Bài giảng Tác dụng phong hoá

ùng vật có trước thành các khoáng vật mới. 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 hĩa cơ học a. Sự giãn nở, co rút do chênh lệch nhiệt độDo 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 Sự khơng đờng nhất của thành phần khoáng vật, làm cho hệ sớ dàn nở của chúng khác nhau. Sự khơng đồng nhất của đá về thành phần vật chất, về kiến trúc, cấu tạo.- Màu sắc: Đá có màu sẫm, tới dễ bị phong hĩa hơn đá cĩ màu nhạt.- Đợ hạt: Đá có đợ hạt thơ phong hoá mạnh hơn đá hạt nhỏ.- Gradient biến đổi nhiệt độ trong một ngày đêm. Những yếu tớ có ảnh hưởng đến sự phá huỷ bằng chênh lệch nhiệt đợNước 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. b.Tác dụng của băng giáDung dịch muới đi vào trong các khe nứt, lỡ hởng của đá. Sau khi nước bay hơi, muốn kết tinh lại tạo ra một áp suất và phá hủy đá. c. Sự kết tinh của muớiLà sự phân huỷ các đá bằng các tác dụng hoá học của các nhân tớ như oxy, nước, khí CO2, các axit hữu cơ phân bố trong khí quyển, thuỷ quyển và sinh quyển. III. Phong hoá hoá học- Tác dụng của băng giá:Một số vật liệu rắn trong các dung dịch tự nhiên bị hịa tan CaSO4.2H2O Ca2+ + SO42+ + 2 H2Oa.Hòa tanTrong điều kiện bình thường:- Muới của nhóm halogen và muới sunfua dễ hoà tan.- Khoáng vật carbonat trong nước thuần khiết thì khó hoà tan nhưng nếu có CO2 trong nước thì dễ hoà tan vì H2O + CO2  HCO3 + H+  axit nhẹ ăn mòn carbonat.Khoáng vật silicat khó hoà tan, + t0 cao + 1 áp lực nhất định thì lâu dài chúng sẽ bị hoà tan dần.Cĩ sự tham gia của CO2 trong các phản ứng phong hĩa. TD: phong hóa đá vôi gồm hai bước:- Đầu tiên CO2 khí quyển hoà tan trong nước tạo thành bicarbonat: CO2 + H2O 	H2CO3H+ + HCO3-- Tiếp theo là bicacbonat tác dụng với calcit: H+ +HCO3 - + CaCO3 Ca2+ + 2 HCO3 -b.Carbonat hóaĐây là phản ứng phong hóa gắn thêm H2O vào trong cấu trúc của chất rắn để tạo nên sản phẩm ngậm nước. Td phản ứng của fenspat kali với nước tạo ra khoáng vật sét và silic. 2 KAlSi3O8 +H2O +2 H + 2K+ + Al2Si2 O5 (OH) 4 +4SiO2 (khoáng vật sét ) C.Hydrat hóa:Nước vào ơ mạng tinh thể khoáng vật để hình thành khoáng vật mới:CaSO4 + H2O  CaSO42H2O(anhydrit) (thạch cao)(quá trình xảy ra đi kèm với sự tăng nở thể tích)Fe2O3 + nH2O  Fe2O3nH2O (hêmatit) (limonit)Nước chỉ tách ra khỏi ơ mang tinh thể khi nhiệt đợ tăng cao 4000 C.Oxy tham gia một số phản ứng phong hóa, Td: trong quá trình oxi hóa khoáng vật chứa sắt.6 H2O + 2 Fe2SiO4 +O2 	4 Fe ( OH) 3 + 2 SiO2 ( Hydroxyt sắt )d.Oxy hóaSự thuỷ phân xảy ra khi các ion H+ và OH- phân giải từ nước tự nhiên, tác dụng với các ion của khoáng vật, trao đởi điện tử với nhau để tạo ra chất mới. H+ thường thay thế các ion kim loại kiềm như­ K+ Na+, Ca2+, Mg2+ Nếu có CO2: Nước + CO2  HCO3-  H+ tăng lên thúc đẩy hiện tượng thuỷ phân.e.Tác dụng thuỷ phân.4K [AlSi3O8] + 6H2O  4KOH + Al4 [Si4O10] + [OH]8 + 8SiO2 nếu có CO2 tham gia: 4K [AlSi3O8] + 2CO2  4H2O + 2K2CO3 + Al4[Si4O10] (Orthoclase) (dung dịch) (kaolin) 	+ [OH]8 + 8SiO2 (opal)Td: Orthoclase bị phong hĩaAl4[Si4O10] + [OH]8 + 2H2O  Al2O3nH2O + SiO2nH2O(kaolin) 	(bauxit) 	(opal)Trong điều kiện ẩm nĩng, kaolin tiếp tục bị phân giảiIV. Phong hoá sinh học Phong hoá sinh học - vật lý: Sinh vật phá hoại đá theo phương thức cơ học. Rễ cây phát triển cĩ thể gây 1 áp lực 10 -15kg/cm3. Sinh vật lúc đào hang, khoét lỗ để cư trú đờng 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 tớ cần thiết.- 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 đợng quang hợp làm tăng O và CO2 vào mặt đất.V. Tớc đợ phong hoá và các nhân tố ảnh hưởng đến phong hoáTốc độ phong hĩa được xem như là mức độ phá hoại của phong hĩa 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 thở nhưỡng dày trên 10cm. Tớc đợ phong hoá ở vùng Goa của Ấn Độ là 1mm trên năm.Khí hậu, trong đĩ đáng kể là nhiệt độ khơng khí, lượng mưa và sự phân phới, lượng bốc hơi, độ ẩm v.vĐịa hình cĩ ảnh hưởng đến khí hậu. Tính chất của đá Phong hóa là phản ứng của các vật liệu trong vỏ trái đất để có trạng thái cân bằng khi các vật liệu này tiếp xúc với các điều kiện mới của môi trường như nước, không khí và các sinh vật.Độ sâu và tốc độ phong hóa:Phần lớn quá trình phong hóa diễn ra ở phần trên của vỏ Trái đất cho đến độ sâu từ vài mét đến vài chục mét. Do một số tác nhân khác tác động từ phía dưới mặt đất làm cho quá trình phong hóa có thể xảy ra ở một độ sâu lớn hơn. Cường độ và độ sâu phong hĩa ở các đới khí hậu khác nhau VI. Tính giai đoạn và tính phân đới trong quá trình phong hoáKết quả của phong hĩa là tạo ra 2 loại sản phẩm: - Các đất, đá, dung dịch bị mang trơi đi và - Phần giữ lại tại chỡ hình thành các tàn tích (eluvi).Nghiên cứu các tàn tích, người ta nhận thấy các sản phẩm phong hĩa 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 hĩa cơ học phá vỡ các đá mẹ tạo thành vụn đá. Nơi khí hậu ẩm và nóng, giai đoạn này rất ngắn. Giai đoạn thứ hai:Giai đoạn sialit: Thường xảy ra ở vùng khí hậu khơ. Phong hĩa hĩa học là chính. Các silicat và alumosilicat bị phá huỷ phân giải  các cation .Các kim loại kiềm và kiềm thở + dung dịch  mơi trường kiềm. Hình thành 1 sớ khoáng vật sét trung gian của nhóm montmorilonit và 1 phần của nhóm hydromica. Các muới CaCO3 ít tan được tập trung  các tàn tích vơi.Giai đoạn thứ baGiai đoạn sialit axit: Xảy ra nhanh trong mơi trường nóng ẩm, có tác đợng mạnh của khí quyển và rửa trơi nhanh. Tiếp tục sự phân huỷ tách các cation và phá huỷ từng phần SiO2 chuyển từ mơi trường kiềm sang mơi trường axit. Khoáng vật sét trung gian bị phá huỷ  kaolin. CaCO3 khơng còn lắng đọng nữa vì Ca bị hoà tan.Giai đoạn thứ tưGiai đoạn alit: Xảy ra trong mơi 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 khơ 	 Vùng ẩm nóngĐới Montmorilonit 	 Đới laterit Hydrormica Kaolinit, gibxit Vỡ vụn 	 KaolinitĐá gớc granit 	Hydromica Vỡ vụn Đá gớc granitCác giai đoạn phong hĩa rất phụ thuợc vào các đới khí hậu của Trái đất.Vỏ phong hoá Lớp vỏ mỏng ngồi của vị lục địa của Trái đất bao gồm các sản phẩm phong hĩa tại chỡ (các tàn tích) và lớp đất trờng (lớp thở nhưỡng). Vỏ có chỗ dày chỡ mỏng hoặc có chỡ khơng tờn tại. Dày nhất ở vùng nhiệt đới, á nhiệt đới. Có chỡ 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 hĩa; thành phần đá gốc.Mặt ca7Mặt cắt vỏ phong hĩaVII - THỔ NHƯỠNG:Đá rắn hay còn gọi là đá nền đều nằm dưới một lớp đất phủ= đất = thổ nhưỡng Đất gồm có cát, sét và mùn thực vật. Đất có nhiệm vụ là duy trì sự sống thực vật. Đất tàn dư đượïc hình thành ngay trên đá gốc; Các loại đất khác có thể được vận chuyển từ các nơi khác đến do sông ngòi, băng hà và gió. Quá trình phong hóa đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành đất. Tầng O: lớp mỏng vật liệu phân hủy hữu cơ, gọi là lớp mùn.Tầng A: đới thấm lọc, trong đới này khóang vật bị hòa tan do nước mặt thấm xuống.Tầng B: đới tích tụ, trong đới này các hạt và vật liệu hòa tan từ tầng B được tích tụ.Tầng C: đơi chuyển tiếp từ đất sang đá, gồm đá gốc bị phong hóa.Đất pedalfer Là đất có chứa oxyt sắt, sét hay cả hai; tích tụ ở tầng B. Tên này được kết hợp từ “pedon” có nghĩa là “đất” (tiếng Hy Lạp) và hai kí hiệu Al, Fe. Đất pedalfer thường có mặt trong những vùng có khí hậu ôn hòa, ẩm ướt, thường ở dưới các rừng thực vật cấp thấp.Thuộc nhóm này có rất nhiều loại đất có màu đỏ, vàng Đất pedocal: Chứa CaCO3 (từ “pedon” và calci)Thường có mặt ở các vùng ôn đới, nhiệt độ tương đối cao, lượng mưa thấp và øthực vật chủ yếu là cỏ và các bụi cây.Nước bốc hơi trước khi mang cacbonat ra khỏi đất  các hợp chất này lắng đọng dưới dạng calcite. Đất laterit:Là các loại đất ở vùng nhiệt đới, giàu hydroxid nhôm và oxyt sắt. Sắt và nhôm tích tụ trong tầng B. Nhôm ở dạng Al2O3.nH2O gọi là bauxit, một loại quặng nhôm, được hình thành khi phong hóa mạnh và lâu dài, loại bỏ oxyt silic ra khỏi khoáng vật sét và để lại oxyt alumium (bauxit). Oxyt sắt tập trung trong tầng B nhiều  quặng sắt.