Химическое выветривание горных пород

 

Минералы горных пород способны вступать во взаимодействие с водой, содержащей различные соединения, и воздухом, газами, а также парами воды. В результате породы претерпевают химические изменения, вызывающие образование новых минералов. Такие процессы разрушения горных пород называют химическим выветриванием.
Существует несколько основных процессов химического выветривания.
Гидратация — присоединение минералом воды, в результате чего образуются водные минералы. Так, например, ангидрит (CaS04) может присоединить к себе две молекулы воды и образуется гипс (CaS04 -2Н20).
Окисление минералов происходит в результате воздействия кислорода. Например, пирит (FeS2) при доступе кислорода воздуха образует вначале FeS04 и H2S04 и затем Fe2(S04)3. Серная кислота в свою очередь растворяет другие минералы, переводя их в сернокислые соли. Исключительная заслуга в объяснении процессов химического выветривания минералов сложного химического состава (полевые шпаты, слюды, роговая обманка и пр.) принадлежит русскому ученому академику В И. Вернадскому.
Различные минералы в той или иной степени растворяются в воде. Содержащиеся в воде в растворенном состоянии газы, особенно С02, повышают растворимость многих минералов. Она увеличивается при повышении температуры воды.
Из породообразующих минералов наибольшей растворимостью обладают галит, сильвин, затем гипс и кальцит. Необходимо отметить, что если в воде содержится достаточное количество углекислого газа, то растворимость кальцита значительно увеличивается. Это связано с тем, что СаС03 при действии на него С02 и Н20 переходит в относительно более растворимый двууглекислый кальций Са(НС03)2. Растворимость Са(НС03)2 в зависимости от температуры и давления колеблется в пределах 0,1904—0,3850 г на 1 л раствора. Наиболее стойким породообразующим минералом является кварц.
Чем больше раздроблены и измельчены породы в результате физического выветривания, тем интенсивнее в дальнейшем протекают в породе химические процессы.
Химическое выветривание наиболее интенсивно протекает в условиях теплого и влажного климата и менее интенсивно в сухом и холодном климате.
Рыхлые продукты выветривания горных пород, остающиеся на месте образования, называют элювием. Его мощность обычно находится в зависимости от минерального состава горных пород, рельефа местности и других факторов. При залегании пород в пониженных элементах рельефа химическое выветривание распространяется далеко вглубь.