Qua trinh phong hoa

CHƯƠNG 5
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

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.

1- Phong hóa vật lý - Phong hóa cơ học -
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.

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 cơ học
a. Sự 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 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 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, tối 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.
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 bò
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 giá
Dung dịch ḿi 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 ḿi

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.
III. Phong hoá hoá học

- Tác dụng của băng giá:

Một số vật liệu rắn trong các dung dòch tự nhiên bị
hòa tan
CaSO4.2H2O Ca2+ + SO42+ + 2 H2O
a.Hòa tan
Trong điều kiện bình thường:
- Ḿi của nhóm halogen và ḿi sunfua dễ hoà tan.
- Khoáng vật carbonat trong nước th̀n 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, + t
0
cao + 1 áp lực
nhất định thì lâu dài chúng sẽ bị hoà tan dần.

Có sự tham gia của CO
2
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 -
b.Carbonat hóa

•
Đây là phản ứng phong hóa gắn thêm H
2
O
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 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 400
0
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 hóa

•
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  HCO
3-
 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 hóa
Al4[Si4O10] + [OH]8 + 2H2O → Al2O3nH2O + SiO2nH2O
(kaolin) (bauxit) (opal)
Trong điều kiện ẩm nóng, kaolin tiếp tục bị phân giải

IV. Phong hoá sinh học
•
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 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 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.

•
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.

•
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 hóa ở các đới khí
hậu khác nhau

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 bò phong hóa
 có thể xác đònh 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 bò
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 thứ hai:
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 
các cation .
Các kim loại kiềm và kiềm thổ + dung dịch  môi
trường kiềm.
Hình thành 1 số khoáng vật sét trung gian của
nhóm montmorilonit và 1 phần của nhóm
hydromica.
Các muối CaCO3 ít tan được tập trung  các tàn
tích vôi.

•
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.