Quá trình phong hóa

Là quá trình biến đổi các vật liệu trên mặt đất hoặc gần mặt đất do tác động của không khí, nước, các tác nhân sinh vật.... Trong tự nhiên phong hóa vật lý và phong hóa hóa học thường x

CHƯƠNG 5

PHONG HOÁ

I Khái niệm về tác dụng phong hóa

II Phong hoá lý học

III Phong hoá hoá học

IV Phong hoá sinh học

V Tốc độ phong hoá và các nhân tố ảnh hưởng đến phong hoá

VI Tính giai đoạn và tính phân đới trong quá trình phong hoá

VII Các biện pháp phòng chống.

Năng lượng Mặt trời điều hành quá trình phong hóa

Là quá trình biến đổi các vật liệu trên mặt

đất hoặc gần mặt đất do tác động của không khí, nước, các tác nhân sinh vật

Nguồn năng lượng gây nên quá trình phong

hóa xuất phát từ ngoài vỏ Trái đất hoặc ngay tại vỏ Trái đất.

I Khái niệm về phong hóa

Năng lượng bên trong trái đất với các hoạt động kiến tạo, tạo núi, đưa các đá vào đới phong hóa

Trong tự nhiên phong hóa vật lý và phong hóa hóa học thường xảy ra cùng với nhau, tùy trường hợp mà một trong hai loại sẽ chiếm ưu thế hơn.

Kết quả của quá trình phong hóa:

- Hình thành các vật chất mới, các đá và các khoáng vật mới.

- Làm giảm cường đợ chịu lực của đá từ đó phá vỡ chúng.

- Cải tạo bề mặt Trái đất, thay đởi các đặc trưng về thành phần vật chất.

Phong hoá cơ học: sự thay đổi hình dáng, kích cỡ của đá và

của khoáng vật

Phong hóa hóa học: gồm quá trình thay đổi các khoáng vật có

trước thành các khoáng vật mới

Phong hĩa sinh hoc:

 - Một số rễ thực vật tích điện âm  H+ và các ion dương

mơi trường acid phá huỷ các đá.

 Rễ cây cũng thường thải CO2, thổ nhưỡng chứa nhiều CO2 hơn trong khơng khí từ 10 đến 100 lần làm cho các silicat dễ bị phân giải hơn.

 - Hoạt động quang hợp làm tăng O và CO2 vào mặt đất.

 Vi khuẩn và thực vật thường tiết ra acid hữu cơ để phá hủy đá, hút lấy nhưng nguyên tố cần thiết.

Là quá trình làm đá vỡ vụn ra thành các mảnh nhỏ dưới tác dụng của năng lượng phát sinh từ hoạt động tự nhiên

II Phong hóa lý học

a Sự giãn nở, co rút do chênh lệch nhiệt đợ

Do thay đổi nhiệt độ nhanh, nhiều tạo nên sự giãn nở và co rút đá  phong hóa cơ học Quá trình này thường gặp ở các vùng đá không có lớp phủ đất hay thực vật

Sự thay đổi nhiệt độ giữa ngày và đêm hay từ mùa này sang mùa khác

Sự bóc vỏ hóa tròn

a) Phong hóa vật lí do nhiệt độ

Nhiệt độ thay đổi

Độ liên kết giữa các lớp đất đá bị phá hủy dần

Đá bị vỡ thành các mảnh vụn

Phong hóa vật lí do nhiệt độ ở sa mạc

- Sự không đồng nhất của thành phần khoáng

vật, làm cho hệ số dàn nở của chúng khác

- Gradient biến đổi nhiệt độ trong một ngày đêm

Những yếu tố có ảnh hưởng đến sự phá

huỷ bằng chênh lệch nhiệt độ

Nước chảy vào các khe nứt và các hốc đa,ù bị đóng băng  thể tích nước sẽ tăng

khoảng 9%, tạo nên áp lực tác dụng vào đá làm vỡ vụn thành các mảnh nhỏ trên bề mặt của tảng đá

Tác dụng của băng giá

Phong hóa vật lý do đóng băng

N ớc trong khoáng vật bốc hơi lên theo các mao

dẫn

Đá bị vỡ thành các mảnh vụn

Hiện t ợng bốc hơi mạnh ở những miền

khí hậu khô nóng

Trên đ ơng bốc hơi n ớc hóa tan các muối khoáng

và khi n ớc bốc hơi muối khoáng sẽ đọng lại

Tạo áp lực lên thành mao dẫn

Sự kết tinh của muối

Dung dịch muối đi vào trong các khe nứt,

lỗ hỏng của đá Sau khi nước bay hơi, muối kết tinh lại tạo ra một áp suất và phá hủy đá

d) Phong hóa vật lí do tác động của con ng ời và sinh vật

 Con người trong quá trỡnh sinh sụ́ng tác động lờn khoáng vọ̃t như làm đường, khai thác khoáng sản…

 Các sinh vọ̃t trong quá trỡnh tụ̀n tại cũng tác động lờn khoáng vọ̃t như rờ̃ cõy phát triển trờn khoáng vọ̃t, trong quá trỡnh phát triển làm vỡ khoáng vọ̃t, đào hang làm tổ của động vọ̃t…

Là sự phân hủy các đá bằng các tác dụng hoá học của các nhân tố như oxy, nước, khí CO2, các axit hữu cơ phân bố trong khí quyển, thuỷ

quyển và sinh quyển

III PHONG HÓA HÓA HỌC

Có 4 loại phản ứng hóa học có thể xảy ra:

Phản ứng oxi hóa tạo thành các oxyt

trong đất:

FeS2 + O2 + H2O  H2SO4 + FeSO4

FeSO4  Fe2(SO4)3  Fe2O3.nH2O (Limonit)

Sản phẩm Limonit

Phản ứng thủy phân : là tác dụng phân hủy của các hợp chất hóa học dưới tác dụng của nước.

Sản Phẩm Kaolinit

Phản ứng thủy hóa: là phản ứng tạo thành hợp chất nước.

CaSO4 (Anhydric) + H2O  CaSO4.2H2O (thạch cao)Khi tạo thành thạch cao thể tích tăng lên 30%

Sản Phẩm Thạch Cao

Tác dụng hòa tan: dưới tác dụng của CO2 và một số loại axit trong nước hòa tan một số loại đá có khả năng hòa tan tạo nên các hang hốc trong

đất đá.

CaCO3(đá vôi) + CO2 + H2O  Ca2+ + HCO3

-Phong hóa hóa học phát triển mạnh ở vùng có khí hậu nóng ẩm và mưa nhiều.

Phong hóa học có thể thay đổi cả thành phần khoáng vật, kiến trúc cấu tạo đất đá.

Sản phẩm của tác dụng hòa tan

Động Thiên Cung(Hạ Long)-

1 dạng địa hình cacxtơ ngầm, kết quả của quá trình hòa tan trong phong hóa

hóa học

vi PHONG H ÓA SINH HỌC

Sinh vật tác động

đến khoáng vật ở cả

2 quá trình:

- Phong hóa vật lý

- Phong hóa hóa học

Cây phát triển trên đá

Phong hoá sinh học - vật lý:

Sinh vật phá hoại đá theo phương thức cơ học Rễ cây phát triển có thể gây 1 áp lực 10 -15kg/cm3 Sinh vật lúc đào hang, khoét lỗ để

cư trú đồng thời cũng phá hoại đất đá

Phong hoá sinh học - hoá học

• Vi khuẩn và thực vật thường tiết ra acid hữu cơ để phá hủy đá, hút lấy nhưng nguyên tố cần thiết

• Một số rễ thực vật tích điện âm  H+ và các ion dương môi trường acid phá huỷ các đá

• Rễ cây cũng thường thải CO2, thổ nhưỡng chứa nhiều CO2 hơn trong không khí từ 10 đến 100 lần làm cho các silicat dễ bị phân giải hơn

• - Hoạt động quang hợp làm tăng O2 và CO2 vào mặt đất

Phong Hóa Sinh Học

V Tốc độ phong hoá và các nhân tố ảnh hưởng đến phong hoá

Tốc độ phong hóa được xem như là mức độ phá hoại của phong hóa tính bình quân theo thời gian kể từ lúc đá lộ ra

Td: núi lửa Karatau phun tro vào năm 1883, sau

60 năm đã thành một lớp thổ nhưỡng dày trên 10cm

Tốc độ phong hoá ở vùng Goa của Ấn Độ là 1mm trên năm

VI Tính giai đoạn và tính phân đới trong quá trình phong hoá

Kết quả của phong hóa là tạo ra 2 loại sản phẩm:

- Các đất, đá, dung dịch bị mang trôi đi và

- Phần giữ lại tại chỗ hình thành các tàn tích (eluvi)

Nghiên cứu các tàn tích, người ta nhận thấy các sản phẩm phong hóa trải qua các giai đoạn phong hoá trải khác nhau

 Nếu biết thành phần của đá bị phong hóa

 có thể xác định được các sản phẩm của quá trình phong hóa hóa học trên đá này

 Ngược lại, khi xem xét sản phẩm phong hóa  một số kết luận về loại đá đã bị phong hóa (đá mẹ).

Giai đoan thứ nhất:

Giai đoạn võ vụn: chủ yếu do phong hóa cơ học phá vỡ các đá mẹ tạo thành vụn đá Nơi khí hậu ẩm và nóng, giai đoạn này rất ngắn

Giai đoạn sialit: Thường xảy ra ở vùng khí hậu khô Phong hóa hóa học là chính

Các silicat và alumosilicat bị phá huỷ phân giải

Giai đoạn thứ ba:

Giai đoạn sialit axit: Xảy ra nhanh trong môi

trường nóng ẩm, có tác động mạnh của khí quyển và rửa trôi nhanh Tiếp tục sự phân huỷ tách

các cation và phá huỷ từng phần SiO2 chuyển từ môi trường kiềm sang môi trường axit

Khoáng vật sét trung gian bị phá huỷ  kaolin CaCO3 không còn lắng đọng nữa vì Ca bị hoà

tan.

Giai đoạn thứ tư:

Giai đoạn alit: Xảy ra trong môi trường nóng ẩm

của khí hậu nhiệt đới, á nhiệt đới

Tiếp tục phân huỷ các khoáng vật có trước để đi đến dạng bền vững trên bề mặt Trái đất: các

hydroxit của Al, Fe, Si dưới dạng keo (bauxit,

limonit, opal)

Vùng khô Vùng ẩm nóng

Đới Montmorilonit Đới laterit

Hydrormica Kaolinit, gibxit

Vỡ vụn Kaolinit

Đá gốc granit Hydromica

Vỡ vụn

Đá gốc granit

Các giai đoạn phong hóa rất phụ thuộc vào các đới khí hậu của Trái đất.

Vỏ phong hoá

Lớp vỏ mỏng ngoài của vò lục địa của Trái đất bao gồm các sản phẩm phong hóa tại chỗ (các tàn tích) và lớp đất trồng (lớp thổ nhưỡng)

Vỏ có chỗ dày chỗ mỏng hoặc có chỗ không tồn tại Dày nhất ở vùng nhiệt đới, á nhiệt đới Có chỗ dày hơn 100m

Nhân tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vỏ là khí hậu, địa hình, phương thức, cường độ, thời gian tác dụng phong hóa; thành phần đá gốc

Mặt cắt vỏ phong hóa

VII Các biện pháp phòng chống.

Phụ thuộc vào các nguyên nhân gây ra trượt, biện

pháp chia ra làm 2 nhóm:

dốc, xây dựng trên suờn dốc, nổ mìn gần đới trượt.

- Các biện pháp chống các quá trình gây nên

trượt( xây tường chắn, tường hướng dòng, tạo bệ

phản áp)

- Các biện pháp tăng sức chống trượt của đất đá( gia cố cơ, hóa sườn dốc)

- Các biện pháp nhằm cắt bỏ 1 phần hay cả khối

trượt( bạt mái dốc, giảm khối lượng trượt).

The End