GROND: DIE PRODUSENT SE BELANGRIKSTE BATE Deel 3: Primêre minerale

2114

Grond is die mees fundamentele hulpbron vir die produsent waarsonder voedsel en natuurlike vesel nie geproduseer kan word nie. Geologiese materiaal is die bron van die minerale fraksie van grond. In hierdie artikel in die reeks oor grond word die primêre silikaat- en nie-silikaatminerale bespreek. Hierdie minerale kom tot ‘n mindere of meerdere mate in grond voor en het ‘n beduidende invloed op die chemiese en fisiese aard van grond.

Primêre minerale vorm wanneer gesteentes fisies verweer en die minerale chemies onveranderd uit die gesteente vrygestel word. Die primêre minerale word verder onderverdeel in twee groepe: die silikaatminerale en die nie-silikaatminerale.

Figuur 1: Verskillende rangskikkings van die Si-O tetraëders. (a) enkel tetraëder; (b) enkel tetraëder ketting; (c) dubbel tetraëder ketting; (d) tetraëdrale plaat; (e) veldspaat; en (f) kwarts drie-dimensionele tetraëdrale netwerk.

Silikaatminerale

Die silikaatminerale bestaan uit ‘n basiese silikon (Si4+) tetraëdron, wat vorm wanneer die Si4+-katioon deur vier suurstof-(O2-) anione omring word om SiO4 4- te vorm. Verskillende kombinasies hiervan en ander elemente (hoofsaaklik katione) wat hieraan bind, vorm verskillende minerale.

Olivien
Wanneer die negatiewe lading op die SiO4 4- deur yster- (Fe2+) en magnesium-katione (Mg2+) gebalanseer word, word olivien in die proses gevorm (Tabel 1a). Olivien [(Mg,Fe)SiO4] is onstabiel in grond en verweer vinnig en stel in die proses Fe2+ en Mg2+ in die grond vry.

Pirokseengroep
Die piroksene vorm wanneer die Si-terahedra in ‘n enkel ketting aanmekaar rangskik (Tabel 1b). Die basiese eenheid van die enkelketting is SiO32- en die negatiewe lading word deur kalsium (Ca2+), Fe2+ en Mg2++ gebalanseer. Die piroksene, met augiet [Ca(Mg,Fe) Si2O6] as die algemeenste mineraal in die groep, is hard, maar as gevolg van die lang kettingstruktuur verweer dit vinnig en stel dan Ca2+, Fe2+ en Mg2+ katione in die grond vry.

Amfiboolgroep
Wanneer twee Si-tetraëderkettings aan mekaar bind om ‘n dubbel Si-tetraëderketting te vorm, ontstaan die amfiboolgroep (Tabel 1c), met Si2O5 2- as basiese eenheid. Weer eens word die negatiewe lading van die ketting deur Ca2+, Mg2+, natrium (Na+) en Fe2+ gebalanseer. Hoornblende [(Ca,Na,K)2(Mg,Fe, Al)3(Si,Al)8O22(OH)2] is die mees algemene amfibool. Amfibole kom wydverspreid, veral in jong (meer onlangs gevormde) grond, voor.

Mikagroep
‘n Plaat van Si-tetraëdra vorm een van die basiese boustene van mikagroep minerale (Tabel 1d). Hierdie minerale is ‘n baie belangrike groep in grond en word as fyn mikas in die volgende artikel in hierdie reeks, bespreek.

Veldspaatgroep
Die veldspate (Tabel 1e) is raamwerksilikate, met SiO2 as basiese eenheid, waarin isomorfe (dieselfde vorm) substitusie, waartydens Al3+ van die Si4+ vervang, plaasvind. Die negatiewe lading word deur Ca2+, Na+ en kalium (K+) gebalanseer. Dit gee aanleiding tot die Ca-, Na- en K-veldspate, naamlik ortoklaas (KAlSi3O8) wat ‘n kaliumveldspaat is, albiet (NaAlSi3O8) wat ‘n natriumveldspaat is en anortiet (CaAl2Si2O8) wat ‘n kalsiumveldspaat is. Plagioklaas is ‘n veldspaat waarin Ca2+ en Na+ in verskillende verhoudings voorkom. Die veldspaatminerale is redelik onstabiel, verweer redelik maklik en kom dus in klein hoeveelhede in grond voor. Tydens verwering voorsien hulle onderskeidelik Ca2+, Mg2+ en Na+ aan die grond.

Kwarts
Die laaste primêre silikaatmineraal is kwarts (Tabel 1f). Kwarts is ook ‘n raamwerksilikaat, met SiO2 as basiese eenheid, maar het min isomorfe substitusie. Daar is dus feitlik geen negatiewe lading wat deur katione gebalanseer moet word nie. Kwarts is dus baie hard, verweer baie stadig en stel feitlik geen basiese katione tydens verwering vry nie. Aangesien kwarts weerstandbiedend teen verwering is, kom dit ook volop in die grond voor waar dit die grootste deel (tot 90%) van die sandfraksie uitmaak. In die grond is kwarts gewoonlik kleurloos of melkwit, maar is dikwels met ‘n lagie rooi of geel ysteroksied bedek, om aan die grond ‘n rooi of geel kleur te gee. Aangesien kwarts geen katione bevat nie, bevat dit geen plantvoedingstowwe nie en is daarom chemies onreaktief en speel dus hoofsaaklik ‘n rol in die fisiese eienskappe van grond.

Figuur 1: Kwarts is die algemeenste mineraal van die silikaatgroep en bied uiterste weerstand teen verwering.
Figuur 2: Die swart mineraal is hoornblende en is deel van die amfiboolgroep.
Figuur 3:Die pienk mineraal is ortoklaas en is deel van die veldspaatgroep.

Uit bogenoemde kan gesien word dat daar ‘n afname in die negatiewe lading en dus minder katione is, soos die Si-minerale meer kompleks word (van bo na onder in Tabel 1). Die minerale word dus toenemend meer stabiel en stel toenemend minder katione tydens verwering in die grond vry. ‘n Mens kan dus sê dat die minerale toenemend meer suur (met minder basiese katione) word.

Nie-silikaatminerale

Die nie-silikaatminerale bevat nie silikon in die mineraalstruktuur nie en kan in die oksiede en hidroksiede, die karbonate, bikarbonate, sulfate, sulfiede en chloriede van Ca, Mg en Na onderverdeel word. Die meeste nie-silikaatminerale is oplosbaar in water, terwyl die silikaatminerale nie oplosbaar is nie. Die nie-silikaatminerale speel dus ‘n belangrike rol in die chemiese eienskappe van die grond.

Oksiede en hidroksiede
Hematiet (Fe2O3), goethiet (FeOOH), magnetiet (Fe3O4), gibbsiet (Al2O3) en boemiet (AlOOH) is die vernaamste oksiede en hidroksiede. Die oksiede maak ‘n klein persentasie van die grond uit. Ysteroksied kom gewoonlik as dun lagies op kwartskristalle voor en verleen sodoende aan grond ‘n rooi of geel kleur. Die ysteroksiede is relatief onoplosbaar in water, maar die yster kan onder langdurige versadiging met water gereduseer en oplosbaar word. Dit maak van yster en dus grondkleur, ‘n handige hulpmiddel om periodes van waterversadiging af te lei. Ysteroksiede kan in die grond onder toestande van ‘n fluktuerende watertafel akkumuleer. Onder hierdie toestande lokaliseer die ysteroksiede in vlekke, wat met langdurige aansameling kan verhard om ‘n ysterlaag – sogenaamde ouklip – te vorm. Die Al-oksiede word as die eindproduk van verwering gesien en is dus slegs in baie ou grond en onder toestande van intense verwering en loging teenwoordig. Beide Fe- en Al-oksiede kan fosfaat onder lae pH-toestande vir plante ontoeganklik vaslê.

Karbonate en sulfate
Die dominante minerale in die groep is kalk (CaCO3), gips (CaSO4), magnesiet (MgCO3) en MgSO4. Die sulfate is hoogs oplosbaar, terwyl die karbonate stadig oplosbaar is en word gewoonlik uit die grond geloog waar die reënval meer as 550 mm per jaar is. Dit word dus hoofsaaklik in die grond van ariede streke en in besproeiingsgrond, waar dit saam met besproeiingswater tot die grond gevoeg word, aangetref. In ariede streke kan die kalk en/of gips in die grond as ‘n aaneenlopende sagte of harde laag akkumuleer. Kalsitiese en dolomitiese kalk en onder sekere omstandighede ook gips, word ook gebruik om die basiese katiooninhoud en die grond se pH te verhoog.

Fosfate
Apatiet [(Ca3(PO4)2)3•Ca(Cl,F)2] is ‘n fosfaatmineraal wat <1% van stollingsgesteentes uitmaak. Apatiet verweer egter stadig en is die primêre bron van fosfaat as plantvoedingstof in grond.

Samevatting

Om saam te vat, is kwarts die dominantste silikaat grondmineraal, gevolg deur die mikas, veldspate, amfibole, piroksene en olivien. Die nie-silikaatminerale is gewoonlik oplosbaar in grond en kom dus hoofsaaklik in ariede streke voor. Die ysterminerale is vir die grond se rooi en geel kleur verantwoordelik en kan ook as aanduider vir grond se waterhuishouding gebruik word. Die Ca- en Mg-karbonate word hoofsaaklik gebruik om grondsuurheid te neutraliseer.

Vir meer besonderhede skakel Martiens du Plessis by 072 285 5414 of stuur ‘n e-pos na martiens@nwk.co.za of gesels met prof Cornie van Huyssteen by (051) 401-9247 of stuur ‘n e-pos na vanhuysteencw@ufs.ac.za.

Verwysings

Die volgende verwysings is ekstensief tydens die samestelling van hierdie artikelreeks gebruik:

  1. Brady, NC en Weil, RR. 2002. The nature and properties of soils. 13th ed. Prentice Hall: New Jersey.
  2. Van Huyssteen, CW. 2009. Grondekologie. Ongepubliseerde klasnotas vir GKD214. Universiteit van die Vrystaat: Bloemfontein.