Общая геология - Якушова А.Ф.
ISBN 5—211—00131—1
Скачать (прямая ссылка):
Особенно возрастает интенсивность химического выветривания, когда в водном растворе присутствуют кислород, углекислота и органические кислоты, которые обладают большой активностью и во много раз повышают диссоциацию воды. В зависимости от реакции среды в процессе выветривания возникают те или иные характерные ассоциации минералов. Наиболее благоприятные условия для химического выветривания существуют а гумидных областях и особенно в тропических и субтропических, зонах, где имеет место сочетание большой влажности, высокой' температуры, пышной растительности и огромного ежегодного* отпада органической массы (в тропических лесах), в результате чего значительно возрастает концентрация углекислоты и органических кислот, а следовательно, возрастает и концентрация водородных ионов. Химическое воздействие на горные породы оказывают находящиеся в воде растворенные ионы, такие, как HCO3",. S02-4, Cl-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+. Эти ионы также могут замещать, заряженные атомы в кристаллах или взаимодействовать с ними,, что может приводить к нарушению первичной кристаллической: структуры минералов. Процессы, протекающие при химическом; выветривании, заключаются в следующих основных химических реакциях: окислении, гидратации, растворении, гидролизе.
Окисление. Процессы окисления наиболее интенсивно протекают в минералах, содержащих закисные соединения железа,, марганца и других элементов. Так, сульфиды в кислой среде становятся неустойчивыми и постепенно замещаются сульфатами,, окислами и гидроокислами. Направленность этого процесса можно схематически изобразить следующим образом:
FeS2 + n02 + mH20-^FeSCV->Fe2 (SO4) з -HFe2O3 • «Н20.
пирит сульфат сульфат бурый
закиси окиси железняк железа железа (лимонит)
На первой стадии получаются сульфат закиси железа и серная кислота (H2SO4). Наличие серной кислоты значительно усиливает интенсивность выветривания, способствует дальнейшему разложению минералов. На второй стадии сульфат закиси железа переходит в сульфат окиси железа. Последний в свою очередь оказывается неустойчивым и под действием кислорода и воды переходит в водную окись железа — бурый железняк. Бурый железняк фактически представляет собой сложный минеральный агрегат близких по составу минералов гётита (FeO-OH) и гидрогё-тита (FeO-OH-ZiH2O). На поверхности ряда месторождений сульфидных руд и других железосодержащих минералов наблюдается «бурожелезняковая шляпа», возникшая в результате одновременных окисления и гидратации.(Местами при недостаточном количестве влаги образуются бедная водой окись железа, гидрогематит (Fe2O3 •H2O). В результате процессов окисления магнетит (Fe2+Fe23+O4 или FeO-Fe2O3) переходит в гематит (Fe2O3), как это имеет место в районе КМА. Гематит образуется и при окислении таких минералов, как оливин, пироксены, амфиболы, под действием воды, кислорода и углекислоты. Направленность реакции следующая:
(Mg, Fe) г[SiO4]-^Fe2O3 + n'Mg (HCO3) 2 + mH4Si04. оливин гематит растворимый растворимая
бикарбонат кремнекислота магния
Дальнейший процесс окисления и гидратации может привести к образованию гидроокислов железа (Fe2O3-^H2O). Многие осадочные породы, такие, как пески, песчаники, глины, мергели, содержащие отдельные включения железистых минералов, бывают часто окрашены в бурый или охристый цвет, указывающий на окисление включений железистых минералов.
Гидратация — это процесс, заключающийся в присоединении воды к первичным минералам горных пород и образовании новых минералов. Можно привести следующие примеры гидратации: 1. Переход ангидрита в гипс по реакции CaSO4+ 2H2O=*=*= ^CaSO4 •2H2O (реакция обратима при изменении условий). 2. Переход гематита в гидроокислы железа: Fe2O3+ /1H2O^Fe2O3 X X«H2O. При гидратации объем породы увеличивается и покрывающие отложения деформируются.
Растворение. Под влиянием воды, содержащей углекислоту, происходит растворение горных пород. Растворение особенно интенсивно проявляется в осадочных горных породах — хлоридных, сульфатных и карбонатных. Наибольшей растворимостью отличаются хлориды: соли натрия, калия и др. За хлоридами по степени растворимости стоят сульфаты, в частности гипс, за которы-
ми следуют карбонатные породы: известняки, доломиты, мергели. В результате растворяющей деятельности поверхностных и подземных вод на !поверхности растворимых пород образуются специфические формы рельефа: борозды, воронки, котловины, а в глубине каналы и пещеры. Этот процесс называется карстом (см. гл. 8).
Гидролиз. Сложный процесс гидролиза особенно большое значение имеет при выветривании силикатов и алюмосиликатов. Он-заключается в разложении минералов, выносе отдельных элементов, а также в присоединении гидроксильных ионов и гидратации. В ходе гидролиза первичная 'кристаллическая структура минерала нарушается и перестраивается и может оказаться полностью разрушенной и заменена новой, существенно отличной от первоначальной и соответствующей вновь образованным гипергенным минералам. В ряде случаев гипергенное преобразование силикатов и алюмосиликатов под влиянием воды, углекислоты и органических кислот протекает стадийно с образованием различных глинистых минералов. В качестве примера можно привести схему разложения полевых шпатов (полевой шпат-^-промежуточ-ный минерал-жаолинит):
