5.3. Химическое выветривание

Химическое выветривание включает процессы окисления, гидратации, растворения и гидролиза. Все эти процессы протекают при участии или в присутствии воды. ОКИСЛЕНИЕ выражается в переходе закисных низковалентных соединений в окисные высоковалентные с присоединением кислорода.

Инфильтрационные воды всегда содержат растворенные кислород, углекислый газ, органические кислоты и обладают высокой окисляющей и растворяющей способностью.

Просачиваясь через толщу горных пород воды, расходуют свободный кислород и постепенно теряют окислительную способность. На некоторой глубине свободный кислород отсутствует, поэтому можно говорить о нижней границе присутствия кислорода - о кислородной поверхности, выше которой идут процессы окисления, а ниже процессы восстановления.

Окислению подвержены многие минералы и, прежде всего, сульфиды. При окислении сульфидов образуются кислородные соединения (сульфаты, карбонаты, гидроокислы). Сам процесс обычно имеет многостадийный характер. Так, при окислении пирита вначале образуется сульфат закиси железа, который переходит в сульфат окиси железа, и, наконец появляется гидрат окиси железа – лимонит.

Реакция протекает следующим образом:

Образуется серная кислота, которая реагирует с окружающими горными пор одами, например, с карбонатами

В результате окисления сидерита образуются залежи бурого железняка.

При быстром и полном разложении органических остатков при достаточном количестве кислорода происходит процесс превращения органического вещества в минеральное (вода, углекислый газ, сульфаты, фосфаты) - тление. При малом доступе кислорода образуется устойчивый комплекс органических соединений, называемый перегноем или гумусом, который является главным элементом плодородия почв и образования ископаемых углей.

ГИДРАТАЦИЯ - явление поглощения минералами воды, при этом частицы воды входят в структуру минерала. Наиболее простым примером является превращение ангидрита в гипс гематита в лимонит.

РАСТВОРЕНИЕ или переход минерального вещества в раствор связано с комбинированным действием на материнскую породу воды, углекислоты, минеральных и органических кислот. Растворяющая способность воды зависит от диссоциации молекул воды на ионы Н+ и ОН^--. Чем больше диссоциированы молекулы и соответственно, чем выше концентрация водородных ионов рН, тем выше химическая активность воды. Все минералы по степени растворимости различают на:

легкорастворимые (каменная и калийная соль, гипс); растворимые (кальцит, доломит) и слаборастворимые (силикаты).

ГИДРОЛИЗ - это реакция разложения минералов под воздействием воды с разрушением и перестройкой их кристаллических решеток. Он характерен для соединений сильных оснований и слабых кислот. К ним относятся силикаты и алюмосиликаты. При гидролизе происходит распад минералов и вынос некоторых элементов в растворенном виде. Так при гидролизе полевые шпаты превращаются в промежуточные минералы (гидрослюды), которые распадаются на каолинит, опал и растворимые в воде карбонаты и бикарбонаты.

Гидролиз полевых шпатов в присутствии протекает по схеме:

Ортоклаз, каолинит, опал

Катионы (,,) в виде карбонатов и бикарбонатов выносятся различными водами.

Гидролиз железомагнезиальных силикатов (оливина, пироксенов) проходит более интенсивно и протекает с образованием ряда промежуточных глинистых минералов (монтмориллонита).