BÀI THUYẾT TRÌNH HIỆN TƯỢNG PHONG hóa

HIỆN TƯỢNG PHONG HOÁ


HIỆN TƯỢNG 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.
VIII.Nghiên cứu và xử lí phong hóa trong xây dựng.


I. Khái niệm về phong hóa
Phong hóa là tác dụng phá hủy đá do các nhân tố trong
khí quyển, thủy quyển và sinh quyển. Các đá được tạo thành
dưới sâu trong điều kiện giống như điều kiện lúc hình thành
nghĩa là tồn tại cũng ở sâu trong điều kiện nhiệt độ và áp lực
cao thì chúng sẽ ở trạng thái cân bằng. Nhưng nếu vì một lý
do nào đó, các đá ấy bị phơi ra bề mặt đất để chịu những điều
kiện mới: điều kiện về nhiệt độ và áp lực thấp và các điều kiện
vật lý của môi trường xung quanh khác hẳn môi trường khi
chúng còn nằm ở sâu thì các đá dần dần bị biến đổi. Quá trình
biến đổi đó gọi là quá trình phong hóa.
Khi phong hóa, các đá bị biến đổi về thành phần, kiến
trúc và cả về tính chất vật lý và cơ học của đá. Các đá phong
hóa có hệ số thấm thay đổi, dung trọng đá phong hóa thường

giảm, độ rỗng n tăng lên, độ bền giảm xuống. Nói chung các
tính chất vật lý và cơ học có chiều hướng xấu đi so với đá gốc.


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 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 nhiên.
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. 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 lý do nhiệt độ xa mạc


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, 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.

b) Phong hóa vật lí do đóng băng
Nhiệt độ giảm dưới 0°C

Nước trong các khe nứt của đá bị đóng băng

Tạo thành áp lực tác động lên thành khe nứt

Đá bị vỡ thành các mảnh vụn


b. Tác dụng của băng giá
Nước chảy vào các khe nứt vào các hốc đa, 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.


Phong hóa vật lý do đóng băng


Hiện tượng bốc hơi mạnh ở những miền
khí hậu khô nóng
Nước trong khoáng vật bốc hơi lên theo các mao
dẫn
Trên đương bốc hơi nước hóa tan các muối
khoáng và khi nước bốc hơi muối khoáng sẽ đọng
lạ
Tạo áp lực lên thành mao dẫn

Đá bị vỡ thành các mảnh vụn


c. 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 người và sinh vật
 Con người trong quá trình sinh sống tác động lên khoáng

vật như làm đường, khai thác khoáng sản…
 Các sinh vật trong quá trình tồn tại cũng tác động lên

khoáng vật như rễ cây phát triển trên khoáng vật, trong
quá trình phát triển làm vỡ khoáng vật, đào hang làm tổ
của động vật…


III. Phong hoá hoá học
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.


a.Hòa tan
Một số vật liệu rắn trong các dung dịch tự nhiên bị hòa tan

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 hòa tan dần.



Động Thiên Cung (Hạ Long)
dạng địa hình cacxtơ ngầm,
kết quả của quá trình hòa tan
trong phong hóa hóa học


•b.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.
Ví dụ:
Fe2O3 + 2H2O → Fe2O3 . H2O (Hematide Limonite)
CaSO4 + 2H2O → CaSO4 . H2O (Anhydrite Thạch
cao)


 Nước vào ô mạng tinh thể khoáng vật để hình thành

khoáng vật mới:
 CaSO4 + H2O
→
CaSO4.2H2O
 (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.


c.Oxi hóa

Oxy tham gia một số phản ứng phong hóa. Td:
trong quá trình oxi hóa khoáng vật chứa sắt.
Ví dụ : Pyrite ® Limonite

(FeS2)→ Fe2O3+2H2O


d.Tác dụng thủy 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

(Orthoclase)

+
(dung dịch)
+ [OH]8 + 8SiO2

Al4[Si4O10]
(kaolin)

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

3. Phong hóa 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