Вопрос 10. Химическое и биологическое выветривание.

Химическое выветривание

Химическое выветривание – результат взаимодействия горных пород внешней части литосферы с химически активными элементами атмосферы, гидросферы и биосферы. Наибольшей химической активностью обладают, как известно, кислород, углекислый газ, вода и органические кислоты. С воздействием этих веществ на горные породы и связано в основном химическое выветривание, сущность которого заключается в коренном изменении минералов и горных пород и образовании новых минералов и пород, отличающихся от первоначальных.

Изменение исходных минералов и горных пород, их разрушение и разрыхление (наблюдаемое, правда, не всегда) происходят в результате: • растворения (связанного с водой, в которой всегда есть большая группа ионов, в том числе «агрессивного» иона Н+), • окисления (взаимодействия с кислородом): FeS2 [пирит] + nO2 + mH2O -> Fe2O3 • n2Н2O [лимонит], • гидратации (процесс присоединения воды к минералам): CaSO4 [ангидрит] + 2Н2O -> CaSO4 • 2Н2O [гипс], • гидролиза (сложный процесс, особенно затрагивающий минералы из группы силикатов): K[AlSi3O8] [ортоклаз] + nСO2 + + mH2O -> Al4(OH)8[Si4O10] [каолинит] + SiO2 • nН2O [опал] + К2СO3 [поташ] -> составная часть боксита А12O3 • nН2O + растворимые соли карбонатов; при выветривании железо- магнезиальных силикатов образуется еще и лимонит – Fe2O3 • nН2O.

Как видно из вышесказанного, в результате химического выветривания минералы, образовавшиеся внутри Земли в условиях недостатка воды и кислорода (сульфиды, оксиды, силикаты), попадая в область гипергенеза, превращаются в сульфаты, карбонаты, гидрооксиды, то есть в минералы, устойчивые в этих новых условиях. Химическое выветривание наблюдается повсеместно. Однако наиболее интенсивно оно протекает в областях с влажным климатом и хорошо развитым растительным покровом. Интенсивность процесса резко возрастает с повышением температуры, так как при этом усиливается диссоциация воды на ионы Н+ и ОН». Поэтому химическое выветривание достигает максимальной интенсивности в зоне влажных тропических лесов, где кроме высокой температуры этому процессу способствуют еще органические кислоты, образующиеся при разложении богатого растительного опада. Химическое выветривание резко замедляется в полярных областях, где среднегодовая температура ниже 0°С. Оно ослаблено в аридных тропических и субтропических областях из-за малого количества осадков. Выветривание (физическое и химическое) ведет к образованию своеобразного генетического типа отложений – элювия (от лат. eluo – вымываю). Формируется элювий на горизонтальных поверхностях или на пологих склонах, где слабо протекают процессы денудации.

Биологическое выветривание — механическое разрушение и изменение химического состава горных пород под воздействием живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Эта форма выветривание происходит под излиянием таких факторов: усвоение растениями и микроорганизмами элементов минерального питания; химических соединений, образовавшихся при жизни и после смерти организмов (кислоты, гумус, минеральные соли и т.д.); реакций окисления и восстановления с участием микроорганизмов.

Процессы биологического выветривания осуществляют представители многих групп живых организмов во всей толще коры выветривания. В природе практически нет чисто абиотических (безжизненных) процессов механического и химического выветривания. Одним из процессов биологического разрушения является процесс усвоения корневыми волосками минеральных элементов, входящих в кристаллические решетки минералов. Водород, растения выделяют в окружающую среду, входит в кристаллической решетки минерала и разрушает ее. Кроме того, корни растений и микроорганизмы выделяют в окружающую среду углекислый газ и различные кислоты (щавелевую, уксусную, яблочную и другие), которые разрушают минералы.

Почвы и горные породы населяющих определенные группы микроорганизмов, образующих минеральные кислоты: бактерии нитрификаторов — азотную кислоту, сиркобактерии — серную. Как и органические, эти кислоты растворяют минералы и усиливают выветривания. Животные механически измельчают горные породы и своими выделениями химически разрушают их.