માટીના પ્રકારો અને માટીનું ઉદ્ભવ

માટી યાંત્રિકીમાં માટીના ત્રણ મુખ્ય પ્રકારો અલગ પાડવામાં આવે છે: અવબંધિત, બંધિત અને જૈવિક મૂળની માટી. ઉપરાંત, પથ્થરો પણ છે, પરંતુ તેમનો અભ્યાસ માટી યાંત્રિકીમાં નહીં, પરંતુ શિલા યાંત્રિકી નામના વૈજ્ઞાનિક ક્ષેત્રમાં થાય છે.

અબંધિત જમીન

અબંધિત અથવા અસંયોજિત માટીઓ એવી હોય છે જેના ઘટકો કોઈપણ બંધનકારી પદાર્થથી જોડાયેલા નથી. શુષ્ક અવસ્થામાં, જ્યારે ભેજનો પ્રભાવ નથી, ત્યારે અબંધિત માટીના ઘન ઘટકો માટીના દળમાં સંપૂર્ણપણે મુક્ત હોય છે અને તેમની વચ્ચે માત્ર ઘર્ષણ રહે છે, જેને આંતરિક ઘર્ષણ કહેવામાં આવે છે. અબંધિત માટીમાં આનો સમાવેશ થાય છે:

• બ્લોકો, દાણા કદ 200 – 2000 mm
• ખડકો, દાણાનો કદ 60 – 200 mm
• કંકર, દાણાની કદ 2 – 60 mm
• રેતી, દાણા કદ 0,02 – 2 mm
• ધૂળ, કણ કદ 0,002 – 0,02 mm.

અહીં નોંધવામાં આવે છે કે ધૂળ અંશને ક્યારેક કાદવ (અંગ્રેજી silt, જર્મન Schluff) કહેવામાં આવે છે. જોકે, અહીં કાદવનો અર્થ મૂળભૂત રીતે કાર્બનિક મૂળની જમીનના એક નિશ્ચિત પ્રકાર તરીકે થાય છે, તેથી આ અંશ માટે આ નામ ગેરસમજ ઊભી કરી શકે છે.

Sl. 1 - રેતાળ માટી

બંધાયેલ માટી

બંધિત અથવા સંગત માટી એવી હોય છે જેમના ઘન ઘટકો પરસ્પર સંલગ્નતા દ્વારા જોડાયેલા હોય છે. સંયોજક માટીના ભૌતિક ગુણો ખૂબ અસ્થિર હોઈ શકે છે, જે પાણીના પ્રભાવ હેઠળ સહેલાઈથી બદલાય છે. બંધિત માટીમાં એવી માટીનો સમાવેશ થાય છે જેમાં 0,002 mm થી નાનાં કદના ઘન ઘટકો હોય. જેમાં મુખ્યત્વે 0,002 – 0,0002 mm કદના ઘટકો હોય તેને ક્લે કહે છે, અને જો આ ઘટકો 0,0002 – 0,00002 mm કદના હોય, તો તેને કોલોઇડલ ક્લે કહેવામાં આવે છે.

પ્રકૃતિમાં શુદ્ધ માટી દુર્લભે મળે છે; તે સામાન્ય રીતે રેત અને ધૂળ જેવા અન્ય ઘટકો સાથે મિશ્રિત હોય છે, જેને ઇલૂવા કહેવામાં આવે છે; ચુનાપથ્થર સાથેની માટીને માર્લિય માટી (માર્લ) કહેવામાં આવે છે, અને મેગ્નેશિયમવાળી માટી ઉમા છે. સામાન્ય રીતે એવું માનવામાં આવે છે કે જે જમીનમાં 50% કરતાં વધુ માટીયા ઘટકો હોય તેને ચીકણી માટી અથવા સાદી ભાષામાં માટી કહેવામાં આવે છે, જ્યારે 50% કરતાં ઓછા માટીયા ઘટકો ધરાવતી જમીનને માટીયી જમીન કહેવામાં આવે છે. જે જમીનમાં 5% કરતાં ઓછા માટીયા ઘટકો હોય તેને અસમબંધિત જમીનની વિશેષતાઓ ધરાવતી માનવામાં આવે છે.

કોઈપણ માટી કયા સમૂહમાં આવે છે તેનું મૂલ્યાંકન કરવાનો સૌથી ઝડપી અને સૌથી સરળ માર્ગ એ છે કે નમૂનાને સુકવીને તેને આંગળીઓ વચ્ચે ચૂરવાનો પ્રયાસ કરવો. અસંયોજિત માટી તરત જ તૂટી જાય છે. માટીવાળી માટી આંગળીઓ વચ્ચે નાના ટુકડાઓમાં ચુરી જાય છે, અને માટી લગભગ પથ્થર જેટલી કઠિન બની જાય છે.

આકૃતિ 2 - માટીલી જમીન

સજીવ મૂળના માટી

આ જમીનો મોટાભાગે કાર્બનિક અથવા વનસ્પતિ મૂળની સામગ્રીથી બનેલી હોય છે, જેમાં કાદવિયાં અને અન્ય ઘટકો હોય છે. કાર્બનિક ઘટકોની હાજરીને કારણે આ જમીનો બહુ અસ્થિર હોય છે અને પાણી ખૂબ શોષી લે છે, તેથી તે અસ્થિર છે અને ન તો ભારવહન જમીન તરીકે સેવા આપી શકે છે, ન તો ધરતીકામના ઢાંચાઓ બનાવવા માટે સામગ્રી તરીકે. આ જમીનોમાં હ્યૂમસ, કાદવ અને _પીટ_નો સમાવેશ થાય છે.

હ્યુમસ ઉપજાઉ જમીન છે, જે ધરતીની પાટલાના સપાટીસ્તરમાં મળે છે અને તેની જાડાઈ સામાન્ય રીતે કેટલાક ડેસિમીટર હોય છે. તે કાર્બનિક અને ખનિજ પદાર્થોના મિશ્રણથી બનેલી છે અને તેમાં ઘણાં બેક્ટેરિયા હોય છે. જમીનના ભરાવ, રસ્તાઓના પાયમાર્ગ અને જમીન પરના સમાન કામો દરમિયાન, તેમજ જમીનકામ માટેની સામગ્રીની ખાણમાં ખોદકામ કરતી વખતે, હ્યુમસના સમગ્ર સ્તરને ખોદી કાઢીને દૂર કરવો જોઈએ, કારણ કે તેનો ઉપયોગ માત્ર પાણીથી થતા ધોવાણ સામે જમીની ઢાળોનું રક્ષણ કરવા માટે જ થઈ શકે છે.

ચિત્ર. 3 - હ્યૂમસ

_ગાદ_માં જૈવિક પદાર્થોના અતિસૂક્ષ્મ કણોના રૂપમાં મિશ્રણ અને સાથે મકાઈ, ધૂળ અને રેત જેવા ખનિજ પદાર્થો હોય છે. તે અગાઉની નદીઓ અને તળાવોના તળિયે મળે છે.

પીટ વનસ્પતિ અને કાર્બનિક પદાર્થોની મોટી માત્રાથી બનેલો હોય છે, જે રેસાના સ્વરૂપમાં હોય છે, અને તેમાં ખનિજ પદાર્થોની માત્રા ઓછી હોય છે.

માટીનું ઉદ્ભવ

જો આપણે ધરતીની પરતમાં કાપ લઈએ, તો જાણવા મળે છે કે તે મોટાભાગે સતહ માટી – પાતળા સ્તરની હ્યુમસ, પછી વિવિધ રચના અને વિવિધ જાડાઈના એક કે વધુ સ્તરો ધરાવતી ઉપસતહ માટી, અને અંતે મજબૂત પથ્થર થી બનેલી હોય છે. સપાટી માટી મુખ્યત્વે વનસ્પતિ અને કાર્બનિક પદાર્થોના ક્ષયથી બનેલી છે, જ્યારે ઉપસતહ માટી મજબૂત પથ્થરના ક્ષયથી બનેલી છે.

ઘન શિલાનો વિખંડન વાતાવરણજન્ય પ્રભાવ અથવા _જ્વાળામુખીય ક્રિયા_ના કારણે થાય છે. વાતાવરણજન્ય પ્રભાવ યાંત્રિક કે રાસાયણિક હોઈ શકે છે. જો ઘન શિલાના વિખંડનની પ્રક્રિયા ખનિજોનું ઓક્સિજન સાથેનું સંયોજન હોય, તો તે ઓક્સીકરણ દ્વારા વિખંડન છે, અને જો તે પાણી સાથેનું સંયોજન હોય, તો તે હાઇડ્રેશન દ્વારા વિખંડન છે. જ્વાળામુખીય ક્રિયા રાસાયણિક છે. વધુ તાપને કારણે ઘન શિલા જ્વાળામુખીય રાખમાં પરિવર્તિત થાય છે.

ઘન શિલાના વિઘટનની પ્રક્રિયા અને તેનું જમીનમાં રૂપાંતર સ્થળ પર જ “in situ” થઈ શકે છે અથવા પરિવહન સાથે થઈ શકે છે. વિઘટિત ભાગોનું પરિવહન પાણી દ્વારા થાય છે, જેમાં અલ્યુવિયલ જમીનો બને છે, પવન દ્વારા, જ્યારે ઈઓલિયન જમીનો બને છે, અથવા બરફ દ્વારા, જ્યારે ગ્લેશિયલ જમીનો રચાય છે. વિઘટિત ટુકડાઓ અને ઘન શિલાના નાના કણોના પરિવહન દરમિયાન, અથડામણ, ઘર્ષણ અને ધોવાણને કારણે તેમનું વધુ સૂક્ષ્મીકરણ થાય છે, જે તેઓને પરિવહન દરમ્યાન ભોગવવું પડે છે. આ અસરને કારણે તૂટી ગયેલા ટુકડાઓની ધાર ગોળાઈ પામે છે, નવા કણો વધુ સૂક્ષ્મ બને છે, તેમની ધાર ફરી ગોળાઈ પામે છે અને આમ પરિવહન ચાલે ત્યાં સુધી ચાલુ રહે છે. ઘન ઘટકોનું કદ અને આકાર શિલાની મજબૂતાઈ, પરિવહનની લંબાઈ, પરિવહનની રીત વગેરે પર આધાર રાખે છે. તેથી જમીનમાં રહેલા ઘન કણોનો આકાર ઘણો જુદો હોઈ શકે છે: ગોળ, અંડાકાર, તિક્ષ્ણ અથવા ગોળાઈ ધરાવતા કિનારાવાળો, ત્રિકોણાકાર વગેરે. 0,02 – 0,002 mm કદના ઘન ઘટકો, જેને ભૂમિકીયશાસ્ત્રમાં ધૂળ કહેવામાં આવે છે, મુખ્યત્વે ગોળ અથવા અંડાકાર હોય છે. 0,002 mm કરતાં નાના આવા ઘટકો, જેને માટી કહેવામાં આવે છે, પડિયા જેવા આકારના હોય છે. રેતી, કાંકરી અને કંકરોના મોટાં કણો વિવિધ આકાર ધરાવી શકે છે: ઘનાકાર, ગોળાઈ ધરાવેલા, પટ્ટીયા જેવા વગેરે. ઘનાકાર કણો પોતાનો આકાર ધીમે બદલાવે છે, જ્યારે પટ્ટીયા જેવા કણો સહેલાઈથી. તેથી મુખ્યત્વે પટ્ટીયા જેવા કણોથી બનેલી જમીનો પોતાની રચના સહેલાઈથી બદલી શકે છે.

ઉલ્લેખ કરવું જરૂરી છે કે કેટલીક માટીઓ, જેમનું નિર્માણ સંપૂર્ણપણે પૂર્ણ થઈ ગયું છે, ક્યારેક પછી નવા ગાદાથી ઢંકાઈ જાય છે, જેથી અગાઉ બનેલી માટી ઊંડાઈમાં રહી જાય છે, જ્યારે નવા ગાદા પર બીજી માટી બને છે જેનો અગાઉની સાથે કોઈ સંબંધ હોવો આવશ્યક નથી. આવી અગાઉ બનેલી અને પછી નવા ગાદાથી ઢંકાયેલી માટીને દફનાયેલી માટી કહે છે. આ સામાન્ય રીતે ખેતીલાયક જમીનો હોય છે, જેને ખેડવામાં આવી હતી અને પછી પવન દ્વારા લેસ ધૂળના ગાદાથી ઢાંકી દેવામાં આવી હતી, પણ ગાદા નદીજન્ય પણ હોઈ શકે છે. દફનાયેલી માટી તેના ઘેરા રંગથી ઓળખાય છે અને જો આ પ્રક્રિયા વારંવાર પુનરાવર્તિત થઈ હોય તો આવા માટીના સ્તરો અનેક હોઈ શકે છે.

ગાદીજન્ય માટી

અલ્યુવિયલ માટી પાણી દ્વારા વહન દરમિયાન ઘન કણોના જમા થવાથી બને છે. જમાવટ ઘણા પરિબળો પર આધારિત છે, જેમાં પાણીના પ્રવાહની ગતિ, વહન થતા ઘટકોનું કદ અને અન્ય ઘટકો જેવી કે લવણ, ચુનો વગેરેની માત્રા સૌથી મહત્વની છે. પાણીનો પ્રવાહ બહુ ઝડપથી હોય ત્યારે ફક્ત મોટા ઘટકો જ જમા થાય છે, જ્યારે સૂક્ષ્મ ઘટકો જમા થતા નથી, પરંતુ આગળ વહન થાય છે. તેથી મોટા ઘન ઘટકો નદીના ઉપરના ભાગમાં, સ્ત્રોતની નજીક જમા થાય છે, જ્યાં પાણીનો પ્રવાહ ઝડપી હોય છે. પ્રવાહની ગતિ ઘટતાં વધુને વધુ સૂક્ષ્મ ઘટકો જમા થાય છે. સ્થિર પાણીમાં, પ્રવાહ વિના, સામાન્ય રીતે સૌથી સૂક્ષ્મ ઘન ઘટકો જમા થાય છે. જ્યાં પણ પાણીનો પ્રવાહ ધીમો પડે છે, ત્યાં ભારે જમાવટ થાય છે, જેમ કે નદીના પટમાંથી પાણી બહાર ફેલાય ત્યારે પૂરગ્રસ્ત વિસ્તારમાં, નદીઓના મુખે, બંધો સામે વગેરેમાં થાય છે.

કોલોઇડલ કાદવના અતિસૂક્ષ્મ કણોનું ગઠાણ અનંત સમય સુધી ચાલુ રહી શકે છે, કારણ કે વિદ્યુરાસાયણિક અસર થાય છે, જે 0,0002 mm કરતા નાના કદના સુક્ષ્મ કણો પાણીમાં ડૂબેલા હોય ત્યારે તેમની વચ્ચે ઉત્પન્ન થાય છે. આવી સ્થિતિમાં ઘન કણો પર સમાન ચિહ્નનો વિદ્યુત ભાર (ઋણાત્મક) હોય છે, તેથી તેઓ પરસ્પર વિખૂંટે છે અને પ્રવાહી દ્રવ્યમાં એવી ઝડપોથી ગતિ કરે છે કે જે કણો જેટલા નાના હોય તેટલી વધુ હોય છે. આ બ્રાઉન ગતિઓ છે. આ ગતિઓને કારણે પાણીમાં ઘન કણોનું ગઠાણ નોંધપાત્ર રીતે ધીમું પડે છે અને અનંત સમય સુધી ચાલુ રહી શકે છે.

આકૃતિ 4 - એલ્યુવિયલ માટી

ઇઓલિયન માટી

ઇઓલિક માટી પવન દ્વારા ઘન કણોના નિક્ષેપથી બને છે. ઇઓલિક માટીના બે પ્રકારો અલગ પાડવામાં આવે છે લેસ અને ટિબ્બા. લેસ લગભગ 0,05 mm અથવા તેનાથી થોડા નાના કણોથી બનેલો હોય છે, જે પરસ્પર કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ વડે ચોંટેલા હોય છે. તેથી, સુકા અવસ્થામાં લેસની મજબૂતી ઊંચી હોય છે. લેસમાં કરાયેલા કાપ ઊભી દીવાલો સાથે ખૂબ ઊંચાઈએ ટકી શકે છે. પરંતુ જો લેસ વધુ ભીનો થઈ જાય, તો તે પોતાની મજબૂતી ગુમાવે છે અને સહેલાઈથી સરકી જાય છે. બેલગ્રેડ નજીક બેઝાનિજ્સ્કા કોશાની લેસ જમાવટોના જાણીતા ઉદાહરણો છે, જે 20m કરતાં વધુ ઊંચાઈએ ઊભી દીવાલો સાથે ટકી રહે છે. તેમ છતાં, જ્યાં કિનારાની નજીક વસાહતો ઊભી કરવામાં આવી છે, જેમ કે ઝેમુનની ચૂનાર્સ્કા ગલીના કિસ્સામાં, જ્યાં ઉપયોગમાં લેવાયેલા પાણીના વિખેરાવને કારણે લેસના પ્લેટૂની ઢોળાવની બાજુમાં સતત ભીંજવણ થાય છે, ત્યાં લેસની ઢોળાવો તૂટી પડે છે અને કિનારાની નજીક લેસ માટીની સ્થિરતા જોખમમાં મુકાય છે.

ડ્યૂનો પવન દ્વારા જમા થયેલી અબંધિત રેતીના ચાલક ટીલાં છે. પવનની અસર હેઠળ આ ટીલાં ઝડપથી વિખેરાઈને ફરી બને છે, જેના કારણે ઘરો અને પરિવહન સાધનો દટાઈ જવાના તથા ધરાશાયી થવાના જોખમ ઊભાં થાય છે.

ચિત્ર 5 - ઇઑલિયન માટી

હિમનદીય માટી

હિમનદીય માટી બરફ દ્વારા જમીનની ઘન કણોની પરિવહનથી બને છે. હિમનદીય માટીનું સંયોજન એલ્યુવિયલ માટીથી જુદું હોય છે, કારણ કે તે લગભગ સમાન કદના ઘન કણોથી બનેલી હોય છે, જેમ કે ગોળા પથ્થરો, કાંકર (મોરેન) અથવા રેતી, જે બરફ ઓગળ્યા પછી રહી જાય છે. પૂર્વ હિમનદીય તળાવોના સ્તરોમાં હિમનદીય દોળમાટી મળે છે.

આકૃતિ 6 - હિમનદીય માટી