خاک شناسی ۱۳۹۱ هجدهم تير

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 اید؟ 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…
● اجزا اصلی خاک:
۴ 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.
●برخی تعاریف مربوط به خاک:
خاکفرد(Soil individual): پیکره ای از خاک است که خصوصیات پروفیلی اش در یک منطقه جغرافیایی خاص از لحاظ نظم و ترکیب منحصر به فرد است.
خاکرخ(پروفیل خاک): عبارتست از نمای عمودی افقهای یک خاکفرد.
خاک فعال(Solum): یک پروفیل ناقص خاک است که عبارتست از تکوین ژنتیکی خاک بوسیله نیروهای سازنده
خاک بعد خاک(Soil sequum): خاکها پیکره هایی می باشند که یکسری خصوصیات را در سه بعد مختلف نشان می دهند. اول بعد عمودی خواص خاک را می توان نام برد که از سطح خاک یا مرز تماس خاک با هوای آزاد شروع شده و تا عمقی که مواد از آن ژرفا به بعد زیر تاثیر و نفوذ فرآیندهای خاک زایی(پدوژنی) نیستند(مواد زمین شناختی) ادامه می یابد. بعد جانبی توالی خاک تن های مجاور از خاک تن مورد نظر در جهت افقی می باشد.
پدون(Pedon): کوچکترین حجمی را که بصورت یک خاکفرد می توان تشخیص داد، پدون نامیده می شود.
پلی پدون(Polypedon): یک حجم خاک، در جای خود که در برگیرنده بیش از یک پدون باشد، پلی پدون نامیده می شود.
خاک تن(Soil body): توده خاک را خاک تن می نامند و در حقیقت یک خاک تن بر روی زمین، همان خاکفرد واقعی است.
●جغرافیای خاک:بر اساس تعریف بانتینگ(۱۹۶۷) جغرافیای خاک دربرگیرنده مطالعه توزیع و مورفولوژی خاک در ارتباط با آثار بیرونی و فرآیندهای درونی است.هوبل و کامبل(۱۹۸۵) به این نکته اشاره دارند که برای جغرافیای خاک دو دیدگاه وجود دارد. دیدگاه سنتی تر روی مطالعه توزیع جغرافیایی رده ویژه خاک تمرکز دارد و بر ویژگیها و پیدایش آنها، وابستگیهایشان با محیط و انسان و موقعیت های جهانی و ناحیه ای تاکید می کند. دیدگاه دیگر درباره جغرافیای خاک بر مطالعه رخداد واحدهای نقشه بر روی زمین در شکلها و الگوهای ویژه و اهمیت این الگوها برای شناسایی تاکید دارد؛ گر چه پروفیل خاک را نیز در نظر می گیرد.
● 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.

▪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 ۲۰ تا ۳۰ 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.
●فرسایش
فرسایش خاک دونوع است: تسریعی(آبی) – بادی
▪ فرسایش تسریعی(آبی)
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.

● 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.
●کنترل 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 بادشکن‌ها 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 فرسایش: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 ای از ذرات کانیایی به تنهایی یک خاک واقعی را تشکیل نمی دهد. خاک های واقعی بوسیله ارگانیزم های زنده تحت تاثیر قرار گرفته، تغییر می کنند و (Supplemented) افزوده میشوند.گیاهان و جانوران در توسعه و گسترش خاک ها بوسیله ایجاد مواد آلی اضافی کمک می کنند. قارچ ها و باکتری ها این مواد آلی را به یک ترکیب شیمیایی نیمه محلول که “هوموس” نامیده می شود، تبدیل می کنند. ارگانیزم های بزرگتر موجود در خاک مانند کرم های خاکی، سوسک ها و موریانه ها، هوموس را با مواد معدنی موجود در خاک در هم می آمیزند.
“هوموس” یک ماده بیوشیمیایی است که در لایه های بالایی خاک که تیره است، تشکیل می شود. خود هوموس به رنگ قهوه ای تیره تا سیاه است. مطالعه هوموس بصورت مجزا بسیار مشکل است، چرا که هوموس با ذرات ریز مواد معدنی به خوبی مخلوط شده است. هوموس از اسیدها(هومیک و فولیک)، قارچها، باکتریها، دیاستازها و ترکیبات آلی دیگر که در مراحل گوناگون تجزیه می باشند تشکیل یافته است و در تشکیل آن نقش لیگنین حائز اهمیت فراوان است؛ زیرا مواد ازته و گلوسیدها بر روی ان تثبیت گشته، به این ترتیب از یک طرف مولکولهای بزرگ آلی را تشکیل میدهد و از طرف دیگر به ذرات رس متصل می گردد. خاکدانه های رسی- هوموسی که به این ترتیب از آمیزش تنگاتنگ مواد آلی و معدنی پدید می آیند ساختمانی نرم و قابل تهویه با ظرفیت بالای ذخیره آب و عناصر غذایی به خاک می بخشد.مواد پروتئینی موجود در هوموس که از کالبد موجودات زنده حاصل می شود، توسط موجودات ذره بینی با منشاء گیاهی و جانوری(گیاوزیا) تجزیه می یابند و به آهستگی معدنی شده، به طور پیوسته غذای گیاهان را تامین می نمایند. به بیان دیگر هوموس ماده غذایی بینابینی و ذخیره ای است که عامل اصلی حاصلخیزی خاک را تشکیل می دهد.هوموس فواید زیادی را برای خاک فراهم می آورد؛ از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- هوموس توانایی خاک را برای نگهداری و ذخیره رطوبت افزایش میدهد
- ته نشست مواد حمل شده توسط باد و باران
- هوموس منبع مهم مورد نیاز تامین کربن و نیتروژن گیاهان است
- هوموس باعث بهبود ساختمان خاک برای رشد گیاهان می شود
هوموس دارای انواع گوناگونی است که بستگی به کیفیت مواد آلی و نوع سنگ مادر دارد:
۱- هوموس مول: پیوند تنگاتنگ با ذرات معدنی دارد و غالبا در اقلیم معتدل و مرطوب بر روی خاکهای قلیایی و رسی با خاک برگ فراوان و تجزیه پذیر تشکیل می شود.
۲- هوموس مور: فشرده تر بوده، در اقیلم سردتر و بر روی خاک برگهایی که به دشواری تجزیه می شوند(مانند برگهای سوزنی کاج) و بر روی خاکهای ماسه ای و اسیدی که عملا فاقد کلوئید رس می باشند تشکیل می شود.
۳- هوموس مودر: نوع بینابینی دو قسم فوق می باشد. نمونه هوموس اسید در اطراف کوه های آلپ مشاهده می شود.
فعالیت های آلی در خاک ها فراوان است. یک سانتی متر مکعب از خاک حاوی بیش از ۱۰۰۰۰۰۰ باکتری است. ۱ هکتار از چراگاه ها در یک آب و هوای مرطوب می توانند حاوی بیش از ۱۰۰۰۰۰۰ کرم خاکی و ۲۵۰۰۰۰۰۰ حشره باشد. حشرات و کرم های خاکی در به هم آمیختن و تهویه خاک ها نقش بسیار موثری دارند. این ارگانیزم ها(موجودات زنده) مسئول ایجاد بخش مهمی از هوموس بوسیله گوارش ناقص مواد آلی 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.

●خاک در علوم مهندسی
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.
 

بقیه در ادامه مطلب

● 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 مخصوص):سطح 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 های شیمیایی آلی و غیر آلی هستند. بیشتر این واکنش ها بستگی به تنوع خصوصیات شیمیایی خاک ها دارند. یکی از مهمترین خصوصیات شیمیایی یک خاک PH آن است. PH خاک در ارتباط با غلظت یون هیدروژن آزاد در زمینه خاک است. یون های هیدروژن در خاک توسط تجزیه آب، فعالیت های شیمیایی ریشه و بیشتر واکنش های هوازدگی شیمیایی به وجود می آیند. غلظت یون های هیدروژن تعیین کننده PH خاک است. خاک های با غلظت های بالای یون هیدروژن تمایل به حالت اسیدی دارند. خاک های آلکالن(قلیایی) غلظت نسبتا پایینی از یون هیدروژن را دارند.

●جابجایی: هنگامی که آب ها در داخل خاک به سمت پایین حرکت می کنند، باعث انتقال شیمیایی و مکانیکی مواد می شوند. فرایند انتقال مواد بوسیله باد و باران، ذرات ریز مانند رس یا مواد حل شده را به سطوح پایین تر در خاک منتقل می کند. به فرایند ته نشست این ذرات ریز در سطوح پایین تر خاک ته نشینی (illuviation) گفته می شود. آبهای نفوذی که به سمت پایین حرکت می کنند باعث انتقال مواد مغذی و مواد شیمیایی پیچیده در خاک می شوند، مانند کوچکترین ذرات. این مواد حل شده از لایه های سطحی جدا شده و توسط آبهای زیر زمینی در سطوح پایین تر ته نشست پیدا می کنند. انتقال شیمیایی کامل این مواد از خاک “Leaching” نامیده می شود.
حاصلخیزی خاک مستقیما متاثر از PH از طریق انحلال بیشتر مواد غذایی است. در PH پایین تر از ۵/۵ بیشتر مواد غذایی به شدت قابل انحلال بوده و به آسانی از مقطع خاک شسته می شوند. در PH های بالاتر مواد غذایی غیر قابل انحلال شده و گیاهان نمی توانند به آسانی از آنها استفاده کنند. حداکثر حاصلخیزی خاک در PH بین ۶- ۲/۷ اتفاق می افتد.
●رنگ خاک: خاک ها متمایل به داشتن تغییرات مشخصی در رنگ هم در جهت افقی و هم در جهت عمودی هستند. رنگی شدن خاک ها بدلیل فاکتورهای گوناگونی ایجاد می گردد. خاک مرطوب نواحی استوایی عموما قرمز تا زرد است که علت آن اکسیده شدن آهن یا آلومینیم می باشد. در علفزارهای مناطق معتدل مقادیر بسیار زیاد هوموس باعث تیره شدن خاک می شود. شسته شدن زیاد آهن باعث می شود خاک های مناطق جنگلی، خاکستری شوند. سطح بالای آب در خاک باعث احیای آهن شده و این خاک ها متمایل به داشتن رنگ های ظاهرا آبی_ خاکستری یا آبی متمایل به سبز هستند. مواد آلی رنگ خاک را سیاه می کنند. ترکیب اکسید آهن و محتوی آلی باعث می شود که بیشتر انواع این خاک ها رنگ قهوه ای داشته باشند. دیگر مواد رنگ زا که گاهی حضور دارند شامل: سفید مربوط به کربنات کلسیم، سیاه مربوط به اکسید منگنز و سیاه که مربوط به ترکیبات کربن دار می باشد.
●فرآیندهای تشکیل خاک:
۱) فرآیندهای بیرونی تشکیل خاک
▪هوازدگی:به دگرگونی فیزیکی و شیمیایی سنگها و کانیها در سطح زمین یا نزدیک آن هوازدگی گفته می شود. این فرآیند باعث خرد شدن سنگها و تجزیه و تغییراتی در کانیهای اولیه و ثانویه می شود و آنها را به حالت پایدارتری در محیط خودشان می رساند. انواع هوازدگی شامل فیزیکی و شیمیایی است.

الف) هوازدگی فیزیکی: شامل خرد شدن سنگها بدون تغییر شیمیایی و مینرالوژیکی است که در آن فقط سنگها به قطعات کوچکتر تقسیم می شوند. عوامل اصلی شکسته شدن سنگها، تنشهای درون سنگ به علل:
- نوسان دمای شب و روز- فشار ناشی از یخ زدن در سنگها- فشار حاصل از رشد بلورها
- ته نشست محلولها در درز و شکاف سنگ- رشد ریشه گیاه

ب) هوازدگی شیمیایی: شامل تغییر در ساختار شیمیایی و کانی شناختی سنگها می شود و فرآیندهای آن عبارتند از:
- اکسیداسیون و احیاء
- آبگیری(هیدرولیز)
- انحلال
- کلات شدن(پیوند یک یون فلزی با یک کمپلکس آلی)
بطور کلی هر دو فرآیند فوق در تشکیل خاک نقش مهمی دارند ولی در این بین نقش هوازدگی شیمیایی بعلت تنوع عوامل آن مهمتر است. فرآیندهایی هوازدگی که اساسا در خاک رخ می دهند عبارتند از:
- چرخه اکسیداسیون و احیاء
- جابجایی آلومینیوم از ساختمان رس به داخل هیدروکسدهای آبدار از طریق جایگاه های تبادلی
- خروج پتاسیم از لایه های میکا- ته نشست آلومینیوم بین لایه ای در کانیهای رسی
- تشکیل گیبسیت و سیلیسی شدن دوباره- تشکیل کانیهای ثانویه آهن

۲) فرآیندهای درونی تشکیل خاک:
این فرآیندها که به فرآیندهای پدوژنی نیز معروفند شامل به دست آوردن و از بین رفتن ماده ها از یک پیکره خاک است که بر اساس چهار پدیده فروساییدگی، افزایش ضخامت خاک، ویژگیهای ژئومورفی حد واسط یا جابجایی درون یک خاک صورت می گیرد. فرآیندهای پدوژنی شامل افزایش مواد آلی و کانی به خاک، تلفات این مواد از خاک، انتقال این مواد از نقطه ای به نقطه دیگر و دگرگونی مواد آلی و کانی درون خاک می باشد.فرآیندهای جابجایی مواد در خاک شامل:- آبشویی – فرسایش سطحی – غنی شدگی- انباشتگی – آهک زدایی – سیلیس زدایی- شورزدایی – شورشدن
●تعیین سن خاکها: تعیین سن خاکها از راه های مختلف انجام می شود:شمارش حلقه ای تنه درخت، روشهای استفاده از رادیوایزوتوپ کربن (C14) و بهره وری از اصول ژئومورفولوژی و چینه شناسی که با تایید رادیوایزوتوپ کربن همراه است، برای تعیین سن خاکها در سطوح ژئومورفولوژیکی گوناگون بکار می رود.
در بسیاری از نقاط، سن مطلق سطوح ژئومورفی در دسترس نیست، از این رو تعیین سن آنها و خاکهایی که رویشان تشکیل می شود باید نسبی بوده یا برای برآورد سن تقریبی به نشانه های چینه شناسی یا پیشینه های سنگواره ای وابسته باشد.
●سرعت تشکیل خاک: پرسشی که اغلب در رابطه با از دست دادن خاک به وسیله فرسایش پیش می آید، آن است که مدت زمان لازم برای تشکیل ۲ تا ۳ سانتی متر خاک چقدر است؟ خاک شناسان در این مورد بر اساس اینچ یا سانتی متر فکر نمی کنند بلکه در این رابطه افقها، لایه ها و پروفیلها را در نظر می گیرد. تفاوتی که بین سرعت تشکیل خاک بر روی سنگهای یکپارچه و ته نشستهای غیر یکپارچه وجود دارد آشکار است.
کلارک با بررسی مواد محلول در رودخانه ها این گونه نتیجه گیری کرد که سطح اراضی کره زمین در هر ۳۰۰۰۰ سال به اندازه ۳۰ سانتی متر پایین می رود. مقادیر زیادی از مواد باید از خاکهای کامل جوان و مسن خارج شده باشند. عواملی که بر سرعت پدیده پدوژنز تاثیر دارند شامل شدت هوازدگی فساد و پسروی و ماندگی پدولوژیکی باشد. شدت هوازدگی در واحد حجم خاک برای پروفیلهای کم عمق که تکوین آنها به کندی از سنگهای آذرین ریز بافت انجام شده بیشتر از پروفیلهای کم عمقتری است که با سن و اقلیم همسان از سنگهای درشت بافت گابرو تشکیل شده است. پسروی شامل فرآیندهای برگشتی است مانند آنچه که در مورد شور شدن دوباره فصلی خاکی که تدریجا آبشویی شده ملاحظه می گردد. ماندگی پدولوژیکی خاک به پایداری آن در برابر شرایط تغییر یافته محیطی گفته می شود.

●پایداری خاک در مقادیر مختلف رطوبت:
پایداری اجزاء خاک در هر افق تاثیر زیادی بر روی خصوصیات متعدد خاک دارد. متاسفانه سنجش صحرایی این خاصیت زیاد دقیق نیست. در صحرا، پایداری خاک در بیشترین مقادیر ممکن رطوبتی به کار برده می شود.

۱- پایداری در حالت تر(مقدار رطوبت مساوی یا کمی بیشتر از حد ظرفیت زراعی است).
الف) چسبندگی(Stickyness): خاصیت چسبندگی به سایر اجسام.
b) کمی چسبنده(Slightly sticky): خاک به یکی از انگشتان می چسبد ولی به انگشتان دیگر نمی چسبد.
c) چسبنده(Sticky): خاک هم به انگشتان و هم به شست می چسبد و تا اندازه ای کش می آید.
d) بسیار چسبنده(Very sticky): خاک به شدت به انگشتان و شست می چسبد.
ب) شکل پذیر(Plasticity): ظرفیت قالب گیری با دست.

a) شکل ناپذیر(non plastic): با غلتاندن خاک بین دو دست، میله ایجاد می شود.
b) کمی شکل پذیر(Slightly plastic): با غلتاندن خاک بین دو دست فقط میله های کوتاه کمتر از یک سانتی متر ایجاد می شود.

c) شکل پذیر(Plastic): میله های بلند را میتوان ایجاد کرد و فشار کمی لازم است تا بتوان یک قطعه شکل یافته را در هم شکست.
d) بسیار شکل پذیر(Very plastic): فشار زیادی لازم است تا یک قطعه قالب گرفته را بتوان تغییر شکل داد.
۲- پایداری در حالت مرطوب:(رطوبت خاک بین خشکی و حد ظرفیت زراعی است).
a) شل(Loose): ذرات خاک به هم پیوسته نیستند.b) خیلی ترد(Very friable): خاکدانه ها به آسانی بین شست و انگشت خرد می شوند.
c) ترد(Friable): فشار ملایمی بین شست و انگشت لازم است تا خاکدانه ها را خرد کند.
d) سفت(Firm): فشار متوسطی بین شست و انگشت لازم است تا بتوان خاکدانه ها را خرد کرد.
e) خیلی سفت(Very firm): فشار زیادی بین شست و انگشت لازم است تا بتوان خاکدانه ها را خرد کرد.
f) فوق العاده سفت(Extremely firm): خاکدانه ها را نمی توان با فشار شست و انگشت خرد کرد.
۳- پایداری در حالت خشک:(خاک خشک در مجاورت هوا)
a) شل(Loose): ذرات خاک به هم پیوسته نیستند.
b) نرم(Soft): خاکدانه ها به آسانی در دست به دانه های مجزا می شکنند.
c) کمی سخت(Slightly hard): فشار ملایمی بین شست و انگشت لازم است تا خاک را خرد کند.
d) سخت(Hard): خاکدانه ها بین شست و انگشت به زحمت قابل شکستن می باشد.
e) فوق العاده سخت(Extremely hard): خاکدانه ها را با دو دست هم نمی توان در هم شکست
●تیپهای خاک مناطق مختلف جغرافیایی جهان ( از استوا تا قطب شمال)

خاکهای حاره ای و مجاور حاره ای تقریبا ۲۵ درصد سطح کره زمین را مناطق حاره ای اشغال کرده است. در تشکیل خاکهای حاره ای آب و هوا و رستنیها بیش از سایر عوامل موثر هستند. در این مناطق درجه حرارت ماهیانه در سردترین ماه بالای ۱۸ درجه سانتیگراد است بعلاوه خصوصیات دیگری نیز این مناطق دارند که عبارتند از: نوسان کم درجه حرارت، باران سالیانه زیاد، نبود فصل خزان، وجود پوشش گیاهی و جنگلی انبوه و همیشه سبز، تجزیه سنگها و شستشوی سریع بازها.
خاکهای مناطق حاره ای با خاکهای مناطق قطبی بعللی که در بالا توضیح داده شد متفاوت است. چون آب و هوای قطبی دارای زمستانهای سرد و طولانی است، از این رو ضخامت خاک مناطق مزبور فوق العاده کم است، اما آب و هوای حاره ای واقعی باعث تخریب بسیار زیاد سنگها شده و درنتیجه ضخامت خاکهای آن خیلی زیاد است. تخریب در این مناطق بیشتر شیمیایی است درصورتی که در مناطق قطبی تخریب بیشتر بصورت مکانیکی صورت می گیرد. دوره یخبندان، در تکامل خاکهای حاره ای خللی وارد نیاورده بلکه فقط تکامل آن را تغییر داده است. بنابراین خاکهای حاره ای در حقیقت بسیار قدیمی تر از خاکهای قسمت اعظم اروپا یا قسمتهای دیگر جهان است.

●تیپهای مختلف خاک:
الف) تقسیم بندی بر اساس نوع ماده:
چنانچه سنگ مادر کربناتی نباشد خاکهای زیر تشکیل می شود:
۱- لیمونهای قرمز: این خاک چسبنده و دارای مقدار زیادی کائولینیت است.
۲- خاکهای سرخ به معنای واقعی: دانه بندی این خاک ریز است و به آسانی خرد می شود. اسید سیلیسیلک، در خاکهای سرخ به شدت شسته شده و همچنین از بازها فقیر هستند.
۳- خاکهای سرخ لاتریتی: که در به مقدار زیادی اکسید آلومینیوم آزاد وجود دارد. این خاکها در آب و هوای مرطوب که دوره خشکی آنها زیاد طولانی نباشد، تشکیل می شود.
ب) تقسیم بندی بر اساس آب و هوا، رستنیها و شستشوی خاک:
▪ خاکهای سرخ ساوانی: که در آب و هوای متغیر مرطوب تشکیل شده و به اندازه کافی حاصلخیز است.
▪خاکهای استپی علف بلند ( چرنوزیم و خاکهای مشابه آن ):
چرنوزیم و خاکهای مشابه آن بیشتر تحت تاثیر آب و هوا و رستیها پیدایش می یابد.در اکراین، قسمت مرکزی ایلات متحده آمریکا، سیبری جنوبی و همچنین در زیر بقایای گیاهان استپی آلمان، خاکهایی وجود دارد که به آنها خاکهای سیاه استپی یا چرنوزیم ( Tschernosem ) می گویند.
این خاک از افقهای A و C تشکیل شده است که افق A به رنگ خاکستری سیاه و دارای بافت بسیار خوبی است که در مقابل عوامل مکانیکی مانند باران، یخبندان و غیره از خود مقاومت نشان می دهد. این دارای سوراخها و منافذ ریز فراوانی است که تا ۶۰ درصد حجم خاک را اشغال می کند و دارای موجودات زنده فراوانی است. ضخامت این افق تا ۱۵۰ سانتیمتر نیز می رسد. افق A دارای مقدار هوموس کمی است و حداکثر به ۱۰ درصد می رسد. نسبت کربن به نیتروژن ۸ تا ۱۲ بوده و PH آن تقریبا ۵/۶ تا ۷ است. این افق فاقد کربنات کلسیم است. افق C که سنگ مادر چرنوزیم را تشکیل می دهد، اغلب از لس است.
شرایط تشکیل چرنوزیم: این خاکها در آب و هوای خشک تشکیل می شوند. زمستانهای سرد و تابستانهای گرم از مشخصه های این تیپ آب و هوا می باشد. در منطقه تشکیل چرنوزیم مقدار بارش سالیانه در حدود ۳۵۰ تا ۵۰۰ میلیمتر است و بیشتر در اوایل بهار می بارد.
خاکهای مناطق خشک ( خاکهای استپی علف کوتاه، خاکهای بیابانی و نیمه بیابانی ) در اینجا آب و هوا و رستنیها عامل اصلی تشکیل دهنده خاک است.

●تاثیر عمومی آب و هوای خشک:
این مناطق آب و هوایی در نیمکره شمالی از آفریقای شمالی شروع شده، از عربستان و آسیای مرکزی گذشته تا چین شمالی ادامه می یابد. در نیمکره جنوبی شامل قسمتهایی از شمال شیلی، آرژانتین، آفریقای جنوبی و استرالیا می شود. این آب و هوا که تقریبا یک چهارم از کره زمین را در بر می گیرد، از لحاظ تشکیل خاک و کشاورزی دارای مشخصات زیر است:
۱- نزولات جوی کمتر از تبخیر است، ریزش باران در آانجا بیشتر بصورت حادثه ای بوده و تبخیر زیاد و بالا آمدن آب باعث جمع شدن بازها در خاک می شود.
۲- خشکی هوا در آنجا شدید و جمعیت آن کم است.
۳- اختلاف زیاد درجه حرارت در این مناطق، سبب تخریب فیزیکی شدید سنگها می شود.
۴- پوشش گیاهی آن در مقایسه با مناطق معتدلع گرم و مرطوب کمتر است و هر چه از مناطق استپ جنگلی به طرف مناطق بیابانی پیش برویم، پوشش گیاهی به تدریج رو به کاهش می رود، به این صورتهکه استپ درختی رفته رفته به استپ بوته ای و سپس بتدریج به استپ علفی و بعد به مناطق نیمه بیابانی و آنگاه به مناطق بیابانی می رسیم. جنگلها، محدود به خاکهایی می شود که دارای آب اضافی ( آب زیرزمینی و آب ذخیره فصلی ) باشند.
۵- خاکهای مناطق خشک، همیشه از کاتیونها ( کلسیم، منیزیم و سدیم ) اشباع شده است و نمک موجود در آب زیرزمینی نیز برای تشکیل خاک اهمیت دارد.

●نمونه هایی از خاکهای مناطق خشک:
۱- خاکهای بلوطی رنگ: آنها خاکهای استپهای علف کوتاه است و از لحاظ ساختمان و رنگ با خاکهای سیاه استپی متفاوت است. این خاکها به علت خشکی زیاد آب و هوا از لحاظ تشکیل هوموس، کیفیت هوموس و دانه بندی به خوبی خاکهای سیاه استپی ( چرنوزیم ) نیست. مقدار هوموس آن ۲ تا ۴ درصد و نسبت کربن به ازت در هوموس تقریبا ۱۲ است. در آب و هوای استپی که تابستانهای آن گرم و زمستانهای آن سرد و تقریبا دارای ۲۵۰ تا ۳۰۰ میلیمتر باران در سال است، تشکیل می شود. در این خاکها نسبت به چرنوزیم بوته کمتری می روید. پراکندگی این خاکها در مناطق وسیعی از آمریکای شمالی، اروپای جنوب شرقی و آسیای مرکزی می باشد.
رنگ افق A در این خاکها به رنگ بلوط است. در این خاکها منافذ و سوراخهای ریز متعددی وجود دارد که آنها را جانوران بوجود آورده اند. این گذرگاه های حیوانی غالبا به شکل جیبی وارد افق B می شود. افق C اغلب از لس تشکیل شده است. در این خاکها کربنات کلسیوم به علت خشکی زیاد کمتر شسته می شود و در عمق ۴۰ تا ۶۰ سانتیمتری از سطح خاک قرار دارد. کمی پایین تر از آن ممکن است سولفات کلسیوم ( گچ ) ظاهر گردد.
۲- خاکهای خاکستری و قهوه ای نیمه بیابانی: در این مناطق ۱۲۵ تا ۲۵۰ میلیمتر در سال باران می بارد و گیاهان آن مقاوم به خشکی و شوری هستند. در چنین شرایطی پوشش گیاهی خیلی تنک بوده و بقایای گیاهی خیلی کم است لذا مقدار هوموس افق A در این خاک تقریبا به ۱ درصد می رسد. رنگ قسمتهای سطحی تر این خاکها کمی روشن تر از قسمت زیرین آن است و واکنش خاک رویی آن اغلب قلیایی است. افق B بیشتر از افق A کربنات دارد، بعلاوه افق B اغلب دارای گچ بیشتری نیز هست. در این خاکها علاوه بر کلسیم و منیزیوم، سدیم نیز در قسمت قابل واکنش خاک وجود دارد که باعث نامرغوبی ویژه ای در خواص افق B می شود. خاکهای قهوه ای و خاکستری در مناطق خشک آسیا و قسمت غربی آمریکای شمالی دیده می شود.ا سرخ: این خاک شستشو یافته، از لحاظ باز فقیر و در منا ۳- خاکهای بیابانی:
خاکهای بیابانی واقعی، در مناطقی تشکیل می شود که نزولات جوی آن کمتر از ۱۲۵ میلیمتر در سال است، در این خاکها به علاوه فقر پوشش گیاهی، هوموس به حداقل ممکن می رسد و خشکی زیاد و فقر پوشش گیاهی، مانع از تخریب شیمیایی و تشکیل خاک می شود. فقط پس از انکه خاک، گاهگاهی بر اثر رگبارهای حادثه ای مرطوب می شود، تخریب شیمیایی بطور موقت انجام و تشکیل خاک به معنی محدود کلمه صورت می گیرد.رطوبت و تخریب اتفاقی، مانع از انتقال مواد از قسمتهای سطحی خاک به قسمتهای زیرین می شود. در این خاکها بیشتر قشرهایی از کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، سیلیس و اکسید آهن تشکیل می شود. سدیم بیشتر در قسمتهایی از خاک که کمتر تکامل یافته و قابلیت واکنش آن نیز کم است، وجود دارد.
●خاکهای قهوه ای جنگلی( خاک جنگلهای مخلوط )منطقه اصلی خاکهای قهوه ای اروپای مرکزی است. از این رو به خاکهای قهوه ای جنگلی، خاکهای قهوه ای اروپای مرکزی نیز می گویند.شرایط تشکیل:
۱- سنگ مادر نباید از لحاظ بازها خیلی فقیر یا دارای مقدار زیادی بی کربنات باشد، بلکه مقدار متوسطی از بازها بصورت سیلیکات کافی است.
۲- آب اضافی نباید در خاک موجود باشد ( چه بصورت آب زیرزمینی و چه بصورت آب ذخیره فصلی ) و برای اینکه آب ذخیره در زمین تشکیل نگردد زمین نباید زیاد هموار باشد، بنابراین ناهمواری متوسط کمال مطلوب است.
۳- آب و هوای معتدل با باران پراکنده در تمام طول سال، اختلاف کم درجه حرارت بین شب و روز و زمستان و تابستان و بارش سالیانه حداقل ۵۰۰ میلیمتر در سال جن بنابر آنچه گفته شد، برای تشکیل خاک قهوه ای تنها تاثیر آب و هوای معتدل که دارای رطوبت معینی باشد کافی نیست، بلکه پوشش طبیعی، ناهمواری و سنگ مادر نیز موثر است.

●نیمرخ های خاک قهوه ای جنگلی:
افق A: هوموسی، خاکستری قهوه ای، کمی چسبنده، پر از ریشه، بافت مرغوب، تا اندازه ای غنی از لحاظ جانوران کوچک، واکنش کمی اسیدی، نسبت کربن به ازت تقریبا ۱۵ تا ۱۸٫
افق B: لیمویی تر و چسبنده تر از افق A، قهوه ای تا زرد مایل به قهوه ای، کمی اسیدی، بدون کربنات، پر از ریشه و اغلب دارای مجراهای ریزی که توسط ریشه بوجود آمده است.
افق C: ممکن است دارای کربنات باشد ( مثلا لس )، وقتی که کربنات نداشته باشد ( مثلا گنیس ) کم کم از B به C تبدیل میگردد.ترکیبات آهن به بصورت آهن سه ظرفیتی است.
●تقسیم بندی خاکهای قهوه ای بر اساس زیر است:
اول- مقدار بازها:
بسته به میزان PH خاک به خاکهای از لحاظ بازی غنی ( PH بین ۶-۷ ) و فقیر ( ۸/۴ تا ۵/۵ )
دوم- مقدار رس: اگر مقدار رس کم باشد، خاکهای ماسه ای و اگر رس زیاد باشد، خاکهای لیمونی نارس بوجود می آیند.گلها خاکهای جنگل سوزنی برگ شمالی و توندرا( نواحی مجاور قطبی )
●انواع آب و هوای مرطوب از دیدگاه خاک شناسی:
۱- آب و هوایی که دارای خصوصیات شمالی است: ( به عقیده کپن، آب و هوای آن در زمستان سرد و مرطوب است ) در این نوع آب و هوا با اینکه نزولات جوی خیلی کم است باز هم خاک دارای رطوبت زیاد است و اختلاف درجه حرارت بین فصل سرد و گرم بسیار زیاد است. در قسمتهای شمالی و مرکزی منطقه ای که دارای این تیپ آب و هوا است، جنگل سوزنی برگ وجود دارد.

۲- آب و هوای معتدل: (به عقیده کپن، این آب و هوا، کم مرطوب است ) در این آب و هوا رطوبت زیاد و اختلاف درجه حرارت بین روز شب و زمستان و تابستان کم است. باران در تمام فصول می بارد. در قسمتهای کوهستان، جنگلهای مخلوط آلش و کاج وجود دارد.
۳- آب و هوای مرطوب حاره ای: مربوط به جنگلهای همیشه سبز مناطق حاره و مجاور حاره است.
●پدوزول:
۱- پدوزولهای نمونه شمالی: این خاکها در زیر جنگل وزنی برگ شمالی تشکیل شده است. رطوبت آنجا نسبت به منطقه چرنوزیم خیلی بیشتر است. کربنات و بازها بر اثر رطوبت زیاد شسته شده، به افقهای تحتانی منتقل گردیده، از این رو بافت خاک بسیار نامرغوب و محیط خاک اسیدی شده است. افق B پدوزول، لیمونی سفت و به رنگ قهوه ای است. افق A به سه افق فرعی A0، A1 و A2 تقسیم می شود. رنگ افق A بعلت شسته شدن هوموس و افزایش درجه اسیدی خاک و تخریب رس روشن است. نسبت کربن به ازت آن زیاد و در حدود ۲۰ تا ۳۰ است. اکسیدهای آهن و آلومینیوم ضمن تشکیل پدوزول به از افقهای سطحی به افق B انتقال می یابد. این خاکها در روسیه، اروپای شمالی و آمریکای شمالی گسترش دارند.
●شرح افقهای پدوزول:
A0: بقایای گیاهان جنگلی، بی شکل، قهوه ای سرخ تیره، طبقه طبقه با ضخامت ۲ تا ۵ سانتیمتر.
A1: خاکستری تیره، هوموسی، بافت دانه ای مجزا، ضخامت ۱ تا ۵ سانتیمتر، PH در حدود ۵/۴٫
A2: خاکستری روشن، ماسه ای، دارای مقدار زیادی کوارتز، فقیرترین افق از لحاظ اسید سیلیسیک، اکسید آهن و آلومینیوم و PH در حدود ۲/۴ تا ۷/۴٫
B: رنگ مشابه زنگ آهن، دارای اکسید اهن و آلومینیوم.

۲- شبه پدوزولها:
این خاکها در کشورهای مجاور مناطق حاره که دارای رطوبت زیاد هستند مثل اندونزی، برخی نواحی استرالیا و چین و جنوب غربی آمریکا تشکیل می شود. این خاکها دارای مشخصات زیر هستند:رنگ پریده، واکنش اسیدی، پوشش هوموسی ضخیم، بعلت اینکه بخشهای زیرین این خاک تحت تاثیر آب قرار دارد، باید آن را جزو خاکهای اسیدی که تحت تاثیر آب ذخیرهتشکیل شده و دارای افق رنگ پریده است محسوب داشت.
۳- پدوزولهای ثانویه:این خاکها در اثر دخالت انسان، از تیپهای دیگر خاک منتج می شود.مثلا در آلمان در اثر تخریب جنگلهای پهن برگ طبیعی از خاک قهوه ای بوجود آمده است. فرقهای اساسی این خاک با پدوزولهای طبیعی عبارتند از:مشخص بودن افق A در نوع ثانویه، اسیدیته بالاتر خاک بین ۳ تا ۵/۳، نبود لایه فرعی A1
4- پدوزولهای اصلاح شده:این عمل توسط انسان و بر روی پدوزولهای طبیعی صورت گرفته است. این پدوزولها بر اثر از بین رفتنیک اجتماع گیاهی مصنوعی بوسیله یک اجتماع گیاه طبیعی یا بوجود آمدن علفزار، بجای جنگل بوجود می آید.
●خاکهای نواحی مجاور قطبی:از خصوصیات این خاکها، آب و هوای توندایی، رطوبت زیاد هوا، باران کم و ابر زیاد است.در برخی نواحی و بطور محلی خاک خشک و گرم است ولی در بیشتر مواقع غالبا در تمام طول سال یخ بسته است. پوشش گیاهی در این محلها محدود به انواع بعضی از درختان کوتاه قد ( بتولا و سالیکس )، خزه و گلسنگها است. ضخامت نیمرخ خاک در این مناطق از چند سانتی متر تجاوز نمی کند. بعلت تجزیه کم مواد آلی در این مناطق، هوموس آنها نسبتا زیاد است. بعلت پوشش گیاهی کم خاک آنجا بیشتر تحت تاثیر فرسایش قرار می گیرد. این خاکها در سیبری، کانادای شمالی و آلاسکا گسترش دارند
خاکهای حاصل از تاثیر سنگ و آب و هوا:
الف- سیروزم : خاک نارس مناطق معتدل است و خواص آن بستگی به سنگ مادر دارد از این جهت در تقسیم بندی آن به انواع مختلف، اغلب نوع سنگ مادر را در نظر می گیرند. سیزومهای حاصل از سنگهای سست و آزاد جزو ریگوسلها و سیزومهای حاصل از سنگهای سفت و سخت جزو لیتوسلها بشمار می آیند. این خاکها را اغلب می توان در مناطق کوهستانی، روی رسوبات جدید و در محلهایی که خاک فرسایش یافته پیدا نمود.

ب- خاکهای حاصل از سنگهای کربناته:
۱-رندزین یا خاک کربناتی- هوموسی: از سنگ آهک در آب و هوای اروپای مرکزی، اصولا خاکهای کم عمقی که تا اندازه ای خشک و دارای رنگ هوموسی قوی است، بوجود می آید. افق A دارای بافت بسیار مرغوب بوده و خاکدانه آن به آسانی خرد می شود. این افق دارای کلسیوم، منیزیوم و همچنین هوموسی که تا اندازه ای از لحاظ ازت غنی است، تشکیل شده و ضخامت آن ۱۰ تا ۳۰ سانتیمتر است. نوعی از این خاک بنام رندزین خاکستری غنی از جانوان خاک زی بوده و در مناطقی که درصد آهک سنگ زیاد باشد تشکیل می شود.
۲- ترافوسکا: از سنگ آهک تشکیل می شود و دارای مشخصات زیر است:افقA ان قهوه ای تیره و افق B آن لیمونی، به رنگ قهوه ای سرخ درخشان است. در افق C سنگ آهک دار قرار دارد. این خاک در قمتهای شمالی آلپ و در دیگر قسمتهای جنوبی اروپای مرکزی یافت می شود.

۳- تراروسا: این خاک نیز از سنگ آهک و بیشتر در آب و هوای زیتونی منطقه مدیترانه تشکیل می شود. افق A آن به رنگ قهوه ای قرمز است که در آن رنگ هوموسی بطور آشکار دیده نمی شود. رنگ افق B قرمز
اکهادرخشان تا سرخ مایل به قهوه ای بوده که این رنگ ناشی حضور اکسید آهن آبدار می باشد. در این افق قطعات آهک نیز دیده می شود. در زیر این افق بلافاصله صخره های آهکی تخریب نشده وجود دارد.

ج- خاکهای حاصل از سنگهای غیر کربناتی با ترکیبات کانی یکنواخت:
این خاکها اهمیت محلی دارند و دارای مشخصات زیر هستند:
رنگ آنهاتیره است، غنی از بازها هستند، مقدار هوموس آنها بسیار زیاد ( ۶ تا ۷ درصد )، نسبت کربن به ازت خیلی کوچک ( کمتر از ۹ ) و غالبا فاقد افق B است. گیاهان در افق A خوب ریشه دوانیده و در این افق تعداد زیادی موجود زنده زندگی می کنند. میزان کلسیم و منیزیم آنها ( بستگی به نوع سنگ ) بالا است.
د- رانکر: از خاک نارس بوجود می آید، یعنی اینکه در خاک نارس، در نتیجه پیشرفت تخریب فیزیکی و شیمیایی،رخاکی بوجود می آید که قسمت رویی آن دارای هوموس است. رانکرها نیز مانند سیزومها اگر حاصل از سنگهای سست و آزاد باشند، جزو ریگوسلها و اگر حاصل از سنگهای سفت و سخت باشد، جزو لیتوسلها بشمار می آیند. اگر سنگ اولیه رانکر غنی از سیلیکات و به آسانی تخریب شود، رانکر مربوطه پس از تکامل به خاک قهوه ای تبدبل می شود. اما از رانکری که روی سنگ فقیر از لحاظ سیلیکات قرار دارد، پدوزول بوجود خواهد آمد

●خاکهای هیدرومورفی:اگر سطح آبهای زیر زمینی بالا باشد یا اینکه بر اثر طغیان رودخانه،دریا و غیره سطح زمین را بپوشاند یا در طبقات غیر قابل نفوذ بصورت مسدود شده باقی بماند، خاکهایی تشکیل می شوند که که تکاملشان به میزان قابل توجهیبستگی به تاثیر آب زیر زمینی و آب ذخیره فصلی دارد. عوامل اصلی موثر در تشکیل خاکهای هیدرومورفی، آب، ناهمواری و آب و هوا هستند.
●انواع خاکهای هیدرومورفی:
۱- گلای:گلای نام یک تیپ خاک و کلمه ای است روسی که بیشتر معنی توده رسی چسبنده را میدهد. آب زیرزمینی در تشکیل آن نقش بسزایی دارد. گلای دارای افقها Ah و G0 است.افق Ah، هوموسی است و تحت تاثیر آب قرار ندارد و در زیر آن افقG0 ( افق اکسایشی ) دیده می شود. این افق با بالا رفتن سطح آب زیرزمینی گاهی خیس و گاهی خشک است و بنابراین رطوبت خاک دایم در حال تغییر است. در مواقعی که این افق خشک است، پدیده اکسایش اتفاق افتاده و در نتیجه آن لکه های زرد مایل به قرمز، که شبیه زنگ آهن است، تشکیل می شود.در فصل مرطوب پدیده احیاء اتفاق می افتد که در نتیجه آن لکه های خاکستری کم رنگ تا کبود در افق G0 بوجود می آید.
زیر این افق، افق Gr دیده می شود که همیشه تحت تاثیر آبهای زیر زمینی قرار دارد و رنگ آن خاکستریکم رنگ تا کبود است.
گلای را می توان بیشتر در مناطق علفزار، کنار رودخانه های کوچک و جویها یافت.
۲- پسیدوگلای: پسیدوگلای تحت تاثیر آب ذخیره فصلی بوجود می آید. آبهای فصلی زمانی در خاک ذخیره می شود که خاک دارای مقدار زیادی رس و لای بوده و یک طبقه یا یک افق غیر قابل نفوذ در خاک تشکیل شده باشد. از دیگر شراط تشکیل آن وجود آب و هوای سرد پرباران است. در فصول مرطوب که هوا نمی تواند وارد خاک شود، درنتیجه رنگ خاک در اثر پدیده احیاء آبی کمرنگ و یا سبز کمرنگ می گردد. در فصول خشک و موقع رویش گیاه، افقهای سطحی خشکتر شده و در نتیجه پدیده اکسایش رنگ خاک به رنگ خاکستری سرخ در می آید. پسیدوگلای از افقهای Ah، g1 و g2 تشکیل شده است.افق Ah هوموسی است و زیر آن افق g1 قرار دارد که نسبت به افق زیرین خود یعنی g2 زودتر خشک شده و پدیده اکسایش در آن صورت می گیرد. رنگ افق g1 خاکستری روشن تا تیره همراه با لکه های زیادی به رنگ قرمز مایل به قهوه ای می باشد. رنگ افق g2 مایل به خاکستری سرخ تا قهوه ای مایل به زنگ آهن است که لکه های خاکستری روشن در آن دیده می شود و نمایی مثل سنگ مرمر را دارد که به همین خاطر به آن خاک مرمری هم گفته می شود. خواص پسیدوگلای: PH آن اغلب کم است ولی اگر از سنگ مادر آهکی بوجود آیند، PH آنها به بیشتر از ۷ نیز میرسد. ماده آلی پسیدوگلاهای قلیایی به رنگ خاکستری تیره و ماده آلی پسیدوگلاهای اسیدی به رنگ قهوه ای است.از پسدوگلاهای کامل می توان به عنوان مراتع خوب استفاده کرد بعلاوه برای احداث جنگل نیز محل مناسبی هستند.

۳- خاکهای مرغزاری ( خاکهای چمنی ):این خاکها از رسوبات رودخانه ای تشکیل شده و آب زیرزمینی موجود در آن تابع آب موجود در رودخانه است. این خاکها بیشتر در دره هایی یافت می شود که در آن آب جاری است و آب زیرزمینی دارد. این خاک غنی از پوشش گیاهی ( بصورت چمن، درخت تبریزی و کلا گیاهانی که در محیط مرطوب خوب رشد می کنند ) است. خاکها مرغزار دارای افقهای زیر هستند:
Ah: این افق از لحاظ هوموسی غنی و به رنگ خاکستری قهوه ای است.
G: رنگ قسمتهای بالایی این افق بعلت پدیده اکسایش، شبیه رنگ زنگ آهن و رنگ قسمتهای پایینی آن که بیشتر تابع آب زیرزمینی و پدیده احیاء در آن صورت می گیرد به رنگ خاکستری است.در منطقه خاکهای مرغزاری، خاکهای نارس به علت جدید بودن رسوبات زیاد است. خاکها مرغزاری ممکن است در نتیجه تغییر عوامل تشکیل دهنده خاک و شرایط موجود، به خاکهای مرغزاری اهکدار، خاکهای مرغزاری رندزین مانند خاکهای سیاه و غیره تبدیل گردد.

۴- خاکهای باتلاقی: این خاکها مشابه گلای بوده و افقهای آن نیز مشابه است. این خاک در دهانه رودخانه های نزدیک دریا ( باتلاقهای رودخانه ای ) و در ساحل خود دریا ( باتلاقهای دریایی ) یافت می شود.این خاکها از نوع رسی تا ماسه ای بوده و اغلب دارای کربنات کلسیوم است که حاصل غلاف جانوران کوچک دریایی است. خاکهای باتلاقی قدیم نسبت به نوع جدید مقدار زیادی اهک و باز خود را از دست داده اند، بافت آنها تخریب شده، اسیده شده و سفت و غیر قابل نفوذ شده اند.این خاکها از نظر اشباع کاتیونی بسیار متنوع است. باتلاقهای رودخانه ای کمتر از باتلاقهای دریایی در سدیم اشباع شده اند.
۵- خاکهای مردابی ( خاکهای توربی ):این خاکها از تورب ( ماده ای که در شرایط مرطوب تشکیل شده و حداقل ۳۰ درصد ماده آلی دارد ) بوجود می آید. مردابها به دو دسته پست و مرتفع تقسیم می شوند. خاکهای مرداب پست که تحت تاثیر آب زیرزمینی تشکیل میشوند، از لحاظ بازها، ازت و مواد غذایی غنی بوده و واکنش آنها خنثی است. برعکس خاک مردابهای مرتفع از لحاظ باز و مواد غذایی فقیر است چرا که پوشش گیاهی توربهای مرتفع اغلب از بوته های کوتاه قد، علفهای فقیر از لحاظ مواد غذایی و کاجهای نامرغوب تشکیل شده است.
●خاکهای شور و سدیمی آب و هوای خشک:
۱- سولونچاک:
آمریکاییها به این خاک، خاک شور می گویند.این خاکها در چاله هایی که در آنجا سطح آب زیرزمینی بالا است، ظاهر میشود. بالا آمدن آب بر اثر خاصیت مویینگی باعث تجمع نمکهای مختلف در افقهای خاک مزبور می شود. بیشتر این نمکها را NaCl، Na2SO4، Na2CO3، CaSO4 و CaCO3 تشکیل می دهند.این خاکها دارای واکنش قلیایی بوده و پوشش گیاهی آن کم است در نتیجه ماده آلی آن بسیار کم است.

۲- سولونتز:
به این خاک، خاک قلیایی سفید نیز گفته می شود. مقدار نمک آن کم است و در قسمت تحتانی افق B به حداکثر خود می رسد. اشباع سدیمی در این افق از ۱۵ درصد فراتر رفته و تا ۹۰ درصد هم می رسد. بعلت واکنشهای قلیای در آن PH سولونتز تا ۱۱ هم افزایش پیدا می کند. پوشش گیاهی آن از سولونچاک بیشتر است. در افق خاکستری روشن تا خاکستری قهوه ای سولونتز ماده آلی جمع شده است.
۳- سولود:
با این خاکها، خاکهای رنگ پریده استپی یا خاکها دگراده ( Degrade ) سدیمی نیز می گویند. سولود از خاکهای شور و یا خاکهای قلیایی قدیمی، در نتیجه کم شدن آب زیرزمینی بوجود می آید. این خاک کمی اسیدی است و اشباع سدیمی افق B آن کمتر از ۷ درصد است. پیدایش سولود بستگی کامل به اسیدی شدن خاک دارد.
●گروه بندی دمایی خاک:
۱- پرجلیک ( Pergelic ): میانگین سالانه دمای خاک پایین تر از صفر درجه سانتیگراد است.
۲- کراییک ( Cryic ): میانگین سالانه دمای خاک بین صفر تا ۸ درجه سانتیگراد است و دمای تابستانه کمتر از ۱۵ درجه سانتیگراد می باشد.
۳- ایزو ( Iso ): بصورت پیشوند اشاره به خاکهایی دارد که اختلاف بین دمای ماه های زمستان و تابستان کمتر از ۵ درجه سانتیگراد باشد.
۴- فریجید و ایزوفریجید ( and Isofrigid Frigid ): دمای خاک بین صفر تا کمتر از ۸ درجه سانتیگراد ( ۳۲ تا ۴۷ درجه فارنهایت ) است.
۵- مزیک و ایزومزیک ( Mesic and Isomesic ): دمای خاک بین ۸ تا کمتر از ۱۵ درجه سانتیگراد ( ۴۷ تا ۵۹ درجه فارنهایت ) است.
۶- ترمیک و ایزوترمیک ( Thermic and Isothermic ): دمای خاک بین ۱۵ تا کمتر از ۲۲ درجه سانتیگراد ( ۵۹ تا ۷۲ درجه فارنهایت ) است.
۷- هایپرترمیک و ایزوهایپرترمیکHyperthermic andIsohyperدمای خاک بالاتر از ۲۲ درجه سانتیگراد( بالاتر از ۷۲ درجه فارنهایت ) است.
●گروه بندی رطوبتی خاک:
۱- اکویک ( Aquic ): این خاکها حداقل برای مدت زمان کافی ( چند روز ) از آب اشباع شده اند. در این خاکها شرایط احیاء حکمفرماست و رنگدانه های کرومای کم نمایانگر این وضعیت می باشد.
۲- آریدیک یا توریک ( Aridic or Torric ): این خاکها بیشتر از نصف زمانی که خاک یخ نزده است خشک می باشد و هیچگاه ۹۰ روز متوالی زمانی که دمای خاک در عمق ۵۰ سانتیمتری بیشتر از ۸ درجه سانتیگراد مرطوب نمی باشد. این حد حرارتی رژیمهای دمایی اریدیک، پرجلیک، کراییک و ایزوفریجید را در بر میگیرد.
۳- پریودیک ( Perudic ): در بیشترین سالها مقدار بارش نسبت به تبخیر و تعریق در هر ماه از سال فزونی دارد.
۴- یودیک ( Udic ): در بیشترین سالها این خاکها جمعا به مدت ۹۰ روز از سال در بخش کنترل رطوبتی خشک نمی باشد ولی زریک نیستند.
۵- یوستیک ( Ustic ):در بیشترین سالها این خاک برای مدتی بیش از ۹۰ روز پی در پی خشک است اما در بخشهایی بیش از نیمی از روزهایی که دمای خاک در عمق ۵۰ سانتیمتری بیشتر از ۵ درجه سانتگراد است، مرطوب می باشد.
۶- زریک ( Xeric ): این خاکها در نواحی معتدل قرار دارند و دارای تابستانی خشک و زمستانی مرطوب می باشد.