Toprak Toprak, magmatik kayaçların, kimyasal ve fiziksel bozunma, erozyon ve biyolojik olayların bir kombinasyonu sonucu oluşan son ürünüdür.

Akalan, İ. (1988) Toprağı; “ Toprak arzın yüzeyini ince bir tabaka halinde kaplayan, kayaların ve organik maddelerin türlü ayrışma ürünlerinin karışımından meydana gelen, içerisinde ve üzerinde geniş bir canlılar alemi barındıran, bitkilere durak yeri ve besin kaynağı olan, belli oranlarda su ve hava içeren üç boyutlu bir varlıktır” şeklinde tanımlar.

Neden toprak konusunda çalışıyoruz? Jeoloji, iklim, biyoloji ve insan tarihi için aydınlatıcı Ürün elde edildiği ortam Çok büyük bütünleştirici Gazları üretir ve adsorbe eder Atık ayrıştırıcı Bitki yetiştirme ortamı İnşaat, tıp, seramik alanlarında kaynak materyal Canlılar için ev (bitkiler, hayvanlar vd.) Su ve atıklar için filtre Temel doğal kaynak

TOPRAĞIN DÖRT ESAS YAPI MADDESİ

Toprağın Mineral İçeriğinde Bulunan Elementler Majör Elementler (%) Minör Elementler (ppm) Si 30-45 Zn 10-250 Al 2.4-7.4 Cu 5-15 Fe 1.2-4.3 Ni 20-30 Ti 0.3-0.7 Mn ~400 Ca 0.01-3.9 Co 1-20 Mg 0.01-1.6 Cr 10-50 K 0.2-2.5 Pb 1-50 Na Trace-1.5 As

YERYÜZÜ KABUĞUNDA EN FAZLA BULUNAN 8 ELEMENT Elementler Ağırlık % Hacim % Oksitler O 46.6 91.77 Si 2.77 0.88 SiO2 59.3 Al 8.1 0.76 Al2O3 15.1 Fe 5.0 0.68 Fe2O3 7.2 Ca 3.6 1.48 CaO 7.9 Na 2.8 1.60 Na2O 3.8 K 2.6 2.14 K2O 3.1 Mg 2.1 0.56 MgO 3.5

Mineraller Mineral doğal olarak oluşan, belli bir kimyasal bileşimi ve formülü, kendine özgü fiziksel özellikleri ve atomik yapısı olan madde veya cisme verilen addır. Kristal sistemleri Küp sistemi  Tetragonal sistem Heksagonal sistem Trigonal sistem Ortorombik sistem  Monoklinik sistem Triklinik sistem 

KÜP SİSTEMİ İzometrik sistem ya da kübik sistem de denilen bu sistemde a, b ve c eksenleri birbirine eşit, bu eksenler arasındaki açılar 90o dir. Maksimum simetri unsuruna sahip olan bu sistemde 13 simetri ekseni, 9 simetri düzlemi ve bir simetri merkezi vardır. Bu sistemde kristallenen minerallerden birkaçı kayatuzu, magnetit, galen, lösit ve elmastır.

TETRAGONAL SİSTEM a1 ve a2 eksenleri birbirine eşit, c ekseni bunlardan daha uzun olan bu sistemde eksenler arasındaki açılar 90o dir. c ekseni a ve b eksenlerinin oluşturduğu düzleme diktir.  5 simetri düzlemi, 5 simetri ekseni ve simetri merkezi vardır. Bu sistemde kristallenen minerallere örnekler zirkon, rutil, kasiterit, idokrastır.                                

HEKSAGONAL SİSTEM Üç yatay ve eşit boyda (a1, a2 ve a3 ) ve bunlara dik bir farklı boyda (c) eksenden oluşan bu sistemde yatay eksenler arasında 120o , bunlarla c ekseni arasında 90o lik açılar bulunur. 7 simetri düzlemi, 7 simetri ekseni ve bir simetri merkezi vardır. Bu sistemde kristallenen minerallere örnekler beril, apatit, molibden ve grafittir.                           

Trigonal sistem Üç yatay ve eşit boyda (a1, a2 ve a3 ) ve bunlara dik bir uzun (c) eksenden oluşan bu sistemde yatay eksenler arasında 120o , bunlarla c ekseni arasında 90o lik açılar bulunur. 3 simetri düzlemi, 4 simetri ekseni ve bir simetri merkezi vardır. Bu sistemde kristallenen minerallere örnekler kalsit, kuvars, ve turmalindir.

ORTOROMBİK SİSTEM Bu sistemde a, b ve c eksenleri birbirinden farklı boylarda olup bunlar arasındaki açılar 90o dir. 3 simetri ekseni, 3 simetri düzlemi ve bir simetri merkezi vardır. Bu sistemde kristallenen minerallere örnekler; kükürt, aragonit, topaz, andalusit ve olivindir.

MONOKLİNİK SİSTEM İki yatay, birbirine dik ve farklı boyda (a ve b) ve bunlarla 90o den daha büyük açı yapan ve daha uzun bir eksenden (c) oluşan bu sistemde 1 simetri düzlemi, 1 simetri ekseni ve bir simetri merkezi vardır. Bu sistemde kristallenen minerallere örnekler; jips, ortoklas, epidot, borakstır.

TRİKLİNİK SİSTEM Bu sistemde a, b ve c eksenleri farklı boylarda, bunlar arasındaki açılar da 90o den farklıdır. Tek simetri unsuru simetri merkezi olup sadece holoeder sınıfında bulunur. Triklinik sistemde kristallenen minerallere örnekler anortit, albit, vollastonit ve turkuvazdır.

Minerallerin Fiziksel Özellikleri Sertlik Yoğunluk Dilinim Kırılma yüzeyi Renk Çizgi rengi Parlaklık Manyetik özellik Dokunum Tat Koku

SERTLİK Bir mineralin çizilmeye karşı gösterdiği dirence “sertlik” darbelere karşı gösterdiği dirence de “sağlamlık” adı verilir. Mohs Sertlik Cetveli Talk Tırnakla çizilir Jips Tırnakla çizilir Kalsit Toplu iğne ve çakı ile çizilir Florit Toplu iğne ve çakı ile çizilir Apatit Toplu iğne ve çakı ile çizilir Feldspat Camı çizer, toplu iğne ve çakı ile çok zor çizilir Kuvars Toplu iğne ve çakı ile çizilmez Topaz Toplu iğne ve çakı ile çizilmez Korund Toplu iğne ve çakı ile çizilir Elmas Her şeyi çizer

Mohs sertlik dizisinde yer alan mineraller 1.Talk 2.Jips 3.Kalsit 4.Fluorit 5.Apatit 6.Feldspat 7.Kuvars 8.Topaz 9.Korundum 10. Elmas    

Mineraller Oluşumuna göre; Primer mineraller: ergimiş magmanın soğuyarak sertleşmesi ile oluşur. (kuvars, feldispatlar) Sekonder mineraller: primer minerallerin sıcaklık, gaz ve sıvı etkisi ile değişiminden oluşur. (kil, hematit, limonit, jips)

PRİMER MİNERALLER Primer Minerallerin kristal yapısı oluşumlarından günümüze kadar kimyasal olarak farklılaşmamıştır.

Toprakta en fazla bulunan primer ve sekonder mineraller Kuvars Kalsit Ortoklas Dolomit Muskovit Jips Biotit Apatit Hornblend Limonit Olivin Hematit Zirkon Gibsit Plajioklas Oplal Augit Kil

Mineraller Kimyasal yapısına göre; Silikat mineralleri: Na, K, Ca, Mg, Fe ve Al’un silis asitlerle (H4SiO4) birleşmesi Oksit ve hidroksit mineralleri: Oksijenin silisyum ve demir ile birleşmesi [hematit/Fe2O3 oksit, limonit (H2Fe2O4).H2O] Karbonat mineralleri: Ca ve Mg gibi bazik bileşiklerin karbonik asit (H2CO3) ile birleşmesi

SİLİKATLAR

Kuvars Birçok kayada (granit, kumtaşı) bulunan dayanıklı ve kalıcı bir mineraldir. Kumun ve siltin temel maddesidir ve en bol bulunan toprak mineralidir. Hematit Kırmızı bir demir oksittir. Ekstrem hava koşullarına karşı dayanıklıdır. Kayalarda ve toprakta kırmızı ya da pembe renklenmenin nedenidir. Kayalarda çimento oluşturabilirler. Mika Birçok magmatik kayaçta bulunan ince dilimli minerallerdir. Bazıları dayanıklıdır (muskovit), bazıları çabuk parçalanır (biyotit). Kil Mineralleri Bunlar çoğunlukla feldispat minerallerinin ufalanması sonucu oluşurlar. Yapraksı yapıları vardır ve bu nedenle yüzey alanları geniştir. Killi toprakların ana bileşenleridir.

KUVARS Yapısı SiO2 tir. En fazla bulunan mineraldir Sert, çeliği çizer, HF hariç aside dayanıklıdır. Kırmızı-sarı demiroksitlerden kaynaklanır

FELDİSPATLAR Yapısı Na, Ca ve Mg alumino silikatlardan (susuz) oluşur. Püskürük ve tortul kayaçlarda % 60 oranında bulunur. Sert yapıdadır. beyaz, sarı, pembe, kırmızı renklerde olabilir.

MİKALAR K, Mg, Na ve Li silikatlarından oluşur. Levha şekillidir. Muskovit (K –Al silikat): Beyaz renkli ve dayanıklı yapıdadır. Biotit (Fe ve Mg-Al silikat): Siyah renkli ve kolay ayrışabilir yapıdadır. Püskürük kayalarda var

KİL MİNERALLERİ Feldispat, mika ve diğer silikat ayrışması ile oluşur. Hidro-aluminyum ve demir silikat Sekonder minerallerdendir. Topraktaki Na, K, Ca, Mg’u yıkanmaya karşı korur. Kuvvetli adhezyon nedeniyle ve Su Tutma Kapasitesi yüksektir.

KİL MİNERALLERİ

Tanecik Boyutu Çok kaba taneli toprak Aşınmış kaya parçası > 200 mm Kömür Topakları 60 - 200 mm Kaba toprak G Çakıl Kaba 20 - 60 mm Orta 6 - 20 mm İnce 2 - 6 mm S Kum 0.6 - 2.0 mm 0.2 - 0.6 mm 0.06 - 0.2 mm İnce Toprak M Silt 0.02 - 0.06 mm 0.006 - 0.02 mm ince 0.002 - 0.006 mm C  Kil < 0.002 mm  

OKSİT MİNERALLER Manyetit ( Fe3O4) Hematit (Fe2O3) Götit FeO(OH) Limonit (H2Fe2O4).H2O

KARBONATLI MİNERALLER Kireç taşlarının ana yapı maddeleridir. Kalsit (CaCO3) Magnezit (MgCO3) Dolomit [Ca.Mg(CO3)2] Siderit (FeCO3)

FOSFATLI MİNERALLER Apatit 3Ca3(PO4)2.CaF2 Monazit (Ce, La, Pr, Nd, Th, Y).PO4 Turkuaz Cu.Al6(PO4)4(OH)8.5H2O Miktarları azdır. Püskürük kayalardan oluşur. Fe, Al, organik fosfatlar

AMFİBOL-PİROKSENLER Ca, Mg, Na alumino silikatlardan oluşur. En bilinen kayaç türleri granit, siyenit ve gnays tır. Cilalı, parlak görünümlüdür. Genelde koyu yeşil ve siyah renklidir. Kil oluşumunda önemlidir.

BORLU MİNERALLER TURMALİN Fe ve Mg içeren borlu mineral Boro –Al silikat Pozitif ve negatif kutuplar içerir Miktarları az Nemli bölgeler

KÜKÜRTLÜ MİNERALLER ZİRKON: Zirkonyum silikat Bitki besleme değeri yok PİRİT (Fe2S) JİPS (CaSO4) CaSO4.2H2O Susuz jips- Anhidrit Arid bölge topraklarında toprak ıslahı için kullanılabilir.