ما هي عوامل التجوية الكيميائية

تعريف التجوية

التجوية أو التفكك هي عملية يحدث فيها تغيير في الموقع الأصلي للصخور على سطح الأرض أو بالقرب منه من خلال العمليات الفيزيائية ، والكيميائية ، والبيولوجية التي تسببها ، أو بفعل الرياح ، والمياه ، والمناخ، أثناء عملية التجوية ، يحدث إزاحة المواد المفككة ، أو المتغيرة داخل المنطقة المجاورة مباشرة لتعرض الصخور لعوامل التجوية ، لكن الكتلة الصخرية تظل في الموقع . [1]

تعريف التجوية الكيميائية

تحدث التجوية الكيميائية بسبب تفاعل مياه الأمطار مع الحبيبات المعدنية في الصخور لتكوين معادن جديدة (طين) وأملاح قابلة للذوبان ، تحدث هذه التفاعلات بشكل خاص عندما يكون الماء حمضيًا قليلاً ، تحتاج هذه العمليات الكيميائية إلى الماء ، وتحدث بسرعة أكبر في درجات الحرارة المرتفعة ، لذا فإن المناخ الدافئ والرطب هو الأفضل ، التجوية الكيميائية (خاصة التحلل المائي والأكسدة) ، هي المرحلة الأولى في إنتاج التربة .[2]

عوامل التجوية الكيميائية

• التحلل المائي : هذه العملية هي مجرد تفكيك جزيئات الصخور بواسطة جزيئات الماء ، يمكن أن يحدث هذا عندما يؤدي تحريك الماء إلى تآكل الصخور لإنتاج محلول ملحي (مالح) ، يمكن أن يؤثر هذا على قدرة الكائنات المائية على البقاء على قيد الحياة في البيئة المعنية .
• الترطيب : هو إضافة الهيدروجين ، وهو جزيء وفير جدًا بفضل وفرة مياه الأرض ، عندما يمتص المعدن المعروف باسم الفلسبار الهيدروجين ، ” يطرد ” ذرات أخرى موجبة الشحنة في هذه العملية ، يكون المنتج النهائي هو الطين .
• الكربنة : حمض الكربونيك هو حمض ضعيف يتكون من ثاني أكسيد الكربون والماء ، يسمى هذا الحمض ” ضعيف ” لأنه يتبرع بالبروتونات على مضض مقارنة بالأحماض الأخرى ، لكن بمرور الوقت ، يمكنها إذابة الصخور ، وخاصة الحجر الجيري .
• الأكسدة : عندما تفقد ذرات الحديد الإلكترونات ، تتغير خصائصها في وجود الماء ، يتقبل الأكسجين بسعادة هذه الإلكترونات ، ويمكن أن تكون النتيجة مرئية على شكل صدأ على مواد الحديد ، وتتمدد المعادن التي تحتوي على الحديد وتتشقق بمرور الوقت ، حيث يتم دمج ذرات الحديد في أشكال مختلفة من أكاسيد الحديد اعتمادًا على عدد الإلكترونات التي يتم تبادلها .
• التحمض : إن ظاهرة المطر الحمضي ، هي نتيجة تفاعل مركبات مثل ثاني أكسيد الكبريت ، وغازات النيتروجين مع جزيئات الماء في الغلاف الجوي ، حيث تتشكل الغيوم ، وتنتج محطات الطاقة التي تعمل بالفحم والتي تحرق الفحم ثاني أكسيد الكبريت ، وهذا يؤدي إلى تكوين حمض الكبريتيك الذي يمكن أن يضر بالنظم البيئية ، عندما تسقط مياه الأمطار التي تحتوي عليه هناك . [3]

أهمية دراسة التجوية الكيميائية

• التجوية الكيميائية للصخور القارية ، هي العملية الكيميائية الرئيسية التي يتم من خلالها توليد التربة ، تشكل التربة مستودعا أساسيا للمغذيات ( الكبيرة ، والصغيرة ) الضرورية للنمو الصحي الطبيعي للكائنات الحية ، (النباتات ، والحيوانات ، والبشر في نهاية السلسلة الغذائية ) .
• تتحكم التجوية الكيميائية في تكوين التربة وتطورها ، ولا سيما تركيز العناصر الكيميائية في التربة ، وتوزيعها بما في ذلك العناصر التي تتحكم في خصوبة التربة ، والخصائص الفيزيائية للتربة ، هذا مهم بشكل خاص للتربة التي تعاني من نقص المغذيات في البلدان الاستوائية ،والتي تمثل ثلث السطح القاري ، وتشكل خزانات ضخمة من المياه العذبة ، وحيث يعيش 50٪ من سكان العالم .
• التجوية الكيميائية ، هي عملية أساسية في دورة العناصر الموجودة على سطح الأرض ، داخل الخزانات المختلفة ( القارة ، المحيط ، الغلاف الجوي ) التجوية الكيميائية ، هي المصدر الرئيسي للعناصر التي تنقلها الأنهار إلى المحيطات .
• نتيجة للعمليات المذكورة أعلاه هي أن التجوية الكيميائية تساهم في التعرية ، وخفض سطح الأرض عن طريق إزالة المواد ، وتتحكم في تطوير المناظر الطبيعية .
• يعد فهم معدلات التجوية الكيميائية لمستجمعات المياه الموجودة ، في جميع أنحاء العالم أمرًا أساسيًا لإدارة موارد التربة .
• كما أنه من المهم أيضا معرفة الفرق بين التجوية الكيميائية والفيزيائية . [4]

آثار التجوية الكيميائية على التربة

• تحويل السيليكات إلى الطين

1. تتكون السيليكات تقريبًا من جميع المعادن الموجودة في الصخور النارية ، وهي أيضًا مكونات مهمة في الصخور المتحولة ، ومع ذلك ، لا تنجو كل السيليكات من عمليات التجوية لتندمج في الصخور الرسوبية .
2. السيليكات + الماء = الطين + SiO 2 المذاب ، والكاتيونات المذابة (K + ، Na + ، إلخ ، السيليكات = الفلسبار ،والميكا ، والأمفيبول (لكن ليس الكوارتز) .
3. التجوية الكيميائية قد تنطوي على تفكك الصخور إلى شظايا صخرية ، بسبب تحويل السيليكات إلى صلصال على سبيل المثال ، تتحلل حبيبات السيليكات المتشابكة في الجرانيت الطازج تدريجياً على طول الحدود البلورية ، بسبب التحول إلى الطين ، في النهاية تنفتح الشقوق حول الحدود ، وتضعف الصخور وتتفكك بسهولة .

4. العملية التي تتحلل فيها السيليكات مماثلة لعملية تخمير القهوة ، يذيب الماء بعض المواد الصلبة، تاركًا وراءه مادة معدلة ، وينتج محلولًا يحتوي على مواد مستمدة من المادة الصلبة الأصلية (حبوب القهوة) .
5. نوع الطين المتكون يعتمد على تكوين السيليكات الأصلية .

(أ) الفلسبار + الماء = طين الغني (كاولينيت) + SiO 2 + K + + Na +

(ب) سيليكات غنية بالحديد ، المغنيسيوم + الماء = الطين الغني بالحديد- المغنيسيوم + المكونات الذائبة .

6. يتم تحسين تحويل السيليكات إلى الطين عندما يكون الماء حمضيًا قليلاً ، يتشكل حمض الكربونيك من خلال خلط مياه الأمطار ، مع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي عن طريق تفاعل مياه الأمطار الحمضية ، مع المعادن الموجودة على سطح الصخور المكشوفة .
7. يؤدي تفاعل السيليكات مع حمض الكربونيك والماء إلى إنتاج طين ، وأيضًا إطلاق Si ، وبعض الكاتيونات في الماء كمكونات مذابة :

سيليكات + حمض الكربونيك + ماء = طين + SiO 2 مذاب + كاتيونات مذابة (K + ، Na + ، إلخ) + بيكربونات مذابة .

8. يتم نقل الكاتيونات الذائبة عن طريق الأمطار ، ومياه الأنهار ، ويتم نقلها في النهاية إلى المحيطات .
9. في المناطق الاستوائية ، يمكن أن تتفاعل الطين بشكل أكبر مع الماء لتكوين البوكسيت ، وهو خام يعد مصدرًا رئيسيًا لـ Al ، السيليكات + الماء = الطين + المزيد من الماء = البوكسيت .

10. عندما تكسر العوامل الجوية الصخور إلى جزيئات أصغر ، تزداد مساحة السطح ، بحيث يتم تسريع عملية التجوية الكيميائية .

• إذابة المعادن

1. يمكن لمياه الأمطار الحمضية قليلاً أن تتفاعل أيضًا مع غير السيليكات في الصخور ، أو التربة ، على سبيل المثال يمكن لحمض الكربونيك إذابة الكربونات ، مثل الكالسيت بحيث تدخل جميع العناصر الثابتة في المحلول .[5]