي مونت مري لونيت به اندازه هاي كوچك هستند و معملا به شكل يك توده نامشخص ديده مي شوند.

-         ايليت به شكل ورقه هاي  بسيار نازك با كناره هاي نا منظم و دندانه دار مشاهده مي شوند .

تشخيص كلريت و ورمي كوليت به علت مخلوط شدن با ساير كانيها،بسيار مشكل است.     

نوشته شده توسط غلامرضا آریان در پنجشنبه شانزدهم مرداد ۱۳۹۳ |

اگر شن را با آب اشباع كنيم،تغييري در وضعيت آن پيدا نمي شود.چون آب جايگزين هوا مي گردد. ولي در مورد رُس برعكس بوده و ازدياد حجم و يا به عبارت ديگر آماس يا تورم خاك را فراهم مي سازد.

وضعيت آماس رُس بستگي به عوامل گوناگون داردكه عبارتند از: نوع كاني رُسي، ظرفيت كاتيون هاي تبادلي، غلظت املاح در محلول خاك و رابطه بين ذرات رُس و خاكدانه ها ،يون هاي يك ظرفيتي مانند سديم، آماس بيشتري از يون دوظرفيتي مانند كلسيم ايجاد مي كنند، زيرا گسترش لايه دوگانه پراكنده با يون يك ظرفيتي بيشتر از يون دو ظرفيتي است،در خاك هاي اسيدي كه سرشار از آلومنيوم است تورم رُس كم مي باشد.

رُس برعكس شن غير قابل نفوذ است چون فضاي بين دانه هاي آن بسيار كم بوده و از طرفي خميري كه از تركيب آب و رُس حاصل مي شود،فضاهاي خالي را پر كرده و در نتيجه اجازه عبور به آب را نداده و در اين صورت آب در ورقه هاي ميكروسكپي كه مُلكول هاي رُس را ساخته اند وارد مي گردد. اگر بتدريج از رطوبت رُس كاسته شود فاصله يون ها از يكديگر كم شده  و ضمن اينكه توزيع يكنواخت يون ها در محلول خاك دچار اشكال مي شود،ايجاد لايه دوتايي نيز به طور كامل دچار وقفه خواهد گرديد. در چنين حالتي خاك منتظر فرصت براي تكميل وضع خود و دستيابي به حالت اوليه بوده و به مجرد تماس با رطوبت، به وضعيت اوليه خود بر ميگردد. اين وضعيت و يا به عبارت ديگر دور شدن ذرات خاك از هم،با فشاري توام است و اين فشار موجب آماس خاكدانه ها و در نتيجه پراكنش ذرات خاك مي گردد.ذرات خاكي كه بدين ترتيب پراكنده شده اندبا محلول خاك انتقال يافته،خلل و فرج ساختماني خاك را پركرده و از نفوذ پذيري آن مي كاهند.فشار ناشي از آماس در خاك هاي سيدم دار از حد تحمل خاكدانه ها بيشتر است. و از اين رو وضع فيزيكي نامناسب نيز بيشتر در خاكهاي قليايي ديده مي شود. از طرفي چون فشار حاصل از تورم خاكهاي محتوي كلسيم در حدي نيست كه خاكدانه ها را متلاشي سازد لذا يون كلسيم تاثير سوئي در ساختمان خاك ندارد.بنابر اين آماس يا تورم خاك بستگي به نوع كاني رُسي،ظرفيت كاتيون هاي تبادلي،غلظت املاح درمحلول خاكو پيوند هاي رابطه بين ذرات خاك و خاكدانه ها دارد.

نوشته شده توسط غلامرضا آریان در یکشنبه دوازدهم مرداد ۱۳۹۳ |