3.        ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ

3.3. Χημική αποσάθρωση

Κύριος παράγοντας που προκαλεί τη χημική αποσάθρωση είναι το νερό με τα σε διάλυση συστατικά του. Η χημική αποσάθρωση επιτυγχάνεται κυρίως σε υγρά και θερμά κλίματα. Περιοχές με τέτοιες συνθήκες είναι κατά κύριο λόγο οι τροπικές υγρές περιοχές και σε συνέχεια οι εύκρατες. Η θερμοκρασία παίζει κυρίως σημαντικό ρόλο στην κινητική των αντιδράσεων.

Το νερό της βροχής εμπλουτισμένο σε CO2 που προέρχεται από την ατμόσφαιρα και το βιογενές CO2 του εδάφους, διαλύει τα ανθρακικά κυρίως άλατα του ασβεστίου και του μαγνησίου που μετατρέπονται σε διαλυτά όξινα ανθρακικά άλατα. Με αυτό τον τρόπο συμβαίνουν μεταβολές που θα ήταν αδύνατες από την απλή παρουσία του νερού. Σε βιομηχανικές και κατοικημένες περιοχές όπου τα ποσοστά CO2 στην ατμόσφαιρα είναι αυξημένα το νερό εμπλουτίζεται περισσότερο σε CO2 με αποτέλεσμα την αύξηση της διαλυτικής του ικανότητας ακόμα περισσότερο.

Η επιδεκτικότητα των πετρωμάτων στη χημική αποσάθρωση ποικίλει (Πίνακας 3.2.). Στα ασβεστολιθικά και αργιλικά πετρώματα γίνεται γρήγορα ενώ η ταχύτητα της χημικής αποσάθρωσης μειώνεται στα ηφαιστειακά, τα μεταμορφωμένα και τέλος τα πυριγενή.

---

Οι διεργασίες που συμβαίνουν κατά τη χημική αποσάθρωση των πετρωμάτων είναι:

I. Η διάλυση

II. Η υδρόλυση

III. Η οξείδωση

IV. Η ενυδάτωση

V. Η αναγωγή

VI. Τα βιοχημικά φαινόμενα των φυτικών οργανισμών και βακτηριδίων

---

Οι διεργασίες αυτές δύσκολα συμβαίνουν χωριστά, αλλά πάντοτε συνυπάρχουν ανάλογα με τις συνθήκες και επηρεάζονται αμοιβαία.

Διάλυση: Όλα τα πετρώματα δεν είναι εξίσου επιδεκτικά στη διάλυση. Αυτή εξαρτάται από την διαλυτότητα των ορυκτών, που περιέχονται μέσα στα πετρώματα. Για παράδειγμα ο χαλκοπυρίτης και ο μοσχοβίτης είναι σχεδόν αδιάλυτα ορυκτά, ενώ το NaCl, ο γύψος κ.α. διαλύονται εύκολα στο νερό.

Οι παράγοντες που επιδρούν στη διάλυση είναι η θερμοκρασία, η παρουσία CO2 και η ποσότητα του νερού.

Ιδιαίτερη σημασία παρουσιάζει η διάλυση των ανθρακικών πετρωμάτων εξαιτίας της μεγάλης εξάπλωσής τους στην επιφάνεια της γης. Περισσότερα θα αναφέρουμε στο κεφάλαιο της Καρστικής Γεωμορφολογίας.

Ενυδάτωση: Η ενυδάτωση περιλαμβάνει τις διεργασίες της ενυδάτωσης και της υδρόλυσης.

Κατά την ενυδάτωση ορισμένα ορυκτά που περιέχουν ή όχι νερό προσλαμβάνουν ακόμη περισσότερο. Η ιδιότητα αυτή παρατηρείται σε μερικά οξείδια και σε άλατα ανθρακικά, θειικά και πυριτικά. Σαν χαρακτηριστικό παράδειγμα αναφέρουμε την μετατροπή του CaSO₄ σε γύψο,

CaSO₄ + 2Η₂Ο  -->  CaSO₄2Η₂Ο

και την μετατροπή του αιματίτη σε λειμωνίτη

2Fe₂O₃ + 3H₂O  -->  2Fe₂O₃3H₂O

Κατά την μετατροπή του CaSO₄ σε γύψο παρατηρείται μια αύξηση του όγκου κατά 62% και μεταβολή των φυσικών του ιδιοτήτων. Γενικά κατά την ενυδάτωση δεν συμβαίνει καμιά σημαντική χημική μεταβολή.

Υδρόλυση: Η υδρόλυση χαρακτηρίζεται από την επίδραση Η₂Ο στα ορυκτά σχηματίζοντας υδροξυλιόντα. Με την αλλαγή της χημικής τους σύστασης αλλάζουν και οι ιδιότητες των πετρωμάτων. Ιδιαίτερης σημασίας διεργασία υδρόλυσης είναι αυτή των πυριτικών αλάτων που είναι τα πιο διαδεδομένα ορυκτά. Ως παράδειγμα αναφέρουμε τη μετατροπή του ορθόκλαστου σε ολιβίνη και του φοστερίτη σε σερπεντίνη.

4KalSi₃O₈ + 4H₂O + 2CO₂ --> Al₄(OH)₈Si₄O₁₀ + 2K₂CO₃ + 8SiO₂

ορθόκλαστο                                 καολίνης

4Mg₂SiO₄ + 4H₂O + 2CO₂ --> Mg₆(OH)₈Si₄O₁₀ + 2MgCO₃

φοστερίτης                                  σερπεντίνης       λευκόλιθος

Τα προϊόντα της υδρόλυσης των πυριτικών αλάτων εξαρτώνται όχι μόνο από την αρχική φύση του υλικού αλλά και από τις κλιματικές συνθήκες. Ο καολίνης για παράδειγμα συναντάται συνήθως σε εύκρατα κλίματα με πολλές βροχές, γιατί ο σχηματισμός του ευνοείται σε όξινο περιβάλλον.

Η χημική αλλοίωση των ορυκτών έχει ως αποτέλεσμα τη μεταβολή των φυσικών τους ιδιοτήτων (σκληρότητας, ελαστικότητας, στιλπνότητας κλπ.). Με αποτέλεσμα τα νέα ορυκτά που σχηματίζονται να είναι περισσότερο επιδεκτικά στη φυσική και τη χημική αποσάθρωση.

Οξείδωση: Η οξείδωση είναι η διεργασία της αποσάθρωσης κατά την οποία επιδεκτικά στην οξείδωση ορυκτά προσλαμβάνουν οξυγόνο και μετατρέπονται σε οξείδια. Χαρακτηριστική είναι η οξείδωση των ορυκτών του σιδήρου (Fe), που μετατρέπονται σε οξείδια και υδροξείδια.

Στη φύση τα περισσότερα οξείδια των ορυκτών ανιχνεύονται στις περισσότερες των περιπτώσεων από το χαρακτηριστικό τους κόκκινο χρώμα.

Αναγωγή: Στην διεργασία της αναγωγής έχουμε απομάκρυνση όλου ή μέρους του οξυγόνου από ενώσεις που το περιέχουν με αποτέλεσμα την καταστροφή των ορυκτών. Κατ’ εξοχήν αναγωγικά δρουν τα οργανικά οξέα που βρίσκονται σε διάλυση στο νερό. Η γύψος για παράδειγμα ανάγεται με την επίδραση θειοβακτηριδίων και σχηματίζει αυτοφυές θείο και ανθρακικό ασβέστιο.

Γενικά στη χημική αποσάθρωση η βιολογική δράση των οργανισμών, κυρίως των φυτικών παίζει σπουδαίο ρόλο. Τα φύκη, οι λειχήνες, οι μύκητες, μπορούν να διατρήσουν τα διάφορα πετρώματα με την επίδραση οργανικών οξέων, αρκετά ισχυρών για να προσλάβουν τα απαραίτητα από το πέτρωμα συστατικά για την φωτοσύνθεση.