C4 phonghoa ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 4

TÁC DỤNG 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


I. Khái niệm về 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 điều
vỏ Trái
đất.
Năng
lượng
Mặt
trời

hành
quá
trình 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
vật
lý cơ
và
1- Phong
hóa phong
vật lýhóa
- Phong
hóa
học hóa
phong
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 độ chịu lực của đá từ đó phá
vỡ chúng.
- Cải tạo bề mặt Trái đất, thay đổi 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.


II. Phong hóa cơ học
Là quá trình làm đá vỡ vụn ra thành
các mảnh nhỏ dưới tác dụng của
năng lượng phát sinh từ hoạt động
a. tự
Sựnhiên.
giãn nở, co rút do chênh lệch nhiệt
độ
Do thay đổi nhiệt độ nhanh, nhiều tạo
nên sự giãn nở và co rút đá 
phong hóa cơ học. Quá trình này
thường
các
vùng
không
Sự thaygặp
đổi ở
nhiệt
độ
giữá

ngày
và
có
lớphay
phủtừ
đất
hay thực
đêm
mùa
nàyvật.
sang mùa
khác
Sự bóc vỏ hóa
tròn


Hiện tượng bóc
vỏ hóa tròn


Những yếu tố có ảnh hưởng đến sự phá
huỷ bằng chênh lệch nhiệt độ
- Sự không đồng nhất của thành phần khoáng vật,
làm cho hệ số dàn nở của chúng khác nhau.
- Sự không đồng nhất của đá về thành phần vật
chất, về kiến trúc, cấu tạo.
- Màu sắc: Đá có màu sẫm, tới dễ bị phong hóa
hơn đá có màu nhạt.
- Độ hạt: Đá có độ hạt thô phong hoá mạnh hơn đá
hạt nhỏ.

- Gradient biến đổi nhiệt độ trong một ngày đêm.


b.Tác dụng của băng
Nước chảygiá
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.
c. Sự
kết tinh
của ḿi
Dung dịch muối đi vào trong các khe nứt, lỗ
hổng của đá. Sau khi nước bay hơi, muốn kết
tinh lại tạo ra một áp suất và phá hủy đá.


III. Phong hoá hoá học
Là sự phân huỷ 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.
Thu tu 14/10


a.Hòa

- Tác dụng của băng
tan
giá:
Một
số vật liệu rắn trong các dung dịch
tự nhiên bị hịa tan
CaSO4.2H2O
Ca2+ + SO42+ + 2 H2O

Trong điều kiện bình thường:
- Muối của nhóm halogen và muối 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.


b.Carbonat
hóa

Có sự tham gia của CO2 trong các phản ứng phong hóa.
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 -


•C.Hydrat hóa:
• Đây 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 )


• Nước vào ô 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 ô mang tinh thể khi nhiệt
độ tăng cao 4000 C.


d.Oxy
hóa
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 saét )


e.Tác dụng thuỷ phân.
• Sự 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 đổi 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.

Td: Orthoclase bị phong hóa
• 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)
Trong điều kiện ẩm nóng, kaolin tiếp tục bị phân giải
Al4[Si4O10] + [OH]8 + 2H2O  Al2O3nH2O + SiO2nH2O
(kaolin)
(bauxit)
(opal)


IV. Phong hoá sinh học
•
•

Thu
nam
Phong hoá sinh học - vật lý:
,
8/10
Sinh vật phá hoại đá theo phương thức
cây phát triển có thể gây 1 áp lực /08
10

cơ học. Rễ
-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 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.



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 qn 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 đó đáng kể là nhiệt độ khơng khí,
lượng mưa và sự phân phới, lượng bốc hơi, độ
ẩm v.v…
• Địa hình có 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.