Composizione e struttura dei minerali del terreno e delle argille

I costituenti minerali del terreno

I costituenti minerali del terreno derivano dall’alterazione pedogenetica delle rocce. I principali costituenti minerali sono i silicati (dai quali derivano i minerali argillosi), la silice, i carbonati, gli ossidi e idrossidi (di silicio, ferro, alluminio e manganese).
I silicati rappresentano il 90% circa della crosta terrestre e sono presenti sia nelle rocce eruttive, sia in quelle metamorfiche e sedimentarie. L’unità strutturale dei silicati è un tetraedro con al centro una atomo di silicio e ai vertici quattro atomi di ossigeno. Considerando il numero di ossidazione del silicio (+4) e quello dell’ossigeno (-2), il tetraedo ha un eccesso di carica negativa che si distribuisce sui vertici in cui l’ossigeno può legare cationi metallici come il potassio, il calcio, il magnesio, il sodio e il ferro.

Tipi di silicati e loro caratteristiche

I silicati più interessanti dal punto di vista agronomico sono i fillosilicati e i tectosilicati. Nei fillosilicati, i tetraedi sono legati tra loro utilizzando tre ossigeni e lasciandone uno libero, disponibile a legare cationi. I fillosilicati hanno quindi strutture bidimensionali (planari) sovrapposte, con aspetto lamellare. Appartengono ai filo silicati le miche, il talco e le cloriti.

Nei tectosilicati i tetraedri sono collegati tra loro impegnando tutti e quattro gli ossigeni, formando una struttura tridimensionale. Nessun catione può essere legato, ma l’alluminio può sostituire il silicio al centro del tetraedro; in questo caso si formano gli allumo silicati, da cui prendono origine molte argille. Fanno parte dei tectosilicati i feldspati, dai quali deriva la maggior parte delle argille.

Origine e tipi di argille

Dall’alterazione dei filo silicati e dei tectosilicati prendono origine i minerali argillosi, silicati idrati di alluminio composti da due unità strutturali caratteristiche: lo strato tetraedrico di silicio e lo strato ottaedrico di alluminio.

La differente combinazione di questi due strati da luogo a diversi tipi di argille:

• argille a due strati 8caolinite) composte da uno strato tetraedrico e uno ottaedrico; la struttura lamellare compatta non consente l’entrata nel reticolo cristallino di acqua e di cationi;

• argille a tre strati (montmorillonite, illite, vermiculite) composte da uno strato ottaedrico tra due strati tetraedrici di silicio; nella montmorillonite gli spazi interlamellari sono ampi e consentono l’entrata e l’uscita di cationi e di molecole di acqua. Per questo motivo la montmorillonite ha la capacità di dilatarsi e di contrarsi in seguito all’assorbimento e alla perdita di acqua. L’illite e la vermiculite hanno spazi interlamellari più ristretti, nei quali riescono a entrare solamente lo ione potassio (K+) e lo ione ammonio (NH4);

• argille a quattro strati (clorite);

• argille a strati misti con strati alternati di diverso tipo.