C4 phonghoa 1 ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 4

TÁC DỤNG PHONG HOÁ
VÀ THỖ NHƯỠNG
I. Khái niệm về tác dụng phong hóa
II. Phong hoá cơ học
III. Phong hoá hoá học
IV. Phong hoá sinh học
V. Tớc đợ phong hóa và nhân tố ảnh hưởng đến
phong hóa
VI. Tính giai đoạn và tính phân đới trong quá
trình phong hóa
VII. Thỗ nhưỡng


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
tự giãn
nhiên.
a.Sự
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 gặp
ở các vùng đá không có lớp phủ
Sự hay
thaythực
đổi vật.
nhiệt độ giữa ngày và

đất
đêm hay từ mùa này 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
băngchảy
giá vào các khe nứt và các
Nước
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
đá.
c. Sựtảng
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 như­K+
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.