मातीचे प्रकार आणि मातीची उत्पत्ती

मृदा यांत्रिकीमध्ये मातीचे तीन मुख्य प्रकार ओळखले जातात: असंघटित, संघटित आणि सेंद्रिय उत्पत्तीची माती. याव्यतिरिक्त खडकही असतात, परंतु त्यांचा अभ्यास मृदा यांत्रिकीमध्ये केला जात नाही, तर खडक यांत्रिकी या वैज्ञानिक शाखेत केला जातो.

बिनबांधील मृदा

अबंधित किंवा असुसंगत माती अशा मातींना म्हणतात ज्यांच्या घटकांना कोणत्याही बंधक पदार्थाने जोडलेले नसते. कोरड्या अवस्थेत, आर्द्रतेचा प्रभाव नसताना, अबंधित मातीतील घन घटक मातीच्या वस्तुमानात पूर्णपणे मुक्त असतात आणि त्यांच्या दरम्यान फक्त घर्षण असते, ज्याला अंतर्गत घर्षण म्हणतात. अबंधित मातीत पुढीलचा समावेश होतो:

• ब्लॉक्स, कणांचा आकार 200 – 2000 mm
• मोठे दगड, कणांचा आकार 60 – 200 mm
• खडी, दाण्याचा आकार 2 – 60 mm
• वाळू, कणांचा आकार 0,02 – 2 mm
• धूळ, कणाचा आकार 0,002 – 0,02 mm.

नोंद घेण्यात येते की सूक्ष्म धूळ या अंशाला कधीकधी मुलज (इंग्रजीत silt, जर्मनमध्ये Schluff) असेही म्हणतात. तथापि, आपल्या येथे मुलज म्हणजे सेंद्रिय उत्पत्तीची एक विशिष्ट प्रकारची माती असल्यामुळे, या अंशासाठी हे नाव गैरसमज निर्माण करू शकते.

Sl. 1 - वाळूयुक्त माती

बंधित मृदा

संघटित किंवा सुसंगत माती म्हणजे अशी माती ज्यातील घन घटक परस्परांमध्ये cohesive force मुळे जोडलेले असतात. सुसंगत मातीची भौतिक वैशिष्ट्ये अतिशय अस्थिर असू शकतात आणि पाण्याच्या प्रभावाने ती सहज बदलतात. संघटित मातीत 0,002 mm पेक्षा कमी आकाराचे घन घटक असलेली माती समाविष्ट होते. प्रामुख्याने 0,002 – 0,0002 mm आकाराचे घटक असलेल्या मातीस चिकणमाती म्हणतात, आणि जर हे घटक 0,0002 – 0,00002 mm आकाराचे असतील, तर तिला कोलॉइडल चिकणमाती म्हणतात.

निसर्गात शुद्ध माती क्वचितच आढळते; ती बहुतेकदा वाळू आणि धूळ यांसारख्या इतर घटकांशी मिसळलेली असते, ज्याला ilovača म्हणतात; चुनखडीसह असलेल्या मातीस laporovita glina (lapor) म्हणतात, तर मॅग्नेशियमयुक्त माती ही uma असते. साधारणपणे असे मानले जाते की 50% पेक्षा अधिक चिकणमातीचे घटक असलेली जमीन masna glina किंवा साधारणपणे glina म्हणून ओळखली जाते, तर 50% पेक्षा कमी चिकणमातीचे घटक असलेली जमीन glinovito tlo म्हणून ओळखली जाते. 5% पेक्षा कमी चिकणमातीचे घटक असलेली जमीन एकसंध नसलेल्या जमिनीचे गुणधर्म असल्याचे मानले जाते.

कोणत्या गटात एखादी माती येते याचा सर्वांत जलद आणि सोपा अंदाज घेण्याचा मार्ग म्हणजे नमुना वाळवणे आणि बोटांमध्ये चुरडून पाहणे. असहसंयोजित माती लगेच विखुरतात. चिकणमातीसदृश माती बोटांमध्ये छोटे तुकडे बनून चुरडली जाते, आणि माती जवळजवळ दगडासारखी कठीण होते.

आकृ. 2 - चिकणमातीचे माती

सेंद्रिय उत्पत्तीची माती

या मातींमध्ये सेंद्रिय किंवा वनस्पतीजन्य पदार्थांचा मोठा भाग असतो, त्याबरोबर चिकणमातीचे आणि इतर घटकही असतात. सेंद्रिय घटकांच्या प्रमाणामुळे या माती अत्यंत अस्थिर असतात आणि पाणी जोरात शोषून घेतात, त्यामुळे त्या अस्थिर असतात आणि ना आधार देणारी माती म्हणून, ना मातीचे बांधकाम करण्यासाठी साहित्य म्हणून वापरता येत नाहीत. या मातींमध्ये ह्युमस, मुलज आणि पीट यांचा समावेश होतो.

ह्युमस हे सुपीक मातीचे आवरण आहे, जे पृथ्वीच्या भूपर्पटीच्या पृष्ठीय थरात आढळते, आणि त्याची जाडी साधारणपणे काही डेसीमीटर इतकी असते. ते सेंद्रिय आणि खनिज पदार्थांच्या मिश्रणापासून बनलेले असून त्यात अनेक जिवाणू असतात. मातीची भरावकामे, रस्त्यांवरील पृष्ठभाग, आणि अशा प्रकारच्या जमिनीवरील कामांमध्ये, तसेच मातीच्या बांधकामांसाठी साहित्य काढण्यासाठीच्या खाणीत उत्खनन करताना, ह्युमसचा संपूर्ण थर काढून टाकला पाहिजे; तो फक्त पाण्यामुळे होणाऱ्या धूपापासून मातीच्या उतारांचे संरक्षण करण्यासाठीच वापरता येतो.

आकृ. 3 - ह्यूमस

गाळ हा सेंद्रिय पदार्थांची अतिसूक्ष्म कणांच्या रूपातील आणि चिकणमाती, धूळ व वाळू यांसारख्या खनिज पदार्थांच्या मिश्रणाने बनलेला असतो. तो पूर्वीच्या नद्या व सरोवरांच्या तळाशी आढळतो.

पीट मध्ये वनस्पतीजन्य आणि सेंद्रिय पदार्थांचे तंतूंच्या स्वरूपातील मोठ्या प्रमाणातील घटक असतात, तर खनिज पदार्थांचे प्रमाण कमी असते.

मातीची उत्पत्ती

जर आपण पृथ्वीच्या कवचाचा छेद घेतला, तर असे आढळेल की ते बहुतेकदा पृष्ठीय मृदा — पातळ थराचा ह्युमस, नंतर वेगवेगळ्या संरचनेचे आणि विविध जाडीचे एक किंवा अधिक थर असलेली उपपृष्ठीय मृदा, आणि शेवटी घन खडक यांनी बनलेले असते. पृष्ठीय मृदा प्रामुख्याने वनस्पती व सेंद्रीय पदार्थांच्या विघटनातून तयार झाली आहे, तर उपपृष्ठीय मृदा घन खडकांच्या विघटनातून तयार झाली आहे.

घन खडकाचे विघटन वायुमंडलीय प्रभावांमुळे किंवा ज्वालामुखीय क्रियेमुळे होते. वायुमंडलीय प्रभाव यांत्रिक किंवा रासायनिक असू शकतात. जर घन खडकाच्या विघटनाची प्रक्रिया खनिजांचे ऑक्सिजनशी संयोग असेल, तर ते ऑक्सिडेशनद्वारे विघटन आहे, आणि जर ते पाण्याशी संयोग असेल, तर ते हायड्रेशनद्वारे विघटन आहे. ज्वालामुखीय क्रिया रासायनिक आहे. मोठ्या उष्णतेमुळे घन खडक ज्वालामुखीय राखेत रूपांतरित होतो.

दृढ खडकाचे विघटन होऊन त्याचे मृदेत रूपांतर होण्याची प्रक्रिया जागेवरच „in situ“ होऊ शकते किंवा वाहतुकीसहही होऊ शकते. विघटित भागांची वाहतूक पाण्याने केली जाते, अशा वेळी अलुव्हियल मृदा निर्माण होतात, वाऱ्याने, तेव्हा एओलियन मृदा बनतात, किंवा हिमाने, तेव्हा हिमनदीजन्य मृदा तयार होतात. विघटित खडकाचे तुकडे आणि कण यांच्या वाहतुकीदरम्यान धक्के, घर्षण आणि धुवून जाणे यांमुळे त्यांचे अधिक सूक्ष्मीकरण होते; हे वाहतुकीदरम्यान त्यांना सहन करावे लागते. या परिणामामुळे फुटलेल्या तुकड्यांच्या कडा गोलावतात, नवे कण अधिक सूक्ष्म होतात, त्यांच्या कडा पुन्हा गोलावतात, आणि वाहतूक चालू असेपर्यंत हे असेच पुढे चालते. दृढ घटकांचा आकार आणि रूप खडकाच्या मजबुतीवर, वाहतुकीच्या अंतरावर, वाहतुकीच्या प्रकारावर इत्यादींवर अवलंबून असते. म्हणून मृदेतील दृढ कणांचा आकार अतिशय विविध असतो: गोल, अंडाकृती, तीक्ष्ण किंवा गोलसर कडांचा, त्रिकोणी इत्यादी. 0,02 – 0,002 mm आकाराचे दृढ घटक, ज्यांना मृदा यांत्रिकीमध्ये धूळ म्हणतात, बहुतेक गोल किंवा अंडाकृती असतात. 0,002 mm पेक्षा लहान आकाराचे असे घटक, ज्यांना चिकणमाती म्हणतात, फळीसारख्या आकाराचे असतात. वाळू, खडी आणि गोट्यांचे मोठे कण घनाकार, गोलसर, चपटे इत्यादी विविध रूपांचे असू शकतात. घनाकार कण आपला आकार बदलणे कठीण असते, तर चपटे कण सहज बदलतात. म्हणून प्रामुख्याने चपट्या कणांनी बनलेल्या मृदा आपली रचना सहज बदलू शकतात.

हे नमूद केले जाते की काही मातींची निर्मिती पूर्ण झाल्यानंतर त्यांच्यावर नंतर नव्या निक्षेपांचे आवरण आले, त्यामुळे पूर्वी तयार झालेली माती खोलवर राहिली, तर नव्या निक्षेपावर दुसरी माती तयार झाली जी पहिल्या मातीशी काहीही संबंध ठेवणे आवश्यक नाही. अशा प्रकारे नंतर नव्या निक्षेपाने झाकले गेलेले पूर्वी तयार झालेले मृदावरण पुरलेली माती म्हणून ओळखले जाते. ही बहुतेक वेळा सांस्कृतिक जमीन असते, जी शेतीसाठी वापरली गेली होती आणि नंतर वाऱ्याने वहात आलेल्या लोएस धुळीने झाकली गेली; तथापि निक्षेप नदीजन्यही असू शकतात. पुरलेली माती तिच्या गडद रंगावरून ओळखली जाते, आणि हा प्रक्रियेक्रम वारंवार झाल्यास अशा मातीच्या थरांची संख्या अधिकही असू शकते.

अल्युव्हियल मृदा

अलुव्हियल माती पाण्याद्वारे वाहून नेल्या जाणाऱ्या घन कणांच्या निक्षेपणाने तयार होतात. निक्षेपण अनेक घटकांवर अवलंबून असते, ज्यांमध्ये सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे पाण्याच्या प्रवाहाचा वेग, वाहून नेल्या जाणाऱ्या घटकांचे आकारमान आणि मीठ, चुना इत्यादी इतर घटकांचे प्रमाण. पाण्याचा प्रवाह वेग जास्त असताना फक्त मोठे घटक निक्षेपित होतात, तर सूक्ष्म घटक निक्षेपित होत नाहीत, तर पुढे वाहून नेले जातात. त्यामुळे मोठे घन घटक पाण्याच्या प्रवाहाच्या वरच्या भागात, उगमाजवळ, जिथे प्रवाहाचा वेग मोठा असतो, तेथे निक्षेपित होतात. पाण्याचा प्रवाह वेग कमी होत गेल्यावर अधिकाधिक सूक्ष्म घटक निक्षेपित होतात. स्थिर, प्रवाहविरहित पाण्यात, नियमाने सर्वात सूक्ष्म घन घटक निक्षेपित होतात. जिथे जिथे पाण्याचा प्रवाह मंदावतो, तिथे मोठ्या प्रमाणात निक्षेपण होते, जसे की नदीच्या पात्रातून पाणी बाहेर पडून पूरग्रस्त क्षेत्रात, तसेच नद्यांच्या मुखाशी, धरणांपुढे इत्यादी ठिकाणी होते.

कॉलॉइड चिकणमातीच्या अतिशय सूक्ष्म कणांचे निक्षेपण विद्युत-रासायनिक परिणामामुळे अनिश्चित काळ चालू राहू शकते; हा परिणाम पाण्यात बुडालेल्या 0,0002 mm पेक्षा लहान आकाराच्या सूक्ष्म कणांमध्ये निर्माण होतो. अशा वेळी घन कणांवर एकाच चिन्हाचा (ऋण) विद्युत भार असतो, त्यामुळे ते एकमेकांना प्रतिकर्षित करतात आणि द्रव माध्यमात इतक्या अधिक वेगाने हालचाल करतात की कण जितके लहान तितका वेग अधिक. यांनाच ब्राउन हालचाली म्हणतात. या हालचालींमुळे पाण्यातील घन कणांचे निक्षेपण लक्षणीयरीत्या मंदावते आणि ते अनिश्चित काळ चालू राहू शकते.

Sl. 4 - अलुव्हियल माती

वाऱ्याने साचलेल्या मृदा

वाऱ्याने घन कणांचे निक्षेपण होऊन इओलिक मृदा तयार होते. इओलिक मृदेचे दोन प्रकार ओळखले जातात लोस आणि ड्यून्स. लोस सुमारे 0,05 mm किंवा त्याहून थोड्या लहान आकाराच्या घन कणांपासून बनलेला असतो, जे कॅल्शियम कार्बोनेटने एकमेकांना चिकटलेले असतात. त्यामुळे कोरड्या अवस्थेत लोसची ताकद जास्त असते. लोसामधील कापणी अतिशय मोठ्या उंचीवरही उभ्या बाजूंनी टिकू शकते. तथापि, लोस अधिक प्रमाणात भिजला तर त्याची ताकद कमी होते आणि तो सहज सरकतो. बेलग्रेडजवळील बेझानियिस्का कोशा येथील लोस साठ्यांची उदाहरणे ज्ञात आहेत, जे 20m पेक्षा जास्त उंचीवर उभ्या बाजूंनी टिकून राहतात. मात्र, काठाजवळ वस्त्या उभारलेल्या भागांमध्ये, जसे झेमुनमधील चुनार्स्का रस्त्याच्या बाबतीत, जिथे वापरलेल्या पाण्याच्या विखुरण्यामुळे लोस पठाराच्या कडेलगत सतत भिजणे होत राहते, तेथे लोस उतार कोसळतात आणि कडेजवळील लोस मातीची स्थिरता धोक्यात येते.

Dine हे वार्‍याने साचलेल्या सैल वाळूचे चलमान टेकाड आहेत. वार्‍याच्या प्रभावाखाली ही टेकाडे झपाट्याने विखुरली जातात आणि पुन्हा तयार होतात, त्यामुळे घरांचे आणि वाहतूक साधनांचे गाडून टाकणे व कोसळणे यांचा धोका निर्माण होतो.

Sl. 5 - वायूजन्य माती

हिमनदीय मृदा

हिमनदी मृदा बर्फाद्वारे मातीच्या घन कणांच्या वहनामुळे तयार होते. हिमनदी मृदांचा संघटन गाळयुक्त मृदेपेक्षा वेगळा असतो, कारण त्या सुमारे समान आकाराच्या घन कणांपासून बनलेल्या असतात, म्हणजे गोटे, गिट्टी (मोरेन) किंवा बर्फ वितळल्यानंतर उरलेली वाळू. पूर्वीच्या हिमनदी तलावांच्या थरांमध्ये हिमनदी गाळमाती आढळते.

आकृ. 6 - हिमनदीय माती