36. Химическое выветривание горных пород и минералов, факторы и основные химические реакции (гидролиз, гидратация, окисление, восстановление, растворение).

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- гидроли 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.

37. Биохимическое выветривание. Роль организмов в аккумуляции биогенных химических элементов.

Биохимическое воздействие на горные породы начинается с момента первого появления на скальных породах микроорганизмов, лишайников и мхов. В результате механического действия и от выделяющихся в процессе их жизнедеятельности веществ на поверхности породы появляются трещины и углубления, которые заполняются после их отмирания сухим органическим веществом. Оно служит основой для жизнедеятельности высших растений, которые в последующем заполняют эти места. Таким образом, первичные поселенцы как бы подготавливают основу для последующего заселения. Роль организмов в выветривании заключается в том, что они в процессе своего роста извлекают из породы необходимые для своей жизнедеятельности элементы, но одновременно своими корнями разрушают саму породу. К числу биогенных элементов относятся Р, S, К, Са, Mg, Na, Sr, В, Fe, Si. При анализе зольного остатка растений выявлено, что в растениях содержится в десятки раз больше фосфора и серы, чем в субстрате, в несколько раз больше Са, Mg, Sr и ряда микроэлементов. Вместе с тем присутствие в золе кремния и алюминия свидетельствует о том, что растительность на скальных породах нарушает связь между кремнеземом и глиноземом, а ведь связь SiO2 с А12О3 одна из самых прочных в кристаллической решетке алюмосиликатов. Вместе с тем давно замечено, что организмы не только извлекают из коренных пород элементы, разрушая их, но и своей деятельностью создают определенные биогенные соединения, например кремнийорганические соединения. Кроме того, роль биохимического выветривания состоит в том, что часть организмов в процессе своей деятельности создают кислую среду, выделяя органические кислоты, под действием которых ускоряется процесс выветривания. В процессе преобразования отмершего органического вещества образуются углекислота и органические кислоты, которые значительно усиливают растворение и гидролиз породообразующих минералов. Интенсивность биохимического выветривания зависит от величины биомассы. Ее в тропическом климате (во влажных тропических лесах) на порядок выше, чем в таежной области (2,6 и 0,35 -- 0,55 кг/м2 соответственно). Вследствие высокой концентрации растительного опада в тропических влажных (в гумидных) областях почвенная среда кислая и, таким образом, агрессивные воды достаточно легко разрушают кристаллохимические связи. Следовательно, биохимическое выветривание состоит из двух процессов: механического разрушения коренных пород или физического выветривания и химического разложения обломков и зерен.