Такий же механічний вплив на гірські породи роблять коренева система дерев і тварини, що риють. У міру розростання дерев збільшуються в розмірах їхніх корінь. Вони давлять із великою силою на стінки тріщин і розсовують їх як клини й тим самим викликають розколювання породи на окремі брили й уламки. Частина таких брил виштовхується нагору. Механічний вплив роблять і різні тварини, що риють, такі, як земляні хробаки, мурахи, гризуни й ін.

Дезінтеграцію порід викликає також ріст кристалів у капілярних тріщинах і порах. Це добре проявляється в умовах сухого клімату, де вдень при сильному нагріванні капілярна вода підтягується до поверхні й випаровується, а солі, що втримуються в ній, кристалізуються. Під тиськом зростаючих кристалів капілярні тріщини розширюються, що й приводить до порушення монолітності гірської породи і її руйнуванню.

ХІМІЧНЕ ВИВІТРЮВАННЯ

Руйнуванню гірських порід під впливом фізичного вивітрювання завжди в тім або іншому ступені супроводжує хімічне вивітрювання, а в ряді випадків останнє відіграє вирішальну роль. Це відбиває тісний взаємозв’язок різних форм єдиного процесу вивітрювання. Фізична дезінтеграція різко збільшує реакційну поверхню порід, що вивітрюються. Головними факторами хімічного вивітрювання є вода, кисень, вуглекислота й органічні кислоти, під впливом яких істотно змінюються структура й ськлад мінералів і утворяться нові мінерали, що відповідають певним фізико-хімічним умовам. Найважливіший фактор хімічного вивітрювання — вода, що у тім або іншому ступені диссоциирована на позитивно заряджені водневі іони (Н+) і негативно заряджені гідроксильні іони (ВІН-) . Це визначає її можливість вступати в реакцію із кристалічною речовиною. Висока концентрація водневих іонів у розчинах сприяє приськоренню процесів вивітрювання.

Особливо зростає інтенсивність хімічного вивітрювання, коли у водяному розчині присутні кисень, вуглекислота й органічні кислоти, які мають велику активність і в багато разів підвищують дисоціацію води. Залежно від реакції середовища в процесі вивітрювання виникають ті або інші характерні асоціації мінералів. Найбільш сприятливі умови для хімічного вивітрювання існують у гумидних областях і особливо в тропічних і субтропічних зонах, де має місце сполучення великої вологості, високої температури, пишної рослинності й величезного щорічного отпада органічної маси (у тропічних лісах) , у результаті чого значно зростає концентрація вуглекислоти й органічних кислот, а отже, зростає й концентрація водневих іонів. Хімічний вплив на гірські породи роблять розчинені іони, що перебувають у воді, такі, як НСО3-.SO-4, З 1-1-, Са+, Mg+, Na+, ДО+. Ці іони також можуть заміщати. заряджені атоми в кристалах або взаємодіяти з ними,. що може приводити до порушення первинної кристалічної структури мінералів. Процеси, що протікають при хімічному вивітрюванні, полягають у наступних основних хімічних реакціях: окислюванні, гідратації, розчиненні, гідролізі.

Окислювання. Процеси окислювання найбільше інтенсивно протікають у мінералах, що містять закисні з’єднання заліза, марганцю й інших елементів. Так, сульфіди в кислому середовищі стають нестійкими й поступово заміщаються сульфатами, окислами й гідроокислами. Спрямованість цього процесу можна схематично зобразити в такий спосіб: Fe2+n2+m2О®FeSO4®Fe2(SO4) 3 ®Fe2O3zn2O. пірит сульфат сульфат бурий залізняк закису окису (лимонит) заліза. На першій стадії виходять сульфат закису заліза й сірчана кислота (1^2804) . Наявність сірчаної кислоти значно підсилює інтенсивність вивітрювання, сприяє подальшому розкладанню мінералів. На другій стадії сульфат закису заліза переходить у сульфат окису заліза. Останній у свою чергу виявляється нестійким і під дією кисню й води - переходить у водний окис заліза — бурий залізняк. Бурий залізняк фактично являє собою ськладний мінеральний агрегат близьких по ськладу мінералів гетиту (Fe·OH) и гидрогётита (FeO·OH·nH2O) . На поверхности ряда месторождений сульфидних руд и других железосодержащих минералов наблюдается “бурожелезняковая шляпа” , возникшая в результате одновременних окисления и гидратации. Местами при недостаточном количестве влаги образуются бедная водой окись железа, гидрогематит (Fe2O3·H2O) . В результате процессов окисления магнетит переходит в гематит, как ето имеет место в районе КМА. Гематит образуется и при окислении таких минералов, как оливин, пироксени, амфиболи, под действием води, кислорода и углекислоти. Направленность реакции следующая: (Mg, Fe) 2[SiO4]®Fe2O3+nMg(HCO3) 2+mH4SiO4. оливин гематит растворимий растворимая бикарбонат кремнекислота магния Дальнейший процесс окисления и гидратации может привести к образованию гидроокислов железа (Fе2O3·nН2O) .

Гідратація - це процес, що полягає в приєднанні води до первинних мінералів гірських порід і утворенні нових мінералів. Можна привести наступні приклади гідратації:

1. Перехід ангідриту в гіпс по реакції СаSO4+2H2OИCaSO 4-2H2O (реакція оборотна при зміні умов) .

2. Перехід гематиту в гідроокисли заліза: Fе2ПРО3+nН2ОИFе2ПРО3·nН2О. При гидратации объем породи увеличивается и покривающие отложения деформируются.

Розчинення. Під впливом води, що містить вуглекислоту, відбувається розчинення гірських порід. Розчинення особливо інтенсивно проявляється в осадових гірських породах - хлоридних, сульфатних і карбонатних. Найбільшою розчинністю відрізняються хлориди: солі натрію, калію й ін. За хлоридами по ступені розчинності коштують сульфати, зокрема гіпс, за якими ідуть карбонатні породи: вапняки, доломіти, мергелі. У результаті розчинюючої діяльності поверхневих і підземних вод на поверхні розчинних порід утворяться карстові форми рельєфу.

Гідроліз. Ськладний процес гідролізу особливо велике значення має при вивітрюванні силікатів і алюмосилікатів. Він полягає в розкладанні мінералів, виносі окремих елементів, а також у приєднанні гідроксильних іонів і гідратації. У ході гідролізу первинна кристалічна структура мінералу порушується й перебудовується й може виявитися повністю зруйнованої й замінена нової, істотно відмінної від первісної й відповідної знову утвореним гіпергенним мінералам. У ряді випадків гіпергенне перетворення силікатів і алюмосилікатів під впливом води, вуглекислоти й органічних кислот протікає стадийно з утворенням різних глинистих мінералів. Як приклад можна привести схему розкладання польових шпатів (польовий шпат проміжний мінерал-каолініт) : K[AlSi3O8]®(ДО, Н20) А12 (ВІН) 2[A1Si4O10]·nH20®A14 (ОН) 8[A1Si4O10] ортоклаз гидрослюда каолинит.

При утворенні з польових шпатів каолініту відбувається кілька перетворень і реакцій:

1. Всі катіони ДО, Na, Са при взаємодії з вуглекислотою утворять щирі розчини карбонатів (СаСО3, Na2CО3, ДО2СОз) і бікарбонатів. В умовах вологого й теплого клімату карбонати виносяться за межі; місця їхнього утворення. В умовах сухого клімату й недоліку вологи карбонати залишаються на місці, образуя тверду кірку, або випадають із розчину на деякій глибині від поверхні. Такий процес утворення карбонатів називається карбонатизацией.

2. Каркасна структура польових шпатів перетворюється в шаровому, властиву каолініту й іншим глинистим мінералам.

3. Частина розчиненого кремнезему виноситься водою, що підтверджується наявністю у твердому стоці річкових вод у среднею близько 11% Si2. Значна частина кремнезему, що виноситься, швидко переходить у колоїдальний стан і випадає у вигляді аморфного гидратированного осаду Si2·nН2O, которий при висихании и частичной потере води превращается в опал. Часть SiO2 остается прочно связанной в каолините.

4. Приєднання гідроксильних іонів у каолініті. У результаті вивітрювання магматичних і метаморфічних горних. порід, багатих алюмосилікатами (гранітів, гранодиоритов, гнейсів і ін.) , утворяться родовища каоліну. Каолініт в умовах земної поверхні досить стійкий мінерал. Але при сприятливих умовах - високій температурі, великій кількості атмосферних опадів і величезному рослинному отпаде - відбувається подальше розкладання й утворяться найбільш стійкі з’єднання - гідроокисли алюмінію, такі, як гиббсит, або гидраргиллят, А10(ВІН) з - один з рудоносних мінералів основної алюмінієвої руди - бокситу. Іноді гідроокисли алюмінію поширені у вигляді плям у каолінітах.

При вивітрюванні полімінеральних гірських порід поряд з гідроокислами алюмінію на кінцевих стадіях утворяться гідроокисли заліза, іноді марганцю, титана. Найбільша інтенсивність хімічного вивітрювання проявляється в залізисто-магнезіальних мінералах (олівін, піроксени, амфіболи) і основних плагіоклазах.

3. РОЛЬ ОРГАНІЧНОГО МИРУ В ПРОЦЕСАХ ХІМІЧНОГО ВИВІТРЮВАННЯ

Pages: 1 2 3