Химическое выветривание это кратко

Обновлено: 07.07.2024

Химическое выветривание — это совокупность различных химических процессов, в результате которых происходит дальнейшее разрушение горных пород и качественное изменение их химического состава с образованием новых минералов и соединений. Основными процессами химического выветривания являются: Окисление, Гидратация, Гидролиз, Растворение

Биогенное

Биогенное выветривание производят живые организмы (бактерии, грибки, вирусы, роющие животные, низшие и высшие растения). В процессе своей жизнедеятельности они воздействуют на горные породы механически (разрушение и дробление горных пород растущими корнями растений, при ходьбе, рытье нор животными). Особенно большая роль в биогенном выветривании принадлежит микроорганизмам.

Основные факторы, обуславливающие формирование коры выветривания:

- геологическое строение территории,

Основные агенты преобразования горных пород в коре выветривания:

Вода – один из наиболее важных агентов выветривания. Она осуществляет растворение, перенос и отложение природных химических соединений в коре выветривания, растворение активных агентов и доставку их на участки преобразования горных пород, разложение минералов материнской породы при гидратации и гидролизе, регулирование физико-химической обстановки процессов преобразования горных пород в корах выветривания путем изменения кислотности-щелочности (pH), окислительно-восстановительного потенциала (Eh) и химического состава растворенных в ней веществ. Главным источником воды в корах выветривания являются атмосферные осадки (метеорные воды). При подземной циркуляции метеорные воды проходят через три зоны: 1 – аэрации, или просачивания; 2 – полного насыщения с активным водообменом; 3 – полного насыщения с замедленным водообменном. Кислород, как и вода, играет важную роль в процессах окисления, имеющих большое значение при образовании коры выветривания. В этих процессах участвует кислород атмосферы, растворенный в воде кислород, а также кислород минеральных соединений окислительно-восстановительных реакций.

Углекислота и другие кислоты органического и неорганического происхождения активно участвуют в процессах окисления, интенсифицируют процесс разложения горных пород в коре выветривания, придавая ему определенную направленность.

Как показывают современные исследования, особая роль в разрушении горных пород принадлежит микроорганизмам. Микроорганизмы, главным образом бактерии, регенерируют кислород, углекислоту и ряд органических кислот, поставляя эти важнейшие агенты выветривания в кору выветривания. Они обменивают ионы водорода на катионы породообразующих соединений, поддерживая кислые условия разложения пород, способствуют избирательному накоплению отдельных химических элементов в коре выветривания.

Температура в коре выветривания, хотя и колеблется в узких пределах (обычно от +20 до -20°С), но играет важную роль в разложении горных пород. Наиболее интенсивно разложение происходит при высокой температуре. По мере снижения температуры оно снижается и при минусовых значениях может почти полностью затихать

Роль климата

Главные процессы, приводящие к разложению минералов в коре выветривания:

- Окислительно-восстановительные реакции, происходящие за счет основных потенциальных компонентов (U, S, Fe, C).

- Реакции обмена, происходящие из-за изменения состава и кислотно- щелочных условий (нарушения равновесия).

- Гидролиз безводных соединений.

- Явления сорбции и десорбции.

Конечными продуктами глубокого химического выветривания являются глинистые минералы, простые окислы и гидроокислы. Кроме них, могут сформироваться карбонаты, сульфаты и сульфиды, фосфаты. Всё это новообразованные минералы, обычно дисперсной фазы.

Следовательно, кора выветривания представляет собой сложный агрегат глинистых новообразований с различной примесью устойчивых реликтовых минералов песчано-алевритовой размерности и обломками неразложившихся коренных пород.

В результате разложения минеральной массы коренных пород и избирательной миграции химических элементов возникают различные профили выветривания: гидрослюдистый или насыщенный сиалитный; глинистый или ненасыщенный сиалитный; латеритный или алитный.

Гидрослюдистый профиль коры выветривания характеризуется изменением силикатов при участии гидратного и гидролизного преобразования без существенной миграции кремнезема. Типоморфными минералами этого профиля являются гидрослюды и гидрохлориты, монтмориллонит и бейделлит.

Глинистый профиль отличается дефицитом кремнезема, частично удаленным из коры выветривания. Типоморфные минералы представлены каолинитом, галлуазитом, нонтронитом.

Латеритный профиль при полном или почти полном разрушении связей между глиноземом и кремнеземом и интенсивным вывносм последнего из коры выветривания. Типоморфные минералы представлены гидроксидами алюминия, оксидами и гидроксидами железа.

В этих условиях разные минералы ведут себя по-разному. По степени устойчивости выделяют 4 группы минералов. (по Кухаренко, Мильнеру).

Связь первичных пород и полезных ископаемых, сформированных в корах выветривания

Биогенное

Основные факторы, обуславливающие формирование коры выветривания:

- геологическое строение территории,

Основные агенты преобразования горных пород в коре выветривания:

Роль климата

Главные процессы, приводящие к разложению минералов в коре выветривания:

- Окислительно-восстановительные реакции, происходящие за счет основных потенциальных компонентов (U, S, Fe, C).

- Реакции обмена, происходящие из-за изменения состава и кислотно- щелочных условий (нарушения равновесия).

- Гидролиз безводных соединений.

- Явления сорбции и десорбции.

Связь первичных пород и полезных ископаемых, сформированных в корах выветривания

Выве́тривание — совокупность сложных процессов качественного и количественного преобразования горных пород и слагающих их минералов, приводящих к образованию почвы. Происходит за счет действия на литосферу гидросферы, атмосферы и биосферы. Если горные породы длительное время находятся на поверхности, то в результате их преобразований образуется кора выветривания. Различают три вида выветривания: физическое (лёд, водопад и ветер)(механическое), химическое и биологическое.

Чем больше разница температур в течение суток, тем быстрее происходит процесс выветривания. Следующим шагом в механическом выветривании является попадание в трещины воды, которая при замерзании увеличивается в объеме на 1/10 своего объема, что способствует еще большему выветриванию породы. Если глыбы горных пород попадут, например, в реку, то там они медленно стачиваются и измельчаются под воздействием течения. Селевые потоки, ветер, сила тяжести, землятресения, извержения вулканов так же содействуют физическому выветриванию горных пород. Механичекое измельчение горных пород приводит к пропусканию и задерживанию породой воды и воздуха, а также значительному увеличению площади поверхности, что создает благоприятные условия для химического выветривания.

Содержание

Химическое выветривание

Химическое выветривание — это совокупность различных химических процессов, в результате которых происходит дальнешее разрушение горных пород и качественного изменения их химического состава с образованием новых минералов и соединений. Важнейшими факторами химического выветривания являются вода, углекислый газ и кислород. Вода — энергичный растворитель горных пород и минералов. Основная химическая реакция воды с минералами магматических пород — гидролиз, приводит к замене катионов щелочных и щелочноземельных элементов кристаллической решетки на ионы водорода диссооциированных молекул воды:

Образующееся основание (KOH) создает в растворе щелочную среду, при которой происходит дальнейшее разрушение кристаллической решетки ортоклаза. При наличии CO₂ KOH переходит в форму карбоната:

Взаимодействие воды с минералами горных порода приводит так же и к гидратации — присоединению частиц воды к частицам минералов. Например:

В зоне химического выветривания также широко распространена реакция окисления, которой подвергаются многие минералы сдержащие способные к окислению минералы. Ярким примером оксилительных реакций при химическом выветривании является возаимодействие молекулярного кислорода с сульфидами в водной среде. Так, при окислении нитрита наряду с сульфатами и гидратами окисей железа образуется серная кислота, участвущая в создании новых минералов:

Биологическое выветривание

Биологическое выветривание производят живые организмы (бактерии, грибки, вирусы, роющие животные, низшие и высшие растения и т. д.)

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Химическое выветривание" в других словарях:

химическое выветривание — Разрушение горных пород вследствие их растворения химическим воздействием воды и выноса веществ в водном растворе. Syn.: коррозия; выщелачивание … Словарь по географии

Химическое выветривание — процесс изменения химического состава горных пород под действием различных поверхностных агентов (воды, кислорода воздуха, организмов) с образованием минералов, более стойких в условиях земной поверхности. См. Выветривание … Большая советская энциклопедия

ХИМИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ — процесс разрушения горных пород под влиянием химического действия грунтовых вод, атмосферных агентов и пр.; сопровождается растворением, выщелачиванием и изменением химического состава пород. Например, полевые шпаты при химическом выветривании… … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии

ВЫВЕТРИВАНИЕ — ВЫВЕТРИВАНИЕ, в геологии и физической географии разрушение и химическое изменение горных пород и минералов на поверхности Земли в результате физических, химических и органических процессов. Влияет на образование почвы и играет основную роль в… … Научно-технический энциклопедический словарь

Выветривание — разрушение горных пород. Совокупность сложных процессов качественного и количественного преобразования горных пород и слагающих их минералов, приводящих к образованию продуктов выветривания. Происходит за счёт действия на литосферу гидросферы,… … Википедия

ВЫВЕТРИВАНИЕ — основа почвообразовательного процесса, заключающаяся в превращении твердых горных пород в рыхлые образования. Разрушению породы, лежащей в основании почвенного горизонта или же на недавно обнажившейся поверхности, способствуют физические… … Экологический словарь

ВЫВЕТРИВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЕ — см. Выветривание. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

выветривание химическое — Происходит под воздействием воды, кислорода и углекислоты воздуха. Вода при этом приводит к растворению, гидратации и гидролизу минералов, кислород способствует окислению, а углекислота повышает химическую активность вод и ускоряет разрушение… … Справочник технического переводчика

Выветривание — процесс изменения и разрушения минералов и г. п. на поверхности Земли под воздействием физ., хим. и орг. агентов. Различают физ. (механическое) и хим. В. Некоторые выделяют также орг. В. Физическое В. происходит под воздействием изменения… … Геологическая энциклопедия

выветривание биохимическое (органическое) — Механическое разрушение и химическое разложение пород и минералов в результате жизнедеятельности животных и растительных организмов. [Словарь геологических терминов и понятий. Томский Государственный Университет] Тематики геология, геофизика… … Справочник технического переводчика

Выветривание минералов представляет собой сложный и длительный по времени процесс, в ходе которого разрушается их поверхность. На выветривание влияет множество факторов, и, в зависимости от этого, различают три его типа: механическое, органическое и химическое выветривание горных пород.

Виды выветривания

По сути, выветривание – это разрушение или полное изменение структуры минералов под влиянием углекислого газа, кислорода, воды, температурных колебаний, представителей флоры и фауны.

Исходя из того, какой из этих факторов оказывает большее влияние на тот или иной участок горной породы, различают три типа выветривания:

Все эти типы связаны друг с другом самым тесным образом, и зачастую действуют одновременно, а на преобладание какого-то конкретного вида выветривания влияют лишь природные условия.

Как правило, данные процессы происходят на суше, гораздо реже – на дне водоемов.

В областях, где преобладают аридные, полярные или высокогорные почвы, характеризующиеся скудным запасом воды, преобладает физическое выветривание. В то время как в субтропиках и трупиках – химический его тип.

Рис. 1. Аридные почвы

Особенности химического выветривания

Химическое выветривание – это разрушение минералов и принципиальное изменение их состава, что приводит к образованию совершенно новых соединений.

Данный процесс наиболее активно идет в карбонатных породах, для которых характерна раздробленность и повышенная водопроницаемость. Особенно большое влияние на протекание разрушительного процесса оказывает вода.

Рис. 2. Карбонатные горные породы

Скорость химического выветривания многократно увеличивается, если в водном растворе есть органические кислоты, углекислота и кислород. Эти вещества обладают высокой активностью, которую способны передавать и воде.

Выделяют 4 основные реакции химического выветривания:

Окисление– присоединение молекул кислорода, за счет чего происходит образование новых соединений. К примерам химического выветривания горных пород под воздействием кислорода можно отнести переход сидерита и пирита в гематит.
Гидратация– присоединение воды, то есть прикрепление молекул воды к поверхности кристаллической решетки минерала. Типичный пример гидратации – переход ангидрида в гипс.

Растворение– растворение молекул одного вещества в другом веществе без качественного изменения его состава. Почти все минералы, так или иначе, растворяются, но больше всего этому процессу подвержены осадочные горные породы.
Гидролиз– сложный, поэтапный химический процесс, при котором под воздействием воды и растворенных в ней ионов происходит полное изменение структуры минералов. Каолинит – пример горной породы, которая появляется за счет выветривания под влиянием гидролиза.

Что мы узнали?

Мы узнали, что химическое выветривание минералов является сложным процессом, в котором участвуют такие вещества как вода, углекислый газ и кислород. Он наблюдается преимущественно в жарком климате – тропиках или субтропиках, и ему подвергаются, в основном, карбонатные горные породы.

Под влиянием внешних факторов первично образовавшиеся камни разрушаются, обретая новые свойства и характеристики. Есть несколько форм агрессивных обстоятельств. Один из типов воздействия на горные породы — химическое выветривание. Примеры и виды преобразившихся минеральных агломератов сведены в таблицу и предлагаются для обозрения.

Определение процесса выветривания камней

Механические, физические разрушения, химические изменения горных пород на земной поверхности, в недрах, на дне водоёмов под воздействием соответствующих факторов называются выветриванием. Это сочетание сложных процессов преобразования минералов, входящих в состав камня, под влиянием атмо-, гидро- и биосферы. Причины, вызывающие изменения, определяются географией региона, его геологическим строением, климатическими условиями, структурой первичной горной породы. Основные факторы влияния на процессы выветривания:

колебания температуры — сезонные, суточные, включая циклы замораживания;
химическое, механическое воздействие воды, атмосферных, грунтовых газов: О2, СО2, влажных испарений;
активность органических образований: макро- и микроорганизмов, флоры и фауны.

Выветривание называют гальмиролизом, если процесс происходит на дне реки, озера, и атмосферным — на суше. Продукты, оставшиеся в горной породе, именуют элювием.

Преобразование минералов разрушением длится веками, распространяется на глубину до 500 м — этот слой называется корой выветривания. Зона современного превращения камня в мягкий грунт — до 2−10 метров.

Элювий представляет собой рыхлые глинистые, обломочные породы разного минерального состава. Схема выветривания является двустадийной: начинается разрушением первичного камня физическими силами, продолжается химическими реакциями, которые происходят на втором этапе преобразований.

Виды ветровых воздействий на минералы

В зависимости от преобладающих факторов, влияющих на разрушение горных пород и процессы преобразования твёрдых камней в рыхлые вещества, существует 4 группы выветривания. Чаще всего в трансформации минералов участвует сразу несколько факторов. Чтобы определить, какой тип разрушения произошёл, нужно знать признаки каждого из видов выветривания:

Физическое — под воздействием сил трения, льда, воды, ветра, температурного режима среды. Механическое измельчение камня способствует переходу процесса разрушения к следующей стадии — преобразованиям внутри минералов посредством реакций между химическими элементами. Инициируют физическое выветривание большие перепады температур, льдообразование, биологические факторы — корневая система растений, деятельность животных. Из-за различий горных пород в прочности скорость разрушений изменчива, что приводит к образованию причудливых скальных форм: колонн, столбов, ворот.
Химическое выветривание — комплекс процессов, в результате которых разрушение проникает в структуру минералов, изменяя их состав, превращает в новые соединения. Растворение горных пород, окисление элементов, входящих в агломераты — направления разрушительных химических реакций.
Биологическое или органическое выветривание выражается в действиях, совершаемых живыми образованиями — от растений, бактерий до человека. Ходьба по каменным поверхностям, дробление скал корнями деревьев, грибы, пробивающие асфальт — это всё примеры биогенных механических разрушений. Биохимические процессы выветривания вызывают мхи-лишайники: они вытягивают некоторые элементы из минералов, что приводит к распаду последних. Выделяемые организмами агрессивные вещества — ещё один источник дезинтеграции камней.
Радиационное (ионизирующее) разрушение пород происходит от солнечного излучения. Продуктом такого выветривания является, например, лунный грунт — реголит.

Взаимодействие организмов с распавшимися каменными частицами — это начало почвообразования. Изменения скоплений выветрелых минералов происходят постоянно, рыхлый грунт переносится водой, ледниками, ветром, накапливается в некоторых местах в больших количествах. Так зарождаются месторождения полезных ископаемых осадочного происхождения.

Химическое разрушение от внешней среды

Этот тип выветривания чаще встречается в тропиках и субтропиках. Обводнённые трещиноватые карбонатные породы — идеальная среда для протекания процессов химического выветривания. Можно перечислить основные типы реакций, происходящих между элементами минералов и активными веществами внешней среды, они следующие:

Окисление — анионы кислорода соединяются с катионами минеральных агломератов.
Растворение — способность химических элементов камня распадаться в воде чистой или с включениями иных веществ. Влага из атмосферы преобразуется в угольную кислоту, когда смешивается с СО2.
Гидролиз, гидратация — реакции с Н2О. Взаимодействие молекул воды и компонентов породы приводит к получению новых минералов. В первом случае — нескольких простых веществ, во втором — одного более сложного продукта.
Выщелачивание — активный реагент зависит от окружающей среды, в которой находится камень. Для воды — угольная кислота, для почвы — гумидная, атмосферы — серная (в виде кислотного дождя). Химические вещества растворяют часть минеральных образований в агломератах.

Выветривание — процесс длительный, измеряется миллионами лет. Сокращению сроков разрушения способствуют антропогенные сбросы агрессивных реагентов в грунт, водоёмы, атмосферу.

Примеры новообразований посредством химии

В результате химического выветривания из твёрдых пород магматического происхождения (гранитов, базальтов, гнейсов) получаются податливые глины. К числу продуктов окисления, гидролиза, миграции разрушенных частиц вещества относятся также карбонаты, фосфориты, цеолиты, гидроксиды железа, марганца. Некоторые примеры превращений твёрдых камней в рыхлые отложения сведены в таблицу преобразований при химическом выветривании.

Исходный минерал	Воздействие реагентов	Продукт хим. реакции
Пирит — железный, серный колчедан. Твёрдость 6−6,5 по шкале Мооса, цвет — светло-латунный.	Окисление кислородом	Лимонит — бурый железняк. Минерал охряно-жёлтого оттенка до чёрного, тв. 1,5−5,5. Способен впитывать воду.
Гематит — красная железная руда. Окрашенность до тёмно-вишнёвого тона, тв. — 5,5−6,5.	Гидратация	Лимонит. Описание выше.
Ангидрит — сульфат кальция. Цвет от синеватого до белого, по Моосу — 3−3,5: ногтем не царапается.	То же	Гипс — может быть серым, красноватым, розовым, синим, желтоватым, бесцветным. Твёрдость — 1,5−2.
Полевые шпаты — силикатные минералы, основа половины горных пород земной коры. Кристаллы бесцветные, розовые или любой окраски, тв. 6 единиц.	Гидролиз	Каолин, каолинит — белая глина, может впитывать воду. Высокая огнеупорность. Ценное полезное ископаемое. Применяется во многих отраслях народного хозяйства.

Химическое выветривание в известняках, доломитах, кальцитах происходит быстрее, чем в кварцевых песчаниках, а повышение температуры ускоряет процесс разрушения. Благодаря химическому типу выветривания, в недрах находится много месторождений полезных ископаемых. Часть из них разрабатывается, другие пребывают в государственном резерве, третьи пока ещё не разведаны.

Читайте также: