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影响岩石化学风化作用的因素有什么气体

有货之家 有货之家 发表于2024-09-06 06:51:04 浏览642 评论0

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化学风化(chemical weathering)岩石发生化学成分的改变分解,称为化学风化。例如,岩石中含铁的矿物受到水和 化学风化空气作用,氧化成红褐色的氧化铁;空气中的二氧化碳和水气结合成碳酸,能溶蚀石灰岩;某些矿物吸收水分后体积膨胀;水和岩层中的矿物作用,改变原来矿物的分子结构,形成新矿物。这些作用可使岩石硬度减弱、密度变小或体积膨胀,促使岩石分解。

影响岩石化学风化作用的因素有什么气体

(1)水溶性作用

石材中的矿物经水的浸泡后.在一定温度下.可发生化学变化。这一过程也称为石材的微粒水解。具体是岩石中的长石水解时.水分子中的H+咒换出长石中的碱离子,11+离子进入石材的品格中生成新的钻土矿物.例如正长石经水解后.形成高岭石或铝矾上

(2)氧化反应

主要是石材内的金属矿物与氧发生化学反应使石材变色、酥松、裂隙等。在石材中最常见也是最易发生氧化反应的是铁质矿石中的黄铁矿、硫铁矿.其氧化作川最为明显。许多石材安装之后,发生氧化反应之后出现黄锈、黄斑、流痕,时问长久后这些含铁矿的局部会出现凹坑、裂纹.密集的地方会使强度下降。一些比较稳定的石材,在制作火烧板时因高温使其中的铁矿氧化.也会在以后逐渐发生氧化,所以说.火烧板在一定程度上会降低石材的使用强度。

(3)岩溶反应

通常碳酸盐类石材(石灰石、大理石、白云石、石灰华等)含有二氧化碳水的作用下。碳酸钙逐渐溶解为钙离子、碳酸根,在时间、温度、压力.尤其在城市二氧化碳形成的大量酸雨催化作用下,溶于水的钙会形成新的碳酸钙沉积.形成石灰华:

在地质作用上,这一过程通常是极其漫长的。最明显的是喀斯特地貌(在碳酸盐地区).然而)岩溶反应在城市石材装修中越发明显.表现石材的外观是流白痕。裂隙、酥松。一些用石材建筑的古迹都不同程度地发现此现象。

除此,因大气中二氧化硫的增多,最终形成酸雨后,也对石材中的石膏、碳酸镁、钾、钠盐矿进行溶解、分离.最终形成沉积.对原有的石材都是一种破坏。

(4)生物化学反应

植物生存生成出的有机酸、磷酸、粪便、遗体等的化学物质都会对石材产生风化。

当然石材的风化并不是某一种单纯反应,而是和物理风化、化学风化、生物风化交织在一起的。研究石材风化有利于利用科学的方法进行防治。

以上是石材

1溶解作用

水直接溶解岩石中矿物的作用称为溶解作用。溶解作用的结果,使岩石中的易溶物质被逐渐溶解而随水流失,难溶的物质则残留于原地。岩石由于可溶物质的被溶解而致孔隙增加,削弱了颗粒间的结合力从而降低岩石的坚实程度,更易遭受物理风化作用而破碎。最容易溶解的矿物是卤化盐类(岩盐,钾盐),其次是硫酸盐类(石膏,硬石膏),再次是碳酸盐类(石灰岩,白云岩)。岩石在水里的溶解作用一般进行的十分缓慢,但是当水的温度升高以及压力增大时,水的溶解作用就比较活跃。特别是当水中含有侵蚀性的CO2而发生碳酸化作用时,水的溶解作用就会显著增强,如在石灰岩分布地区,由于这种溶解作用经常会产生溶洞、溶穴等岩溶现象。

2水化作用

有些矿物与水接触后和水发生化学反应,吸收一定量的水到矿物中形成含水矿物,这种作用称为水化作用。如硬石膏经过水化作用变为石膏就是很好的例子。

CaSO4 +2H2O ®CaSO4·2H2O

硬石膏 石膏

水化作用的结果产生了含水矿物。含水矿物的硬度一般低于无水矿物,同时由于在水化过程中结合了一定数量的水分子进人物质的成分之中,改变了原有矿物的成分,引起体积膨胀,对岩石也具有一定的破坏作用。

若岩层中含有硬石膏时,当石膏发生水化作用而体积膨胀,对围岩会产生很大的压力,促使岩层破碎。在隧道施工中,这种压力甚至能引起支撑倾斜、衬砌开裂,应当引起足够的注意。

3水解作用

某些矿物溶于水后,出现离解现象,其离解产物可与水中的H和OH离子发生化学反应,形成新的矿物,这种作用称为水解作用。例如正长石经水解作用后,开始形成的K与水中OH离子结合,形成KOH随水流失,析出一部分SiO2可呈胶体溶液随水流失,或形成蛋白石(SiO2·nH2O)残留于原地;其余部分可形成难溶于水的高岭石而残留于原地。

4K(AlSi3O8)+6H2O ®4KOH + 8SiO2十Al4(Si4O10)(OH)8

正长石 高岭石

4碳酸化作用

当水中溶有CO2时,水溶液中除H和(OH)离子外,还有CO3和HCO3离子,碱金属及碱土金属与之相遇会形成碳酸盐,这种作用称为碳酸化作用。硅酸盐矿物经碳酸化作用其中碱金属变成碳酸盐随水流失,如花岗岩中的正长石受到长期碳酸化作用时,则发生如下反应:

4K(AlSi3O8)+ 4H2O + 2CO2 ®2K2CO3 + 8SiO2+Al4(Si4O10)(OH)8 正长石 高岭石

5氧化作用

矿物中的低价元素与大气中的游离氧化合变为高价元素的作用,称为氧化作用。氧化作用是地表极为普遍的一种自然现象。在湿润的情况下,氧化作用更为强烈。自然界中,有机化合物、低价氧化物、硫化物最容易遭受氧化作用。尤其是低价铁常被氧化成高价铁。例如常见的黄铁矿(FeS2)在含有游离氧的水中,经氧化作用形成褐铁矿(Fe2O3·nH2O),同时产生对岩石腐蚀性极强的硫酸,可使岩石中的某些矿物分解形成洞穴和斑点,致使岩石破坏。

2FeS2 + 7O2 + 2H2O ®2FeSO4 + 2H2SO4

黄铁矿 硫酸亚铁

12FeSO4 + 3O2 + 6H2O ®4Fe2(SO4)3 + 4Fe(OH)3

硫酸亚铁 褐铁矿

Fe2(SO4)3 +6H2O ® 2Fe(OH)3 + 3H2SO4

褐铁矿 硫酸