Выветривание горных пород и минералов

Кремнезем при незначительной концентрации в воде осаждается, образуя фракцию пыли, а раствор К2СО3 в воде диссоцинрует на К+ иСОз~, причем К+ частично вымывается (в форме К2СО3), а частично поглощается образовавшимся каолином. При взаимодействии воды и углекислоты с другими алюмоси-ликатнымн минералами освобождаются Са2+, Mg2, К+, Na+ и другие катионы.
Минералы, подвергающиеся химическому выветриванию, называются первичными. К ним относятся как простые соли, так и основная часть минералов магматических пород: кварц, полевые шпаты, роговые обманки и т. д. Вторичные минералы — продукты химического выветривания первичных минералов. Они могут быть как простыми, так и сложными соединениями.
Особое значение имеют вторичные глинистые минералы — каолинит, монтмориллонит, гндрослюды. Это чаще всего глины с очень мелкими плоскими кристаллами, имеющими размер около 0,001 мм и обладающими отрицательным зарядом. Малый размер частиц обусловливает возникновение таких свойств, как вязкость, липкость, набухание и способность к обменным реакциям.
При химическом выветривании одновременно образуются водорастворимые соединения и, в частности, углекислые соли К2СО3, СаСОз, MgC03.
В водном растворе минералов NaCl, MgCl2 и др. возникают обменные реакции с образованием вторичных водорастворимых минералов. Поэтому такие минералы, как кальцит, гипс, сода, галит, могут быть и первичного и вторичного происхождения.
К наиболее распространенным вторичным минералам относятся: 1) минералы простых солей: кальцит, магнезит, галит, гипс, сода и др.; 2) минералы окислов и гидроокислов — аморфный кремнезем, гидроокислы: алюминия, железа, гидроокиси марганца; 3) глинистые минералы — каолин, галлуазит, монтмориллонит, гидро- -слюды (иллит) и др.
Биологическое выветривание — это процесс изменения горных пород под влиянием организмов, продуктов их жизнедеятельности и продуктов разложения органических веществ.
При физическом и химическом выветриваниях все простые соли вымываются водой и уносятся сначала в реки, а затем в моря и океаны. При биологическом выветривании растения и микроорганизмы избирательно поглощают часть водорастворимых солей, закрепляя их в форме органического вещества.
Разрушение горных пород происходит под влиянием различных ферментов, имеющих кислую или щелочную реакцию, органических кислот и оснований. Так, некоторые силикатные бактерии, выделяя слизистые образования, разрушают полевые шпаты. Нитрифицирующие бактерии способны выделять азотную кислоту, серобактерии — серную. Диатомовые водоросли извлекают из алюмосиликатов кремнезем для построения скелета своего тела. Лишайники воздействуют на горные породы с помощью сильных органических кислот. Корни древесных и кустарниковых растений оказывают существенное физическое расклинивающее действие на горные породы. При разложении растительных остатков образуется значительное количество кислот и солей, также вступающих в различные реакции с горными породами.
Таким образом, при биологическом выветривании происходит физическое разрушение и дробление горных пород и минералов, а также их химическое преобразование, т. е. осуществляется их биохимическое разложение с образованием вторичных минералов и комплексных органо-минеральных соединений, большая часть которых закрепляется в верхних слоях почв. Биологическое выветривание по существу относится к почвообразовательным процессам.
Под влиянием процессов выветривания образуется более или менее мощный слой коры выветривания, или рухляк выветривания, который может состоять из крупных обломков первичных минералов и горных пород, очень мелких частиц вторичных глинистых минералов, окислов и гидроокисей, минералов, находящихся в промежуточных стадиях разложения. Наиболее устойчив из них кварц, наименее устойчивы — простые соли.
В результате выветривания из кислых, насыщенных кварцем пород (кварциты, кварц, вулканическое стекло) образуются пески, из алюмосиликатов (слюд, полевых шпатов, авгитов и роговых обманок)—глины. Поэтому при выветривании гранитов, состоящих из трех минералов (полевого шпата, слюды и кварца), образуется смесь песка и глины — суглинки. Часть продуктов выветривания переносится водой и ветром. Продукты выветривания, не подвергшиеся переносу и оставшиеся на месте своего образования, называются элювием.
По сравнению с твердыми породами в рухляке выветривания появляются новые свойства: во до- и воздухопроницаемость, способность удерживать воду и некоторые элементы питания, а глины, кроме того, способны обменивать свои катионы, на катионы водного раствора. Под влиянием биологических процессов выветривания накапливаются органические и органо-минеральные соединения, которые обеспечивают минимальное первичное плодородие рухляка.