مشخصات خاک

[Sara12]

مشخصات خاک

مقدمه
●از خاک چه می دانید؟
آیا تا به حال اندیشیده اید که محل ساختمان محل سکونت شما بر چه نوع خاکی بنا شده است؟ آیا تا به حال در مورد اهمیت نوع خاک در پایداری سازه ها اندیشیده ايد؟ آیا در هنگام ساخت ساختمانها به و ضعیت آبهای زیرزمینی و وجود حفره ها و کوره ها یا قناتها در نزدیکی ساختمان خود دقت کرده اید؟ آیا تا به ساختمانهایی که در کناره خاکبرداریها بنا شده اند نظر کرده اید؟آیا به چگونگی خاک در محل شیب کوهها فکر کرده اید؟
سوالات بسیاری از این قبیل در اهمیت تاثیر وضعیت شرایط خاک در استحکام و پایداری ساختمانها چه در وضعیت ایستایی وچه بعد از وقوع زلزله قابل مطرح شدن است.پس بیایید ابتدا خاک رابهتر بشناسیم. بطورکلی خاکها از فرسایش سنگها و در دراز مدت تشکیل شده ، در محل خود رسوب کرده یا انتقال می یابند. خاکها دارای اندازه ذرات متفاوتی بوده و در یک تقسیم بندی بسیار کلی خاکها در طبیعت به صورت خاکهای رسی ،‌ سیلتی ، ماسه ای ، شنی و قطعات سنگی تقسیم می شوند.خاکهای سطحی عموما ترکیبی از خاکهای فوق و خاکهای نباتی می باشند. خاکها از لحاظ تراکم ساختمانی به شکل شل، نیمه متراکم و متراکم وجود دارند. خاکها علاوه بر تفاوت در ریزدانه و درشتدانه بودن دارای چسبندگی و قفل و بستهای متفاوتی می باشند. خاکهای رسی اشباع عموما دارای چسبندگی قابل توجهی بوده لیکن خاکهای سیلتی و ماسه ای از چسبندگی کمتری برخوردارند. خاکهای مناطق مختلف ، بدلیل خصوصیات مختلف ، دارای استحکام و مقاومت های متفاوت هستند و همچنین در اثر بارهای وارده نشست های متفاوتی از خود بروز می دهند. بطور کلی وجود رطوبت در خاکها باعث کاهش پارامترهای مقاومتی می شود.
قبل از احداث هر بنا چه ساختمان ساده چند طبقه و چه پلها ، تونلها ، سدها وغیره انجام عملیات شناسایی خاکها (عملیات شناسایی ژئوتکنیکی ) امری ضروری است . امروزه مهندسین بیش از پیش به اهمیت شناسایی خاکها قبل از احداث ساختمان بر آن پی برده اند.عملایت شناسایی خاکها به دو گروه عملیات شناسایی صحرایی و عملیات آزمایشگاهی تقسیم می شوند. در عملیات صحرایی عملیات حفاری دستی یا ماشینی و نمونه گیری ، شناسایی زمین شناسی ،‌ شناسایی پارامترهای آب وهوایی و همچنین آزمایشهای درجای صحرایی و در آزمایشگاه ، آزمایشهای آزمایشگاهی انجام می گیرد. و در نهایت پس از بررسی ها و مطالعات مقدار مقاومت خاک برای پی ها ی مختلف ارائه می شود. این مطالعات در عملیات ساختمان سازی ار اهمیت بسزایی برخوردار می باشد و با توجه به این مطالعات می توان پی و فونداسیون مناسب را با توجه به بارهای وارده تعیین نمود. پی ها به طور کلی به دو گروه پی های سطحی و پی های عمیق تقسیم می شوند. پی های سطحی همان پی های متداول در شهرها هستند که به صورت پی تک ، نواری و گسترده(رادیه) می باشند.
پی های عمیق همان شمعها می باشند که در شرایطی که مقاومت خاک برای پیهای سطحی کفایت نمی کند از این پی استفاده می شود.این نکته لازم به ذکر است که تعیین نوع پی هم به نوع سازه و هم به مقاومت خاک بستگی دارد. بنابراین ممکن است برای دو ساختمان کاملا مشابه در دو محل خاکی متفاوت پی های متفاوت پیشنهاد شود.در آخر باز متذکر می شویم که پیش از ساخت سازه ها به مسئله خاک آن توجه کنیم. سازه خود را بر هر خاکی ننهیم ، قبل ساخت سازه ها در دامنه شیبها با متخصص آن مشورت کنیم و بدانیم هز قدر سازه ما محکم باشد اگر بر خاکی ضعیف بنا شود ، در اینده با مشکل مواجه خواهد شد.
به نظر می‌رسد که انسان اولیه تا زمانی که مواد غذایی خود را از طریق شکار بدست می‌آورده، چندان توجهی به خاک نداشته است، ولی بتدریج که کشت جایگزین شکار می‌شده، اهمیت خاک نیز افزایش یافت. این تغییر روش در حدود ۹۰۰۰ سال پیش در کوههای زاگرس و خوزستان و قسمتی از عراق امروزی بین رودخانه‌های دجله و فرات صورت گرفته و در واقع اولین انقلاب کشاورزی در ایران آغاز شده است.
●خاک چیست؟
خاک مخلوط پیچیده ای از مواد معدنی، آلی و موجودات زنده است. خاک یکی از محصولات محیط است که دائماً در معرض تغییر و نمو قرار دارد. خاک همیشه و در همه حال توسعه می یابد حال یا به آهستگی در مناطق خشک و یا سریع در مناطق مرطوب.
در سالهای دور خاک بعنوان بخش بی ارزش پوسته زمین به شمار می رفت. تا اینکه در سال ۱۸۸۰ میلادی توسط دانشمندی روسی به نام "داکوچائف" بعنوان بخشی زنده و دارای ارزش مورد مطالعه قرار گرفت.خاک مخلوط پیچیده ای از مواد معدنی، آلی و موجودات زنده است. خاک یکی از محصولات محیط است که دائماً در معرض تغییر و نمو قرار دارد. خاک همیشه و در همه حال توسعه می یابد حال یا به آهستگی در مناطق خشک و یا سریع در مناطق مرطوب.خاک با یک تکه سنگ خرد شده و یا یک لایه جرم کثیف متفاوت است، خاصه مهم خاک این است که زنده است و موجودات زنده را می پروراند که مثال بارز آن گیاهان هستند. به دیگر بیان میتوان خاک را پوسته ای از زمین نامید که بدون آن زمین خواهد مرد.پوسته زمین ( در اینجا خاک) بوسیله باد، آب یا فعالیتهای انسان فرسوده می شود و از دیگر سو توسط فرآیند هوا زدگی سنگها یا بعبارت درست تر مواد مادری مجدّداً احیا یا نو می شود. خاک با دیمانسیون سه بعدی تعریف می شود یعنی ارتفاع به علاوه مساحت.
هنگامی که در جاده ای شما در حال حرکت هستید به مقطع بریده تپه کنار جاده ( مقطع طبیعی ) نگاه کنید. می بینید که خاک روی آن، از لایه های مختلفی با رنگهای متفاوت تشکیل شده است. دقت کنید که به چه ترتیبی ضخامت لایه های منفرد از بالا به پائین تغییر می کند. چرا لایه های پائینی خاک تپه معمولاً ضخیم تر هستند؟ چرا لایه بالائی خاک تیره تر است؟ پاسخ همه این سئوالها به چگونگی تشکیل خاک بر می گردد.به دیگر بیان میتوان خاک را پوسته ای از زمین نامید که بدون آن زمین خواهد مرد.تصویر از رایزو باکتریای خاک تهیه شده است.تصور هر شخص از خاک بر اساس استفاده ای است که از آن می کند.یک مهندس عمران، از خاک بعنوان زیر بنا و مهد ساختمان، جاده و بزرگراه نگاه می کند.یک مهندس معدن، خاک را پوششی می بیند که باید آنرا بردارد تا به معادن و کانی های گرانبها دست پیدا کند.یک طراح فضای سبز به خاک بعنوان منبعی برای ساخت یک پارک یا باغ زیبا می نگرد.
و بالاخره، مهندسین کشاورزی و منابع طبیعی به خاک بعنوان منبعی برای تولید محصولات کشاورزی و جنگل نگاه می کنند.ما می توانیم و باید علوم متداول مثل شیمی، فیزیک و بیولوژی را در مطالعات خاک بکار ببریم. همانطوری که بسیاری از دانشمندان در طول سالیان متمادی اینکار را انجام داده اند. ولی تحقیقات اخیر نشان دهنده این است که باید تحقیقات خود را تنوع ببخشیم و تغییراتی در آن بوجود آوریم. چالش پیش روی ما نگاه به کل سیستم طبیعی همراه با پیشرفت علوم در سایر زمینه ها و روابط متقابل بین آنهاست.
آیا میتوان روی موجودات زنده خاک بدون توجه به محیط زیست مطالعه نمود؟ آیا میتوان یک ذره از خاک را بدون در نظر گرفتن ذرات کنار آن در یک خاکدانه مطالعه نمود؟ مشخصاً، دانش بیشتری را باید بدست آوریم. اگر چشمان خود را بیشتر باز کنیم تا از ماورای حصاری که علوم متداول یاد شده برای ما ترسیم نموده اند و با زاویه ای دیگر به مسائل بنگریم. دانشمندان خاک (خاکشناسی) در زمینه های شیمی، فیزیک و بیولوژی در اندیشه چنین کاری خواهند بود، به شرطی‌که وقتی به خصوصیات فیزیکی، شیمیائی و بیولوژیکی خاک فکر می کنند، پویایی و روابط متقابل آنرا از یاد نبرند...

[Sara12]

● اجزا اصلی خاک:
4 جز اصلی خاک عبارتند از: مواد معدنی ، مواد آلی ، آب و هوا. این اجزا بطور نزدیکی در ارتباط با یکدیگر هستند. بطوری که جدا کردن آنها مشکل است. حجم نسبی این اجزا که برای رشد گیاه مناسب باشد، بدین صورت است که در آن ۵۰ درصد بوسیله مواد جامد (۴۵ درصد مواد معدنی و ۵ درصد مواد آلی) اشغال شده و ۵۰ درصد بقیه شامل فضای منافذ است که بوسیله آب یا هوا اشغال می‌شوند. البته این نسبت آب و هوا بسیار متغیر بوده و تحت تاثیر شرایط خاک و جو قرار می‌گیرد.
●برخي تعاريف مربوط به خاک:
خاکفرد(Soil individual پيکره اي از خاک است که خصوصيات پروفيلي اش در يک منطقه جغرافيايي خاص از لحاظ نظم و ترکيب منحصر به فرد است.
خاکرخ(پروفيل خاک عبارتست از نماي عمودي افقهاي يک خاکفرد.
خاک فعال(Solum يک پروفيل ناقص خاک است که عبارتست از تکوين ژنتيکي خاک بوسيله نيروهاي سازنده
خاک بعد خاک(Soil sequum خاکها پيکره هايي مي باشند که يکسري خصوصيات را در سه بعد مختلف نشان مي دهند. اول بعد عمودي خواص خاک را مي توان نام برد که از سطح خاک يا مرز تماس خاک با هواي آزاد شروع شده و تا عمقي که مواد از آن ژرفا به بعد زير تاثير و نفوذ فرآيندهاي خاک زايي(پدوژني) نيستند(مواد زمين شناختي) ادامه مي يابد. بعد جانبي توالي خاک تن هاي مجاور از خاک تن مورد نظر در جهت افقي مي باشد.
پدون(Pedon کوچکترين حجمي را که بصورت يک خاکفرد مي توان تشخيص داد، پدون ناميده مي شود.
پلي پدون(Polypedon يک حجم خاک، در جاي خود که در برگيرنده بيش از يک پدون باشد، پلي پدون ناميده مي شود.
خاک تن(Soil body توده خاک را خاک تن مي نامند و در حقيقت يک خاک تن بر روي زمين، همان خاکفرد واقعي است.
●جغرافياي خاک:بر اساس تعريف بانتينگ(1967) جغرافياي خاک دربرگيرنده مطالعه توزيع و مورفولوژي خاک در ارتباط با آثار بيروني و فرآيندهاي دروني است.هوبل و کامبل(1985) به اين نکته اشاره دارند که براي جغرافياي خاک دو ديدگاه وجود دارد. ديدگاه سنتي تر روي مطالعه توزيع جغرافيايي رده ويژه خاک تمرکز دارد و بر ويژگيها و پيدايش آنها، وابستگيهايشان با محيط و انسان و موقعيت هاي جهاني و ناحيه اي تاکيد مي کند. ديدگاه ديگر درباره جغرافياي خاک بر مطالعه رخداد واحدهاي نقشه بر روي زمين در شکلها و الگوهاي ويژه و اهميت اين الگوها براي شناسايي تاکيد دارد؛ گر چه پروفيل خاک را نيز در نظر مي گيرد.
● پروفیل یا نیمرخ خاک : اگر قسمتی از خاک به طرف پایین حفر شود، لایه‌های افقی مشخصی در عمقهای مختلف آن به چشم می‌خورد. این مقطع را پروفیل خاک و لایه‌های مشخص آن را افق گویند. تمام افقهای بالای مواد مادری بطور جمعی Solum نامیده می‌شوند. مشخصات پروفیل خاک برای طبقه بندی و ارزیابی و نقشه برداری خاک بکار می‌رود.
لایه‌های بالایی پروفیل ، دارای مواد آلی بیشتری بوده و به همین علت رنگ آنها تیره است. این لایه‌ها را خاک سطح‌الارضی Top Soil گویند. لایه‌های عمیق‌تر خاک یا خاک تحت‌الارضی SubSoil به علت کمی مواد آلی رنگ روشن‌تری دارند و محل تجمع موادی هستند که از لایه‌های سطح‌الارضی شسته شده‌اند. مهمترین قسمت خاک از نظر رشد گیاهان لایه‌های سطح‌الارضی آن است که بیشتر مواد غذایی و آب قابل جذب گیاهان در این لایه‌ها متمرکز می‌شود و ریشه‌های گیاهان در اینجا یافت می‌شود.
● ساختمان خاک :نحوه قرار گرفتن و چگونگی اجتماع ذرات خاک را ساختمان آن می‌گویند. گرچه در یک پروفیل خاک ممکن است یک نوع ساختمان بیش از سایرین دیده شود، ولی معمولا در افقها یا لایه‌های مختلف ممکن است، چند نوع ساختمان یافت شود. بسیاری از خواص فیزیکی خاک مانند حرکت آب ، تهویه ، انتقال حرارت ، وزن مخصوص ظاهری و فضای منافذ به ساختمان خاک بستگی دارد. در واقع تمام عملیات از قبیل شخم و زهکشی ، دادن کود حیوانی و آهک زدن که برای بهبود وضعیت فیزیکی خاک انجام می‌شود، روی ساختمان خاک اثر گذاشته و تاثیری روی بافت آن ندارد. ساختمانهای موجود از یکی از دو حالت زیر بوجود می‌آید: تک دانه‌های ذرات خاک که بطور فردی وجود داشته و اجتماع مشخصی از ذرات در آنها صورت نگرفته است.توده‌های فشرده و بی شکل و نامنظمی از ذرات که هیچ خصوصیات ساختمانی مشخصی ندارند.
● انواع ساختمانهای خاک:
برحسب شکل ظاهری ۶ نوع ساختمان را می‌توان در خاک تشخیص داد. این ساختمانها به اسامی بشقابی ، ستونی ، منشوری ، مکعبی ، فندقی ، دانه‌ای و اسفنجی شناخته می‌شوند.▪ ساختمان بشقابی: توده‌های خاک به صورت لایه‌های نازک افقی روی هم قرار گرفته‌اند. بیشتر در لایه‌های سطحی خاک وجود دارند، ولی گاهی در لایه‌های عمیق هم دیده می‌شوند.
▪ ساختمانهای ستونی و منشوری : توده‌های خاک بطور عمودی روی هم قرار گرفته‌اند، ارتفاع ستونهای حاصل متغیر و قطر آنها گاهی به ۱۵ سانتیمتر می‌رسد. بیشتر در لایه‌های عمیق خاک مناطق خشک و نیمه خشک دیده می‌شود. در صورتی که بالای این ساختمانها گرد باشد، آنها را ستونی و اگرا مسطح باشد، آنها را منشوری گویند.
▪ ساختمانهای مکعبی و فندقی : توده‌های خاک به صورت مکعبهایی با سطوح نامنظم ، ولی ابعاد تقریبا مساوی در آمده‌اند. اگر لبه‌های سطوح بیشتر تیز و مشخص باشد، ساختمان را مکعبی و اگرا این لبه‌ها صاف شده باشد، ساختمان را فندقی گویند. این نوع ساختمان در لایه‌های عمیق خاک دیده می‌شود.
▪ ساختمانهای کروی (دانه‌ای یا اسفنجی) : توده‌های خاک شکل گرد داشته و قطر آنها معمولا از یک سانتیمتر کمتر است. این ساختمانها کاملا متخلخل بوده و اتصال بین ذرات ضعیف است (دانه‌ای) و درصورتی که ساختمان کاملا باز و درجه تخلخل زیاد باشد، ساختمان را اسفنجی گویند. ساختمانهای کروی بیشتر در لایه‌های سطحی خاک یافت می‌شوند و به آسانی تحت تاثیر عملیات زراعی قرار می‌گیرند.
● خصوصیات فیزیکی، شیمیائی و بیولوژیکی
▪ خصوصیات فیزیکی خاک‌ها مرکب از سه فاز یا حالت جامد، مایع و گاز هستند. مطالعه فیزیکی این سه فاز، فیزیک خاک نام دارد و مشتمل بر موارد زیر میباشد:
-دانسیته و تخلخل- بافت- ساختمان- رنگ- نگهداری و حرکت آب در خاک هر چند بیشتر این خصوصیات خاک از مواد مادری آن به ارث می رسند ولی بعضی تلاشهای انسانی می توانند برخی از این خصوصیات را تغییر دهند بطوریکه حاصل خیزی خاک تامین شود. ساختمان مدوری که در شکل دیده می شود یک نمونه از خاکی است که نمک های سدیمی زیادی دارد. محصولاتی که در چنین خاکهائی رشد می کنند مشکلات فراوان نفوذپذیری ریشه های گیاهی را خواهند داشت.
▪ خصوصیات شیمیائی مطالعات مربوط به خواص شیمیائی خاک به خصوصیات شیمیائی خاک که بستگی به ترکیب معدنی، مواد آلی و محیط دارد، می پردازد.
همانطور که می دانیم، واکنش‌های شیمیائی هنگامی رخ می دهند که مواد یا ترکیب و یا تجزیه شوند بطوریکه با مواد اولیه از نظر ماهوی تفاوت دارند. واکنش ها در حین انجام یا انرژی از دست می دهند یا انرژی خواه هستند. مواد جدید وقتی بوجود می آیند که پیوندهای بین اتمها یا یونها تشکیل می شود، پیوندهائی شکسته می شوند و یا وقتی اتمها آرایش جدیدی به خود می گیرند. یونها اتمهائی هستند که بواسطه از دست دادن یا گرفتن الکترون ها باردار شده اند، مثبت یا منفی. یونهای با بار مخالف همدیگر را جذب می کنند،در حالیکه یونهای با بار یکسان همدیگر را دفع می کنند. یک مثال ساده ترکیب اکسیژن و هیدروژن و تشکیل آب است.فهم شیمی خاک در فهم تشکیل خاک و حاصلخیزی نقش مهمی دارد. چگونگی شکسته شدن سنگها و کانی ها و تبدیل آنها به ترکیبات جدید برای درک چگونگی هوا دیدگی و فرسایش خاک ضروری است. نیزچگونگی تبدیل و تشکیل مواد معدنی خاکها منجر به حاصلخیزی بهتر و روشهای برتر آزمایشهای خاک منجر می شود. تصویر، یک مقطع نازک از مواد مادری خاک را زیر یک میکروسکوپ پلاریزان نشان می دهد.
در این تصویر، به ترتیب پیچیده و اندازه کانی ها و ساختمانهای متخلخل توجه کنید . هر کانی دارای قابلیت حلالیت و همچنین مقاومت به هوادیدگی منحصر بفرد می باشد . در کانی های مشابه ، ذرات کوچکتر سریعتر حل می شوند به علت اینکه دارای سطح تماس ( در واحد جرم ) بیشتری هستند و این سطح در معرض فرایند هوا دیدگی می باشند.
▪ خصوصیات بیولوژیکی بیولوژی خاک مطالعه موجودات زنده در خاک است . تعداد زیادی باکتری ، قارچ ، اکتینو مایست ، کرمها ، حشرات ، پستانداران و جوندگان کوچک در خاک زندگی می کنند . بسیاری از این موجودات زنده به تامین حاصلخیزی خاک بواسطه تجزیه باقیمانده های گیاهی و جانوری که منجر به گردش مجدد عناصر غذایی می شود کمک می کنند . تاثیر متقابل بین موجودات مختلف یک موضوع بسیار جالب در علم خاک است . یک مثال از این تاثیر متقابل همیاری باکتری با ریشه گیاهان است که در تصویر نشان داده شده است .اغلب این همیاری به فواید دو طرفه منجر میشود.
خاک‌ها مخلوطی از مواد معدنی و آلی می‌باشند که از تجزیه و تخریب سنگ‌ها در نتیجه هوازدگی بوجود می‌آیند که البته نوع و ترکیب خاک‌ها در مناطق مختلف بر حسب شرایط ناحیه فرق می‌کند. مقدار آبی که خاک‌ها می‌توانند بخود جذب کنند. از نظر کشاورزی و همچنین در کارخانه‌های راه‌سازی و ساختمانی دارای اهمیت بسیاری است که البته این مقدار در درجه اول بستگی به اندازه دانه‌های خاک دارد.هرچه دانه خاک ریزتر باشد، آب بیشتری را به خود جذب می‌کند که این خصوصیت برای کارهای ساختمان‌سازی مناسب نیست. بطور کلی خاک خوب و حد واسط از دانه‌های ریز و درشت تشکیل یافته است. تشکیل خاک‌ها به گذشت زمان ، مقاومت سنگ اولیه یا سنگ مادر ، آب و هوا ، فعالیت موجودات زنده و بالاخره توپوگرافی ناحیه‌ای که خاک در آن تشکیل می‌شود بستگی دارد.
●عوامل موثر در تشکیل خاک
▪سنگ‌های اولیه یا سنگ مادر :کمیت و کیفیت خاک‌های حاصل از سنگ‌های مختلف اعم از سنگهای آذرین ، رسوبی و دگرگونی به کانی‌های تشکیل دهنده سنگ ، آب و هوا و عوامل دیگر بستگی دارد. خاک حاصل از تخریب کامل سیلیکاتهای دارای آلومینیوم و همچنین سنگهای فسفاتی از لحاظ صنعتی و کشاورزی ارزش زیادی دارد. در صورتیکه خاک‌هایی که از تخریب سنگ‌های دارای کانی‌های مقاوم (از قبیل کوارتز و غیره) در اثر تخریب شیمیایی پدید آمده‌اند و غالبا شنی و ماسه‌ای می‌باشند فاقد ارزش کشاورزی می‌باشند.

▪ارگانیسم : تمایز انواع خاک‌ها از نقطه نظر کشاورزی به نوع و مقدار مواد آلی (ازت و کربن) موجود در آن بستگی دارد. نیتروژن موجود در اتمسفر بطور مستقیم قابل استفاده برای گیاهان نمی‌باشد. بلکه ترکیبات نیتروژن‌دار لازم برای رشد گیاهان باید به شکل قابل حل در خاک وجود داشته باشد که این عمل در خاک‌ها بوسیله برخی از گیاهان و باکتری‌ها انجام می‌شود. خاک‌ها معمولا دارای یک نوع مواد آلی کربن‌دار تیره رنگی هستند که هوموس نامیده می‌شوند و از بقایای گیاهان بوجود می‌آید.
▪زمان :هر قدر مدت عمل تخریب کانی‌ها و سنگ‌ها بیشتر باشد عمل تخریب فیزیکی و شیمیایی کاملتر انجام می‌گیرد. زمان تخریب کامل بسته به نوع سنگ ، ساخت و بافت سنگ‌ها و نیز ترکیب و خاصیت تورق کانی‌ها متفاوت می‌باشد ولی بطور کلی سنگهای رسوبی خیلی زودتر تجزیه شده و به خاک تبدیل می‌شوند، در صورتیکه سنگهای آذرین مدت زمان بیشتری لازم دارند تا تجزیه کامل در آنها صورت گرفته و به خاک تبدیل گردند.
▪آب و هوا :فور آب‌های نفوذی و عوامل آب و هوا از قبیل حرارت ، رطوبت و غیره در کیفیت خاک‌ها اثر بسزایی دارند. جریان آبهای جاری بخصوص در زمین‌های شیب‌دار موجب شستشوی خاک‌ها می‌شوند و با تکرار این عمل مقدار مواد معدنی و آلی بتدریج تقلیل می‌یابد. اثر تخریبی اتمسفر همانطور که قبلا بیان گردید روی برخی از کانی‌ها موثر و عمیق می‌باشد و هر قدر رطوبت همراه با حرارت زیادتر باشد شدت تخریب نیز بیشتر می‌گردد.

[Sara12]

▪توپوگرافی محل تشکیل خاک :اگر محلی که خاک‌ها تشکیل می‌شوند دارای شیب تند باشد در نتیجه مواد تخریب شده ممکن است بوسیله آبهای جاری و یا عامل دیگری خیلی زود بسادگی از محل خود بجای دیگری حمل گردند و یا شستشو بوسیله آبهای جاری و یا عامل دیگری خیلی زود بسادگی از محل خود بجای دیگری حمل گردند و یا شستشو بوسیله آبهای جاری باعث تقلیل مواد معدنی و آلی خاک‌ها شود در نتیجه این منطقه خاک‌های خوب تشکیل نخواهند شد. ولی برعکس در محل‌های صاف و مسطح که مواد تخریب شده بسادگی نمی‌توانند به جای دیگری حمل شوند فرصت کافی وجود داشته و فعل و انفعالات بصورت کامل انجام می‌پذیرد.
●مواد تشکیل دهنده خاک‌ها موادی که خاک‌ها را تشکیل می‌دهند به چهار قسمت تقسیم می‌شوند :
▪مواد سخت :مواد سخت را ترکیبات معدنی تشکیل می‌دهند ولی ممکن است دارای مقداری مواد آلی نیز باشند. البته این ترکیبات معدنی از تخریب سنگ‌های اولیه یا سنگ مادر حاصل شده‌اند که گاهی اوقات همراه با مواد تازه کلوئیدی و نمک‌ها می‌باشند.
▪موجودات زنده در خاک‌ها :تغییراتی که در خاک‌ها انجام می‌پذیرد بوسیله موجودات زنده در خاک انجام می‌گیرد. قبل از همه ریشه گیاهان ، باکتری‌ها ، قارچها ، کرم‌ها و بالاخره حلزون‌ها در این تغییرات شرکت دارند.

▪آب موجود در خاک‌ها :آبی که در خاک وجود دارد حمل مواد حل‌شده را به عهده دارد که البته این مواد حمل شده برای رشد و نمو گیاهان به مصرف می‌رسد. آب موجود در خاک‌ها از باران و آبهای نفوذی ، آب جذب شده و بالاخره آبهای زیرزمینی تشکیل شده که در مواقع خشکی از محل خود خارج شده و بمصرف می‌رسد.
▪هوای موجود در خاک :هوا همراه با آب در خوه‌های خاک‌ها وجود دارد که البته این هوا از ضروریات رشد و نمو گیاهان و ادامه حیات حیوانات می‌باشد. مقدار اکسیژنی که در این هوا وجود دارد از دی اکسید کربن کمتر است و این بدان علت است که ریشه گیاهان برای رشد و نمو اکسیژن مصرف کرده و دی اکسید کربن پس می‌دهند.

●تقسیم‌بندی خاک‌ها از لحاظ سنگ‌های تشکیل دهنده
بر حسب دانه‌های تشکیل دهنده خاک و هم‌چنین شرایط میزالوژی و پتروگرافی زمین خاک‌های مختلفی وجود دارد که عبارتند از :
▪خاک رسی :ذرات رس (Clay) دارای قطری کوچکتر از ۰.۰۰۲ میلی‌متر می‌باشند و در حدود ۵۰% خاک را تشکیل می‌دهند.خاک‌های رسی چون دارای دانه‌های بسیار ریزی هستند به خاک سرد معروفند و در مقابل رشد گیاهان مقاومت نشان داده و رشد آنها را محدود می‌کنند.
▪خاک‌های سیلتی :۵۰% این نوع خاک‌ها را ذرات سلیت تشکیل داده است که دارای قطری بین ۰.۰۵ تا ۰.۰۰۲ میلی‌متر می‌باشند و بر حسب اینکه ناخالصی مثل ماسه ، رس و غیره بهمراه دارند به نام خاک‌های سیلتی ماسه‌ای و یا سیلتی رسی معروفند.
▪خاک‌های ماسه‌ای :این خاک‌ها از ۷۵% ماسه تشکیل شده‌اند. قطر دانه‌ها از ۰.۰۶ تا ۲ میلیمتر است و بر حسب اندازه دانه‌های ماسه به خاک‌های ماسه‌ای درشت ، متوسط و ریز تقسیم می‌گردند. مقدار کمی رس خاصیت خاک‌های ماسه‌ای را تغییر می‌دهد و این نع خاک آب را بیشتر در خود جذب می‌کند تا خاک‌های ماسه‌ای که فاقد رس هستند.
▪خاک‌های اسکلتی :خاکهای اسکلتی به خاکهایی اطلاق می‌گردد ک در حدود ۷۵% آن را دانه‌هایی بزرگتر از ۲ میلی‌متر از قبیل قلوه سنگ ، دیگ و شن تشکیل می‌دهند. این خاک‌ها ، آب را به مقدار زیاد از خود عبور می‌دهند و لذا همیشه خشک می‌باشند.
●پیدان (Pedon) :نیمرخی از خاک که یک ستون شش وجهی از خاک است که سطح آن روی زمین بین یک تا ده متر مربع وسعت دارد. در پیرامون این ستون شش وجهی ، لایه‌های مختلف خاک قابل روئیت است. بنابراین پیدان عبارت است از یک واحد نمونه برداری خاک که برای بررسی خاک بکار می‌رود.
●افق خاک: هر لایه‌ای که در یک ستون شش وجهی خاک روئیت شود، افق خاک (Soil horizon) نامیده می شود. افق خاک تقریبا موازی سطح پیدان است و ویژگیهایی دارد که از افقی به افق پایین‌تر متفاوت است.


* اختلافات موجود بین افقهای خاک :در صحرا و ضمن بررسیهای میدانی ، می‌توان به اختلافات موجود بین افقهای مختلف خاک پی برد. این اختلاف از ویژگیهایی نظیر رنگ ، بافت ، ساختار ، چسبندگی و حضور و عدم حضور مواد غیر آلی نظیر کانیها و نیز مواد آلی حاصل می‌شود.

* ارتباط بین پیدان و افق :افقهای خاک ، اساس اولیه در طبقه بندی خاکها محسوب می‌شوند و به همین سبب ، انواع بسیار متنوع و گوناگونی از خاک در طبیعت یافت می‌شود. برای دست یافتن به طبقه بندی خاکها باید به بررسی پیدان به عنوان واحد طبقه بندی پرداخت.

* علت تشکیل افقهای مختلف خاک :افقهای مختلف که لایه‌های خاک را تشکیل می‌دهند، در اثر واکنش بین سنگها و رسوبات با آب که وجود آن به شرایط اقلیمی بستگی دارد و نیز تاثیر ارگانیسمها ایجاد می‌شوند.

●انواع افقهای مختلف خاک
▪افق Oبالاترین بخش نیمرخ در افق خاک O قرار دارد. این نامگذاری ، به سبب وجود مواد آلی (Organic) در این افق است که از گیاهان و نیز بقایای حیوانات بوجود می‌آید و پس از مدتی تشکیل هوموس را می‌دهد.

*تاثیر مواد آلی بر افق Oافق O در حدود 20 تا 30 درصد از ماده آلی تشکیل شده است. همین میزان قابلیت این افق را در نگهداری آب و مواد غذایی افزایش می‌دهد. این ویژگی ماده آلی با حضور کانیهای رسی افزایش بیشتری می‌یابد.
▪افق R : در تحتانی‌ترین بخش نیمرخ خاک افق R (سنگ _ Rock) قرار گرفته که شامل مواد متراکم سنگ و عمدتا سنگ بستر است. هنگامی که سنگ بستر هوازدگی و فرسایش شیمیایی می‌یابد، به سنگ پوشش (Regolith) تبدیل می‌شود. مواد حاصل از این فرایند برای تشکیل نیمرخ خاک به مصرف می‌رسد.
افقهای C ، B ، E ، A این افقها لایه‌های مختلفی را از افق O تا افق R نشان می‌دهند. این لایه‌های میانی در نیمرخ خاک از شن ، سیلت و ماسه و رس تشکیل یافته‌اند و همگی محصولات هوازدگی فیزیکوشیمیایی هستند.

▪افق A : در این افق هوموس و ذرات رس از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. این مواد بین گیاهان و مواد غذایی موجود در خاک ، ارتباط برقرار می‌کنند. این افق دارای ماده آلی فراوان و در نتیجه رنگ تیره‌ای است. افق A به تدریج به افق E تبدیل می‌شود که از مواد دانه درشت‌تر تشکیل یافته است. این امر نمایانگر مقاومت در برابر تجزیه‌ها و هوازدگی سنگ به میزان کمتر است.

▪افق :E رس و اکسیدهای آهن و آلومینیوم توسط آب از افق E نشست کرده و افقهای زیرین در اثر نفوذ آب حمل می‌شوند. فرایند جابه‌جایی ذرات ریز دانه و کانیها توسط آب از افق E ، جابه‌جایی eluviation نام دارد. بنابراین دلیل نامگذاری این افق به افق E همین است. هر قدر میزان بارش در منطقه بیشتر باشد، نرخ جابه‌جایی بیشتر خواهد بود.
▪افق B: بر خلاف افقهای A و E ، افق B تجمع (Illuviation) رسها و اکسیدهای آهن و آلومینیوم است. افق B رنگهایی مایل به قرمز یا زرد به خود می‌گیرد، چون حاوی مواد آلی و اکسیدهای مختلفی از عناصر است. بعضی از موادی که در این خاک حضور دارند، به صورت درجا تشکیل گردیده‌اند. در مناطق بسیار مرطوب ، این افق در بخشهای بسیار عمیق خاک تشکیل می‌شود.
سولوم (Solum) تر کیب افقهای A و E با موادی که از جابه‌جایی و نیز تجمع بعدی بوجود می‌آیند، روی‌هم‌رفته Solum نامیده می‌شوند که در حقیقت خاک واقعی را تشکیل می‌دهند.
▪افق C : این افق سنگ بستر تجزیه و فرسایش یافته است و در اثر عوامل فیزیکوشیمیایی و همچنین در اثر دخالت ریشه گیاهان تشکیل می‌شود. این افق در حقیقت سنگ بستر دست نخورده را از عوامل بیولوژیکی حفظ می‌کند و به عنوان سنگ پوشش (Regolith) محسوب می‌شود. این افق فاقد کانیهای رسی است و بیشتر از قطعات سنگی تشکیل یافته است. ضخامت لایه‌ها و افقهای منفرد خاک متغیر و به نحوه تشکیل خاک بستگی دارد.
●فرسايش
فرسايش خاك دونوع است: تسريعي(آبي) - بادي
▪ فرسایش تسریعی(آبي)
فرسایش آبی در واقع یکی از پدیده‌های معمولی زمین شناسی است که بوسیله آن کوهها بتدریج فرسوده شده و دشتها ، دره‌ها و بستر رودخانه‌ها و دلتاها ، تشکیل می‌یابند. این نوع فرسایش که به کندی صورت می‌گیرد، فرسایش طبیعی نامیده می‌شود. در صورتی که فرسایش با سرعت خیلی بیشتری انجام شود و حالت تخریبی به خود بگیرد، به آن فرسایش تخریبی گفته می‌شود.
در پدیده فرسایش دو عمل مختلف انجام می‌شود: یکی جدا شدن ذرات و دیگری حمل و تغییر مکان آنها. عواملی مانند انجماد و ذوب متناوب ، جریان آب و ضربانات قطران باران اثر جدا کنندگی داشته و مواد را جهت شسته شدن آماده می‌کنند.
●عوامل موثر در میزان فرسایش تسریعی: دو عامل اصلی را می‌توان مسئول وقوع فرسایش تسریعی دانست: از بین رفتن پوشش گیاهی طبیعی خاک و کشت گیاهانی که پوشش گیاهی کافی فراهم ننموده و قسمتی از خاک را برهنه می‌گذارند. کشت نباتات کرتی مانند ذرت و سیب زمینی ، بخصوص اگر کرتها در جهت شیب زمین باشد، پوشش کافی به خاک نداده، فرسایش و از بین رفتن خاک را تشدید می‌کنند.
▪مقدار کل بارندگی و شدت آن :بارندگی زیاد در صورتی که ریزش آن آرام باشد، فرسایش زیادی ایجاد نمی‌کند، در صورتی که بارانهای شدید حتی به مقدار کم سبب فرسایش زیاد می‌شوند. در فصل سرما که زمین منجمد می‌شود و در فصل رشد گیاهان که پوشش گیاهی انبوه است، بارندگی اثر فرسایشی کمتری دارد.

▪شیب زمین :شیب زیاد باعث تسریع جریان آب شده و به همان نسبت میزان فرسایش و هدر رفتن آب افزایش پیدا می‌کند. طول شیب نیز اهمیت دارد، چون هر قدر شیب ادامه بیشتری داشته باشد، بر مقدار سیلاب افزوده خواهد شد.

▪پوشش گیاهی :درختان جنگلی و مرتع موثرترین عوامل محافظ خاک در مقابل فرسایش هستند. نباتات زراعی اثر محافظتی کمتری دارند، ولی این امر در نباتات مختلف یکسان نیست. نباتاتی مانند جو و گندم پوشش نسبتا کافی برای خاک فراهم می‌کنند.
▪ماهیت خاک:از بین خواص فیزیکی خاک موثر در میزان فرسایش مهمترین آنها قابلیت نفوذ خاک و ثبات ساختمانی خاک است. قابلیت نفوذ خاک به عواملی مانند ثبات ساختمانی ، بافت ، نوع رس ، عمق خاک و وجود لایه‌های غیر قابل نفوذ بستگی دارد. ثبات ساختمانی ذرات خاک سبب می‌شود که علی‌رغم هرزروی سطح آب فرسایش زیادی صورت نگیرد.

[Sara12]

● نحوه کنترل فرسایش آبی
روشهای مختلفی برای کاهش یا کنترل فرسایش آبی می‌توان بکار برد:
بطور کلی هر اقدامی مانند شخمهای سطحی و عمقی و اضافه کردن مواد آلی خاک که قدرت جذب آبی خاک را افزایش دهد، هدر رفتن سطحی آب را کاهش می‌دهد.انتخاب نوع نباتات زراعی در کنترل فرسایش اثر زیادی دارد.بالا نگه داشتن سطح حاصلخیزی خاک خود یک نوع عمل محافظتی در مقابل فرسایش است، زیرا تحت این شرایط رشد زیاد نباتات ، علاوه بر بهتر نمودن قابلیت نفوذ آب خاک ، پوشش گیاهی و مواد آلی خاک را بطور قابل ملاحظه افزایش می‌دهند.با دقت در انتخاب روشهای کشت و زرع و نحوه انجام آنها می‌توان با فرسایش خاک مبارزه کرد. در صورتی که شیب زمین تا مسافت زیادی ادامه داشته باشد، بهتر است که نباتات کرتی مانند ذرت با نباتات پوششی مثل گندم و جو بطور یک در میان کشت شوند، تا بدین وسیله از شتاب گرفتن آب جلوگیری شود. این روش کشت را که اصطلاحا کشت نواری گویند، اثرات کاملا مثبتی در حفاظت خاک داشته است.
● فرسایش بادی :تخریب خاک از طریق فرسایش بادی بیشتر در مناطق خشک صورت گرفته و گاهی در مناطق مرطوب هم اتفاق می‌افتد. اثر تخریبی باد غالبا خیلی جدی بوده و نه تنها ذرات ریز و حاصلخیز خاک را هدر می‌دهد، بلکه به علت رو بازکردن ریشه گیاهان و یا پوشاندن قسمت هوایی گیاهان با مواد معلق در هوا ، سبب مرگ آنها می‌شود. خشک شدن لایه‌های سطحی خاک به علت کمی آب ، آنها را در خطر فرسایش باد قرار می‌دهد.
●عوامل موثر در فرسایش بادی:مهمترین عامل درصد رطوبت خاک است، زیرا خاک مرطوب از این حیث مصون است. عوامل دیگر عبارتند از: سرعت باد ، وضعیت قسمت سطحی خاک ، خصوصیات کلی خاک.خصویات خاکی مانند ثبات دانه بندی ذرات خاک ، میزان مواد آلی و درصد ذرات خاک همگی در فرسایش پذیری خاک بوسیله باد موثر هستند.
●كنترل فرسایش بادی:با توجه به عوامل موثر در میزان فرسایش بادی می‌توان روشهای مبارزه و کنترل را حدس زد. این روشها شامل مرطوب نگه داشتن خاک ، زبر و خشن نمودن سطح خاک و داشتن پوشش گیاهی است. کشت نوارهای نباتی و ایجاد باد***‌ها عمود بر جهت وزش باد پیشگیریهای موثری برای فرسایش بادی محسوب می‌شوند. اکثر روشهای بکار رفته ضمن اینکه برای مبارزه با اثر باد منظور می‌شوند، در واقع تا حد زیادی در جهت کنترل درصد خاک نیز عمل می‌کنند.
●خطرات فرسايش:زیانهای ناشی از فرسایش به خاک محدود نشده، بلکه ذرات خاک شسته شده و سبب پر شدن کانالهای آبیاری ، سدها و ... نیز می‌گردد. علاوه بر آن خاکهای زمین پست نیز بوسیله یک لایه از لای پوشیده شده و به بهره برداری آن لطمه می‌خورد. فرسایش خاک نه تنها در عصر حاضر بلکه در طی قرون ، یکی از خطرات جدی و تهدید کننده رفاه و آبادی هر جامعه بوده است. تردیدی نیست پیشرفت و دوام کشاورزی مستلزم بکار بردن روشهای مناسب و موثر برای جلوگیری یا کم کردن میزان شسته شدن و هدر رفتن خاک می‌باشد.
●هوموس: توده اي از ذرات کانيايي به تنهايي يک خاک واقعي را تشکيل نمي دهد. خاک هاي واقعي بوسيله ارگانيزم هاي زنده تحت تاثير قرار گرفته، تغيير مي کنند و (Supplemented) افزوده ميشوند.گياهان و جانوران در توسعه و گسترش خاک ها بوسيله ايجاد مواد آلي اضافي کمک مي کنند. قارچ ها و باکتري ها اين مواد آلي را به يک ترکيب شيميايي نيمه محلول که "هوموس" ناميده مي شود، تبديل مي کنند. ارگانيزم هاي بزرگتر موجود در خاک مانند کرم هاي خاکي، سوسک ها و موريانه ها، هوموس را با مواد معدني موجود در خاک در هم مي آميزند.
"هوموس" يک ماده بيوشيميايي است که در لايه هاي بالايي خاک که تيره است، تشکيل مي شود. خود هوموس به رنگ قهوه اي تيره تا سياه است. مطالعه هوموس بصورت مجزا بسيار مشکل است، چرا که هوموس با ذرات ريز مواد معدني به خوبي مخلوط شده است. هوموس از اسيدها(هوميک و فوليک)، قارچها، باکتريها، دياستازها و ترکيبات آلي ديگر که در مراحل گوناگون تجزيه مي باشند تشکيل يافته است و در تشکيل آن نقش ليگنين حائز اهميت فراوان است؛ زيرا مواد ازته و گلوسيدها بر روي ان تثبيت گشته، به اين ترتيب از يک طرف مولکولهاي بزرگ آلي را تشکيل ميدهد و از طرف ديگر به ذرات رس متصل مي گردد. خاکدانه هاي رسي- هوموسي که به اين ترتيب از آميزش تنگاتنگ مواد آلي و معدني پديد مي آيند ساختماني نرم و قابل تهويه با ظرفيت بالاي ذخيره آب و عناصر غذايي به خاک مي بخشد.مواد پروتئيني موجود در هوموس که از کالبد موجودات زنده حاصل مي شود، توسط موجودات ذره بيني با منشاء گياهي و جانوري(گياوزيا) تجزيه مي يابند و به آهستگي معدني شده، به طور پيوسته غذاي گياهان را تامين مي نمايند. به بيان ديگر هوموس ماده غذايي بينابيني و ذخيره اي است که عامل اصلي حاصلخيزي خاک را تشکيل مي دهد.هوموس فوايد زيادي را براي خاک فراهم مي آورد؛ از آن جمله مي توان به موارد زير اشاره نمود:
- هوموس توانايي خاک را براي نگهداري و ذخيره رطوبت افزايش ميدهد
- ته نشست مواد حمل شده توسط باد و باران
- هوموس منبع مهم مورد نياز تامين کربن و نيتروژن گياهان است
- هوموس باعث بهبود ساختمان خاک براي رشد گياهان مي شود
هوموس داراي انواع گوناگوني است که بستگي به کيفيت مواد آلي و نوع سنگ مادر دارد:
1- هوموس مول: پيوند تنگاتنگ با ذرات معدني دارد و غالبا در اقليم معتدل و مرطوب بر روي خاکهاي قليايي و رسي با خاک برگ فراوان و تجزيه پذير تشکيل مي شود.
2- هوموس مور: فشرده تر بوده، در اقيلم سردتر و بر روي خاک برگهايي که به دشواري تجزيه مي شوند(مانند برگهاي سوزني کاج) و بر روي خاکهاي ماسه اي و اسيدي که عملا فاقد کلوئيد رس مي باشند تشکيل مي شود.
3- هوموس مودر: نوع بينابيني دو قسم فوق مي باشد. نمونه هوموس اسيد در اطراف کوه هاي آلپ مشاهده مي شود.
فعاليت هاي آلي در خاک ها فراوان است. يک سانتي متر مکعب از خاک حاوي بيش از 1000000 باکتري است. 1 هکتار از چراگاه ها در يک آب و هواي مرطوب مي توانند حاوي بيش از 1000000 کرم خاکي و 25000000 حشره باشد. حشرات و کرم هاي خاکي در به هم آميختن و تهويه خاک ها نقش بسيار موثري دارند. اين ارگانيزم ها(موجودات زنده) مسئول ايجاد بخش مهمي از هوموس بوسيله گوارش ناقص مواد آلي هستند.
●رسها
رسها به همراه کلوئیدها ، فعالترین بخش خاک محسوب می شوند و اکثر آنها دارای ساختمان بلوری هستند. قبل از مطالعه کانیها توسط اشعه ایکس تصور می‌شد که کانیهای رسی ذرات کوچک و ریز کانیهای اولیه نظیر ذرات کوارتز ، فلدسپار و میکاها باشند، در حالی که در حال حاضر کانیهای رسی ، ترکیب شناخته شده‌ای دارند که شبیه این کانیها نیست و تنها کانی میکا به آنها شبیه است. کانیهای رسی ، اغلب کانیهای جدید یا حاصل انحلال کانیهای اولیه یا کانیهای ثانویه هستند.
● تاثیر آب و هوا بر خاک رس خاکها در مناطق گرم و شرایط آب و هوایی مرطوب جایی که زهکشی مناسبی ندارد، دارای میزان بالایی از کانیهای اولیه حل شده می‌باشند که به کانیهای رسی تبدیل شده‌اند. خاکهای موجود در مناطق گرم و مرطوب ، میزان بالایی از رس حتی در اعماق ۵ تا ۲۰ متری دارند. در حالت زهکشی مناسب ، کانیهای رسی از درون سیستم خاک خارج می‌شوند. بعضی کانیهای رسی در اثر تجزیه و دگرسانی کانیهای اولیه نظیر میکاها تشکیل می‌شوند.
● منشا تشکیل دهنده رسها▪ رسهای درجا که در حین تشکیل خاک شکل می‌گیرند.
▪ رسهای تغییر مکان یافته که در اثر فرسایش بیشتر حرکت کرده و مجددا در محل جدید نهشته می‌شوند.
▪ رسهای تبدیل شده که از رسهای به شدت هوازده و فرسایش یافته تجمع کرده و در رسوبات و خاکها رسوب گذاری می‌کنند.
▪ رسهای تشکیل شده جدید که در اثر تبلور مجدد رسهای موجود در محلولها ، در خاک در حال تشکیل شکل می‌گیرند.
● کانیهای رسی : این کانیها سیلیکاتهای آلومینیوم آبداری هستند که ساختمان ورقه‌ای داشته و مانند میکاها ، از فیلوسیلیکاتها می‌باشند.
● ساختمان کانیهای رسیلایه‌ای از چهار وجهی‌های (تتراهدرالهای) Si _ O. در این لایه ، هر چهار وجهی با چهار وجهی مجاورش ، سه اتم اکسیژن به اشتراک گذاشته‌اند. واحد پایه است، اما Al می‌تواند حداکثر جانشین نصف اتمهای Si شود.لایه‌ای متشکل از Al در موقعیت اکتاهدرال با یونهای و بطوری که در عمل یونهای بین دو لایه از یونهای O/OH قرار می‌گیرند. عناصر Mg ، Fe و سایر یونها ، ممکن است جانشین Al شوند.
▪ گیبسیت : لایه Al _ O/OH را لایه گیبسیت می‌گویند. چون ساختمان این کانی کلا از چنین لایه‌هایی تشکیل شده است.
● تقسیم بندی ساختمانی رسها
▪ بروسیت :لایه Mg _ O/OH را لایه بروسیت می‌گویند. چون ساختمان این کانی کلا از این لایه‌ها تشکیل شده است.
▪ گروه کاندیت :
ـ ساختمان دو لایه ای دارند یعنی لایه تتراهدرال بوسیله یونهای O/OH به لایه اکتاهدرال متصل است.
ـ در آن جانشینی به جای Al و Si صورت نمی‌گیرد، لذا فرمول ساختمانی آن است.
ـ اعضا این گروه کائولینت ، هالوئیزیت (کائولینیت آبدار) ، دیکیت ، ناکریت هستند.
ـ فاصله بنیادی (فاصله بین یک لایه سیلیس با لایه سیلیس بعدی) ۷ آنگستروم است.
▪ گروه اسمکتیت :
ـ ساختمان ۳ لایه‌ای دارند. بطوری که یک لایه اکتاهدرال مانند ساندویچ بین دو لایه تتراهدرال سیلیس قرار دارد.

ـ فاصله بنیادی ۱۴ آنگستروم است و با جذب آب تا ۲۱ آنگستروم می‌رسد.

ـ اعضا این گروه شامل مونتموریلونیت ، ساپونیت ، نانترونیت (وقتی Fe جانشین Al می‌شود) و استونزیت (وقتی Mg جانشین Al شود) می‌باشند.

▪ اعضای گروه اسمکتیت :
ـ ورمیکولیت :ساختمانی مشابه اسکمتیت دارد، ولی در آن تمام موقعیتهای اکتاهدرال بوسیله و اشغال شده و جانشین شده است.

ـ ایلیت : این کانی نیز ساختمانی مشابه اسکمتیت دارد، اما به علت جانشینی به جای در لایه‌های تتراهدرال ، کمبود بار بوجود می‌آید که بوسیله که در موقعیتهای بین لایه‌ای قرار می‌گیرد، جبران می‌شود. یونهای ، و نیز در آن دیده می‌شوند. فاصله بنیادی ۱۰ آنگستروم است.

ـ کلریت :ساختمان سه لایه‌ای (مثل ایلیت و اسکمتیت) دارد، ولی لایه‌های بروسیت (Mg _ O/OH) بین آنها قرار دارند. فاصله بنیادی ۱۴ آنگستروم است.
● منشا کانیهای رسی در رسوبات یا سنگهای رسوبی- رسهای موروثی یا وراثتی :این رسها از انواع آواری هستند.
ـ رسهای تازه تشکیل شده (Neoformation) :این رسها به صورت برجا و در اثر ته‌نشینی مستقیم از محلول یا از مواد سیلیکاته آمورف و یا حاصل جانشینی هستند.
ـ رسهای تبدیلی (Transformation) :رسهای موروثی از طریق تبادل یونی یا تغییر منظم کاتیونها ، به رسهای تبدیلی ، تبدیل می‌شوند.

● فرایندهای تشکیل دهنده انواع رسها
▪ محیط هوازدگی و تشکیل خاک :اصلی‌ترین محیط تشکیل رسها مخصوصا رسهای موروثی یا وراثتی است.
▪ محیط رسوبگذاری :رسها از آب حوضه یا آبهای حفره‌ای ته‌نشین می‌شوند (مخصوصا رسهای تازه تشکیل شده).
▪ دیاژنز و دگرگونی درجه پایین :در طول این فرآیند انواعی از رسها (مخصوصا رسهای تبدیلی) حاصل می‌گردند.
● دیاژنز کانیهای رسی کانیهای رسی در طول دیاژنز اولیه و دیاژنز نهایی و همچنین در طول دگرگونی تغییر یافته و حتی دگرسان می‌شود. اصلی‌ترین فرایند فیزیکی که رسها را تحت تاثیر قرار می‌دهد، فشردگی (Compaction) است که باعث خروج آب و کاهش ضخامت آنها تا ۰،۱ ضخامت اولیه می‌شود.

●خاك در علوم مهندسي
در علوم مهندسی ، خاک مخلوط غیر یکپارچه‌ای از دانه‌های کانیها و مواد آلی فاسد شده می‌باشد که فضای خالی بین آنها توسط آب و هوا (گازها) اشغال شده است. خاک به عنوان مصالح ساختمانی در طرح‌های مهمی در مهندسی عمران بکار گرفته می‌شود و همچنین شالوده اکثر سازه‌ها بر روی آن متکی است.
بنابراین مهندسان عمران باید بخوبی خواص خاک از قبیل مبدا پیدایش ، دانه بندی ، قابلیت زهکشی آب ، نشست ، مقاومت برشی ، ظرفیت باربری و غیره را مطالعه نمایند. مکانیک خاک شاخه‌ای از علوم مهندسی است که به مطالعه مشخصات فیزیکی و رفتار توده خاکی تحت بارهای وارده می‌پردازد. مهندسی پی ، کاربرد اصول مکانیک خاک در مسائل عملی است.

[Sara12]

● تاریخچه :
تاریخچه عملیات خاکی را می‌توان به دوره‌های دور تاریخ بشری نسبت داد و آن را با قدمت پیدایش شهرنشینی یکی دانست. حفر قناتها ، کانالهای آبرسانی ، ایجاد پلها و سدهای محکم و سایر بناهایی که آثار آنها در کشورهای دنیا از ده‌ها قرن قبل تا کنون به یادگار مانده است، همه از مواردی است که به نحوی با عملیات خاکی ارتباط دارد.
● سیر تحولی و رشد توجه به بررسی و مطالعه خاک با یک دیدگاه مهندسی و به منظور تحلیل ریاضی خواص آن ، از قرن ۱۸ میلادی آغاز شد و در واقع اولین بار در عین حال مهمترین رابطه ساده در زمینه مکانیک خاک ، در سال ۱۷۷۳ توسط کولمب یک مهندس ارتشی فرانسه ارائه گردید. این رابطه ساده ، که یک رابطه اساسی در بررسی مقاومت یا عدم مقاومت خاک است .
کارهای بوسینسک در مورد تئوری اجسام الاستیک که در سال ۱۸۸۵انتشار یافت به ارائه راه حل‌های دقیق در محاسبه تنش‌ها و تغییر شکل‌های درون محیط خاکی منجر گردید و توانست در تحلیل بخش مهمی از مبحث مکانیک خاک ، پاسخگو باشد. دانش مکانیک خاک به صورت مدرن ، در ابتدای قرن حاضر گسترش روز افزونی یافت و مانند سایر علوم مهندسی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت بطوری که در سال ۱۹۲۵ کارل ترزاگی ، استاد دانشگاه هاروارد ، نتیجه تحقیقات خود را به صورت مقاله‌ای ارائه داد و در سال ۱۹۴۳ کتاب «اصول نظری مکانیک خاک» را تدوین و منتشر کرد.
کارل ترازگی (۱۹۶۳-۱۸۸۳) را به حق بنیانگذار دانش مکانیک خاک نامیده‌اند. در اینجا شایسته است از سهم محققین روسی نیز یادآور گردد، چه پژوهشگرانی چون سیتوویچ در کشور روسیه به موازات دانشمندان غربی در توسعه دادن مبحث مکانیک خاک کارهای زیادی ارائه دادند. نامبرده نیز در سال ۱۹۳۴ کتاب اصول علم مکانیک خاک را منتشر نمود.
امروزه اهمیت دانش مکانیک خاک مانند علوم دیگر روز به روز رو به فزونی است و این بویژه به این علت است که تجربه‌های گذشته در این زمینه بدون گسترش تئوری‌های مطمئن‌تر و راه حل‌های اقتصادی‌تر تکافوی حل مسائل جدید را در عمل نمی‌نماید. به علاوه ، بسط مسائل مبحث مکانیک خاک همراه با توسعه روش‌ها و دیدگاههای جدید در زمینه مکانیک محیط دانه‌ای ، گسترش و افزایش دقت در تحلیل‌های ریاضی و مدل سازی‌ها را در هر دو زمینه الزامی نموده و نیز به نتیجه رسانده است.
● مباحث کلی مکانیک خاک طرح تئوریهایی که نشان دهنده رفتار توده خاکی در برابر عوامل بیرونی ، مثل نیروهای مختلف ، باشد.
● کاربرد معلومات تئوری و تجربی در موارد و مسائل اجرایی
▪ خواص فیزیکی و شیمیایی خاک:شناخت خواص فیزیکی ، شیمیایی و کانی شناسی خاکها در بسیاری از بررسی‌ها و مطالعات و تصمیم گیری‌ها در عملیات خاکی نقش مهمی دارد. خواص فیزیکی و شیمیایی خاکها را باید عمدتا در عوامل زیر جستجو کرده و مربوط به آنها دانست.

▪ ترکیب کانی شناسی دانه‌ها:از آنجایی که خاکها از تجزیه و هوازدگی سنگهای پوسته زمین پدید آمده است‌، لذا کانی‌های تشکیل دهنده خاکها باید همان کانی‌های تشکیل دهنده سنگ مادر باشد.

▪ طبیعت سطح ذرات خاک (سطح مخصوصسطح خارجی دانه‌های خاک ، یعنی فصل مشترک محیط جامد با محیط مجاور آن که ممکن است، آب یا هوا باشد. محل پدید آمدن بعضی پدیده‌های فیزیکی یا شیمیایی است که این پدیده‌ها برخواص دیگر خاک مثل؛ مقاومت و نفوذپذیری و ... تاثیر می‌گذارد.

▪ پدیده‌های فیزیکی و شیمیایی در سطح مشترک خاک و آب: ذرات جسم جامد از شبکه‌ای از یون‌های مختلف تشکیل شده است که از اینرو بین سطح خارجی ذره و محیط اطراف آن کنش و واکنش‌هایی پدیدار می‌گردد.

▪ خاصیت مویینگی:خاصیت بالا رفتن آب در لوله‌های مویین و در حفره‌های بین ذرات خاک را خاصیت مویینگی گویند.
▪ نیروهای دافعه و جاذبه بین ذرات:نیروهای بین ذره‌ای در خاک به دو گونه‌اند. نیروهای جاذبه مولکولی بین دانه‌ها (وان در والس) و نیروهای دافعه که از نوع نیروی الکتروکینیماتیکی است.
● خواص مکانیکی خاکها
▪ اصطکاک:مقاومت جسم در برابر حرکت به علت وجود اصطکاک بین دو سطح تماس است.
▪ چسبندگی:مقاومت خاکی به علت چسبندگی دانه‌ها حاصل از مقاومت مولکولی (یعنی نیروی جاذیه الکتروشیمیایی) بین ذرات ریز است.
▪ گسیختگی توده خاک:گسیختگی توده خاک عبارتست از پایان شرایط مقاومت و آغاز برش در خاک است.
▪ تحکیم:تحکیم عبارتست از کاهش حجم حفره‌های آب‌دار درون خاک به علت افزایش فشارهای جانبی.
● کاربرد مکانیک خاک :
خاک از یک طرف به عنوان مصالح مورد توجه مهندسین و طراحان قرار می‌گیرد و از سوی دیگر به عنوان یک محیط طبیعی که در اختیار آدمی قرار گرفته است مورد توجه و استفاده است. جایی که به عنوان مصالح مورد نظر است مانند خاکریزها ، سرای خاکی ، روسازی راه و فرودگاه ، پشت دیوار حایل ، زهکش‌ها ، و به عنوان بخشی از بتن ، ماده اصلی تهیه آجر و سرامیک ، ماده اصلی تهیه چینی و کاشی ، و... حالت انتخابی و اختیاری دارد، و در جایی که به عنوان محیط مورد توجه است.مانند زیر پی‌ها ، زیر پایه پل‌ها و زیربنای جاده‌ها و محل حفر تونل‌ها و محل قرار دادن لوله‌ها و تاسیسات مکانیکی و الکتریکی (کابل های تلفن و برق و لوله کشی گاز و فاضلاب و محل احداث قناتها و محل حفر چاهها و کانال‌ها و ... همه حالت غیر انتخابی (یعنی اجباری) دارد. به هر حال در تمام موارد ذکر شده ، شناخت خواص فیزیکی و مکانیکی خاک ضرورت غیر قابل اجتناب دارد. مثلا در یک پروژه راه سازی ، چه نوع خاکی با چه نوع دانه بندی باید انتخاب شود و لایه‌های آن با چه ضخامتی و با چه رطوبتی و تا چه حد باید کوبیده شود تا جایی حاصل بتواند در برابر نیروهای وارد بر آن مقاوم باشد و وجود آبهای سطحی و بارندگی بر دوام آن اثر مخرب نداشته باشد و در برابر یخ‌زدگی و فرسایش و تغییرات جوی نیز پایدار بماند. در ایجاد یک سد خاکی ، شیب‌ها چه مقدار باشد که هم پایدار باشد و هم اقتصادی ، در صورتی که سد همگن با زهکشی است، لایه‌های زهکشی با چه ابعادی و با چه دانه بندی و چه مقدار نفوذپذیری باید باشد؟ سرعت حرکت آب و .... زه چه مقدار است؟ تورم یا نشست خاک چه مقدار باشد؟ میزان تراکم و درصد رطوبت و ضخامت لایه‌ها برای کمپاکت کردن خاک چه مقدار باید باشد؟ روش‌های حفاظت دامنه‌ها و تاج سر به چه عواملی بستگی دارد؟ و بسیاری پرسش‌های دیگر که مهندس طراح باید برای آنها جواب دقیق داشته باشد. به این ترتیب درمورد هرگونه پروژه ساختمانی و راه سازی و سد سازی مسائل متعددی از فیزیک و مکانیک خاک باید پاسخ داده شود. اهمیت دقت بیشتر و نیاز به تئوریهای دقیق‌تر هنگامی بیشتر می‌شود که حجم کارها و اهمیت پروژه بیشتر باشد.
● رابطه مکانیک خاک با سایر علوم
مبحث مکانیک خاک دانشی است که در آن خواص فیزیکی و مکانیکی خاکها ، ارتباط این خواص با عوامل بیرونی ، مقاومت خاک در برابر نیروها ، تغییر شکل خاک در اثر نیروها ، مسایل مربوط به حرکت یا سکون آب در خاک ، چگونگی و مقدار فشرده شدن خاکها و چگونگی و مقدار تنش‌ها و تغییر شکل‌های هر نقطه از محیط خاکی در اثر عملکرد یک نیروی خارجی و ... بحث می‌شود.در این راستا گاهی نیاز به مطالعه خواص شیمیایی و کانی شناسی دانه‌های خاک است و گاهی نیاز به بررسی پیدایش و منشا خاکها و گاهی نیاز به استفاده از دانش هیدرولیک و دانش‌های دیگر است. از اینرو ارتباط این مبحث با دیگر مباحث علمی چون فیزیک ، شیمی ، زمین شناسی ، کانی شناسی ، هیدرولیک و مکانیک سیالات را نباید از نظر دور داشت.
●PH خاک: خاک ها در بر دارنده واکنش هاي شيميايي آلي و غير آلي هستند. بيشتر اين واکنش ها بستگي به تنوع خصوصيات شيميايي خاک ها دارند. يکي از مهمترين خصوصيات شيميايي يک خاک PH آن است. PH خاک در ارتباط با غلظت يون هيدروژن آزاد در زمينه خاک است. يون هاي هيدروژن در خاک توسط تجزيه آب، فعاليت هاي شيميايي ريشه و بيشتر واکنش هاي هوازدگي شيميايي به وجود مي آيند. غلظت يون هاي هيدروژن تعيين کننده PH خاک است. خاک هاي با غلظت هاي بالاي يون هيدروژن تمايل به حالت اسيدي دارند. خاک هاي آلکالن(قليايي) غلظت نسبتا پاييني از يون هيدروژن را دارند.

●جابجايي: هنگامي که آب ها در داخل خاک به سمت پايين حرکت مي کنند، باعث انتقال شيميايي و مکانيکي مواد مي شوند. فرايند انتقال مواد بوسيله باد و باران، ذرات ريز مانند رس يا مواد حل شده را به سطوح پايين تر در خاک منتقل مي کند. به فرايند ته نشست اين ذرات ريز در سطوح پايين تر خاک ته نشيني (illuviation) گفته مي شود. آبهاي نفوذي که به سمت پايين حرکت مي کنند باعث انتقال مواد مغذي و مواد شيميايي پيچيده در خاک مي شوند، مانند کوچکترين ذرات. اين مواد حل شده از لايه هاي سطحي جدا شده و توسط آبهاي زير زميني در سطوح پايين تر ته نشست پيدا مي کنند. انتقال شيميايي کامل اين مواد از خاک "Leaching" ناميده مي شود.
حاصلخيزي خاک مستقيما متاثر از PH از طريق انحلال بيشتر مواد غذايي است. در PH پايين تر از 5/5 بيشتر مواد غذايي به شدت قابل انحلال بوده و به آساني از مقطع خاک شسته مي شوند. در PH هاي بالاتر مواد غذايي غير قابل انحلال شده و گياهان نمي توانند به آساني از آنها استفاده کنند. حداکثر حاصلخيزي خاک در PH بين 6- 2/7 اتفاق مي افتد.
●رنگ خاک: خاک ها متمايل به داشتن تغييرات مشخصي در رنگ هم در جهت افقي و هم در جهت عمودي هستند. رنگي شدن خاک ها بدليل فاکتورهاي گوناگوني ايجاد مي گردد. خاک مرطوب نواحي استوايي عموما قرمز تا زرد است که علت آن اکسيده شدن آهن يا آلومينيم مي باشد. در علفزارهاي مناطق معتدل مقادير بسيار زياد هوموس باعث تيره شدن خاک مي شود. شسته شدن زياد آهن باعث مي شود خاک هاي مناطق جنگلي، خاکستري شوند. سطح بالاي آب در خاک باعث احياي آهن شده و اين خاک ها متمايل به داشتن رنگ هاي ظاهرا آبي_ خاکستري يا آبي متمايل به سبز هستند. مواد آلي رنگ خاک را سياه مي کنند. ترکيب اکسيد آهن و محتوي آلي باعث مي شود که بيشتر انواع اين خاک ها رنگ قهوه اي داشته باشند. ديگر مواد رنگ زا که گاهي حضور دارند شامل: سفيد مربوط به کربنات کلسيم، سياه مربوط به اکسيد منگنز و سياه که مربوط به ترکيبات کربن دار مي باشد.
●فرآيندهاي تشکيل خاک:
1) فرآيندهاي بيروني تشکيل خاک
▪هوازدگي:به دگرگوني فيزيکي و شيميايي سنگها و کانيها در سطح زمين يا نزديک آن هوازدگي گفته مي شود. اين فرآيند باعث خرد شدن سنگها و تجزيه و تغييراتي در کانيهاي اوليه و ثانويه مي شود و آنها را به حالت پايدارتري در محيط خودشان مي رساند. انواع هوازدگي شامل فيزيکي و شيميايي است.

الف) هوازدگي فيزيکي: شامل خرد شدن سنگها بدون تغيير شيميايي و مينرالوژيکي است که در آن فقط سنگها به قطعات کوچکتر تقسيم مي شوند. عوامل اصلي شکسته شدن سنگها، تنشهاي درون سنگ به علل:
- نوسان دماي شب و روز- فشار ناشي از يخ زدن در سنگها- فشار حاصل از رشد بلورها
- ته نشست محلولها در درز و شکاف سنگ- رشد ريشه گياه

ب) هوازدگي شيميايي: شامل تغيير در ساختار شيميايي و کاني شناختي سنگها مي شود و فرآيندهاي آن عبارتند از:
- اکسيداسيون و احياء
- آبگيري(هيدروليز)
- انحلال
- کلات شدن(پيوند يک يون فلزي با يک

[Sara12]

بطور کلي هر دو فرآيند فوق در تشکيل خاک نقش مهمي دارند ولي در اين بين نقش هوازدگي شيميايي بعلت تنوع عوامل آن مهمتر است. فرآيندهايي هوازدگي که اساسا در خاک رخ مي دهند عبارتند از:
- چرخه اکسيداسيون و احياء
- جابجايي آلومينيوم از ساختمان رس به داخل هيدروکسدهاي آبدار از طريق جايگاه هاي تبادلي
- خروج پتاسيم از لايه هاي ميکا- ته نشست آلومينيوم بين لايه اي در کانيهاي رسي
- تشکيل گيبسيت و سيليسي شدن دوباره- تشکيل کانيهاي ثانويه آهن

2) فرآيندهاي دروني تشکيل خاک:
اين فرآيندها که به فرآيندهاي پدوژني نيز معروفند شامل به دست آوردن و از بين رفتن ماده ها از يک پيکره خاک است که بر اساس چهار پديده فروساييدگي، افزايش ضخامت خاک، ويژگيهاي ژئومورفي حد واسط يا جابجايي درون يک خاک صورت مي گيرد. فرآيندهاي پدوژني شامل افزايش مواد آلي و کاني به خاک، تلفات اين مواد از خاک، انتقال اين مواد از نقطه اي به نقطه ديگر و دگرگوني مواد آلي و کاني درون خاک مي باشد.فرآيندهاي جابجايي مواد در خاک شامل:- آبشويي - فرسايش سطحي - غني شدگي- انباشتگي - آهک زدايي - سيليس زدايي- شورزدايي – شورشدن
●تعيين سن خاکها: تعيين سن خاکها از راه هاي مختلف انجام مي شود:شمارش حلقه اي تنه درخت، روشهاي استفاده از راديوايزوتوپ کربن (C14) و بهره وري از اصول ژئومورفولوژي و چينه شناسي که با تاييد راديوايزوتوپ کربن همراه است، براي تعيين سن خاکها در سطوح ژئومورفولوژيکي گوناگون بکار مي رود.
در بسياري از نقاط، سن مطلق سطوح ژئومورفي در دسترس نيست، از اين رو تعيين سن آنها و خاکهايي که رويشان تشکيل مي شود بايد نسبي بوده يا براي برآورد سن تقريبي به نشانه هاي چينه شناسي يا پيشينه هاي سنگواره اي وابسته باشد.
●سرعت تشکيل خاک: پرسشي که اغلب در رابطه با از دست دادن خاک به وسيله فرسايش پيش مي آيد، آن است که مدت زمان لازم براي تشکيل 2 تا 3 سانتي متر خاک چقدر است؟ خاک شناسان در اين مورد بر اساس اينچ يا سانتي متر فکر نمي کنند بلکه در اين رابطه افقها، لايه ها و پروفيلها را در نظر مي گيرد. تفاوتي که بين سرعت تشکيل خاک بر روي سنگهاي يکپارچه و ته نشستهاي غير يکپارچه وجود دارد آشکار است.
کلارک با بررسي مواد محلول در رودخانه ها اين گونه نتيجه گيري کرد که سطح اراضي کره زمين در هر 30000 سال به اندازه 30 سانتي متر پايين مي رود. مقادير زيادي از مواد بايد از خاکهاي کامل جوان و مسن خارج شده باشند. عواملي که بر سرعت پديده پدوژنز تاثير دارند شامل شدت هوازدگي فساد و پسروي و ماندگي پدولوژيکي باشد. شدت هوازدگي در واحد حجم خاک براي پروفيلهاي کم عمق که تکوين آنها به کندي از سنگهاي آذرين ريز بافت انجام شده بيشتر از پروفيلهاي کم عمقتري است که با سن و اقليم همسان از سنگهاي درشت بافت گابرو تشکيل شده است. پسروي شامل فرآيندهاي برگشتي است مانند آنچه که در مورد شور شدن دوباره فصلي خاکي که تدريجا آبشويي شده ملاحظه مي گردد. ماندگي پدولوژيکي خاک به پايداري آن در برابر شرايط تغيير يافته محيطي گفته مي شود.

●پايداري خاک در مقادير مختلف رطوبت:
پايداري اجزاء خاک در هر افق تاثير زيادي بر روي خصوصيات متعدد خاک دارد. متاسفانه سنجش صحرايي اين خاصيت زياد دقيق نيست. در صحرا، پايداري خاک در بيشترين مقادير ممکن رطوبتي به کار برده مي شود.

1- پايداري در حالت تر(مقدار رطوبت مساوي يا کمي بيشتر از حد ظرفيت زراعي است).
الف) چسبندگي(Stickyness خاصيت چسبندگي به ساير اجسام.
b) کمي چسبنده(Slightly sticky خاک به يکي از انگشتان مي چسبد ولي به انگشتان ديگر نمي چسبد.
c) چسبنده(Sticky خاک هم به انگشتان و هم به شست مي چسبد و تا اندازه اي کش مي آيد.
d) بسيار چسبنده(Very sticky خاک به شدت به انگشتان و شست مي چسبد.
ب) شکل پذير(Plasticity ظرفيت قالب گيري با دست.

a) شکل ناپذير(non plastic با غلتاندن خاک بين دو دست، ميله ايجاد مي شود.
b) کمي شکل پذير(Slightly plastic با غلتاندن خاک بين دو دست فقط ميله هاي کوتاه کمتر از يک سانتي متر ايجاد مي شود.

c) شکل پذير(Plastic ميله هاي بلند را ميتوان ايجاد کرد و فشار کمي لازم است تا بتوان يک قطعه شکل يافته را در هم شکست.
d) بسيار شکل پذير(Very plastic فشار زيادي لازم است تا يک قطعه قالب گرفته را بتوان تغيير شکل داد.
2- پايداري در حالت مرطوب:(رطوبت خاک بين خشکي و حد ظرفيت زراعي است).
a) شل(Loose ذرات خاک به هم پيوسته نيستند.b) خيلي ترد(Very friable خاکدانه ها به آساني بين شست و انگشت خرد مي شوند.
c) ترد(Friable فشار ملايمي بين شست و انگشت لازم است تا خاکدانه ها را خرد کند.
d) سفت(Firm فشار متوسطي بين شست و انگشت لازم است تا بتوان خاکدانه ها را خرد کرد.
e) خيلي سفت(Very firm فشار زيادي بين شست و انگشت لازم است تا بتوان خاکدانه ها را خرد کرد.
f) فوق العاده سفت(Extremely firm خاکدانه ها را نمي توان با فشار شست و انگشت خرد کرد.
3- پايداري در حالت خشک:(خاک خشک در مجاورت هوا)
a) شل(Loose ذرات خاک به هم پيوسته نيستند.
b) نرم(Soft خاکدانه ها به آساني در دست به دانه هاي مجزا مي ***ند.
c) کمي سخت(Slightly hard فشار ملايمي بين شست و انگشت لازم است تا خاک را خرد کند.
d) سخت(Hard خاکدانه ها بين شست و انگشت به زحمت قابل شکستن مي باشد.
e) فوق العاده سخت(Extremely hard خاکدانه ها را با دو دست هم نمي توان در هم شکست
●تيپهاي خاک مناطق مختلف جغرافيايي جهان ( از استوا تا قطب شمال)

خاکهاي حاره اي و مجاور حاره اي تقريبا 25 درصد سطح کره زمين را مناطق حاره اي اشغال کرده است. در تشکيل خاکهاي حاره اي آب و هوا و رستنيها بيش از ساير عوامل موثر هستند. در اين مناطق درجه حرارت ماهيانه در سردترين ماه بالاي 18 درجه سانتيگراد است بعلاوه خصوصيات ديگري نيز اين مناطق دارند که عبارتند از: نوسان کم درجه حرارت، باران ساليانه زياد، نبود فصل خزان، وجود پوشش گياهي و جنگلي انبوه و هميشه سبز، تجزيه سنگها و شستشوي سريع بازها.
خاکهاي مناطق حاره اي با خاکهاي مناطق قطبي بعللي که در بالا توضيح داده شد متفاوت است. چون آب و هواي قطبي داراي زمستانهاي سرد و طولاني است، از اين رو ضخامت خاک مناطق مزبور فوق العاده کم است، اما آب و هواي حاره اي واقعي باعث تخريب بسيار زياد سنگها شده و درنتيجه ضخامت خاکهاي آن خيلي زياد است. تخريب در اين مناطق بيشتر شيميايي است درصورتي که در مناطق قطبي تخريب بيشتر بصورت مکانيکي صورت مي گيرد. دوره يخبندان، در تکامل خاکهاي حاره اي خللي وارد نياورده بلکه فقط تکامل آن را تغيير داده است. بنابراين خاکهاي حاره اي در حقيقت بسيار قديمي تر از خاکهاي قسمت اعظم اروپا يا قسمتهاي ديگر جهان است.

[Sara12]

●تيپهاي مختلف خاک:
الف) تقسيم بندي بر اساس نوع ماده:
چنانچه سنگ مادر کربناتي نباشد خاکهاي زير تشکيل مي شود:
1- ليمونهاي قرمز: اين خاک چسبنده و داراي مقدار زيادي کائولينيت است.
2- خاکهاي سرخ به معناي واقعي: دانه بندي اين خاک ريز است و به آساني خرد مي شود. اسيد سيليسيلک، در خاکهاي سرخ به شدت شسته شده و همچنين از بازها فقير هستند.
3- خاکهاي سرخ لاتريتي: که در به مقدار زيادي اکسيد آلومينيوم آزاد وجود دارد. اين خاکها در آب و هواي مرطوب که دوره خشکي آنها زياد طولاني نباشد، تشکيل مي شود.
ب) تقسيم بندي بر اساس آب و هوا، رستنيها و شستشوي خاک:
▪ خاکهاي سرخ ساواني: که در آب و هواي متغير مرطوب تشکيل شده و به اندازه کافي حاصلخيز است.
▪خاکهاي استپي علف بلند ( چرنوزيم و خاکهاي مشابه آن
چرنوزيم و خاکهاي مشابه آن بيشتر تحت تاثير آب و هوا و رستيها پيدايش مي يابد.در اکراين، قسمت مرکزي ايلات متحده آمريکا، سيبري جنوبي و همچنين در زير بقاياي گياهان استپي آلمان، خاکهايي وجود دارد که به آنها خاکهاي سياه استپي يا چرنوزيم ( Tschernosem ) مي گويند.
اين خاک از افقهاي A و C تشکيل شده است که افق A به رنگ خاکستري سياه و داراي بافت بسيار خوبي است که در مقابل عوامل مکانيکي مانند باران، يخبندان و غيره از خود مقاومت نشان مي دهد. اين داراي سوراخها و منافذ ريز فراواني است که تا 60 درصد حجم خاک را اشغال مي کند و داراي موجودات زنده فراواني است. ضخامت اين افق تا 150 سانتيمتر نيز مي رسد. افق A داراي مقدار هوموس کمي است و حداکثر به 10 درصد مي رسد. نسبت کربن به نيتروژن 8 تا 12 بوده و PH آن تقريبا 5/6 تا 7 است. اين افق فاقد کربنات کلسيم است. افق C که سنگ مادر چرنوزيم را تشکيل مي دهد، اغلب از لس است.
شرايط تشکيل چرنوزيم: اين خاکها در آب و هواي خشک تشکيل مي شوند. زمستانهاي سرد و تابستانهاي گرم از مشخصه هاي اين تيپ آب و هوا مي باشد. در منطقه تشکيل چرنوزيم مقدار بارش ساليانه در حدود 350 تا 500 ميليمتر است و بيشتر در اوايل بهار مي بارد.
خاکهاي مناطق خشک ( خاکهاي استپي علف کوتاه، خاکهاي بياباني و نيمه بياباني ) در اينجا آب و هوا و رستنيها عامل اصلي تشکيل دهنده خاک است.

●تاثير عمومي آب و هواي خشک:
اين مناطق آب و هوايي در نيمکره شمالي از آفريقاي شمالي شروع شده، از عربستان و آسياي مرکزي گذشته تا چين شمالي ادامه مي يابد. در نيمکره جنوبي شامل قسمتهايي از شمال شيلي، آرژانتين، آفريقاي جنوبي و استراليا مي شود. اين آب و هوا که تقريبا يک چهارم از کره زمين را در بر مي گيرد، از لحاظ تشکيل خاک و کشاورزي داراي مشخصات زير است:
1- نزولات جوي کمتر از تبخير است، ريزش باران در آانجا بيشتر بصورت حادثه اي بوده و تبخير زياد و بالا آمدن آب باعث جمع شدن بازها در خاک مي شود.
2- خشکي هوا در آنجا شديد و جمعيت آن کم است.
3- اختلاف زياد درجه حرارت در اين مناطق، سبب تخريب فيزيکي شديد سنگها مي شود.
4- پوشش گياهي آن در مقايسه با مناطق معتدلع گرم و مرطوب کمتر است و هر چه از مناطق استپ جنگلي به طرف مناطق بياباني پيش برويم، پوشش گياهي به تدريج رو به کاهش مي رود، به اين صورتهکه استپ درختي رفته رفته به استپ بوته اي و سپس بتدريج به استپ علفي و بعد به مناطق نيمه بياباني و آنگاه به مناطق بياباني مي رسيم. جنگلها، محدود به خاکهايي مي شود که داراي آب اضافي ( آب زيرزميني و آب ذخيره فصلي ) باشند.
5- خاکهاي مناطق خشک، هميشه از کاتيونها ( کلسيم، منيزيم و سديم ) اشباع شده است و نمک موجود در آب زيرزميني نيز براي تشکيل خاک اهميت دارد.

●نمونه هايي از خاکهاي مناطق خشک:
1- خاکهاي بلوطي رنگ: آنها خاکهاي استپهاي علف کوتاه است و از لحاظ ساختمان و رنگ با خاکهاي سياه استپي متفاوت است. اين خاکها به علت خشکي زياد آب و هوا از لحاظ تشکيل هوموس، کيفيت هوموس و دانه بندي به خوبي خاکهاي سياه استپي ( چرنوزيم ) نيست. مقدار هوموس آن 2 تا 4 درصد و نسبت کربن به ازت در هوموس تقريبا 12 است. در آب و هواي استپي که تابستانهاي آن گرم و زمستانهاي آن سرد و تقريبا داراي 250 تا 300 ميليمتر باران در سال است، تشکيل مي شود. در اين خاکها نسبت به چرنوزيم بوته کمتري مي رويد. پراکندگي اين خاکها در مناطق وسيعي از آمريکاي شمالي، اروپاي جنوب شرقي و آسياي مرکزي مي باشد.
رنگ افق A در اين خاکها به رنگ بلوط است. در اين خاکها منافذ و سوراخهاي ريز متعددي وجود دارد که آنها را جانوران بوجود آورده اند. اين گذرگاه هاي حيواني غالبا به شکل جيبي وارد افق B مي شود. افق C اغلب از لس تشکيل شده است. در اين خاکها کربنات کلسيوم به علت خشکي زياد کمتر شسته مي شود و در عمق 40 تا 60 سانتيمتري از سطح خاک قرار دارد. کمي پايين تر از آن ممکن است سولفات کلسيوم ( گچ ) ظاهر گردد.
2- خاکهاي خاکستري و قهوه اي نيمه بياباني: در اين مناطق 125 تا 250 ميليمتر در سال باران مي بارد و گياهان آن مقاوم به خشکي و شوري هستند. در چنين شرايطي پوشش گياهي خيلي تنک بوده و بقاياي گياهي خيلي کم است لذا مقدار هوموس افق A در اين خاک تقريبا به 1 درصد مي رسد. رنگ قسمتهاي سطحي تر اين خاکها کمي روشن تر از قسمت زيرين آن است و واکنش خاک رويي آن اغلب قليايي است. افق B بيشتر از افق A کربنات دارد، بعلاوه افق B اغلب داراي گچ بيشتري نيز هست. در اين خاکها علاوه بر کلسيم و منيزيوم، سديم نيز در قسمت قابل واکنش خاک وجود دارد که باعث نامرغوبي ويژه اي در خواص افق B مي شود. خاکهاي قهوه اي و خاکستري در مناطق خشک آسيا و قسمت غربي آمريکاي شمالي ديده مي شود.ا سرخ: اين خاک شستشو يافته، از لحاظ باز فقير و در منا 3- خاکهاي بياباني:
خاکهاي بياباني واقعي، در مناطقي تشکيل مي شود که نزولات جوي آن کمتر از 125 ميليمتر در سال است، در اين خاکها به علاوه فقر پوشش گياهي، هوموس به حداقل ممکن مي رسد و خشکي زياد و فقر پوشش گياهي، مانع از تخريب شيميايي و تشکيل خاک مي شود. فقط پس از انکه خاک، گاهگاهي بر اثر رگبارهاي حادثه اي مرطوب مي شود، تخريب شيميايي بطور موقت انجام و تشکيل خاک به معني محدود کلمه صورت مي گيرد.رطوبت و تخريب اتفاقي، مانع از انتقال مواد از قسمتهاي سطحي خاک به قسمتهاي زيرين مي شود. در اين خاکها بيشتر قشرهايي از کربنات کلسيم، سولفات کلسيم، سيليس و اکسيد آهن تشکيل مي شود. سديم بيشتر در قسمتهايي از خاک که کمتر تکامل يافته و قابليت واکنش آن نيز کم است، وجود دارد.
●خاکهاي قهوه اي جنگلي( خاک جنگلهاي مخلوط )منطقه اصلي خاکهاي قهوه اي اروپاي مرکزي است. از اين رو به خاکهاي قهوه اي جنگلي، خاکهاي قهوه اي اروپاي مرکزي نيز مي گويند.شرايط تشکيل:
1- سنگ مادر نبايد از لحاظ بازها خيلي فقير يا داراي مقدار زيادي بي کربنات باشد، بلکه مقدار متوسطي از بازها بصورت سيليکات کافي است.
2- آب اضافي نبايد در خاک موجود باشد ( چه بصورت آب زيرزميني و چه بصورت آب ذخيره فصلي ) و براي اينکه آب ذخيره در زمين تشکيل نگردد زمين نبايد زياد هموار باشد، بنابراين ناهمواري متوسط کمال مطلوب است.
3- آب و هواي معتدل با باران پراکنده در تمام طول سال، اختلاف کم درجه حرارت بين شب و روز و زمستان و تابستان و بارش ساليانه حداقل 500 ميليمتر در سال جن بنابر آنچه گفته شد، براي تشکيل خاک قهوه اي تنها تاثير آب و هواي معتدل که داراي رطوبت معيني باشد کافي نيست، بلکه پوشش طبيعي، ناهمواري و سنگ مادر نيز موثر است.

●نيمرخ هاي خاک قهوه اي جنگلي:
افق A: هوموسي، خاکستري قهوه اي، کمي چسبنده، پر از ريشه، بافت مرغوب، تا اندازه اي غني از لحاظ جانوران کوچک، واکنش کمي اسيدي، نسبت کربن به ازت تقريبا 15 تا 18.
افق B: ليمويي تر و چسبنده تر از افق A، قهوه اي تا زرد مايل به قهوه اي، کمي اسيدي، بدون کربنات، پر از ريشه و اغلب داراي مجراهاي ريزي که توسط ريشه بوجود آمده است.
افق C: ممکن است داراي کربنات باشد ( مثلا لس )، وقتي که کربنات نداشته باشد ( مثلا گنيس ) کم کم از B به C تبديل ميگردد.ترکيبات آهن به بصورت آهن سه ظرفيتي است.
●تقسيم بندي خاکهاي قهوه اي بر اساس زير است:
اول- مقدار بازها:
بسته به ميزان PH خاک به خاکهاي از لحاظ بازي غني ( PH بين 6-7 ) و فقير ( 8/4 تا 5/5 )
دوم- مقدار رس: اگر مقدار رس کم باشد، خاکهاي ماسه اي و اگر رس زياد باشد، خاکهاي ليموني نارس بوجود مي آيند.گلها خاکهاي جنگل سوزني برگ شمالي و توندرا( نواحي مجاور قطبي )
●انواع آب و هواي مرطوب از ديدگاه خاک شناسي:
1- آب و هوايي که داراي خصوصيات شمالي است: ( به عقيده کپن، آب و هواي آن در زمستان سرد و مرطوب است ) در اين نوع آب و هوا با اينکه نزولات جوي خيلي کم است باز هم خاک داراي رطوبت زياد است و اختلاف درجه حرارت بين فصل سرد و گرم بسيار زياد است. در قسمتهاي شمالي و مرکزي منطقه اي که داراي اين تيپ آب و هوا است، جنگل سوزني برگ وجود دارد.

2- آب و هواي معتدل: (به عقيده کپن، اين آب و هوا، کم مرطوب است ) در اين آب و هوا رطوبت زياد و اختلاف درجه حرارت بين روز شب و زمستان و تابستان کم است. باران در تمام فصول مي بارد. در قسمتهاي کوهستان، جنگلهاي مخلوط آلش و کاج وجود دارد.
3- آب و هواي مرطوب حاره اي: مربوط به جنگلهاي هميشه سبز مناطق حاره و مجاور حاره است.
●پدوزول:
1- پدوزولهاي نمونه شمالي: اين خاکها در زير جنگل وزني برگ شمالي تشکيل شده است. رطوبت آنجا نسبت به منطقه چرنوزيم خيلي بيشتر است. کربنات و بازها بر اثر رطوبت زياد شسته شده، به افقهاي تحتاني منتقل گرديده، از اين رو بافت خاک بسيار نامرغوب و محيط خاک اسيدي شده است. افق B پدوزول، ليموني سفت و به رنگ قهوه اي است. افق A به سه افق فرعي A0، A1 و A2 تقسيم مي شود. رنگ افق A بعلت شسته شدن هوموس و افزايش درجه اسيدي خاک و تخريب رس روشن است. نسبت کربن به ازت آن زياد و در حدود 20 تا 30 است. اکسيدهاي آهن و آلومينيوم ضمن تشکيل پدوزول به از افقهاي سطحي به افق B انتقال مي يابد. اين خاکها در روسيه، اروپاي شمالي و آمريکاي شمالي گسترش دارند.
●شرح افقهاي پدوزول:
A0: بقاياي گياهان جنگلي، بي شکل، قهوه اي سرخ تيره، طبقه طبقه با ضخامت 2 تا 5 سانتيمتر.
A1: خاکستري تيره، هوموسي، بافت دانه اي مجزا، ضخامت 1 تا 5 سانتيمتر، PH در حدود 5/4.
A2: خاکستري روشن، ماسه اي، داراي مقدار زيادي کوارتز، فقيرترين افق از لحاظ اسيد سيليسيک، اکسيد آهن و آلومينيوم و PH در حدود 2/4 تا 7/4.
B: رنگ مشابه زنگ آهن، داراي اکسيد اهن و آلومينيوم.

2- شبه پدوزولها:
اين خاکها در کشورهاي مجاور مناطق حاره که داراي رطوبت زياد هستند مثل اندونزي، برخي نواحي استراليا و چين و جنوب غربي آمريکا تشکيل مي شود. اين خاکها داراي مشخصات زير هستند:رنگ پريده، واکنش اسيدي، پوشش هوموسي ضخيم، بعلت اينکه بخشهاي زيرين اين خاک تحت تاثير آب قرار دارد، بايد آن را جزو خاکهاي اسيدي که تحت تاثير آب ذخيرهتشکيل شده و داراي افق رنگ پريده است محسوب داشت.
3- پدوزولهاي ثانويه:اين خاکها در اثر دخالت انسان، از تيپهاي ديگر خاک منتج مي شود.مثلا در آلمان در اثر تخريب جنگلهاي پهن برگ طبيعي از خاک قهوه اي بوجود آمده است. فرقهاي اساسي اين خاک با پدوزولهاي طبيعي عبارتند از:مشخص بودن افق A در نوع ثانويه، اسيديته بالاتر خاک بين 3 تا 5/3، نبود لايه فرعي A1
4- پدوزولهاي اصلاح شده:اين عمل توسط انسان و بر روي پدوزولهاي طبيعي صورت گرفته است. اين پدوزولها بر اثر از بين رفتنيک اجتماع گياهي مصنوعي بوسيله يک اجتماع گياه طبيعي يا بوجود آمدن علفزار، بجاي جنگل بوجود مي آيد.
●خاکهاي نواحي مجاور قطبي:از خصوصيات اين خاکها، آب و هواي توندايي، رطوبت زياد هوا، باران کم و ابر زياد است.در برخي نواحي و بطور محلي خاک خشک و گرم است ولي در بيشتر مواقع غالبا در تمام طول سال يخ بسته است. پوشش گياهي در اين محلها محدود به انواع بعضي از درختان کوتاه قد ( بتولا و ساليکس )، خزه و گلسنگها است. ضخامت نيمرخ خاک در اين مناطق از چند سانتي متر ***** نمي کند. بعلت تجزيه کم مواد آلي در اين مناطق، هوموس آنها نسبتا زياد است. بعلت پوشش گياهي کم خاک آنجا بيشتر تحت تاثير فرسايش قرار مي گيرد. اين خاکها در سيبري، کاناداي شمالي و آلاسکا گسترش دارند
خاکهاي حاصل از تاثير سنگ و آب و هوا:
الف- سيروزم : خاک نارس مناطق معتدل است و خواص آن بستگي به سنگ مادر دارد از اين جهت در تقسيم بندي آن به انواع مختلف، اغلب نوع سنگ مادر را در نظر مي گيرند. سيزومهاي حاصل از سنگهاي سست و آزاد جزو ريگوسلها و سيزومهاي حاصل از سنگهاي سفت و سخت جزو ليتوسلها بشمار مي آيند. اين خاکها را اغلب مي توان در مناطق کوهستاني، روي رسوبات جديد و در محلهايي که خاک فرسايش يافته پيدا نمود.

[Sara12]

ب- خاکهاي حاصل از سنگهاي کربناته:
1-رندزين يا خاک کربناتي- هوموسي: از سنگ آهک در آب و هواي اروپاي مرکزي، اصولا خاکهاي کم عمقي که تا اندازه اي خشک و داراي رنگ هوموسي قوي است، بوجود مي آيد. افق A داراي بافت بسيار مرغوب بوده و خاکدانه آن به آساني خرد مي شود. اين افق داراي کلسيوم، منيزيوم و همچنين هوموسي که تا اندازه اي از لحاظ ازت غني است، تشکيل شده و ضخامت آن 10 تا 30 سانتيمتر است. نوعي از اين خاک بنام رندزين خاکستري غني از جانوان خاک زي بوده و در مناطقي که درصد آهک سنگ زياد باشد تشکيل مي شود.
2- ترافوسکا: از سنگ آهک تشکيل مي شود و داراي مشخصات زير است:افقA ان قهوه اي تيره و افق B آن ليموني، به رنگ قهوه اي سرخ درخشان است. در افق C سنگ آهک دار قرار دارد. اين خاک در قمتهاي شمالي آلپ و در ديگر قسمتهاي جنوبي اروپاي مرکزي يافت مي شود.

3- تراروسا: اين خاک نيز از سنگ آهک و بيشتر در آب و هواي زيتوني منطقه مديترانه تشکيل مي شود. افق A آن به رنگ قهوه اي قرمز است که در آن رنگ هوموسي بطور آشکار ديده نمي شود. رنگ افق B قرمز
اکهادرخشان تا سرخ مايل به قهوه اي بوده که اين رنگ ناشي حضور اکسيد آهن آبدار مي باشد. در اين افق قطعات آهک نيز ديده مي شود. در زير اين افق بلافاصله صخره هاي آهکي تخريب نشده وجود دارد.

ج- خاکهاي حاصل از سنگهاي غير کربناتي با ترکيبات کاني يکنواخت:
اين خاکها اهميت محلي دارند و داراي مشخصات زير هستند:
رنگ آنهاتيره است، غني از بازها هستند، مقدار هوموس آنها بسيار زياد ( 6 تا 7 درصد )، نسبت کربن به ازت خيلي کوچک ( کمتر از 9 ) و غالبا فاقد افق B است. گياهان در افق A خوب ريشه دوانيده و در اين افق تعداد زيادي موجود زنده زندگي مي کنند. ميزان کلسيم و منيزيم آنها ( بستگي به نوع سنگ ) بالا است.
د- رانکر: از خاک نارس بوجود مي آيد، يعني اينکه در خاک نارس، در نتيجه پيشرفت تخريب فيزيکي و شيميايي،رخاکي بوجود مي آيد که قسمت رويي آن داراي هوموس است. رانکرها نيز مانند سيزومها اگر حاصل از سنگهاي سست و آزاد باشند، جزو ريگوسلها و اگر حاصل از سنگهاي سفت و سخت باشد، جزو ليتوسلها بشمار مي آيند. اگر سنگ اوليه رانکر غني از سيليکات و به آساني تخريب شود، رانکر مربوطه پس از تکامل به خاک قهوه اي تبدبل مي شود. اما از رانکري که روي سنگ فقير از لحاظ سيليکات قرار دارد، پدوزول بوجود خواهد آمد

●خاکهاي هيدرومورفي:اگر سطح آبهاي زير زميني بالا باشد يا اينکه بر اثر طغيان رودخانه،دريا و غيره سطح زمين را بپوشاند يا در طبقات غير قابل نفوذ بصورت مسدود شده باقي بماند، خاکهايي تشکيل مي شوند که که تکاملشان به ميزان قابل توجهيبستگي به تاثير آب زير زميني و آب ذخيره فصلي دارد. عوامل اصلي موثر در تشکيل خاکهاي هيدرومورفي، آب، ناهمواري و آب و هوا هستند.
●انواع خاکهاي هيدرومورفي:
1- گلاي:گلاي نام يک تيپ خاک و کلمه اي است روسي که بيشتر معني توده رسي چسبنده را ميدهد. آب زيرزميني در تشکيل آن نقش بسزايي دارد. گلاي داراي افقها Ah و G0 است.افق Ah، هوموسي است و تحت تاثير آب قرار ندارد و در زير آن افقG0 ( افق اکسايشي ) ديده مي شود. اين افق با بالا رفتن سطح آب زيرزميني گاهي خيس و گاهي خشک است و بنابراين رطوبت خاک دايم در حال تغيير است. در مواقعي که اين افق خشک است، پديده اکسايش اتفاق افتاده و در نتيجه آن لکه هاي زرد مايل به قرمز، که شبيه زنگ آهن است، تشکيل مي شود.در فصل مرطوب پديده احياء اتفاق مي افتد که در نتيجه آن لکه هاي خاکستري کم رنگ تا کبود در افق G0 بوجود مي آيد.
زير اين افق، افق Gr ديده مي شود که هميشه تحت تاثير آبهاي زير زميني قرار دارد و رنگ آن خاکستريکم رنگ تا کبود است.
گلاي را مي توان بيشتر در مناطق علفزار، کنار رودخانه هاي کوچک و جويها يافت.
2- پسيدوگلاي: پسيدوگلاي تحت تاثير آب ذخيره فصلي بوجود مي آيد. آبهاي فصلي زماني در خاک ذخيره مي شود که خاک داراي مقدار زيادي رس و لاي بوده و يک طبقه يا يک افق غير قابل نفوذ در خاک تشکيل شده باشد. از ديگر شراط تشکيل آن وجود آب و هواي سرد پرباران است. در فصول مرطوب که هوا نمي تواند وارد خاک شود، درنتيجه رنگ خاک در اثر پديده احياء آبي کمرنگ و يا سبز کمرنگ مي گردد. در فصول خشک و موقع رويش گياه، افقهاي سطحي خشکتر شده و در نتيجه پديده اکسايش رنگ خاک به رنگ خاکستري سرخ در مي آيد. پسيدوگلاي از افقهاي Ah، g1 و g2 تشکيل شده است.افق Ah هوموسي است و زير آن افق g1 قرار دارد که نسبت به افق زيرين خود يعني g2 زودتر خشک شده و پديده اکسايش در آن صورت مي گيرد. رنگ افق g1 خاکستري روشن تا تيره همراه با لکه هاي زيادي به رنگ قرمز مايل به قهوه اي مي باشد. رنگ افق g2 مايل به خاکستري سرخ تا قهوه اي مايل به زنگ آهن است که لکه هاي خاکستري روشن در آن ديده مي شود و نمايي مثل سنگ مرمر را دارد که به همين خاطر به آن خاک مرمري هم گفته مي شود. خواص پسيدوگلاي: PH آن اغلب کم است ولي اگر از سنگ مادر آهکي بوجود آيند، PH آنها به بيشتر از 7 نيز ميرسد. ماده آلي پسيدوگلاهاي قليايي به رنگ خاکستري تيره و ماده آلي پسيدوگلاهاي اسيدي به رنگ قهوه اي است.از پسدوگلاهاي کامل مي توان به عنوان مراتع خوب استفاده کرد بعلاوه براي احداث جنگل نيز محل مناسبي هستند.

3- خاکهاي مرغزاري ( خاکهاي چمني اين خاکها از رسوبات رودخانه اي تشکيل شده و آب زيرزميني موجود در آن تابع آب موجود در رودخانه است. اين خاکها بيشتر در دره هايي يافت مي شود که در آن آب جاري است و آب زيرزميني دارد. اين خاک غني از پوشش گياهي ( بصورت چمن، درخت تبريزي و کلا گياهاني که در محيط مرطوب خوب رشد مي کنند ) است. خاکها مرغزار داراي افقهاي زير هستند:
Ah: اين افق از لحاظ هوموسي غني و به رنگ خاکستري قهوه اي است.
G: رنگ قسمتهاي بالايي اين افق بعلت پديده اکسايش، شبيه رنگ زنگ آهن و رنگ قسمتهاي پاييني آن که بيشتر تابع آب زيرزميني و پديده احياء در آن صورت مي گيرد به رنگ خاکستري است.در منطقه خاکهاي مرغزاري، خاکهاي نارس به علت جديد بودن رسوبات زياد است. خاکها مرغزاري ممکن است در نتيجه تغيير عوامل تشکيل دهنده خاک و شرايط موجود، به خاکهاي مرغزاري اهکدار، خاکهاي مرغزاري رندزين مانند خاکهاي سياه و غيره تبديل گردد.

4- خاکهاي باتلاقي: اين خاکها مشابه گلاي بوده و افقهاي آن نيز مشابه است. اين خاک در دهانه رودخانه هاي نزديک دريا ( باتلاقهاي رودخانه اي ) و در ساحل خود دريا ( باتلاقهاي دريايي ) يافت مي شود.اين خاکها از نوع رسي تا ماسه اي بوده و اغلب داراي کربنات کلسيوم است که حاصل غلاف جانوران کوچک دريايي است. خاکهاي باتلاقي قديم نسبت به نوع جديد مقدار زيادي اهک و باز خود را از دست داده اند، بافت آنها تخريب شده، اسيده شده و سفت و غير قابل نفوذ شده اند.اين خاکها از نظر اشباع کاتيوني بسيار متنوع است. باتلاقهاي رودخانه اي کمتر از باتلاقهاي دريايي در سديم اشباع شده اند.
5- خاکهاي مردابي ( خاکهاي توربي اين خاکها از تورب ( ماده اي که در شرايط مرطوب تشکيل شده و حداقل 30 درصد ماده آلي دارد ) بوجود مي آيد. مردابها به دو دسته پست و مرتفع تقسيم مي شوند. خاکهاي مرداب پست که تحت تاثير آب زيرزميني تشکيل ميشوند، از لحاظ بازها، ازت و مواد غذايي غني بوده و واکنش آنها خنثي است. برعکس خاک مردابهاي مرتفع از لحاظ باز و مواد غذايي فقير است چرا که پوشش گياهي توربهاي مرتفع اغلب از بوته هاي کوتاه قد، علفهاي فقير از لحاظ مواد غذايي و کاجهاي نامرغوب تشکيل شده است.
●خاکهاي شور و سديمي آب و هواي خشک:
1- سولونچاک:
آمريکاييها به اين خاک، خاک شور مي گويند.اين خاکها در چاله هايي که در آنجا سطح آب زيرزميني بالا است، ظاهر ميشود. بالا آمدن آب بر اثر خاصيت مويينگي باعث تجمع نمکهاي مختلف در افقهاي خاک مزبور مي شود. بيشتر اين نمکها را NaCl، Na2SO4، Na2CO3، CaSO4 و CaCO3 تشکيل مي دهند.اين خاکها داراي واکنش قليايي بوده و پوشش گياهي آن کم است در نتيجه ماده آلي آن بسيار کم است.

2- سولونتز:
به اين خاک، خاک قليايي سفيد نيز گفته مي شود. مقدار نمک آن کم است و در قسمت تحتاني افق B به حداکثر خود مي رسد. اشباع سديمي در اين افق از 15 درصد فراتر رفته و تا 90 درصد هم مي رسد. بعلت واکنشهاي قلياي در آن PH سولونتز تا 11 هم افزايش پيدا مي کند. پوشش گياهي آن از سولونچاک بيشتر است. در افق خاکستري روشن تا خاکستري قهوه اي سولونتز ماده آلي جمع شده است.
3- سولود:
با اين خاکها، خاکهاي رنگ پريده استپي يا خاکها دگراده ( Degrade ) سديمي نيز مي گويند. سولود از خاکهاي شور و يا خاکهاي قليايي قديمي، در نتيجه کم شدن آب زيرزميني بوجود مي آيد. اين خاک کمي اسيدي است و اشباع سديمي افق B آن کمتر از 7 درصد است. پيدايش سولود بستگي کامل به اسيدي شدن خاک دارد.
●گروه بندي دمايي خاک:
1- پرجليک ( Pergelic ميانگين سالانه دماي خاک پايين تر از صفر درجه سانتيگراد است.
2- کراييک ( Cryic ميانگين سالانه دماي خاک بين صفر تا 8 درجه سانتيگراد است و دماي تابستانه کمتر از 15 درجه سانتيگراد مي باشد.
3- ايزو ( Iso بصورت پيشوند اشاره به خاکهايي دارد که اختلاف بين دماي ماه هاي زمستان و تابستان کمتر از 5 درجه سانتيگراد باشد.
4- فريجيد و ايزوفريجيد ( and Isofrigid Frigid دماي خاک بين صفر تا کمتر از 8 درجه سانتيگراد ( 32 تا 47 درجه فارنهايت ) است.
5- مزيک و ايزومزيک ( Mesic and Isomesic دماي خاک بين 8 تا کمتر از 15 درجه سانتيگراد ( 47 تا 59 درجه فارنهايت ) است.
6- ترميک و ايزوترميک ( Thermic and Isothermic دماي خاک بين 15 تا کمتر از 22 درجه سانتيگراد ( 59 تا 72 درجه فارنهايت ) است.
7- هايپرترميک و ايزوهايپرترميکHyperthermic andIsohyperدماي خاک بالاتر از 22 درجه سانتيگراد( بالاتر از 72 درجه فارنهايت ) است.
●گروه بندي رطوبتي خاک:
1- اکويک ( Aquic اين خاکها حداقل براي مدت زمان کافي ( چند روز ) از آب اشباع شده اند. در اين خاکها شرايط احياء حکمفرماست و رنگدانه هاي کروماي کم نمايانگر اين وضعيت مي باشد.
2- آريديک يا توريک ( Aridic or Torric اين خاکها بيشتر از نصف زماني که خاک يخ نزده است خشک مي باشد و هيچگاه 90 روز متوالي زماني که دماي خاک در عمق 50 سانتيمتري بيشتر از 8 درجه سانتيگراد مرطوب نمي باشد. اين حد حرارتي رژيمهاي دمايي اريديک، پرجليک، کراييک و ايزوفريجيد را در بر ميگيرد.
3- پريوديک ( Perudic در بيشترين سالها مقدار بارش نسبت به تبخير و تعريق در هر ماه از سال فزوني دارد.
4- يوديک ( Udic در بيشترين سالها اين خاکها جمعا به مدت 90 روز از سال در بخش کنترل رطوبتي خشک نمي باشد ولي زريک نيستند.
5- يوستيک ( Ustic در بيشترين سالها اين خاک براي مدتي بيش از 90 روز پي در پي خشک است اما در بخشهايي بيش از نيمي از روزهايي که دماي خاک در عمق 50 سانتيمتري بيشتر از 5 درجه سانتگراد است، مرطوب مي باشد.
6- زريک ( Xeric اين خاکها در نواحي معتدل قرار دارند و داراي تابستاني خشک و زمستاني مرطوب مي باشد.