ما هي عوامل التجوية الكيميائية

عوامل التجوية الكيميائية هي

• التحلل المائي
• الترطيب
• الكربنة
• الأكسدة
• التحمض

التحلل المائي : هذه العملية تتمثل في تفكيك جزيئات الصخور بواسطة جزيئات الماء، ويمكن أن يحدث ذلك عندما يتحرك الماء ويؤدي إلى تآكل الصخور، مما ينتج عنه محلول ملحي (مالح)، ويمكن أن يؤثر هذا على قدرة الكائنات المائية على البقاء على قيد الحياة في البيئة المعنية .

الترطيب : يتم إضافة الهيدروجين، وهو جزيء وفير جدا في مياه الأرض، إلى المعدن المعروف باسم الفلسبار، مما يؤدي إلى “طرد” ذرات موجبة في هذه العملية. ينتج عن ذلك الطين كمنتج نهائي .

الكربنة : حمض الكربونيك هو حمض ضعيف يتألف من ثاني أكسيد الكربون والماء، ويطلق عليه هذا الاسم “ضعيف” لأنه يتبرع بالبروتونات بشكل غير قوي مقارنة بالأحماض الأخرى، ولكن بمرور الوقت، يمكن أن يؤثر على تآكل الصخور، وخاصة الحجر الجيري .

الأكسدة : عندما تفقد ذرات الحديد إلكتروناتها، تتغير خصائصها في حضور الماء، يتقبل الأكسجين هذه الإلكترونات بسعادة، وقد يكون النتيجة ظاهرة في شكل الصدأ على مواد الحديد، وتتمدد المعادن التي تحتوي على الحديد وتتشقق مع مرور الوقت، حيث تتفاعل ذرات الحديد مع أشكال مختلفة من أكاسيد الحديد بناء على عدد الإلكترونات التي تتبادل .

التحمض : ظاهرة المطر الحمضي هي نتيجة تفاعل مركبات مثل ثاني أكسيد الكبريت وغازات النيتروجين مع جزيئات الماء في الغلاف الجوي. يتم تشكيل الغيوم من هذه المركبات ويتم إنتاج حمض الكبريتيك من حرق الفحم في محطات الطاقة التي تعمل بالفحم، ويمكن أن يسبب هذا الحمض ضررا للنظم البيئية عندما تسقط الأمطار التي تحتوي عليه .

تعريف التجوية

التجوية أو التفكك هي عملية تحدث تغييرا في موقع الصخور الأصلي على سطح الأرض أو قربها نتيجة للعمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. يتم تسببها بواسطة الرياح والمياه والمناخ. خلال عملية التجوية، تحدث تغييرات في المادة المفككة أو المتغيرة في المنطقة المجاورة مباشرة للصخور التي تتعرض لعوامل التجوية. ومع ذلك، تستمر الصخور الأساسية في المكان .

تعريف التجوية الكيميائية

تحدث ظاهرة التجوية الكيميائية بسبب تفاعل مياه الأمطار مع الحبيبات المعدنية في الصخور لتشكيل معادن جديدة (الطين) وأملاح قابلة للذوبان. تحدث هذه التفاعلات بشكل خاص عندما يكون الماء قليلا حمضيا. تحتاج هذه العمليات الكيميائية إلى الماء وتحدث بسرعة أكبر في درجات الحرارة المرتفعة. لذلك، المناخ الدافئ والرطب هو الأفضل. التجوية الكيميائية (بما في ذلك التحلل المائي والأكسدة) هي المرحلة الأولى في تكوين التربة .

أهمية دراسة التجوية الكيميائية

• تُعد التجوية الكيميائية للصخور القارية العملية الرئيسية التي يتم من خلالها توليد التربة، حيث تُشكل التربة مستودعًا أساسيًا للعناصر الغذائية الكبيرة والصغيرة التي تحتاجها الكائنات الحية لنموها الصحي، كالنباتات والحيوانات وفي نهاية المطاف الإنسان في سلسلة الغذاء .
• 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 على سطح الأرض وداخل الخزانات المختلفة مثل القارات والمحيطات والغلاف الجوي. وتعد التجوية الكيميائية المصدر الرئيسي للعناصر التي تنتقل عبر الأنهار إلى المحيطات .
• تؤدي العمليات المذكورة أعلاه في التجوية الكيميائية إلى التعرية وتخفيض سطح الأرض عن طريق إزالة المواد، وتؤثر على تطوير المناظر الطبيعية .
• يعد فهم معدلات التجوية الكيميائية لمستجمعات المياه الموجودة في جميع أنحاء العالم أمرًا أساسيًا لإدارة موارد التربة .
• من المهم أيضا معرفة الفرق بين التجوية الكيميائية والفيزيائية .

آثار التجوية الكيميائية على التربة

• تحويل السيليكات إلى الطين

1. تتكون السيليكات تقريبًا من جميع المعادن الموجودة في الصخور النارية، وتعدّ مكونات مهمّة في الصخور المتحوّلة، ومع ذلك، لا تتحرّر جميع السيليكات من عمليات التجوية لتندمج في الصخور الرسوبية .
2. عند مزج السيليكات والماء، يتحول الخليط إلى طين وSiO2 مذاب، وكذلك الكاتيونات المذابة (K+، Na+، وما)، تتحول السيليكات إلى الفلسبار والميكا والأمفيبول، ولكن لا يتحول 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 .

1. عملية تحلل المواد السيليكاتية مماثلة لعملية تخمير القهوة، حيث يذوب الماء بعض المواد الصلبة ويترك خلفه مادة معدلة، وينتج محلولًا يحتوي على مواد مستمدة من المادة الصلبة الأصلية (حبوب القهوة) .
2. يعتمد نوع الطين الناتج عن انحلال السيليكات الأصلية في التربة .

(أ) الفلسبار + الماء = طين غني (كاولين) + ثاني أكسيد السيليكون + البوتاسيوم + الصوديوم

(ب) يمكن الحصول على طين غني بالحديد والمغنيسيوم عن طريق خلط الماء مع السيليكات الغنية بالحديد، والمكونات الذائبة .

1. يتم تحسين تحويل السيليكات إلى الطين عندما يكون الماء قليلاً حمضيًا، حيث يتشكل حمض الكربونيك بخلط مياه الأمطار مع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي عن طريق تفاعل مياه الأمطار الحمضية مع المعادن الموجودة على سطح الصخور المكشوفة .
2. يؤدي تفاعل السيليكات مع حمض الكربونيك والماء إلى إنتاج طين، وأيضًا إطلاق السيليكون، وبعض الكاتيونات في الماء كمكونات مذابة

يتم خلط السيليكات وحمض الكربونيك والماء لتكوين الطين وSiO2 المذاب والكاتيونات المذابة (مثل K + وNa + وغيرها) والبيكربونات المذابة .

1. يتم نقل الكاتيونات الذائبة من خلال الأمطار ومياه الأنهار، وفي النهاية يتم نقلها إلى المحيطات .
2. في المناطق الاستوائية، يمكن للطين أن يتفاعل بشكل أكبر مع الماء لتكوين البوكسيت، وهو خام يعتبر مصدرًا رئيسيًا للألومنيوم، حيث يتفاعل السيليكات والماء لتشكيل الطين، وبمزيد من الماء يتحول الطين إلى البوكسيت .

1. عندما تتعرض الصخور لتأثير العوامل الجوية وتنكسر إلى جزيئات أصغر، يزداد مساحة السطح ويتم تسريع عملية التجوية الكيميائية .

• إذابة المعادن

1. قد تتفاعل مياه الأمطار الحمضية بشكل طفيف مع غير السيليكات في الصخور أو التربة، على سبيل المثال، يمكن لحمض الكربونيك أن يذيب الكربونات مثل الكالسيت فيما يتسبب في دخول جميع العناصر الثابتة في المحلول .