مقاله و تحقیق دانشجویی

توضیحات :

تحقیق در مورد تقابل سنگ و آب 25 صفحه در قالب Word قابل ویرایش.

بخشی از متن :

تقابل سنگ و آب:

تجزيه فيزيكي و شيميايي سطح بستر خاك و جدا شدن رسوبات:

1-2- مقدمه:

سنگهاي رسوبي جدا شده معمولاً به اين خاطر كه شامل سنگهاي اوليه مي باشند از نظر كاني شناسي با سنگهاي آذرين و دگرگون متفاوت هستند. ما ممكن است براي اين مطلب هيچ توضيحي نداشته باشيم اگر چه كه فلدسپار معمولاً رايج ترين كاني در سطح پوسته زمين است (در حدود 60%) با اين وجود كوارتز معمولاً در سنگهاي رسوبي جدا شده نفوذ داشته است. اما تجربه به ما مي گويد كه هه اين عناصر در سطح پوسته موجود بوده و از طريق هوازدگي آزاد مي شوند و بايد دقيقاً همان سطح فراواني در رسوبات نيز وجود داشته باشد.

(يك آب اقيانوس مركب را فرض كنيد) بنابراين متوسط تركيب شيميايي همه رسوبات از گراندوديوريت است كه تقريباً تمام متوسط پوسته زمين را تشكيل مي دهد.

به طور معمول سنگها در اثر هوازدگي به اجزا فيزيكي و شيميايي تبديل مي شوند اما در واقع اين اجزا به هم پيوسته حل نشدني هستند. هوازدگي شيميايي و زيست شيمي معمولاً در اثر تبادل آب در سطوح كاني در مناطق اشباع نشده كه نزديك سطح زمين مي باشند يعني معمولاً در 100 متري رخ مي دهد. گياهان زنده و مرده نقش مهمي در تنظيم اين فرسايش بازي مي كنند كه اغلب فراگير است. يك مقطع خاكي نتيجه ويژگيهايي است كه بستگي به آب و هوا و نوع سنگ دارد. آب يكي از مهمترين واكنش دهندهاست و نقش مضاعفي بازي مي كند. زيرا هم باعث جابجايي مواد حل نشده و توليدات هوازدگي خاك مي شود. شكل 1-2 نشان دهنده يك چرخه هيدروژني خاك در نزديك پوسته است.

واكنشهاي آبي داراي اجزاء قوي زيست شيمي هستند آنها توسط جو حل نشده، گازهاي توليد شده توسط خاك، اسيدهاي رقيق شده واعضاي مولكولي حمايت مي شوند. اين واكنش بسيار پيچيده است چرا كه كانيهاي سيليكاتي با سازه هاي زياد آنيوني و كاتيوني خود، همچنين ميزان آب و يونهاي مختلف حل نشده در مكان و زمان در آن نقش دارند.

چهار مكانيسم مهم در فرسايش شيميايي عبارتنداز: حلال، اكسيداسيون، آبكافت (هيدروليز) و اسيد هاي هيدروليز.

فرسايش فيزيكي با وارد آوردن فشارهاي به صخره ها در محل قديمي و اصلي و انفصال كافي در مناطق اشباع نشده باعث خرد شدن آنها مي شود. اين فشارها شامل آزاد سازي، جاذبه، جريانهاي بادي برعكس، بلورهاي نمكي از آبهاي زيرزميني ذوب يخ و انبساط گرمائي متفاوت مي باشد. فرسايش خاكي به نوبه خود باعث ايجاد لاية خاكي نمي شود بلكه همكاري اعضاي قبلي محل براي اينكار لازم است.

آب متشكل از تأثيرات هوازدگي فيزيكي و شيميايي باعث توليد يك مقطع هوازده مي شود كه شامل:

• سطح خاك با اعضاي متشكل مؤثر آن.
• ساپروليت مخدوش شيميايي كه باعث تغييرات مهم شيميايي مي شود.
• عناصر شيميايي بدون تغيير اما اغلب باعث جدا شدن فيزيكي سنگ بستر مي شوند.

سطح مشترك بين لايه هايي كه حركت آرام و روبه پايين دارند به عنوان كاهش دهنده عمل مي كنند. در حقيقت، منظرة خط‌چين توسط ايزوتوپهاي گيتي شناسي و ديگر وسايل آشكار كننده طراحي شده و يك حالت ثابت از تودة موازي كه توسط هوازدگي جابجا مي شوند و با ميزان مساوي از مواد ساخته شده جايگزين مي گردند را نشان مي دهد.

هوازدگي شامل:

• شكسته شدن اتصالاتي كه در حالت فيزيكي ترك برداشته اند و در حالت شيميايي حل مي شوند.
• شكسته شدن اتصالات از طريق جدا شدن يونها.
• جابجايي الكترونها به سادگي از فلزاتي همچون Fe و Mn.

عمل هوازدگي روي :

• مجموعه هاي كاني (سنگها!)كه به سادگي آزمايشگاههاي شيميايي از يك بطري نيست.
• بلورهاي ناقص با سطوح و شبكه معيوب.

هوازدگي بستگي دارد به:

• عملكرد آب
• تفكيك آب به يونها H⁺ و OH^-.
• تلغيظ CO₂ از طريق فرآيندهاي خاك و هوا.
• دما از طريق نتايج اصولي آرهينوس (Arrhenius)

2-2- آبهاي طبيعي بعنوان ارتباطات پروتونها: PH، اسيد هيدروليز (آبكافت) و فرسايش سنگ آهك (كلسيت).

مولكولهاي آب در گرما به H⁺ (پروتون در اين متن؛ در واقع پروتونهاي هيدرات، H₃O⁺، يونهاي اكسيژن) و يونهاي OH^- (هيدروكسال) تبديل مي شوند. پروتونها مسئول اسيد سيتريك محلول آبي هستند و ما را قادر مي سازند تا بلافاصله متوجه دوره فرسايش دهنده هاي پروتون و حمايت كننده هاي آن شويم. غلظت يوني H⁺ در محلول رقيق شده آنقدر كم و متفاوت است كه اسيديته آن در مقياس لگاريتم محاسبه مي شود. همان طور كه لگاريتم غلظت يوني H⁺ آزاد منفي است. اين همان PH، با واحد mol/kg (نشان مي دهد كه PH بالاتر به منزله غلظت يوني پايينتر است!). در دماي اتاق تنها ^7-10 mol/kg پرتون در آب خالص وجود دارد. (كه با مقدار OH^-) مساوي است. و اين به منزله منبع ارزشيابي PH خنثي قرار دارد. (7=PH). مقادير بالاي اين PH، قليايي و مقادير پايين تر آن اسيدي خوانده مي شود. اين شرايط (قليايي و اسيدي) امكان پذير است. زيرا كه يونهاي H⁺ و OH^- ممكن است با ديگر محلولهاي آبي نيز واكنش دهند.

هيچ آبي طبيعي خالص نيست. در تمام محلولهاي مقادير كم و بيشي از يونها بعلاوه يونهاي H⁺ وجود دارد. ما معمولاً مي خواهيم بدانيم كه چه غلظتي از واكنش دهنده ها توسط واكنشهاي خاص توليد مي شوند. اما پي تكليف حالت اشباع محلول چيست؟ چگونه مي توانيم بگوييم كه يك محلول آبي مثل باران يا آب رودخانه مي تواند كانيهاي صخره اي را در خود حل كند؟ (مثل: وجود حالت زير اشباع). بطور مثال، يك سطح هوازده را مورد بررسي قرار مي دهيم 1 كيلوگرم از آب رودخانه طبيعي در موقع تجزيه شامل gr^3-102 از CaCo₃ مي باشد كه يك كميتي از قبيل همان چيزي كه شناخته شده مثل توليد يون هاليت (IAP) يا غلظت آن. از آنجا كه رابطة توده جرمي CaCo₃، 100=(16×3)+12+40 مي باشد، ما همان چيزي را داريم كه فعاليت (a) ناميده مي شود و از راه حل ^5-10×2=100/002/0 بدست مي آيد.

اين قبيل راه حلها نشان مي دهد كه بر اساس تجربيات آزمايشگاهي اين ماده مي تواند مقدار CaCo₃ بيشتري را در خود حل كند. در حقيقت، در آب 25 مي تواند، ^2-10×91/2 CaCo₃ را در خود حل كند. (نگه دارد). به همين ترتيب مي بيند كه حجم آن بيشتر از مثال ساده ما بود. بنابراين همانطور كه گفته و فهميده شد آب مي تواند مقدار بيشتري CaCo₃ را در خود حل كند.

از آنجا كه خيلي از محلولهاي آبي در ارتباط متقابل با هوا قرار دارند. ما همچنين مجبور مي شويم كه غلظت اجزاء گازي در محلول را هم توضيح دهيم (براي مثال CO₂). البته اين كار بخصوص نيست كه فشار هر گازي از يك سو در تقابل با مايع است و از سوي ديگر اين فشار رابطه مستقيمي با كسر اجزاء در گاز دارد. بنابراين ما در مورد بخشي از فشار يعني جزء I صحبت مي كنيم. P_I= x_IP

خيلي از هوازدگيهاي طبيعي و واكنشهاي تشكيل رسوب برگشت پذيرند به اين ترتيب كه مي توانند بسته به شرايط محلي و قابل دسترس بودن يونها از طريق حل شدن H⁺ و غيره به عقب يا جلو باز گردانند. بنابراين در آب خالص (يونهاي OH^- و يا H⁺ وجود ندارد).

فهرست مطالب:
تقابل سنگ و آب: 1
تجزيه فيزيكي و شيميايي سطح بستر خاك و جدا شدن رسوبات: 1
1-2- مقدمه: 1
2-2- آبهاي طبيعي بعنوان ارتباطات پروتونها: PH، اسيد هيدروليز (آبكافت) و فرسايش سنگ آهك (كلسيت). 4
اطلاعات بيشتر در مورد ويژگيها و نقش آب در هوازدگي سنگ: 9
3-2- يونهاي فلزي، انتقال الكترون و نمودار PH: 11
4-2- بررسي رفتار كانيهاي سيليكات در طي هوازدگي شيميايي: 14
توليد شكستگي و اشكال جديد كاني 14
اطلاعات بيشتر در مورد واكنشهاي هوازدگي ترموديناميك: 18
كوارتز: 20