Химическое выветривание

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

Биогенное

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

Основные факторы, обуславливающие формирование коры выветривания:

- климат,

- геологическое строение территории,

- геоморфологические особенности,

- тектоническая активность.

Основные агенты преобразования горных пород в коре выветривания:

- вода,

- кислород,

- углекислота,

- различные кислоты,

- микроорганизмы,

- температура.

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

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

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

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

Роль климата

Главные процессы, приводящие к разложению минералов в коре выветривания:

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

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

- Гидролиз безводных соединений.

- Микробиальная деятельность.

- Явления сорбции и десорбции.

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

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

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

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

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

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

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