Morphological, Mineralogical and Some Engineering Properties of Soil with Different Pedalogical Properties

Abstract

In this study, the morphological, mineralogical, physical and chemical properties of three soil profiles, having different pedological development on the same parent material, were determined and relationships between their physical properties and mineralogical properties were investigated. According to this study’s results, three soil profiles were classified as Vertik Ustorthent, Typic Haplustept and Vertic Calciustept. The results of mineralogical analysis showed that montmorillonite in the 2: 1 type expanding smectite group is the dominant clay mineral and there is a small amount of kaolinite and nontronite clay minerals. Liquid limit and plastic limit of genetic horizons of soils were determined between 48-63% and 25-37%, respectively. The highest liquid limit and plastic limit values in surface horizon were found in Vertik Ustorthent whereas, the lowest values were determined for Vertic Calciustept. According to USCS (Unified Soil Classification System) classification, all soils were classified as high plasticity, inorganic clay (CH) and as moderate plasticity, inorganic clay (CL). In addition, mineralogical test results, values obtained as a result of index properties, and swelling evaluations obtained with the extension of soil properties has been found to be compatible. Besides, pedalogical development (cambic horizon) cannot be said to have much effect on the mineralogical and physical properties of soils. 

Keywords

• Atterberg limits,clay mineral,soil classification,Entisol,Inceptisol

Farklı Pedolojik Özelliklere Sahip Toprakların, Morfolojik, Mineralojik ve Bazı Mühendislik Özellikleri

Abstract

Bu çalışma kapsamında, aynı ana materyal üzerinde farklı pedolojik gelişime sahip olan üç toprak profilinin; morfolojik, minerolojik, fiziksel ve kimyasal özellikleri belirlenerek, fiziksel özellikleri ile minerolojik özellikleri arasındaki ilişkileri incelenmiştir. Çalışma sonucuna göre, topraklar alt grup düzeyde Vertik Ustorthent, Typic Haplustept ve Vertic Calciustept olarak sınıflandırılmıştır. Mineralojik analiz sonuçları; 2:1 tipi genişleyen smektit grubunda yer alan montmorillonit’in baskın kil minerali olduğunu, az miktarda kaolinit ve nantronit kil minerallerinin bulunduğunu göstermiştir. Toprakların genetik horizonlarında fiziksel özelliklerden toprakların likit limit ve plastiklik indeksi değerleri sırasıyla % 48-% 63 ve % 25-% 37 arasında değişim göstermektedir. Yüzey horizonlarda en yüksek likit limit ve plastiklilik indeks değerine Vertik Ustorthent topraklar, en düşük değere ise Vertic Calciustept topraklar sahip oldukları belirlenmiştir. Birleştirilmiş toprak sınıflama sistemi (Unified Soil Classification System, USCS)’ne göre ise tüm topraklar yüksek plastisiteli inorganik killer (CH) ve yüksekten orta dereceye doğru plastisitede inorganik killer (CL) olarak sınıflandırılmıştır. Ayrıca mineralojik testlerin sonuçları, indeks özelliklerinin sonucu elde edilen değerler ve şişme değerlendirmesi ile elde edilen genişleyebilir toprak özellikleri arasında uyum olduğu tespit edilmiştir. Bunun yanında, pedolojik gelişim özellikle cambik horizon oluşumu toprakların mineralojik ve fiziksel özellikleri üzerinde fazla bir etkisinin olduğu söylenemez.

Keywords

• Atterberg limitler,mineroloji,toprak sınıflaması,Entisol,Inceptisol

References

1. Anonymous, 1992. Soil Survey Staff. Procedures for Collecting Soil Samples and Methods of Analysis for Soil Survey. Soil Survey Investigations Report I., U.S. Gov. Print. Office, Washington D.C., USA.
2. Anonymous, 1993. Soil Survey Staff, Soil Survey Manuel. USDA Handbook, No: 18, Washington D.C., USA.
3. Anonymous., 1999. Soil Survey Staff, Soil Taxonomy. A Basic of Soil Classification for Making and Interpreting Soil Survey. USDA Handbook No: 436, Washington D.C., USA.
4. Anonymous, 2006. FAO/ISRIC. World References Base for Soil Resources, World Soil Rep., No: 103, Rome.
5. Altınbaş, Ü., Zorba, M., 1990. Yamanlar Dağı yöresi (İzmir) kireçsiz kahverengi büyük toprak grubunun zemin mekaniği yönünden kimi mühendislik özellikleri üzerine araştırmalar. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 26(1): 28-37.
6. Atterberg, A., 1911. On the investigation of the physical properties of soils and on the plasticity of clays. Internationale Mitteilungen für Bodenkunde, 1: 10-43 (In German).
7. Baver, L.D., 1966. Soil Physics. John Wiley and Sons Inc., New York.
8. Blake, G.R., Hartge, K.H., 1986. Bulk density and particle density. In: A. Klute (Ed.), Methods of Soil Analysis, Part I, Physical and Mineralogical Methods, 2nd Edn., Soil Science Society of America Agronomy Monograph, Madison, pp. 363-381.

9. Bouyoucous, G.J., 1951. A Recalibration of Hidrometer for Making Mechanical Analysis of Soils. Agronomy Journal, 43(9): 434-438.
10. Boyraz, D., Sarı, H., 2012. Tekirdağ Değirmenaltı-Muratlı kavşağı çevre yolunu oluşturan katenadaki toprakların fiziksel ve zemin özelliklerinin değerlendirilmesi. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 9(3): 68-78.
11. Canbolat, M.Y., Barik, K., Özgül, M., 1999. Erzurum yöresinde farklı ana materyaller üzerinde oluşmuş üç toprak profilinin kıvam limitleri ve şişme-büzülme karakteristikleri. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 30(2): 121-129.
12. Canbolat, M.Y., Öztaş, T., 1997. Toprağın kıvam limitleri üzerine etki eden bazı faktörler ve kıvam limitlerinin tarımsal yönden değerlendirilmesi. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 28(1): 120-129.
13. Casagrande, A., 1958. Classification and identifications of soils. Transactions American Society Civil Engineer, 113(3): 901-930.
14. Çağlar, K.Ö., 1958. Toprak İlmi. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, No: 10, Ankara.
15. Dakshanaman, V., Raman, V., 1973. A simple method of identifing an expansive soil. Soil and Foundation, 13(1): 97-104.
16. Dumbleton, M.J., West, G., 1966. Some factors affecting the relation between the clay minerals in soils and their plasticity. Clay Minerals, 6(1): 179-193.
17. Esraa, A.M.A., 2011. Swelling Potential and Mineralogy of Thi-Qar University Soil. Journal of Thi-Qar University, 1(7): 1-15.
18. Gillot, E.J., 1987. Clay in Engineering Geology, 2nd Edn., Elsevier, Amsterdam, pp. 484.
19. Gougazeh, M., Al-Shabatat, A., 2013. Geological and geotechnical properties of soil materials at Tannur dam, Wadi Al Hasa, South Jordan. Journal of Taibah University for Science, 7: 216-224.
20. Gürsoy, F.E., Dengiz, O., 2018. Farklı iki ana materyal üzerinde oluşmuş vertisol toprakların morfolojisi, mineralojik özellikleri ve sınıflaması. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 33(2): 162-169.
21. Head, K.H., 1984. Manual of Soil Laboratory Testing, Volume I. Soil Classification and Compaction Tests (Third edition) Whittles Publication, London, pp. 422.
22. Jackson, M.L., 1958. Soil Chemical Analysis. Prentice Hall Inc., Englewood Cliffs, N.J.
23. Kapur, S., Akça, E., 2015. Toprak Etüd Haritalama El Kitabı, Minerolojik ve Mikromorfolojik Özellikler. T.C. Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı, Tarım Reformu Genel Müdürlüğü, Ankara, s. 210-223.
24. Le Villio, M., Arrouays, D., Deslais, W., Droussin, J., Le Bissonnais, Y., Clergeot, D., 2002. Interest of the compost as a source of organic matter to restore and maintain physical properties of French soils. 17. World Congress of Soil Science, 14-21 August, Bangkok, No: 57, p. 1529.
25. Mbagwu, J.S.C., Abeh, O.G., 1998. Prediction of engineering properties of tropical soils using intrinsic pedological parameters. Soil Science, 163(2): 93-102.
26. Mitchell, J.K., Soga, K., 2005. Fundamentals of Soil Behavior. 3rd Edition. Wiley, New York.
27. Saka, A.H., 1997. Mineralojik Analizlerde X-Işını Toz Kırınım Yönteminin Temel Prensipleri ve Laboratuvar Şartlarının Standardizasyonu. Maden Teknik Arama Genel Müdürlüğü Yayını, Ankara, s. 234.
28. Skempton, A.W., 1953. The colloidal activity of clays. 3rd International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, 16-27 August, Zurich, 1: 57-61.
29. Smith, C.W., Hadas, A., Dan, J., Koyumjisky, H., 1985. Shrinkage and Arterberg limits in relation to other properties of principal soil types in Israd. Geoderma, 35(1): 47-65.
30. Sowers, G.F., 1965. Consistency. Methods of Soil Analysis, Part I, American Society of Agronomy, Madison, Wisconsin, U.S.A.
31. Sönmez, K., Öztaş, T., 1988. Iğdır Ovası yüzey topraklarının bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri ile mekaniksel özellikleri mekaniksel özellikleri arasındaki ilişkiler. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 19(1-4): 145-153.
32. Wagner, A.A., 1957. The use of the unified soil classification system by the bureau of reclamation. 4th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, 12-24 August, London, Vol. 1, p. 125.
33. Van Der Merwe, D.H., 1964. The Prediction of heave from the plasticity index and percentage clay fraction of soils. Civil Engineering in South Africa, 6(6): 103-106.
34. Whitting, L.D., Allardice, W.R., 1986. Principles of X-Ray Diffraction. In: A. Klute (Ed.), Methods of Soil Analysis, Part 1, ASA Publications, pp. 331-359.