Выветривание горных пород и минералов

Почва формируется на продуктах выветривания горных пород. Минеральный субстрат, на котором развивается почва, называется почвообразующей (материнской) породой. Особенности состава материнских пород оказывают существенное влияние на химический состав почвы, строение, структуру и определяют многие свойства почвы.

По воздействием различных факторов (температуры, воды, воздуха, различных живых организмов и т.д.) минералы и горные породы при выходе на поверхность подвергаются разрушению.

Совокупность сложных процессов количественного и качественного изменения горных пород и минералов называется выветриванием.

В зависимости от преобладающих факторов и характера изменения горных пород различают 3 вида выветривания: физическое, химическое и биологическое.

Физическое выветривание- механическое раздробление горных пород и минералов без изменения их химического состава. Выветривание начинается с поверхности, здесь возникают большие градиенты суточных и сезонных температур. Выветривание затихает в поясе постоянных температур. При нагревании горных пород входящие в их состав минералы расширяются. Одни минералы нагреваются быстрее и способны расширяться больше. Процессы нагревания и охлаждения минералов чередуются в течение суток и сезонов, в результате образуются трещины. Наиболее интенсивно физическое выветривание протекает при больших амплитудах колебания температур; например, в жарких пустынях поверхность поро иногдв нагревается до 70 ^оС, а ночью охлаждается почти до 0⁰С.

Выветривание ускоряется при наличии воды, которая, проникая в трещины горных пород, создает капиллярное давление большой силы. Еще сильнее разрушающая сила воды при замерзании, при этом она расширяется на 1/10 своего объема, разрушая даже самые твердые породы минералов. Это выветривание интенсивно протекает в областях с холодным климатом и высокогорьях.

Геологическая деятельность ветра проявляется в разрушение горных пород, транспортировке и отложении продуктов выветривания. Ветер перемещает по земной поверхности огромные массы песка, образуя эоловые формы рельефа- песчаные гряды, холмы.

В результате физического выветривания горная порода уже способна пропускать воду, воздух и задерживать некотрое количество ее. При этом сильно увеличивается общая поверхность частиц, с которой соприкасаются вода и газы, что создает благоприятные условия для проявления химического выветривания.

Химическое выветривание – процесс химического изменения и разрушения горных пород и минералов с образованием новых минералов и соединений (вторичные минералы).

Важнейшими факторами этого процесса являются вода, углекислый газ и кислород. Вода- энергичный растворитель горных пород. И минералов.

Разложение минералов водой усиливается с повышением температуры и насыщением ее углекислым газом. Повышение температуры на каждые 10⁰С ускоряет течение химических реакций в 2-2,5 раза. В экваториальных областях наблюдается интенсивное химическое выветривание, в полярных -замедленное. Если же в воде содержится диоксид углерода, то растворимость минералов, особенно карбонатов, резко усиливается.

Основная химическая реакция воды с минералами магматических пород- гидролиз

В результате гидролиза происходит замена катионов щелочных и щелочноземельных элементов кристаллической решетки на ионы водорода диссоциированных молекул воды.

KalSi₃O₈ + H₂O → HaAlSi₃O₈ + KOH

Ортоклаз каолинит

Образующееся основание (КОН) обуславливает щелочную реакцию раствора, при которой происходит дальнейшее разрушение кристаллической решетки ортоклаза. КОН при наличии СО₂ переходит в форму карбоната:

2КОН + СО₂ → К₂СО₃ + Н₂О

Из твердого минерала коалита образуется мягкий минерал глинистый минерал коалинит.

Гидратация – процесс присоединения молекул воды к минералам.

2Fe₂O₃ + 3 Н₂О → 2 Fe₂O₃ 3 Н₂О

гематит лимонит

Гидратация наблюдается и в более сложных по составу минералах- силикатах и алюмосиликатах. При гидратации поверхность минералов разрыхляется, усиливается воздействие на них водных растворов.

Окисление – процесс взаимодействия минералов с кислородом воздуха, приводящий к образованию новых минералов.

4Fe₃O₄ + O₂ → 6Fe₂O₃

магнетит железняк

В процессе окисления изменяется первоначальная окраска горных пород, появляются желтые, бурые, красные тона.

В результате химического выветривания изменяется физическое состояние минералов и разрушается их кристаллическая решетка. Порода обогащается вторичными минералами и приобретает связанность, влагоемкость, поглотительную способность.

Биологическое выветривание – механическое разрушение и химическое изменение горных пород и минералов под действием растительности, живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. При биологическом выветривании организмы извлекают из породы необходимые для построения своего тела минеральные вещества и аккумулируют их в поверхностных горизонтах породы, создавая условия для формирования почв. Корни растений, проникая в трещины пород, вызывают механическое разрушение. Также корни растений и микроорганизмы выделяют во внешнюю среду углекислый газ и различные кислоты (щавелевую, яблочную, янтарную и др. ), которые оказывают разрушающее действие на минералы. Нитрификаторы образуют азотную кислоту, серобактерии- серную, эти кислоты растворяют многие минеральные соединения. Доказано, что диатомывые водоросли, строя свой панцирь из кремнезема, способны разлагать алюмосиликаты. Лишайники выделяют специфические лишайниковые кислоты, действующие на попроды, гифы лишайников приникают в тонкие поры горных пород, вызывая их физическое разрушение. Биологическое выветривание связано с почвообразовательным процессом. Так. При биологическом выветривании в верхних горизонтах накапливаются элементы питания растений и органическое вещество.

Дата добавления: 2014-03-13; просмотров: 914; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!