20.07.2018
В ходе возведения частного жилого здания и разработке интерьера, необходимо принимать во внимание все требования, которые...


20.07.2018
Биметаллическими радиаторами называют батареи, созданные из нескольких сплавов: стального и алюминиевого. Сталь применяют с целью...


19.07.2018
Гибка металла, в особенности, листового, считается технологичной процедурой, в ходе которой из прокатного листа можно получить ту...


18.07.2018
Металлические изделия самой разной функциональности для краткости называются метизы. Группа охватывает широчайший ассортимент,...


18.07.2018
Сегодня на рынке выбор покрытий для пола является попросту колоссальным, среди самых востребованных вариантов следует отметить...


17.07.2018
Инверсионная крыша является «кровлей наоборот». Если говорить простыми словами, то основным её отличием, сравнивая со стандартной...



Химическое выветривание

03.07.2018
Химическое выветривание связано с процессами химического изменения горных пород и образования новых минералов. Особенно благоприятные условия для такого выветривания создаются во влажном, тропическом климате, в районах с обильной растительностью. В результате переработки огромной биомассы, ее гниения и разложения в избытке образуются агрессивные органические кислоты, которые интенсивно преобразуют различные минералы. Все химические реакции в зоне выветривания протекают по экзотермической схеме (с выделением тепла) и подразделяются на четыре группы: окисление, гидратация, растворение и гидролиз.

Окисление выражается в переходе закисных низковалентных соединений в окисные высоковалентные с присоединением кислорода. Химическая активность кислорода резко возрастает при его действии в водной среде. При этом способность атмосферного кислорода растворяться в холодных водах (при 0 °С) почти в два раза превышает таковую в теплых, что, естественно, увеличивает окислительную способность холодных природных вод.

Процессы окисления протекают как на земной поверхности, так и в зоне просачивания атмосферных осадков в глубь земной коры до определенной границы, ниже которой окислительные процессы полностью прекращаются. Окислению подвержены, в первую очередь, минералы и горные породы, содержащие железо, серу, марганец, никель, кобальт и другие легко соединяющиеся с кислородом химические элементы, а также органические вещества.

Наиболее интенсивно происходит окисление сульфидов. Так, окисление пирита может происходить по схеме:

Освобождающееся при химическом разложении железо во влажном климате переходит в гидроксид типа лимонита. В процессе окисления выветрелые породы значительно уменьшаются в объеме по сравнению с исходными за счет выноса из них легкорастворимых и летучих новообразованных соединений и образования при этом пористости. Так, залежи бурых железняков, образовавшиеся в процессе окисления железосодержащих горных пород и сульфидных руд, по объему почти в полтора раза меньше исходных пород и руд.

Типичная реакция окисления происходит при выветривании оливина:

Окислению подвержены не только породы, но и продукты выветривания, особенно те, которые находятся в самой верхней части зоны выветривания. Они содержат много мертвого органического вещества, в разложении которого большая роль принадлежит разнообразным микроорганизмам. При недостаточном доступе кислорода образуется новый комплекс органических соединений, называемый перегноем или гумусом, служащим не только главным элементом плодородия почв, но и исходным материалом для образования ископаемых углей.

Гидратация связана с воздействием на минерал воды в жидком и газообразном состоянии. В процессе гидратации, который нередко сопровождает процесс окисления, происходит перестройка внутренней структуры вещества за счет присоединения к нему молекул воды. Примерами могут служить превращение ангидрита в гипс и гематита в лимонит:

Гидратация сопровождается значительным увеличением объема, если при этом не происходит выноса каких-либо легко растворимых компонентов. При гидратации ангидрита увеличение объема вновь образованного гипса достигает примерно 33 %. Возрастание объема гидратируемых минералов приводит к возникновению внутренних напряжений в породе, которые вызывают местные нарушения первичного залегания в результате образования многочисленных трещин или мелких складок.

Растворение, или переход минерального вещества в раствор, связано с комбинированным действием на материнскую породу воды и углекислоты органических кислот. Все минералы растворимы, но в разной степени. Интенсивность растворения горных пород зависит, в первую очередь, от химического состава самих пород и от химической активности растворителя.

Наиболее подвержены растворению осадочные породы, в значительно меньшей степени — метаморфические и магматические горные породы. Из минералов по степени растворимости на первом месте стоят хлориды, слабее растворяются сульфаты, еще меньше — карбонаты. Скорость растворения карбонатов, в отличие от хлоридов и сульфатов, значительно увеличивается с понижением температуры раствора. Очень низкой растворимостью обладают сульфиды и силикаты, хотя и они в присутствии углекислоты разрушаются с образованием новых карбонатных соединений. Так, в зоне окисления медных сульфидных руд образуются карбонаты меди — малахит и азурит. Подобные реакции растворения первичных минералов с образованием за их счет карбонатов или бикарбонатов получили название карбонатизации.

Изучение условий протекания и интенсивности проявления природных процессов растворения и окисления минералов и горных пород позволило использовать полученные результаты для создания новых технологических способов разработки полезных ископаемых (метод выщелачивания).

Гидролиз — реакция разложения минералов под действием воды с разрушением и перестройкой их кристаллических решеток. Она характерна для соединения сильных оснований (щелочей и щелочных земель), с одной стороны, и присоединения гидроксильных ионов — с другой стороны, что приводит к образованию малорастворимых в новых условиях продуктов разложения первичных минералов. С явлением гидролиза связано химическое разложение труднорастворимых минералов, в первую очередь, силикатов и алюмосиликатов — наиболее распространенных минералов земной коры.

Первыми процессам разложения при гидролизе подвергаются слюды (биотит, мусковит, серицит), которые переходят в гидрослюды по схеме: слюды — гидрослюды — каолинит. Несколько позже происходит разрушение роговой обманки, в ходе которого выносится карбонат магния и образуется нонтронит и гетит. Полевые шпаты в результате выноса калия, натрия и кальция преобразуются по схеме: полевые шпаты —> гидрослюды —> каолинит.

При гидролизе железо-магнезиальных силикатов (амфиболов, пироксенов, оливинов, входящих в состав основных и ультраосновных пород) образуются сначала хлориды, а затем глины — монтмориллонит, бейделлит, нонтронит, каолинит. И конечными продуктами разрушения, остающимися на месте, являются труднорастворимые окислы и гидроокислы железа и алюминия — латериты.