Содержание

Выветривание

Выветривание — постоянно идущий процесс разрушения и химического изменения горных пород. Оно относится к экзогенным (внешним) силам, влияющим на формирование земной коры. Выветривание бывает разных видов:

Физическое выветривание. Главной причиной его является колебание температуры горных пород. Днем поверхность породы, нагреваясь, расширяется, а ночью, охлаждаясь, сжимается. Это приводит к растрескиванию горных пород, их дроблению на глыбы и более мелкие части. Физическому выветриванию содействует вода, замерзающая в трещинах. Ежесуточные изменения объема сами по себе невелики, но, воздействуя сотни и тысячи лет, они приводят к ослаблению сцепления между частицами пород; порода теряет прочность и распадается. Температуры и выветривание особенно сильно проявляется в пустынях, где нередко в течение суток перепады температур достигают 40-50° и более, а также в резко континентальных климатических зонах.

Разновидностью физического является морозное выветривание, характерное для арктических и субарктических климатических зон.

Здесь вода замерзает не только в трещинах, но и в капиллярах, разрывая горную породу до рыхлого состояния.

Химическое выветривание. Это разрушение горных пород при взаимодействии их с химически активными элементами (кислородом, углекислым газом, органическими кислотами). Этот тип выветривания особенно заметен в породах, содержащих железо, — они покрываются бурой коркой. Главными районами земного шара, где происходит подобный процесс, являются экваториальные и тропические широты. Здесь горные породы разрушаются дождевой водой с растворенными в ней химически активными элементами.

Для этого типа выветривания характерно накопление в озерах и болотах полезных ископаемых: бокситов, фосфоритов, никеля, кобальта, осадочного железа.

Органическое выветивание

. Оно протекает под действием живых организмов, которые дробят горные породы корнями растений и кислотой при разложении растительных и животных остатков. Животные, делая ходы и норы в почве, разрыхляют ее. Некоторые морские моллюски просверливают себе норы в прочных прибрежных скалах. Мхи и лишайники выделяют кислоты, растворяющие горные породы. Главный результат органического выветривания — образование почв.

Толща горных пород, которая подверглась разрушению, образует кору выветривания — рыхлый слой, создающийся в зоне просачивания воды. В жарком и влажном климате, где условия наиболее благоприятны для его образования, кора выветривания достигает 100-200 м и более, хотя обычно толщина ее 30-60 м. В зависимости от климатических условий различна не только мощность коры выветривания, но и ее состав.

Невидимые, неприметные силы выветривания, работающие изо дня в день, разрушают скалы, возле которых накапливаются крупные и мелкие обломки размером от глыб до песка. Они скатываются, сползают, скользят по склону, образуя осыпи. Обычно они имеют форму конуса, прислоненного к склону. Постепенно осыпь растет в ширину и высоту, стыкуется с соседними, образуя шлейф осыпей. Горы как бы «тонут» в грудах обломков.

Осыпи образуются чаще весной, при таянии снега, или в тихую морозную погоду.

Выветривание горных пород и эрозия — Наука и Техника — Каталог статей

Многие камни в повседневных встречах могут показаться нерушимыми и неизменными. Скалы, однако, претерпевают изменения. Одно из этих изменений называется выветриванием, и в течение как коротких, так и длительных периодов времени оно может кардинально изменить камни несколькими способами.


Что такое выветривание скал?

Выветривание горных пород описывает процесс ослабления и разрушения горных пород и минералов. Это может происходить как от неживых, так и от живых факторов, таких как изменения температуры, растения и животные, кислоты, соли и вода, как твердые, так и жидкие. Выветривание скал происходит в течение определенного периода времени. Скалы на поверхности Земли склонны к погоде быстрее, чем под землей. Выветривание является одним из процессов, которые приводят к производству почвы.


Какие бывают виды выветривания?

Различные типы выветривания влияют на скалы. К ним относятся физическое / механическое выветривание, химическое выветривание и биологическое выветривание.

Физическое или механическое выветривание фактически разбивает камни на куски. Один метод физического выветривания включает замерзание и оттаивание воды. В жидком виде вода может проскользнуть между любыми порами или трещинами в скалах. Если эта вода замерзнет, ​​она будет расширяться внутри этих камней. Объем может увеличиться до 10 процентов, создавая большое давление на камни. Это называется расклинивание льдом или криоразрыв, потому что лед со временем фактически расклинивает камни. Когда лед тает и снова образует жидкую воду, части породы будут сметены в виде крошечных кусочков в результате эрозии. Вода играет важную роль в физическом выветривании. Он может проникать в поры камня и глины, заставлять их разбухать, а затем выдерживать более жесткие породы вокруг них. Вода поднимает камни с подводных поверхностей, и когда они падают вниз или ударяются о другие камни, они могут сломаться.

Соль может привести к выветриванию, называемому сотами. Подземные воды проникают в трещины горных пород под действием капилляров и в конечном итоге испаряются. Это дает кристаллы соли, которые увеличивают давление в породах. В конце концов, камни сломаются. Это может оставить ямки кристаллов соли, которые напоминают соты. Выветривание из-за кристаллизации соли часто встречается в сухом климате.

Экстремальные температуры могут также повлиять на выветривание горных пород. Один тип физического выветривания называется тепловым стрессом. Это распространенный фактор в пустынном климате, в котором дневная температура очень высокая, тогда как ночная температура может быть довольно прохладной. Когда этот дикий перепад температур происходит многократно в течение длительного периода времени, камни в конечном итоге будут разрушаться и осыпаться. Это действие называется пилингом. Истирание — это еще один тип физического выветривания, при котором постоянное воздействие трения от ветра, воды или льда постепенно обнажает камни и разрушает их.

Другой основной тип выветривания — химическое выветривание. Химическое выветривание часто является результатом взаимодействия воды и температуры в окружающей среде с минералами в породах. При химическом выветривании фактическая молекулярная структура пород изменяется. Одним из примеров является случай, когда углекислый газ соединяется с водой, создавая карбонизацию, которая дает углекислоту Углекислота в свою очередь растворяет известняк, который со временем превращается в подземные известняковые пещеры.

Окисление — это тип химического выветривания, при котором породы с содержанием железа вступают в реакцию с кислородом и водой, что приводит к ржавчине. Ржавчина представлена ​​как классический красно-оранжевый цвет в железе. Эта ржавчина измотает камни. При гидратации фактические химические связи породы будут меняться от поглощения воды. Таким образом, вода превращает ангидрит в гипс. Гидратация также приводит к деформации породы. При дегидратации вода удаляется из породы, например, когда вода удаляется из лимонита с образованием гематита.

При гидролизе минералы изменяются при воздействии кислой воды с образованием растворов, таких как морской раствор. Химическое выветривание посредством гидролиза полевого шпата также приводит к распространению глинистых минералов и кварца. Гидролиз щелочного полевого шпата, или ортоклаза, может также привести к образованию каолинита и других веществ. Все эти химические процессы приводят к увеличению выветривания горных пород. Химическое выветривание является более распространенным и происходит быстрее в тропических регионах из-за жары и обильной воды от дождя.

Биологическое выветривание — это тип выветривания, возникающий в результате воздействия растений, животных и даже микробов. Например, семена деревьев со временем разрывают камни, превращаясь в зрелые деревья. Корни деревьев будут постоянно распространяться и образовывать трещины в скалах. Копающие животные, такие как кроты, также могут разрушать камни. Даже животные над землей могут разбивать камни, когда они путешествуют по земле.

Как живые, так и разлагающиеся растения и грибы воздействуют на горные породы, образуя углекислоту. Грибы лишайников работают над разрушением горных пород, выделяя минералы, и симбиотические водоросли участвуют в этих минералах. Этот процесс приводит к дырам в скалах. Даже крошечные бактерии могут выдерживать и изменять минеральное содержание камней! Со временем вся деятельность биологических организмов приводит к усилению выветривания горных пород.

Связь между выветриванием и эрозией

Когда со временем камни изнашиваются из-за выветривания, они могут быть сметены ветром или водоемами. Этот процесс называется эрозией. Эрозия имеет тенденцию происходить в породах, выветрившихся на поверхности Земли. Как выветривание, так и эрозия распространены повсюду на Земле, и их сочетание резко меняет поверхность в течение длительных периодов времени.


Известные примеры выветривания

Есть много примеров выветривания горных пород по всему миру, в том числе некоторые основные достопримечательности.

Знаете ли вы, что самый большой каньон на земле был сделан водой? Большой Каньон в Соединенных Штатах был вырезан в его нынешнем виде за миллионы лет из-за выветривания горных пород водой, в частности, реки Колорадо. Другим примером выветривания является отслаивание, которое приводит к рельефам, называемым борнхардтс. Эти куполообразные структуры обычно встречаются в тропической среде; один пример — гора Сахарная голова в Бразилии.

Известняковые пещеры являются примером выветривания. Химическое выветривание сформировало огромную систему пещер в Карлсбадском национальном парке пещер в Соединенных Штатах.

Аппалачи в Северной Америке когда-то были выше горы Эверест. Выветривание и эрозия на протяжении многих миллионов лет стерли эти горы в более низкую, гладкую цепь, которой они являются сегодня.

Удивительно думать, что выветривание от химических веществ, растений и животных и микробов любого размера, а также от дождя и ветра может внести такие огромные изменения в ландшафт!
Как выветривание влияет на окружающую среду

Выветривание горных пород играет решающую роль в балансе окружающей среды. Когда камни выветриваются от острых предметов к более гладким, они готовы внести свой вклад в создание почв. Разложившиеся вещества растений и животных, бактерии и выветрившиеся минералы дают плодородные почвы. Чем больше видов материалов в почве, включая обветренные куски породы, тем более плодородной будет почва. Это важно для выращивания растений и как таковое для фермеров, которые выращивают пищу для людей и животных. Если почва не содержит широкой смеси как биологических, так и минеральных компонентов, она не будет столь плодородной, а в некоторых случаях может вообще не иметь плодородия.

Человеческая деятельность может увеличить скорость выветривания. Загрязнение воздуха ископаемым топливом приводит к кислотным дождям, которые изнашивают камни, такие как мрамор и известняк, и любые здания или памятники, сделанные из них. Уменьшение загрязнения воздуха от производства ископаемого топлива может помочь предотвратить дальнейшее повреждение окружающей среды от кислотных дождей.

Выветривание химическое — Справочник химика 21

    Естественное выветривание углей в верхних пластах и при их хранении после добычи имеет большое практическое значение. Под выветриванием понимают совокупность всех изменений, происходящих в углях под влиянием атмосферных условий. При механическом выветривании, которое является результатом температурных изменений и механической деятельности воды и ветра, изменяются физические свойства углей (уменьшение блеска, распад кусков и пр.). Химическое (окислительное) выветривание связано с изменением химических и физических свойств угля под действием кислорода воздуха. [c.164]
    Громадные массы осадочных пород, глины, лесса, которые мы встречаем в природе,— все это результат диспергирования твердых горных пород, которое происходит не только под влиянием механических факторов, но и под влиянием химического воздействия (выветривание под действием диоксида углерода и воды), а также под влиянием биологических факторов. Животные, как и растения, своими выделениями способствуют изменению горных пород. Таким образом, в результате всех перечисленных выше процессов горные породы, подвергаясь глубоким физическим и химическим изменениям, могут образовать сложные коллоидные системы. [c.286]

    Сжигание химического топлива и обжиг сернистых руд вызывают попадание в атмосферу более 100 тысяч различных химических соединений, превышая в 10—100 раз их естественное поступление за счет вулканической деятельности и процессов выветривания. Так, только за счет сжигания химического топлива, масса которого достигает 9-10 т/год в расчете на условное топливо, в атмосферу планеты ежегодно выбрасывается свыше 20-10 тонн оксида углерода (IV), следствием чего становится загрязнение атмосферы, парниковый эффект и разрушение озонового слоя. [c.10]

    Результаты расчетов, обсуждаемые в работах (5,8,18 ], дают возможные варианты состава растворов в зависимости от состава пород и направленности процессов выветривания (химического разрушения) силикатов и алюмосиликатов эти процессы, очевидно, могут протекать как чисто гидролитическим путем, так и с участием растворенного углекислого газа (углекислое выщелачивание).[c.234]

    Первичные минералы в условиях земной поверхности неустойчивы и под действием сил выветривания переходят в более устойчивые соединения — вторичные минералы. Процесс выветривания протекает под влиянием как чисто физических (колебания температуры, ветер, движущая сила воды), так и химических и биологических факторов. В результате этого из первичных минералов могут образоваться вторичные минералы простого состава гидроксиды железа (II) и (III), алюминия, гидроксид кремния и некоторые другие соединения. [c.36]

    Эти реакции получили название гидролитических . Именно в силу своей высокой активности вода играет исключительно важную роль в химическом выветривании горных пород. Причем активность воды при взаимодействии с горными породами значительно возрастает в присутствии диоксида углерода. [c.93]


    Очень часто природные растворы ведут себя как коллоидно-дисперсные системы с характерными для коллоидных растворов оптическими и физико-химическими свойствами. Подобные растворы активно участвуют в образовании коры выветривания почвенного покрова, а также в образовании осадочных пород и руд. [c.97]

    Составить уравнение процесса химического выветривания ортоклаза. Сколько а) каолина б) кремнезема  [c.94]

    Активность воды при взаимодействии с силикатами и карбонатами значительно возрастает в присутствии углекислоты. Последняя, как подчеркивал В. Р. Вильямс (1936), играет главную роль в химическом выветривании горных пород. [c.160]

    Большое значение коллоиды и коллоидно-химические процессы имеют в геологии. Идеи о коллоидном состоянии вещества способствуют дальнейшему углублению общих представлений о веществе земной коры, о роли коллоидов в процессах образования минералов, руд и горных пород при формировании коры выветривания. [c.300]

    Методы диспергирования практически осуществляются путем механического измельчения, дробления, истирания на дробилках, жерновах, шаровых мельницах и др. такие методы широко применяются в производстве фармацевтических препаратов, минеральных красок, графита, цементов. Активно процессы диспергирования протекают в природе. Приливо-отливные явления, прибой океанов, морей, озер развивают колоссальные силы, ведущие к раздроблению скал до валунов, гальки, песка и в дальнейшем вплоть до коллоидных частиц. Постоянное действие водного потока на русло рек непрерывно производит измельчение слагающих его пород. Ледники, развивая при своем движении громадные силы, истирают подстилающие породы. Огромные массы осадочных пород глины, лесс, представляют собой продукты диспергирования твердых пород, происходящего одновременно как под влиянием механических факторов, так и химического воздействия (выветривания под действием воды и углекислоты). Могучим фактором механического диспергирования твердых тел в природе является расширение воды при замерзании. Проникая в трещины горных пород и замерзая в них, вода вызывает дробление не только на крупные куски, но и способствует отрыву мельчайших частиц путем проникновения в них по микротрещинам.[c.302]

    Это тем более удивительно, что мир неживых систем и царство жизни связаны с постоянным обменом и один и тот же атом имеет шансы много раз стать составной частью и организма, и минерала, и земной атмосферы (В. И. Вернадский). Несомненно, однако, что устойчивость динамических организаций увеличивалась по мере их усложнения. Способность выдерживать физические и химические атаки внешней среды (например, повышение давления, колебания температуры, кислотности среды и т. п.) у живых существ выражена более отчетливо, чем у относительно просто построенных систем неживой природы. Такие процессы, как растворение, выветривание, эрозия, существенно изменяющие неживые системы, не оказывают разрушительного действия на живую материю во всем разнообразии ее форм. Химический состав и важнейшие последовательности реакций в живых системах мало изменялись на всем протяжении колоссального пути биологической эволюции. Это значит, что химическая эволюция в одних определенных условиях может завершиться примитивной стадией кристаллизации, а в других дать начало синтезу усложняющихся организаций, в которых механизмы, обеспечивающие устойчивость, строятся из одних и тех же химических фрагментов (белков, ферментов, липидов и др. ), но выполняют все более тонкие и специфические функции. [c.7]

    Под воздействием внешней среды (воздуха, влаги, пыли и т. п.) в естественных условиях происходит постепенное разрушение материалов, вызванное химическими взаимодействиями образующих их веществ. Такие процессы называются коррозией материалов. Процессы же, вызывающие их механическое разрушение (истирание, выветривание, крошение и т. п.), называются эрозией. [c.256]

    Дайте краткую характеристику кремния. Напишите электронную формулу его, атома. Каковы его физические и химические свойства 2. В каком виде кремний встречается в природе 3. Опишите отношение оксида кремния (IV) к воде, кислотам и ш,елочам. 4. Напишите формулы мета- и ортокремниевой кислот и общую формулу поликремниевых кислот. ф5. Какие соли кремниевой кислоты растворимы в воде Как они получаются и как называются в технике ф6. При каких условиях получаются гидрозоль и гидрогель кремниевой кислоты 7. Как получают стекло и цемент 8. При добавлении раствора хлорида аммония к раствору силиката натрия образуется осадок. Что ин собой представляет Напишите уравнения реакций его образования. ф9. Каковы продукты выветривания полевого шпата  [c.182]

    Эта группа методов объединяет прежде всего механические способы, в которых преодоление межмолекулярных сил и накопление свободной поверхностной энергии в процессе диспергирования происходит за счет внешней механической работы над системой. В результате твердые тела раздавливаются, истираются, дробятся или расщепляются, причем характерно это не только для лабораторных или промышленных условий, но и для процессов диспергирования, происходящих в природе. В последних дисперсные системы образуются в результате дробления и истирания твердых пород под действием сил прибоя в приливно-отливных явлениях при разрушении и истирании подлежащих пород ледниками и водами в процессах выветривания и выщелачивания (где присоединяется и химическое воздействие), а также в результате раскалывания по трещинам при замерзании воды.[c.20]


    Почвы образуются при разрушении горных пород в результате выветривания, выщелачивания, гидролиза и т. д. Эти процессы приводят к образованию окислов — нерастворимых, типа 5102, АЬОз, РегОз (точнее — их гидроокисей), а растворимых, типа НО и К2 Р (где и —металл). Из-за значительной гидратации нерастворимых элементов почвы и дальнему взаимодействию б процессе взаимной коагуляции образуются структурированные коагуляты, близкие по свойствам к гелям, называемые к о а г е-л я м и. Эти коллоидно-химические процессы определяют все многообразие существующих типов почв. [c.266]

    Почвы возникают в процессе разрушения горных пород (выветривания, выщелачивания, гидролиза и т. д.). Эти процессы приводят к образованию оксидов —как нерастворимых типа 8102, АЬОз, РегОз (точнее, их гидроксидов), так и растворимых типа КО, КгО (где К — металл). Вследствие значительной гидратации нерастворимых элементов почвы и дальнего взаимодействия при взаимной коагуляции образуются структурированные коагуляты, близкие по свойствам к гелям, называемые коагелями. Все многообразие существующих типов почв определяют коллоидно-химические процессы. [c.283]

    Химические реакции могут совершаться медленно, в течение целых геологических периодов, как, например, выветривание горных пород, которое представляет собой превращения алюмосиликатов  [c.114]

    Глина представляет собой тонкодисперсную смесь различных минералов, образовавшихся в результате выветривания первозданных пород, с остатками материнской породы, химическими осадками, органическими примесями. [c.7]

    Нефти пласта М характеризуются исключительной неоднородностью как физико-химической характеристики, так и состава изопреноидных УВ. Нетрудно убедиться, что они представляют собой как бы смесь из нефтей первой и третьей групп. К сожалению, этот факт нельзя толковать однозначно низкие значения п/ф указывают на палеозойский генезис нефти, а высокие — на их принадлежность к отложениям триаса и юры. Можно со всей определенностью сказать, что нефти коры выветривания с п/ф > 2 явно не сингенетичны палеозойским отложениям.[c.142]

    Действие глинистого компонента объясняется особенностями его физико-химической природы, взаимодействием с дисперсионной средой с образованием в ней устойчивых коллоидных систем. Глина должна рассматриваться как смесь природных полиэлектролитов — алюмосиликатов различного строения, образовавшихся из горных пород в результате длительных геохимических процессов физикохимического выветривания, гидротермальных превращении и пере-осаждения. [c.16]

    Процессы выветривания очень сильно зависят от таких факторов, как ионный потенциал, pH среды, окислительно-восстановительный потенциал и способность минерала переходить в коллоидное состояние (см. гл. 29). На рис. 25.3 показан ряд химических превращений, которым могут быть подвержены горные породы вулканического происхождения. Некоторые из этих превращений происходят последовательно, а другие протекают одновременно. В общем можно ожидать. [c.445]

    Гетерогенные реакции такие, как диссоциация карбонатов, восстановление газами окислов металлов и сульфидов, многие процессы, происходящие при термической обработке стали и сплавов, характеризуются тем, что химические превращения тесно связаны с превращениями и твердом состоянии. В ходе подобных процессов исчезают одни твердые фазы и появляются твердые продукты реакции с другой кристаллической структурой и превращение развивается на поверхности раздела между двумя твердыми фазами — исходным веществом и продуктом реакции. Такие реакции называются топохимическими. Роль поверхностей раздела между фазами была отмечена еще Фарадеем. Он наблюдал, что крупные совершенные кристаллы NaaSOi-lO HjO не теряют воду до тех пор, пока на их поверхность не наносится царапина. После этого от образовавшейся границы быстро распространяется процесс выветривания. К этому же типу реакций принадлежит и реакция, происходящая прн обжиге известняка  [c.386]

    Рутил TiO.j. Теоретический состав минерала 60% Ti, 40% О. В нем часто присутствуют примеси Nb, Та, Сг, V. Вследствие образования твердого раствора с FeO может содержать до 10% железа. Такой минерал называется нигрином. В природе рутил образуется в различных условиях встречается в изверженных породах (сиенитах, гранитах), пегматитах и гидротермальных образованиях, часто образуется при метаморфических процессах в результате преобразования других титановых минералов. В зоне выветривания химически устойчив и находится в россыпях в виде окатанных зерен и галек. В коренных месторождениях главные спутники рутила — гематит FeaOg, магнетит, ильменит, аппатит Са5[Р041з(С1, F). [c.244]

    Следующие колонки показывают степень распыла и дозировку действующего вещества. В остальных колонках представлены остатки я/ охимиката (в мг/кг), которые были найдены в день обработки на обозначенных расстояниях от трассы полета по ветру. Данные относятся к пробам зеленой люцерны. Тотчас после применения количество осевшего ядохимиката начинает уменьшаться под действием различных факторов, например в результате физического выветривания, химического разложения и роста люцерны, который понижает отношение веса ядохимиката к весу люцерны. Сушка сена, напротив, приводит к увеличению этого отношения вследствие удаления воды. Опыты по опрыскиванию были проведены одновременно с тонким и средним распылом. Дозировки действующего вещества составляли 23 июня 1960 г. 0,56 1,68 кг/га и 24 июня 5,04 кг/га. При среднем распыле остатки были примерно вдвое больше, чем при тонком. Средний размер капель составлял при тонком распыле 95—150 l, при среднем — 150—300 [c.126]

    На поверхности Земли минералы и горные породы, соприкасаясь с атмосферой и подвергаясь механическому и химическому дейс твию воды и воздуха, постепенно изменяются и разрушаются. Это разрушение, обусловленное совместной деятельностью воды и воздуха, называется выветриванием. Напри.мер, вода, содержащая диоксид углерода, действует на ортоклаз таким образом, что КоО отщепляется и, соединяясь с СО2, дает поташ К2СО3 отщепляется также часть 8102, а остаток соединяется с водой и образует новый силикат — каолин, составляющий основу различных глин. [c.420]

    ЖЕЛЕЗНЫЙ СУМ К, лриродный пигмент вишневокрасного цвета. Образуется при выветривании железных руд, гл. обр. гематитовых (т. н. красные железняки). По хим. составу — а-РеаОз (75—95%) с примесью небольших кол-в глинистых в-в и кварца. Устойчив к действию света, р-ров щелочей, слабых к-т. Атмосферостоек, Широко примен. для всех видов окрасочных работ (как покровных, так и грунтовочных) и со всеми связующими. I ЖЕЛЕЗО (Ferrum) Fe, химический элем. [c.202]

    На обрабатываемых почвах происходит постепенное уменьшение минеральных составляющих, поглощаемых растениями (в качестве примера укажем, что в состав люцерны входит 10% минеральных веществ). Чтобы ежегодно можно было собирать с земли обильные урожаи, следует систематически вносить в почву минеральные удобрения, потребляемые растениями естественный процесс выветривания, благодаря которому минеральные вещества попадают в почву, происходит гораздо медленее, чем удаление из почвы этих веществ растениями. Недостающие минеральные вещества могут быть внесены в почву в виде химических удобрений или так называемых органических удобрений. [c.221]

    Поверхность континентов покрыта продуктами гипергенеза (выветривания) горных пород. Эта внешняя оболочка литосферы суши мощностью от десятков сантиметров до десятков и даже сотен метров служит главным источником рассеянных химических элементов, циркулирующих в биосфере. В течение геологического времени многократно перемешанный и переотложенный обломочный материал подвергался глубокой трансформации, в результате которой вулканические породы (железомагнезиальные силикаты типа оливина и др.) и полевые шпаты разрушались и превращались в гипергенные силикаты. К их числу относятся минералы глин — каолинит, монтмориллонит, метагалау-зит, гидрослюды и др. Такое преобразование сопровождалось высвобождением рассеянных химических элементов и их переходом в гидросферу. [c.38]

    Большую роль в зонах сульфидной минерализации и обнажения коры выветривания играет микробиологическое выщелачивание. Скорость его примерно в 1000 раз превышает скорость химического разрушения минералов и горных пород. Этот процесс осуществляется высокоспециализированными тионовыми бактериями рода ТЫоЬасШив. Один из представителей этого рода — ТН. еггоох1йап8 окисляет, как можно понять из его родового названия, железосодержащие сульфидные минералы (пирит [c.39]


Формы физического выветривания

Процесс разрушения и изменения минералов и горных пород, находящихся на земной поверхности и вблизи от нее, который происходит под влиянием солнечных лучей, механического и химического воздействий воздуха и воды, а также благодаря жизнедеятельности растений и животных, называется выветриванием. Продукты разрушения горных пород, перемещаются с возвышенностей в понижения рельефа благодаря силе тяжести, работе воды, ветра и движущихся ледников. Этот процесс перемещения продуктов разрушения называется денудацией.

С денудацией тесно связан процесс аккумуляции, представляющий собой сумму всех процессов накопления осадков в понижениях рельефа.

Благодаря совместному действию процессов выветривания, денудации и аккумуляции в течение длительного времени происходит выравнивание рельефа суши.

Различают три типа выветривания:

  1. физическое
  2. химическое
  3. органическое

Физическое выветривание – это процесс превращения горных пород в обломки различной величины (глыбы, щебень, песок). Он может протекать двумя путями, вследствие чего выделяют два типа физического выветривания: температурное и морозное.

Температурное выветривание характерно для районов с резкими колебаниями суточных температур (например, пустыни или высокогорные районы). Здесь днем поверхность горных пород нагревается до +60…70 0 С, а ночью, благодаря большому излучению, охлаждается до 00 С и ниже. Вследствие попеременного нагревания и остывания горных пород на поверхности постоянно изменяется их объем, чему способствует также окраска горных пород, их строение и влажность. Так, например, темноокрашенные породы нагреваются солнечными лучами быстрее светлоокрашенных, а охлаждаются те и другие примерно одинаково. Из-за неравномерных изменений объема различных горных пород, а также слагающих их минералов происходит растрескивание породы. Появившиеся мелкие трещины с течением времени увеличиваются в длину и ширину, и горная порода распадается на отдельные глыбы или более мелкие частицы.

Породы, слагающие горные склоны, обычно по-разному реагируют на процесс температурного выветривания. Поэтому одни участки склонов быстро разрушаются, а другие дольше сопротивляются выветриванию. Более плотные породы образуют выступы, карнизы, столбы, островерхие скалы и др., а на месте легковыветривающихся пород возникают впадины.

Морозное выветривание происходит под действием воды при температурах ниже 00 С. Вода проникает в мелкие трещины горных пород и при отрицательной температуре замерзает в них, увеличиваясь при этом в объеме на 10-11 %. Она оказывает на стенки трещин большое давление, трещины постепенно расширяются и даже самые прочные породы со временем распадаются на обломки той или иной величины.

В результате физического выветривания часть продуктов разрушения горных пород не переносится процессами денудации, а остается на месте, образуя скопления обломков горных пород, которые называются элювием. Элювий часто накапливается на плоских или слабовыпуклых участках гор.

Химическое выветривание представляет собой процесс разрушения горных пород под влиянием химического воздействия воздуха и воды. Особенно большое значение в этом процессе имеет вода, содержащая углекислоту и другие вещества. Она способна растворить или химически изменить почти все минералы и горные породы. Химическое выветривание может быть выражено несколькими типами: растворением, окислением, карбонатизацией, восстановлением.

Органическое выветривание – это процесс разрушения горных пород растительными или животными организмами в процессе их жизнедеятельности. Так, например, в горных районах деревья нередко произрастают на скалах и пускают корни в трещины пород, слагающих скалы. В клетках корней деревьев развивается большое давление, поэтому корни способны разрывать даже весьма плотные породы. Разрушение горных пород, скрытых под толщей почвы, производится также земляными червями, муравьями и термитами. Они проделывают узкие, но многочисленные и длинные подземные ходы, благодаря которым в глубь почвы проникает воздух, содержащий влагу и углекислоту, что способствует химическому выветриванию. В этом же направлении проявляется деятельность землероев – кротов, сусликов и других животных.

 

Ещё статьи по теме

Выветривание — Статьи — Горная энциклопедия

ВЫВЕТРИВАНИЕ (а. weathering, degradation, disengagement; н. Verwitterung; ф. alteration; и. meteorizacion) — процесс разрушения и изменения горной породы в условиях земной поверхности под влиянием механического и химического воздействия атмосферы, грунтовых и поверхностных вод и организмов. По характеру среды, в которой происходит выветривание, различают атмосферное (или наземное) выветривание и подводное (или гальмиролиз). Основные типы выветривания по роду воздействия на горные породы; физическое, химическое и органическое (биологическое).

Физическое выветривание вызывает механический распад горной породы на обломки и происходит вследствие быстрого изменения объёма поверхностных частей пород и последующего их растрескивания под влиянием резких суточных колебаний температуры, замерзания и оттаивания воды в трещинах.

Химическое выветривание ведёт к изменению химического состава горной породы процессами окисления, гидратации и др. с образованием минералов, более стойких в условиях земной поверхности.

Биологическое выветривание сводится к механическому и химическому изменению пород, вызываемому жизнедеятельностью организмов. Биологические факторы играют важную роль в своеобразном типе выветривания — почвообразовании.

Все виды выветривания действуют одновременно, но в зависимости от климата тот или иной вид преобладает. Физическое выветривание особенно характерно для территорий с сухим (аридным) климатом и высокогорных областей. В условиях холодного климата при частых колебаниях температуры около 0°С механическое разрушение пород происходит под влиянием морозного выветривания, химического и органического. Выветривания характерны для влажных, умеренных, тропических и субтропических климатов. Скорость и степень выветривания, мощность продуктов выветривания и их состав зависят также от рельефа, вещественного состава и структуры горной породы. Накопления непереотложенных продуктов образуют коры выветривания, с которыми связаны месторождения многих полезных ископаемых (каолинов, oxp, руд железа, алюминия и др.).

Химическое выветривание

Химическим выветриванием называется разрушение пород под влиянием воды, воздуха и биохимической деятельности организмов.

Оно протекает одновременно с физическим выветриванием, но роль его всё время усиливается по мере того, как исходная горная порода становится всё более и более раздроблённой, так как вода и воздух получают возможность соприкосновения со всё увеличивающейся свободной поверхностью породы. Чем сильнее порода раздроблена механически, тем интенсивнее процесс химического выветривания.

В отличие от физического выветривания, химическое выветривание не только разрушает породу, но и приводит к заметному изменению её минералогического состава. При этом первичные минералы породы, неустойчивые в условиях земной поверхности, преобразуются во вторичные минералы, устойчивые в этих условиях.

К наиболее активным деятелям химического выветривания принадлежат вода, кислород и углекислота, а также растения и микроорганизмы.

Вода является растворителем. Кроме того, она может присоединяться к безводным минералам и делать их водными (этот процесс называется гидратацией), примером чему служит превращение красного железняка в гидрат окиси железа (лимонит) или ангидрита в гипс.

Кислород обусловливает широкое распространение реакций окисления. Эти реакции осуществляются либо свободным кислородом воздуха, либо кислородом, растворённым в воде. Так как в холодной воде кислорода больше, чем в тёплой, то холодные воды в природе имеют более высокую окисляющую способность по сравнению с тёплыми. Глубина зоны окисления на материках определяется уровнем грунтовых вод.

Исключительно велика роль углекислого газа в химическом выветривании. При его растворении в воде образуется угольная кислота, которая разлагает силикаты, вытесняя из них кремнезём, а сама связывается с металлами, входящими в состав силикатов, и образует с ними различные углекислые соли, многие из которых более или менее легко растворяются. С другой стороны, углекислота, действуя на карбонаты, переводит трудно растворимые монокарбонаты в легче растворимые бикарбонаты.

Растения способствуют химическому выветриванию выделением органических кислот, являющихся сильными растворителями.

Очень велика в химическом выветривании роль бактерий и вообще микроорганизмов, которых известно сейчас свыше 100 тыс. форм и которые благодаря своим ничтожным размерам, переносятся токами воды или воздуха на огромные расстояния и легко проникают в мельчайшие трещины и поры горных пород. Микробы-сапрофиты (а таких большинство) обычно разлагают любое органическое вещество, составляющее их пищу, до воды и углекислоты. Углекислота растворяет известняки, разрушает слюду и полевые шпаты. Если микробы не доводят разложение органического вещества до конца, то наряду с СО2 образуются разные органические кислоты, легко и быстро растворяющие углекислый кальций и углекислый магний (разрушение мергелей, доломитов, известняков).

Таким образом, сапрофитные микроорганизмы разрушают горные породы посредством СО2 и органических кислот. Автотрофные бактерии (питающиеся, подобно растениям, углекислотой, извлекаемой из воздуха) действуют в том же направлении посредством неорганических кислот. Известно, что когда органические азотистые вещества (трупы, скопления птичьего помёта и т. д.) полностью разлагаются различными микробами, весь азот этих веществ выделяется в виде аммиака. Одна группа нитрифицирующих бактерий окисляет затем аммиак в азотистую кислоту; другая группа, встречающаяся в природе всегда вместе с первой, окисляет азотистую кислоту в азотную. Разные виды автотрофных серобактерий образуют серную кислоту путём окисления сероводорода. Азотная и серная кислоты разрушают не только известковые, но и силикатные горные породы (граниты, гнейсы и др.).

Из первичных минералов, входящих в состав горных пород, наиболее стойким по отношению к химическому выветриванию оказывается кремнезём SiO2, встречающийся в виде кварца.

Изменение других минералов идёт гораздо глубже. Довольно быстро разлагаются метасиликаты (авгиты, роговые обманки) и ортосиликаты (оливин), т. е. соли метакремневой и ортокремневой кислот. Конечными продуктами их распада являются опал, гидрат окиси железа и растворимые соли, главным образом углесоли.

Особенно важен для нас процесс распада некоторых алюмосиликатов (полевых шпатов, слюд), так как по своей распространённости они составляют 60% минералов земной коры. Минералы эти, как известно, образуются на большой глубине, в области магмы. Попав в новые условия на земную поверхность, они испытывают очень длительный процесс изменения, который сводится к тому, что сложная молекула становится всё более и более простой. Единственно от времени зависит, на какой стадии разложения мы их находим. Их разложение — это единый непрерывный процесс, в котором можно последовательно обособить отдельные стадии.

Первоначальная формула ортоклаза (одного из полевых шпатов) такова: H2Al2Si6O16. Химическое выветривание ортоклаза прежде всего приводит к выщелачиванию (т. е. растворению, сопровождаемому затем выносом; растворённого вещества), катионов и частичному выносу кремнезёма, так что формула получает вид H2Al2Si2O8 (каолин). Сравнив новую формулу с исходной, убеждаемся, что калий удалён (его место занял водород), а также удалена и часть кремнезёма. Эта стадия называется стадией каолинового разложения.

В дальнейшем каолин под действием воды (и, вероятно, не без участия микроорганизмов) распадается на гидрат окиси алюминия (боксит) и опал. Опал может затем перейти в кристаллический кремнезём (кварц, халцедон). Стадия распада каолина на опал и боксит называется стадией аллитного выветривания; аллитное выветривание называют ещё бокситовым, или латеритным.

В природе процесс разложения алюмосиликатов протекает, конечно, гораздо сложнее, чем это изображено выше. Для полного его завершения нужно огромное время. Нередко бывает, что минерал, не закончив процесса распада, оказывается погребённым новыми осадками, и тогда выветривание его прерывается на каком-то этапе. Существовало мнение (оно и теперь не всеми ещё оставлено), что решающую роль в образовании тех или иных конечных продуктов разложения алюмосиликатов играет климат, а именно — что в одном климате распад может дойти только до каолинов, а в другом (в тропическом) до латеритов. Это неверно. Климат ускоряет или замедляет распад алюмосиликатов, но не меняет общего направления всего процесса. Если последний начался очень давно, он развивается до латеритной стадии — в жарком тропическом климате быстрее, в других условиях климата гораздо медленнее. Если процесс начался не так давно, он к настоящему моменту успел дойти лишь до какой-то более ранней, чем латеритная, стадии. В тропиках тоже одни алюмосиликаты уже находятся в стадии латеритизации, а другие, распад которых начался позже, ещё не успели подойти к ней.

ХИМИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ — что такое в Большой советской энциклопедии

Смотреть что такое ХИМИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ в других словарях:

ХИМИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ

        процесс изменения химического состава горных пород под действием различных поверхностных агентов (воды, кислорода воздуха, организмов) с образо… смотреть

ХИМИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ

— Разрушение первичных пород процессами окисления, гидратации, дегидратации, замещения и гидролиза, в результате чего изменяется самый состав минералов, слагающих горную породу, и возникают новые минералы, устойчивые в коре выветривания. Эти изменения происходят под влиянием воды, растворенных в ней солей и кислот, и под влиянием воздуха, т. е. кислорода, озона н углекислого газа. Быстрота процесса химического выветривания зависит от состава, сложения и залегания пород, климата и других условий. Легче подвергаются разрушению некоторые породы осадочного происхождения (гипс, известняк, мергель и другие) и труднее — кристаллические. Областями интенсивного химического выветривания являются по преимуществу равномерно теплые и влажные страны тропиков н субтропиков.<br>… смотреть

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 превращаются в глину. <br>… смотреть

ХИМИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ УГЛЕЙ

— Изменение химического состава угля, выражающееся в уменьшении содержания углерода и водорода, увеличении содержания кислорода в органической массе, понижении способности к спеканию, теплотворной способности, увеличении влажности и т. д. Xимическое выветривание углей происходит одновременно с физическим. Сапропелиты более устойчивы по отношению к выветриванию, чем гумусовые угли. Глубина зоны выветривания зависит от ряда местных условий: характера залегания пластов, рельефа, глубины уровня грунтовых вод, климатических особенностей и т. д. Наиболее частая глубина зоны выветривания гумусовых углей 20 — 30 м от поверхности по вертикали. Иногда глубина зоны выветривания достигает 100 м и более.<br>… смотреть

Химическое выветривание – обзор

Выветривание, эрозия и осаждение

Процесс выветривания включает все изменения, возникающие в результате воздействия атмосферного материала горной породы (или любого другого материала). Если вы оставите свой велосипед на улице на год или два, он начнет ржаветь, что является формой выветривания. Процесс выветривания включает в себя физические изменения, которые разбивают горную породу на более мелкие части, и химические изменения, при которых горная порода реагирует с водой, воздухом и органическими кислотами и частично или полностью растворяется.Физическое выветривание эквивалентно удару молотком по скале. Химическое выветривание эквивалентно обливанию камня кислотой. Остаточный продукт выветривания рыхлый осадок .

Важным видом физического выветривания является морозное растрескивание (также известное как расклинивание льда ). При замерзании вода расширяется примерно на 9%. Морозное растрескивание происходит, когда вода собирается в небольшой трещине в скале, а затем замерзает. Расширение заставляет трещину распространяться (становиться шире и длиннее), так что скала в конечном итоге распадается пополам.Трещины от мороза особенно активны на вершинах гор на западе, где большую часть года температура выше нуля днем ​​и ниже нуля ночью. Груды щебня засоряют участки на вершинах выше линии деревьев в таких областях, как Скалистые горы, как показано на Рисунке 2.1.

РИСУНОК 2.1. Глядя на хребет горы Одубон, Фронт-Рейндж, Колорадо. Большая куча камней, покрывающая гребень, образовалась в результате морозного растрескивания.

Химическое выветривание – это частичное или полное растворение породы.Вода по своей природе слегка кислая и становится еще более кислой при контакте с мертвыми и разлагающимися растительными остатками. Многие минералы растворяются лишь частично, оставляя при этом глинистый остаток. Примером может служить частичное растворение калиевого полевого шпата, который является основным минералом в гранитной породе, а также часто встречается в песчанике и некоторых типах метаморфических пород. Следующее химическое уравнение описывает этот процесс:

2KAlSi3O8+(2H++9h3O)=Al2Si2O5(OH)4+(2K++4h5SiO4)

Калийный полевой шпат+Кислотная вода=Глина+Компоненты в растворе в воде

Реакция удаляет калий (K) и часть кремнезема (SiO 2 ) из полевого шпата.Оба переходят в раствор в воде. Затем калий становится доступным для поглощения растениями. Растворенный кремнезем (кремниевая кислота; H 4 SiO 4 ) может попадать в систему грунтовых вод и осаждаться вокруг песчинок, образуя песчаник.

Кварц, представляющий собой кристаллический кремнезем, является единственным распространенным минералом, на который не сильно влияет химическое выветривание. Он не растворяется в воде. Все остальные распространенные минералы либо растворяются полностью, либо частично растворяются и превращаются в глину. По этой причине кварц и глина являются двумя наиболее распространенными минералами в осадочных породах. Химическое выветривание наиболее эффективно при наличии воды. Таким образом, количество химического выветривания в районе в значительной степени контролируется количеством доступной воды.

Процесс выветривания разрушает горные породы, но не удаляет каменный материал с его первоначального местоположения. Эрозия — это физическое удаление горных пород и отложений с их первоначального местоположения под действием таких факторов, как вода, лед, воздух, сила тяжести или вмешательство животных/человека.Если эрозии не произойдет, рыхлый осадок останется на месте, смешается с органическим материалом и станет почвой. Разрушение горных пород в процессе выветривания способствует эрозии.

Отложение – это скопление выветрившихся и эродированных отложений, например, в озере или оседающем бассейне. Осаждение может происходить в одной из трех сред: морской, неморской или переходной. Термин морской относится к чему-то найденному или произведенному в море. Морская среда включает мелководье, глубоководье и риф.Неморская среда — это та, которая формируется на суше, например, пустыня, озеро, река, почва или ледник. Переходные среды формируются вдоль береговых линий, где присутствует как суша, так и океан. Такие среды включают пляж, дельту и эстуарий.

выветривание | Национальное географическое общество

 

Выветривание описывает разрушение или растворение горных пород и минералов на поверхности Земли. Вода, лед, кислоты, соли, растения, животные и изменения температуры — все это факторы выветривания.

 

После того, как скала была разрушена, процесс, называемый эрозией, уносит куски породы и минерала. Ни одна порода на Земле не является достаточно твердой, чтобы противостоять силам выветривания и эрозии. Вместе эти процессы создали такие достопримечательности, как Гранд-Каньон в американском штате Аризона. Этот массивный каньон имеет длину 446 километров (277 миль), ширину до 29 километров (18 миль) и глубину 1600 метров (1 милю).

 

Выветривание и эрозия постоянно меняют скалистый ландшафт Земли.Выветривание со временем изнашивает открытые поверхности. Продолжительность воздействия часто влияет на то, насколько уязвима порода к выветриванию. Скалы, такие как лава, которые быстро погребены под другими породами, менее уязвимы для выветривания и эрозии, чем скалы, которые подвергаются воздействию таких факторов, как ветер и вода.

 

Поскольку он сглаживает грубые, острые поверхности скал, выветривание часто является первым шагом в образовании почв. Крошечные кусочки выветренных минералов смешиваются с растениями, останками животных, грибами, бактериями и другими организмами.Один тип выветренной породы часто образует неплодородную почву, в то время как выветренные материалы из набора горных пород богаче минеральным разнообразием и способствуют более плодородной почве. Типы почв, связанные со смесью выветрившихся пород, включают ледниковый тил, лесс и аллювиальные отложения.

 

Выветривание часто делят на процессы механического выветривания и химического выветривания. Биологическое выветривание, при котором живые или некогда живые организмы вносят свой вклад в выветривание, может быть частью обоих процессов.

 

Механическое выветривание

 

 

Вода в жидкой или твердой форме часто является ключевым фактором механического выветривания. Например, жидкая вода может просачиваться в трещины и щели в скалах. Если температура упадет достаточно низко, вода замерзнет. Когда вода замерзает, она расширяется. Затем лед работает как клин. Он медленно расширяет трещины и раскалывает скалу. Когда лед тает, жидкая вода выполняет действие эрозии, унося мельчайшие фрагменты горных пород, потерянные в трещине.Этот специфический процесс (цикл замораживания-оттаивания) называется морозным выветриванием или криоразрушением.

 

Изменения температуры также могут способствовать механическому выветриванию в процессе, называемом термическим напряжением. Изменения температуры заставляют породу расширяться (при нагревании) и сжиматься (при холоде). Поскольку это происходит снова и снова, структура породы ослабевает. Со временем рассыпается. Ландшафты скалистых пустынь особенно уязвимы к тепловому стрессу. Внешний слой пустынных пород подвергается повторяющимся нагрузкам при изменении температуры днем ​​и ночью.В конце концов, внешние слои отслаиваются тонкими пластинами, этот процесс называется отшелушиванием.

 

Отслоение способствует образованию борнхардтов, одной из самых драматических особенностей ландшафтов, образованных выветриванием и эрозией. Борнхардты — это высокие куполообразные изолированные скалы, часто встречающиеся в тропических районах. Гора Сахарная голова, культовая достопримечательность Рио-де-Жанейро, Бразилия, является уроженкой природы.

 

Изменения давления также могут способствовать отслоению из-за выветривания.В процессе, называемом разгрузкой, удаляются вышележащие материалы. Нижележащие породы, освобожденные от вышележащего давления, могут затем расширяться. По мере того как поверхность породы расширяется, она становится уязвимой для разрушения в процессе, называемом обшивкой.

 

Другой тип механического выветривания возникает, когда глина или другие материалы рядом с горной породой поглощают воду. Глина, более пористая, чем скала, может набухать от воды, выветривая окружающую более твердую породу.

 

Соль также способствует выветриванию горных пород в процессе, называемом галокластией.Соленая вода иногда попадает в трещины и поры горных пород. Если соленая вода испаряется, остаются кристаллы соли. По мере роста кристаллы оказывают давление на породу, медленно разрушая ее.

 

Сотовое выветривание связано с галокластией. Как следует из названия, сотовое выветривание описывает скальные образования с сотнями или даже тысячами ямок, образовавшихся в результате роста кристаллов соли. Сотовое выветривание распространено в прибрежных районах, где морские брызги постоянно заставляют скалы взаимодействовать с солями.

 

Галокластия не ограничивается прибрежными ландшафтами. Солевой апвеллинг, геологический процесс, при котором расширяются подземные соляные купола, может способствовать выветриванию вышележащих пород. Строения в древнем городе Петра в Иордании стали неустойчивыми и часто разрушались из-за подъема соли из-под земли.

 

Растения и животные могут быть агентами механического выветривания. Семя дерева может прорасти в почве, скопившейся в треснувшей скале.По мере роста корни расширяют трещины, в конечном итоге разбивая скалу на куски. Со временем деревья могут раскалывать даже большие камни. Даже маленькие растения, такие как мхи, могут увеличивать крошечные трещины по мере своего роста.

 

Животные, прокладывающие туннели под землей, такие как кроты и луговые собачки, также разбивают скалы и почву. Другие животные копают и топчут скалы над землей, в результате чего скала медленно крошится.

 

Химическое выветривание

 

 

Например, углекислый газ из воздуха или почвы иногда соединяется с водой в процессе, называемом карбонизацией.При этом образуется слабая кислота, называемая угольной кислотой, которая может растворять горные породы. Углекислота особенно эффективна при растворении известняка. Когда углекислота просачивается сквозь известняк под землей, она может открыть огромные трещины или образовать обширную сеть пещер.

 

Национальный парк Карлсбадские пещеры в американском штате Нью-Мексико включает в себя более 119 известняковых пещер, образовавшихся в результате выветривания и эрозии. Самый большой из них называется Большой зал. Имея площадь около 33 210 квадратных метров (357 469 квадратных футов), Большая комната имеет размер шести футбольных полей.

 

Иногда химическое выветривание растворяет большие части известняка или другой породы на поверхности Земли, образуя ландшафт, называемый карстом. В этих местах поверхность породы испещрена ямами, воронками и пещерами. Одним из самых впечатляющих примеров карста в мире является Шилин, или Каменный лес, недалеко от Куньмина, Китай. Сотни стройных, острых башен из обветренного известняка возвышаются над пейзажем.

 

Другой тип химического выветривания воздействует на породы, содержащие железо. Эти породы превращаются в ржавчину в процессе, называемом окислением. Ржавчина – это соединение, образующееся при взаимодействии кислорода и железа в присутствии воды. По мере того, как ржавчина расширяется, она ослабляет породу и помогает разрушить ее.

 

Гидратация — это форма химического выветривания, при которой химические связи минерала изменяются при его взаимодействии с водой. Один случай гидратации происходит, когда минеральный ангидрит реагирует с грунтовыми водами. Вода превращает ангидрит в гипс, один из самых распространенных минералов на Земле.

 

Другой известной формой химического выветривания является гидролиз. В процессе гидролиза образуется новый раствор (смесь двух и более веществ) при взаимодействии химических веществ в породе с водой. Например, во многих горных породах минералы натрия взаимодействуют с водой, образуя раствор соленой воды.

 

Гидратация и гидролиз способствуют расклешенным склонам, еще одному яркому примеру ландшафта, образованного выветриванием и эрозией. Расклешенные склоны представляют собой вогнутые скальные образования, которые иногда называют «волнистыми скалами».Их С-образная форма во многом является результатом подповерхностного выветривания, при котором гидратация и гидролиз изнашивают горные породы под поверхностью ландшафта.

 

Живые или когда-то живые организмы также могут быть агентами химического выветривания. Разлагающиеся остатки растений и некоторых грибов образуют угольную кислоту, которая может ослабить и растворить породу. Некоторые бактерии могут выветривать камни, чтобы получить доступ к таким питательным веществам, как магний или калий.

 

Глинистые минералы, в том числе кварц, являются одними из наиболее распространенных побочных продуктов химического выветривания.Глины составляют около 40% химических веществ во всех осадочных породах на Земле.

 

Выветривание и люди

 

Выветривание — естественный процесс, но деятельность человека может его ускорить.

 

Например, некоторые виды загрязнения воздуха увеличивают скорость выветривания. При сжигании угля, природного газа и нефти в атмосферу попадают такие химические вещества, как оксид азота и диоксид серы. Когда эти химические вещества соединяются с солнечным светом и влагой, они превращаются в кислоты.Затем они падают обратно на Землю в виде кислотных дождей.

 

Кислотные дожди быстро выветривают известняк, мрамор и другие виды камня. Последствия кислотных дождей часто можно увидеть на надгробиях, что делает невозможным чтение имен и других надписей.

 

Кислотные дожди также повредили многие исторические здания и памятники. Например, Гигантский Будда Лэшань высотой 71 метр (233 фута) на горе Эмэй в Китае является самой большой статуей Будды в мире. Она была вырезана 1300 лет назад и веками оставалась невредимой.Инновационная дренажная система смягчает естественный процесс эрозии. Но в последние годы из-за кислотных дождей нос статуи почернел, а часть ее волос рассыпалась и выпала.

Что такое химическое выветривание? — Определение, процесс и примеры — Видео и стенограмма урока

Гидролиз

Существуют различные типы химического выветривания. Начнем с обсуждения гидролиза , который представляет собой химическое разложение вещества при взаимодействии с водой.Вы можете вспомнить этот термин, вспомнив, что префикс «гидро» означает «вода», а суффикс «лизис» означает «расщеплять».

При химическом выветривании горных пород мы наблюдаем химическую реакцию между минералами, содержащимися в горных породах, и дождевой водой. Наиболее распространенным примером гидролиза является полевой шпат, который можно найти в граните, превращающемся в глину. Когда идет дождь, вода просачивается в землю и соприкасается с гранитными скалами. Кристаллы полевого шпата в граните реагируют с водой и химически изменяются с образованием глинистых минералов, которые ослабляют породу.

Простой способ запомнить гидролиз — представить его как тот же процесс, через который вы проходите каждое утро, готовя чашку кофе. Когда вода, которую вы добавляете в кофеварку, нагревается, она фильтруется сквозь кофейные зерна. Вода вступает в химическую реакцию с кофейными зернами, давая вам химически другое вещество, называемое кофе.

Окисление

Другим типом химического выветривания является окисление . Окисление – это реакция вещества с кислородом.Вы, вероятно, знакомы с окислением, потому что это процесс, который вызывает ржавчину. Таким образом, так же, как ваша машина ржавеет в результате окисления, камни могут стать ржавыми, если они содержат железо.

Возможно, вы заметили, что ржавый металл на вашем автомобиле несколько хрупкий; вы даже можете ткнуть пальцем в пятно ржавчины, если оно достаточно велико. Это потому, что когда железо реагирует с кислородом, оно образует оксид железа, который не очень прочен. Таким образом, когда камень окисляется, он ослабевает и легко крошится, позволяя камню разрушиться.Оксид железа имеет коричневато-красный цвет, и это объясняет, почему некоторые породы выглядят красными.

Карбонизация

Карбонизация — еще один тип химического выветривания. Карбонизация – это смешивание воды с углекислым газом для получения угольной кислоты. Этот тип выветривания играет важную роль в формировании пещер. Растворенный углекислый газ в дождевой воде или во влажном воздухе образует угольную кислоту, которая вступает в реакцию с минералами горных пород.

Минерал кальцит, часто встречающийся в известняке, особенно подвержен карбонизации.Этот минерал растворяется в углекислоте и вымывается. Это может выдолбить скалу и оставить после себя пещеру.

Лишайники и кислотные дожди

Другой тип химического выветривания связан с лишайниками . Лишайники представляют собой комбинацию грибов и водорослей, растут на камнях и производят кислоты, которые разрушают минералы в камнях. Когда вода смешивается с лишайниками, они производят слабую кислоту. Это очень медленный процесс, потому что лишайники медленно растут, а выделяемая ими кислота очень слабая. Однако это распространенный тип химического выветривания вблизи рек и ручьев.

Итак, мы видим, что лишайники разрушают скалы, производя кислоту, и мы видим подобное явление с кислотными дождями . Агентство по охране окружающей среды определяет кислотный дождь как дождь, который стал кислотным из-за определенных загрязняющих веществ в воздухе. Когда загрязняющие вещества, такие как двуокись серы, двуокись углерода и окись азота, образуются в результате таких действий, как сжигание ископаемого топлива, эти загрязняющие вещества попадают в воздух, где они смешиваются с влагой.В ходе этого процесса образуются кислоты, такие как серная кислота, угольная кислота и азотная кислота, которые выпадают на землю в виде кислотных дождей и химически выветривают горные породы.

Итоги урока

Давайте повторим. Химическое выветривание — это процесс разрушения горных пород в результате химических реакций. Существуют различные виды химического выветривания. Гидролиз — это химическое разложение вещества при взаимодействии с водой. Наиболее распространенным примером гидролиза является превращение полевого шпата в гранитных породах в глину.

Окисление – это реакция вещества с кислородом. Это процесс, который вызывает ржавчину. Когда железо в горных породах реагирует с кислородом, оно образует оксид железа, который ослабляет горную породу. Карбонизация — это смешивание воды с диоксидом углерода для получения угольной кислоты. Этот тип выветривания играет важную роль в формировании пещер.

Лишайники представляют собой комбинацию грибов и водорослей, которые растут на камнях и выделяют кислоты, разрушающие минералы в камнях. Кислотный дождь определяется Агентством по охране окружающей среды как дождь, который стал кислотным из-за присутствия в воздухе определенных загрязняющих веществ. Кислотные дожди падают на землю и химически выветривают скалы.

Результаты обучения

После просмотра этого видеоурока вы сможете:

  • Дать определение химическому выветриванию
  • Описать различные типы химической погоды

Химическое выветривание | Процессы изменений

Выветривание относится к процессу, при котором горные породы разрушаются или химически изменяются, превращаясь в отложения. Этот процесс можно далее подразделить на две категории: физическое/механическое выветривание и химическое выветривание . Химическое выветривание относится к процессам, посредством которых горные породы реагируют с атмосферой с образованием новых веществ. Эти реакции могут изменить породу и превратить ее в песок, глину и другие минералы.

ХИМИЧЕСКОЕ ВЫВИДЕНИЕ

Как и механическое выветривание, существует несколько различных типов химического выветривания. Одним из типов является окисление , реакция кислорода с железосодержащими минералами в горной породе.В реакции окисления атом железа теряет электроны и выпадает в осадок в виде другого минерала. Возможно, самой известной реакцией окисления является образование ржавчины. Рассмотрим другую реакцию, окисление пироксена в лимонит и растворенный кремнезем, ниже:

4FeSiO 3 +         O 2 +      H 2 O     →     4FeO(OH)  +  4SiO 2

(пироксен)   +  (кислород) +   (вода)    →    (лимонит)  +   (кремнезем)

Улуру, также известная как Айерс-Рок, представляет собой инзельберг из песчаника, который приобретает свой цвет в результате окисления железосодержащих минералов. http://www.flickr.com/photos/mrcs1/3146166191

Химическое выветривание также может быть результатом воздействия воды. Гидролиз происходит, когда силикатные минералы реагируют с водой, так что минерал рекомбинирует с молекулой воды с образованием нового минерала. Например, рассмотрим минерал калиевый полевой шпат. Калиевый полевой шпат является довольно распространенным минералом, его можно найти в магматических, метаморфических и осадочных породах. Когда калиевый полевой шпат реагирует со слабокислой водой, он может превратиться в каолинит, глинистый минерал:

4kalsi 3 O 8 + 4H + + 2H 2 O → 4k + + Al 4 SI 4 O 10 (OH) 8 + 8SIO 2

(калиевый полевой шпат) + (ион водорода) + (вода) →   (ион калия) +   (каолинит) +    (кремнезем)

Гранитная галька в скале выветрилась, частично в результате гидролиза, и превратилась в каолин (виден в виде белых пятен на картинке выше). http://academic.emporia.edu/aberjame/struc_geo/appalach/appalach.htm

Минералы в горных породах также могут реагировать с водой в процессе, называемом гидратацией . Некоторые минералы могут поглощать воду в свою структуру, заставляя их объем расширяться и создавать нагрузку на горную породу. Со временем эта химическая реакция может привести к физическому ослаблению породы.

Наконец, горные породы также могут подвергаться растворению , процессу, при котором минерал полностью растворяется в воде.Растворение является особенно эффективным методом химического выветривания горных пород, содержащих либо карбонат магния, либо карбонат кальция, два вещества, которые легко растворяются в воде или других кислых растворах. (Чаще всего рассматриваемой слабой кислотой является угольная кислота, результат реакции между углекислым газом и водой. Однако возможны и другие слабые кислоты. Например, при разложении органического материала может образовываться гуминовая кислота, которая действует так же, как угольная кислота. .) В реакции растворения минерал распадается на составляющие его ионы в растворе:

CaCO 3 +      H 2 CO 3 →      Ca 2+ +    2HCO 3

(кальцит) + (угольная кислота)   →   (ион кальция) +  (ион бикарбоната)

Дождевая вода, падающая на эту скалу и стекающая по трещинам в скале, медленно растворяет часть известняка, образуя ямы и каналы.http://www.earth.ox.ac.uk/~oesis/field/medium/pavement1_1647.jpg

Растворение — наиболее легко наблюдаемый вид химического выветривания. Со временем воздействие слабокислых растворов на породу может привести к образованию ям и отверстий, а также к медленному увеличению и расширению ранее существовавших трещин. В больших масштабах растворение может привести к очень четкому типу топографии — карстовой топографии. В таких областях могут быть воронки, родники, пещеры, каверны и другие особенности, связанные с растворением подстилающей породы.

На этой фотографии пещер Огайо показаны результаты крупномасштабного растворения, когда вода текла через подповерхностный известняк. http://www.panoramio.com/photo/22535678

Химическое выветривание • GeoLearning • Департамент наук о Земле

Минералы выветриваются химически, когда они реагируют с воздухом и водой. В этих процессах одни минералы растворяются, а другие соединяются с атмосферными компонентами (главным образом с водой, кислородом и углекислым газом) с образованием новых минералов. Конкретные реакции включают растворение, окисление, гидратацию и гидролиз.

Раствор: Двуокись углерода (CO 2 ), выделяющаяся из разлагающихся органических веществ и растворяющаяся в дождевой воде из атмосферы, образует слабую угольную кислоту:

CO 2  + H 2 O -> H 2 CO 3  -> H +  + (HCO 3 )

Эта кислота воздействует на известняк, растворяя карбонаты (например, CaCO 3 ), образуя водный раствор ионов кальция и бикарбоната:

CACO 3 + H 2 CO 3 -> CA ++ + 2 (HCO 3 )

Известняк     угольная кислота    ионы кальция      ионы бикарбоната

Растворение известняка может привести к образованию обширных систем подземных пещер.

 

Окисление и гидратация: Окисление приводит к образованию минералов оксида железа (гематит и лимонит) в хорошо аэрируемых почвах, обычно в присутствии воды.

Пироксен, амфибол, магнетит, пирит и оливин наиболее подвержены окислению из-за высокого содержания железа.

Железо, содержащееся в минералах, соединяется с кислородом и водой с образованием гидратированных оксидов железа следующим образом:

4Fe ++       +    3O 2       +       6H 2 O  ->  2(Fe 2 O 3 3H 2)

                      Минералы, богатые железом  Кислород           Вода         Лимонит

 

Гидролиз : Эта реакция отвечает за образование глины, самого важного минерала в почвах.Типичная гидролитическая реакция происходит, когда ортоклазовый полевой шпат реагирует со слабокислой водой с образованием глинистых минералов, ионов калия и кремнезема в растворе:

2kalsi 3 O 8 + 2H + + 9H 2 O -> AL2SI 2 O 5 (OH) 4 + 2K + + 4H 4 SIO 4

Ортоклаз полевой шпат      кислота      вода          глинистый минерал      ион калия   растворимый кремнезем

Ионы, высвобождаемые из силикатных минералов в процессе выветривания, представляют собой ионы натрия, калия, кальция, железа и магния. Они уносятся дождевыми и речными водами или становятся важными элементами питания почвы.

Скорость химического выветривания контролируется:

Химическая стабильность минералов : Это связано с тенденцией минерала оставаться в данной химической форме, а не реагировать спонтанно, превращаясь в другое химическое вещество. Стабильность конкретного минерала определяется конкретным набором условий (например, давления и температуры), при которых они образовались.Кварц, например, является последним минералом, кристаллизующимся из силикатной магмы, и обладает большей химической стабильностью в физических условиях на поверхности Земли, чем оливин, пироксен и полевой шпат. Эти минералы кристаллизуются раньше и при более высоких температурах и давлении, поэтому наименее стабильны и наиболее подвержены химическому выветриванию.

Относительная устойчивость различных минералов позволяет установить интенсивность выветривания на данной территории.

Площадь поверхности : Огромный объем нерасколотой породы менее подвержен выветриванию, чем такая же масса расколотой породы. Это связано с тем, что массивная порода имеет меньшую площадь поверхности, на которую могут воздействовать атмосферные процессы, тогда как более мелкие фрагменты имеют большую площадь, на которую могут воздействовать химическое и физическое выветривание.

Климат: Химическое выветривание преобладает во влажных районах.

8.2 Химическое выветривание – физическая геология, Первый университет Саскачевана, издание

Химическое выветривание возникает в результате химических изменений в минералах, которые становятся нестабильными при воздействии на них поверхностных условий.Виды происходящих изменений специфичны для минерала и условий окружающей среды. Некоторые минералы, такие как кварц, практически не подвержены химическому выветриванию. Другие, такие как полевой шпат, легко изменяются.

Растворение

Растворение В реакциях образуются ионы, но не минералы, и они обратимы, если удалить растворитель. Бытовым примером может быть растворение чайной ложки поваренной соли (минерала галита) в стакане воды. Галит разделится на ионы Na + и Cl .Если дать воде в стакане испариться, молекул воды будет недостаточно, чтобы удерживать ионы Na + и Cl , и ионы снова соберутся вместе, образуя галит. Гипс и ангидрит — другие минералы, которые растворяются только в воде.

Другие минералы, такие как кальцит, растворяются в кислой воде. Кислая вода распространена в природе, потому что углекислый газ (CO 2 ) в атмосфере реагирует с водяным паром в атмосфере, а также с водой на суше и в океанах с образованием угольной кислоты (рис. 8.9).

Рисунок 8.9 Выветривание кальцита путем растворения. Вверху: Углекислый газ реагирует с водой с образованием кислоты. Внизу: кислота реагирует с кальцитом и образует ионы. Источник: Карла Панчук (2018 г.) CC BY-NC-SA 4.0. Изменено после Что-Когда-Как. Молекулы из JMSE Molecular Editor, Bienfait and Ertl (2013), с разрешения на использование CC BY-NC-SA.

В то время как дождевая вода и атмосферный CO 2 могут образовывать углекислоту, количество CO 2 в воздухе достаточно для образования очень слабой углекислоты. Напротив, биологические процессы, происходящие в почве, могут привести к гораздо более высокой концентрации CO 2 в почве, а также к добавлению органических кислот. Вода, просачивающаяся через почву, может стать значительно более кислой.

Кальцит является основным компонентом осадочной породы, называемой известняком (обычно более 95%). При наличии кислых грунтовых вод известняк может растворяться под землей. Со временем растворение может удалить достаточное количество кальцита, чтобы образовались пещеры.

Если при растворении известняка или других материалов удаляется достаточно породы, чтобы подорвать опору вблизи поверхности, поверхность может обрушиться, образовав провал , подобный показанному на рис. 8.10, вниз по течению от Мосулской плотины в Ираке.

Рисунок 8.10 Воронка вниз по течению от плотины Мосул в Ираке. Воронка образовалась в результате растворения слоев гипса и ангидрита. Источник: Инженерный корпус армии США (2007 г. ) Источник общего доступа

Хотя воронка на рис. 8.9 может показаться незначительной, она указывает на серьезную проблему. Сама плотина построена на известняке, поддерживаемом слоями гипса и ангидрита. Гипс и ангидрит растворимы в воде, а гипс и ангидрит под плотиной быстро растворяются.Так было до строительства плотины. Однако, как только плотина была заполнена, повышенное давление воды начало проталкивать воду через формации намного быстрее, ускоряя растворение. Требуются постоянные меры по заполнению щелей цементным раствором, в противном случае существует серьезный риск катастрофического отказа, в результате которого риску подвергнется почти 1,5 миллиона человек.

Гидролиз

Термин гидролиз сочетает в себе префикс гидро , относящийся к воде, с лизис , который происходит от греческого слова, означающего разрыхление или растворение.Таким образом, вы можете думать о гидролизе как о химической реакции, при которой вода ослабляет химические связи внутри минерала. Это может звучать так же, как растворение, но разница в том, что гидролиз производит другой минерал в дополнение к ионам. Примером гидролиза является реакция воды с калиевым полевым шпатом с образованием глинистых минералов и ионов. Результаты можно увидеть, сравнив выветрившиеся и не выветренные поверхности одного и того же образца гранита (рис. 8.11). На недавно разбитой невыветрелой поверхности (рис. 8.11, слева) полевой шпат виден в виде ярко-белых кристаллов. На выветрившейся поверхности (справа) полевой шпат превратился в меловидный глинистый минерал каолинит.

 

Рисунок 8.11 Кусок гранита с невыветрелой (слева) и выветрелой (справа) поверхностями. На не выветрившихся поверхностях полевые шпаты все еще свежие и выглядят стекловидными. На выветрелой поверхности видны белые меловые пятна, где полевой шпат превратился в глинистый минерал каолинит. Источник: Карла Панчук (2018) CC BY 4.0. Фото Стивена Эрла (2015 г.) CC-BY 4.0 посмотреть источник

Силикатные минералы, кроме полевого шпата, могут подвергаться гидролизу, но с разными конечными результатами. Например, пироксен можно преобразовать в глинистые минералы хлорит или смектит. Оливин можно преобразовать в глинистый минерал серпентин.

Гидратация

Реакции гидратации включают добавление воды к химической структуре минерала. Примером реакции гидратации является превращение ангидрита (CaSO 4 ) в гипс (CaSO 4 · 2H 2 O).Следствием гидратации является то, что полученный минерал имеет больший объем, чем исходный минерал. В случае Мосульской плотины гидратация ангидрита имеет важные последствия. Увеличение объема приложило силу к вышележащему слою известняка, разбив его на куски. В то время как цельный известняк является достаточно прочным материалом, на котором можно построить фундамент, битый известняк слишком слаб, чтобы обеспечить надежное основание.

Окисление

Окисление происходит, когда свободный кислород (т.т. е. кислород, не связанный в молекулы с другими элементами) участвует в химических реакциях. Реакции окисления дают ценную информацию о ранних состояниях поверхности Земли, поскольку в летописи горных пород наблюдается четкий переход от пород, не содержащих минералов, которые являются продуктами реакций окисления, к породам, содержащим обильные минералы, образующиеся в результате окисления. Это отражает переход от бескислородной атмосферы к насыщенной кислородом.

В богатых железом минералах, таких как оливин, реакция окисления начинается с извлечения железа из минерала и перевода его в раствор в виде иона.Оливин реагирует с угольной кислотой, оставляя растворенное железо, бикарбонат и кремниевую кислоту:

Fe 2 SIO 4 + 4H 2 + 4H 2 CO 3 → 2fe 5 2 + + 4HCO 3 5 — + H 4 SIO 4

Железо и кислород, растворенные в воде, реагируют в присутствии бикарбоната с образованием гематита и угольной кислоты:

2FE 2FE 2 + + ½ O 2 + 2H 2 O + 4HCO 3 → Fe 2 O 3 + 4H 2 CO 3

Когда оливин в базальте окисляется, базальт приобретает красноватый цвет, который отличается от темно-серого или черного не выветренного базальта (рис. 12).

 

Рисунок 8.12 Базальтовые подушки в Андалусии, Испания, с красноватыми выветрелыми поверхностями. Там, где части подушек откололись, виден более темный невыветрелый базальт. Источник: Ignacio Benvenuty Cabral (2011) CC BY-NC-SA просмотреть источник

Реакция окисления аналогична для других железосодержащих силикатных минералов, таких как пироксен, амфибол и биотит. Железо в сульфидных минералах, таких как пирит (FeS 2 ), также может окисляться таким образом.

Гематит — не единственный минерал, который может образоваться в результате окисления. Фактически, широкий спектр минералов оксида железа, которые могут образовываться таким образом, в граните, например, биотит и амфибол могут быть изменены с образованием минералов оксида железа и гидроксиоксида железа, которые в сочетании обозначаются как лимонит (оранжевый материал на рис. 8.13).

Рисунок 8.13 Биотит и амфибол в этом граните были изменены в результате окисления до лимонита (оранжево-желтое покрытие), который представляет собой смесь минералов оксида железа и гидроксиоксида железа. Источник: Steven Earle (2015) CC-BY 4.0 просмотреть исходный код

Реакции окисления и дренаж кислотных пород

Реакции окисления могут создавать экологические проблемы в районах, где горные породы имеют повышенное содержание сульфидных минералов, таких как пирит. Это потому, что когда кислород и вода реагируют с пиритом, образуется серная кислота:

2FeS 2 + 7O 2 + 2H 2 O → 2FeSO 4 + 2H 2 SO 4

Сток из районов, где происходит этот процесс, известен как дренаж кислых пород (ARD), и даже порода с 1% или 2% пирита может производить значительный ARD.Некоторые из наихудших примеров ARD возникают на участках металлургических рудников, особенно там, где пиритсодержащие породы и отходы добываются глубоко под землей, а затем складываются и оставляются открытыми для воды и кислорода. В этих случаях проблема упоминается как кислотный шахтный дренаж . Одним из примеров является шахта Маунт Вашингтон рядом с Куртенэ на острове Ванкувер (рис. 8.12), но в Канаде и по всему миру есть много подобных участков.

Рисунок 8.14 Кислотный шахтный дренаж. Слева: шахтные отходы, где открытые горные породы подвергаются реакциям окисления и выделяют кислоту на руднике Вашингтон, Британская Колумбия.Справа: пример кислотного дренажа вниз по течению от рудника. Источник: Стивен Эрл (2015 г.) CC BY 4.0 посмотреть источник

На многих объектах ARD pH сточных вод меньше 4 (очень кислая среда). В этих условиях такие металлы, как медь, цинк и свинец, легко растворяются в воде, что может быть токсичным для водных организмов и других организмов. В течение многих лет в реке вниз по течению от шахты Маунт Вашингтон было так много растворенной меди, что она была токсична для лосося. С тех пор на шахте были проведены восстановительные работы, и ситуация улучшилась.

 

Для каждой из следующих реакций укажите, какой химический процесс выветривания — растворение, гидролиз, гидратация или окисление — является основным механизмом.

  1. Пирит → гематит
  2. Кальцит → ионы кальция и бикарбоната
  3. Полевой шпат → глина
  4. Оливин → змеевик
  5. Пироксен → оксид железа
  6. Ангидрит → гипс
Каталожные номера

Бьенфэ, Б., и Эртл П. (2013). JSME: бесплатный редактор молекул на JavaScript. Журнал химинформатики 5 (24). https://doi.org/10.1186/1758-2946-5-24

Химическое выветривание – определение, процессы и типы

Химическое выветривание относится к изменениям в структуре горных пород под действием или влиянием химических реакций. В горных породах происходят сотни естественных химических процессов и реакций, которые со временем изменяют состав и структуру горных пород. Температура и, особенно, влажность имеют решающее значение для химического выветривания.Таким образом, химическое выветривание происходит быстрее в регионах с жарким и влажным климатом.

Когда идет дождь, вода слегка кислая, потому что в ней растворяется углекислый газ из воздуха. Горная порода может подвергаться выветриванию из-за присутствующих в ней минералов, которые могут реагировать с дождевой водой с образованием новых минералов (глины) и растворимых солей.

Википедия говорит,

« Химическое выветривание изменяет состав горных пород, часто преобразовывая их, когда вода взаимодействует с минералами для создания различных химических реакций.Химическое выветривание представляет собой постепенный и непрерывный процесс, поскольку минералогический состав породы приспосабливается к приповерхностной среде.

Химическое выветривание происходит потому, что процессы постепенные и непрерывные, поэтому минералогия горных пород со временем меняется, что заставляет их изнашиваться, растворяться или распадаться. На химические превращения породы большое влияние оказывает взаимодействие воды и кислорода посредством таких процессов, как гидролиз и окисление.

Конечным результатом является образование новых материалов, что способствует образованию пор и трещин в горных породах, что, в свою очередь, ускоряет дезинтеграционное действие. Химическое выветривание включает различные процессы и виды выветривания. Вот подробные аспекты.

Химические процессы

Выветривание

Ливневые воды, кислотные дожди, биохимические процессы и движения гор или подъемы горных пород — вот некоторые из процессов, определяющих химическое выветривание.

  1. Ливневая вода

Ливневые воды играют важную роль в процессах гидролиза и окисления горных пород. Ливневая вода может стать немного кислой из-за поглощения углекислого газа из атмосферы, и поэтому это активирует химическое взаимодействие с минеральными зернистыми частицами в породе, образуя химические соединения, такие как соли и минералы, которые растворяют или разъедают породы.

  1. Кислотный дождь

Кислотный дождь возникает, когда дождевая вода становится кислотной в результате смешивания с кислотными отложениями в атмосфере. При сгорании ископаемого топлива, такого как уголь, бензин и газ, в воздух выделяются оксиды азота, серы и углерода, которые вступают в реакцию с влагой, образуя дождевую воду, более кислую, чем обычно. Образующийся кислотный дождь затем вступает в реакцию с минеральными частицами породы, образуя новые минералы и соли, которые могут легко растворять или стирать зерна породы.

  1. Биохимические процессы

Различные растения и животные могут вызывать химическое выветривание, выделяя кислотные соединения. Таким образом, микроскопические организмы, такие как мох, лишайники, бактерии и водоросли, могут ускорить химическое выветривание, особенно на поверхности скал, где они растут. Они выделяют так называемые подкисляющие молекулы (органические кислоты и протоны) и хелатирующие соединения (сидерофоры и органические кислоты). Эти соединения могут разрушать минералы железа и алюминия в горных породах, которые затем растворяются водой, что приводит к химическому выветриванию.

  1. Подъемы горных пород или движение гор

Процесс поднятия горных пород или движений гор подвергает новые породы воздействию атмосферных условий, таких как влажность и экстремальные температуры, что приводит к химическому выветриванию. Например, воздействие на горные породы поверхностных вод или осадков ускоряет химическое выветривание за счет гидролиза и кислотных реакций, которые разъедают ионы кальция и другие минералы.

Типы химического выветривания

Возникают различные типы химического выветривания, поскольку оно обусловлено постепенными и продолжающимися химическими реакциями, изменениями минералогии, растворением частиц, а затем окончательным изнашиванием или разрушением горных пород.Эти реакции включают гидролиз, карбонизацию, растворение и окисление. Температура и, самое главное, влажность жизненно важны для химического выветривания.

  1. Гидролиз

Гидролиз – это химические реакции, вызываемые водой. Вода вступает в реакцию с породой и изменяет размер и химический состав минералов, уменьшая их устойчивость к атмосферным воздействиям. Всякий раз, когда минералы гидролизуются, образуются кристаллические породы и глинистые минералы, такие как ионы кальция, калия и натрия.

Этот тип химической реакции очень распространен в магматических породах. Реакция протекает либо в форме гидратации, либо в форме дегидратации. Поглощение воды породой относится к гидратации, а удаление воды из породы относится к обезвоживанию. Гидратация увеличивает объем породы, что приводит к изменению ее размера.

Так образуется гипс. С другой стороны, обезвоживание уменьшает объем породы. Хорошим примером является образование гематита при удалении воды из известняка.

  1. Карбонизация

Карбонизация – это смешивание воды с двуокисью углерода для получения угольной кислоты. Карбонизация происходит, когда минералы породы реагируют со слабой угольной кислотой, образующейся при соединении воды с углекислым газом в атмосфере. Углекислота воздействует на горную породу, разрушая и растворяя ее минеральное содержимое. Растворенные вещества вымываются грунтовыми водами, а растворимые ионы сохраняются в подземных водах. Горные породы, такие как известняк и полевой шпат, больше подвержены этому типу химического выветривания. Этот тип выветривания играет важную роль в формировании пещер.

  1. Расторжение

Растворение в равной степени означает выщелачивание. Это процесс растворения горных пород под воздействием дождевой воды. Известняк и каменная соль – это, в частности, горные породы, которые образуют растворы растворителей при воздействии дождевой воды, поверхностных или даже грунтовых вод. При растворении минералы в породах переходят в растворы ионов в воде, которые затем вымываются. Карстовые образования являются типичным примером этого явления.

  1. Окисление

Окисление — еще один тип химического выветривания. Окисление также известно как ржавление. Это процесс, при котором горные породы теряют один или несколько ионов или атомов в присутствии кислорода. Когда минералы в породе окисляются, они становятся менее устойчивыми к атмосферным воздействиям. Кислород соединяется с другими веществами в процессе окисления, что приводит к потере иона или атома.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.