5. Химическое выветривание. В чем оно выражается? Какие химические и структурные превращения происходят в ряду мусковит — гидромусковит- каолинит.

Химическое выветривание. Главным агентом хими­ческого выветривания является вода. Благодаря диссоциации вода всегда содержит некоторое количество ионов Н⁺ и ОН^-, в за­висимости от концентрации которых она обладает кислотными или щелочными свойствами. Мерой кислотности или щелочности служит величина рН. Величина рН представляет собой логарифмический показатель концентрации водородных ионов, взятый с обратным знаком: рН = —lg Н+. Величина рН возрастает с уменьшением концентрации водородных ионов и уменьшается с возрастанием концентрации водородных ионов. При рН > 7 реакция воды щелоч­ная, рН<7 — кислая и при рН = 7 — нейтральная. Наиболее кислые воды наблюдаются в болотах и торфяниках и некоторых термальных источниках. Морские воды обычно имеют слабощелоч­ную реакцию. Воды соленых озер и грунтовые воды засоленных почв характеризуются резко щелочной реакцией. Величина рН определяет химическую активность воды.

Действие воды на минералы происходит тремя путями: раство­рение, гидратация — вытеснение ионами Н⁺ оснований из силикатов и других минералов, гидролиз — полный распад мине­ралов.

Вторым важным фактором химического выветривания является кислород воздуха и кислород, растворенный в воде.

Воздействие кислорода на минералы называют окислением.

Процессу окисления особенно подвержены минералы, содержа­щие элементы с несколькими степенями валентностей: железо, марганец, сера и др. Окисление происходит энергично в растворах и при высокой дисперсности вещества. Наиболее энергично окисля­ются органическое вещество и сульфиды. Степень окисленности или восстановленности соединений или среды (растворов) оцени­вается величиной окислительно-восстановительного потенциала —-Еh. Величина Еh измеряется в вольтах. При положительных значениях Еh среда окислительная, при отрицательных — восстано­вительная.

Изменение величины Еh в природных водах регулируется газовым режимом (наличие кислорода, сероводорода и др.) и жиз­недеятельностью организмов.

Третьим важным агентом выветривания является свободная углекислота. Свободная углекислота, соединяясь с.водой, образует угольную кислоту. Благодаря диссоциации угольной кислоты по­вышается кислотность среды (Н⁺ и НСО3-). Содержание угле­кислоты в воздухе равно 0,03%, в воде ее содержится в десятки и сотни раз больше. Присутствие углекислоты снижает значение рН. Кислые воды энергично растворяют карбонаты и вытесняют основания силикатов.

Источником углекислоты являются жизнедеятельность организ­мов, разложение органических остатков и карбонатов и вулкани­ческая деятельность. Особенно много углекислоты в болотных водах и торфяниках.

И, наконец, большое значение для процессов химического вы­ветривания имеет наличие в природных водах различных кислот: гуминовой, серной и др. Присутствие кислот значительно увели­чивает интенсивность процессов химического выветривания.

Химическое выветривание приводит к изменению минералов глубинных зон Земли, возникших в условиях высокого давления и высокой температуры, и превращению их в минералы, устойчивые на земной поверхности. В большинстве случаев при химическом выветривании происходит изменение более сложных соединений и возникновение более простых (вынос катионов, изменение ре­шетки) , окисление и гидратация (переход закисных соединений в окисные, безводных в водные), а также полный распад — гидролиз минералов. При процессах химического выветривания боль­шое количество вещества переходит в коллоидные и истинные растворы.

Мусковит — гидромусковит- каолинит

(мусковит) 4KAI2[AISi3010](OH)2+CO2+8H20 → (каолинит) 3AI4[Si4O10](OH)8+2K2CO3

Процессы химического выветривания:

1.       Окисление

химическое изменение породы, сопровождающееся введением в её состав кислорода. Реакции окисления протекают обычно с образованием оксидов.

2.       Гидратация

поглощение минералами воды.

3.       Растворение

происходит под действием воды, стекающей по поверхности выхода горной породы или просачивающейся через её трещины и поры. При этом она избирательно выносит (выщелачивает) из породы только некоторые вещества. Этот процесс ускоряется за счет высокой концентрации ионов H₂, а также содержания О₂, СО₂ и органических кислот.

4.       Гидролиз

это процесс разрушения кристаллической структуры под действием воды и растворенных в ней ионов. В результате образуется новая структура, существенно отличающаяся от первоначальной.