هوازدگی مجموعه ای از فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی است که وضعیت فیزیکی و شیمیایی سنگ ها و خاک را در سطح زمین یا نزدیک به آن تغییر می دهد. هوازدگی شیمیایی، فرآیندی است که طی آن سنگ ها توسط فرآیندهای شیمیایی تجزیه، حل یا تکه تکه می شوند.

واکنش‌های شیمیایی پیوندهایی که سنگ‌ ها را در کنار هم نگه می ‌دارند، شکسته و باعث می ‌شود که آنها به قطعات کوچک ‌تر تبدیل شوند. هوازدگی باعث فرسایش می شود. فرسایش فرآیندی است که ذرات سنگ از محیط اصلی خود دور شده و در مکان های هم سطح دیگر رسوب می کنند.

عوامل اولیه هوازدگی شیمیایی آب، اکسیژن و اسیدها هستند. این عوامل با سنگ های سطحی واکنش داده و کانی های جدیدی را تشکیل می دهند که در حالت تعادل یا پایدار هستند. هر یون اضافی باقی مانده از واکنش های شیمیایی به آب اسیدی منتقل می شود. در ادامه مقاله توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می گردد لطفا همراه ما باشید.

هوازدگی چگونه رخ می دهد؟

هنگامی که یک سنگ میلیون ها یا میلیاردها سال پس از تشکیل به سطح زمین آورده می شود، کانی های اولیه که در اعماق پوسته تحت فشار و دما های بالا متبلور شده اند، در محیط زمین ناپایدار بوده و در نهایت تجزیه می شوند. سنگ ها نه تنها توسط آب، باد (اکسیژن)، اسیدها و یخ تغییر می کنند بلکه می توانند توسط مواد شیمیایی نیز تغییر کنند.

هوازدگی شیمیایی در مناطقی که آب فراوان وجود دارد بسیار شدیدتر است. اسیدها ترکیبات شیمیایی هستند که در آب تجزیه می شوند و اتم های هیدروژن آزاد می شوند. اتم‌های هیدروژن اغلب جایگزین عناصر دیگر در ساختارهای معدنی می‌ شوند و آنها را تجزیه می ‌کنند، تا کانی‌های جدیدی را تشکیل دهند که حاوی اتم‌ های هیدروژن هستند.

آب باران معمولا حاوی دی اکسید کربن به صورت محلول است و ماهیتی کمی اسیدی دارد. سوزاندن موادی مانند زغال سنگ، نفت و بنزین باعث آزاد شدن دی اکسید کربن، نیتروژن و گوگرد در اتمسفر می شود که با آب باران واکنش می دهد و اسیدهای کربنیک، نیتریک و سولفوریک بسیار قوی تری تشکیل می دهد که به محیط زیست آسیب می زند. این فرآیند رهاسازی اسیدها در محیط به باران اسیدی معروف است.

تعریف هوازدگی شیمیایی

هوازدگی شیمیایی فرآیندی است که در آن ترکیبات معدنی سنگ ها تغییر می کند. هوازدگی شیمیایی می تواند باعث تجزیه و حتی حل شدن مواد معدنی شود و مهمترین فرآیند برای تشکیل خاک است. هوازدگی شیمیایی باعث افزایش سطح موثرتر سنگ می شود. از آنجایی که واکنش‌های شیمیایی عمدتاً در سطح سنگ‌ ها اتفاق می‌افتد بنابراین هرچه قطعات کوچک ‌تر باشند سطح در دسترس برای واکنش بیشتر است.

هوازدگی شیمیایی در واقع  تضعیف و متعاقب آن، متلاشی شدن سنگ در اثر واکنش های شیمیایی است. این واکنش ها شامل هیدراتاسیون، هیدرولیز، کربناته شدن، اکسیداسیون و احیا است. این فرآیندها یا مواد معدنی را تشکیل می دهند یا از بین می برند و در نتیجه ماهیت ترکیب معدنی سنگ را تغییر می دهند. وجود دما و به ویژه رطوبت برای هوازدگی شیمیایی حیاتی است.

فرآیندهای دخیل در هوازدگی شیمیایی

هیدراتاسیون

هیدراتاسیون یکی از رایج ترین فرآیندها در طبیعت است. انحلال یا هیدراتاسیون فرآیندی است که طی آن سنگ ها هنگام قرار گرفتن در معرض آب باران حل می شوند. این فرآیند با مواد معدنی ثانویه مانند اکسید آلومینیوم و کانی های اکسید آهن و گچ کار می کند. مواد معدنی تشکیل دهنده خاک که قبلا در سنگ ها قرار داشتند فاقد آب بوده و در مواجهه با شرایط مرطوب، هیدراته می شوند.

هیدرولیز

هیدرولیز واکنش های شیمیایی ناشی از آب است. آب با سنگ واکنش نشان می دهد و اندازه و ترکیبات شیمیایی مواد معدنی را تغییر می دهد و مقاومت آنها را در برابر هوا کاهش می دهد. هنگامی که مواد معدنی هیدرولیز می شوند، سنگ های کریستالی و مواد معدنی رسی مانند یون های کلسیم، پتاسیم و سدیم تولید می شوند.

این نوع واکنش شیمیایی در سنگ های آذرین بسیار رایج است. این واکنش ها یا به شکل هیدراتاسیون یا به شکل دهیدراتاسیون است. جذب آب در سنگ مربوط به هیدراتاسیون است، در حالی که حذف آب از سنگ مربوط به دهیدراتاسیون است. هیدراتاسیون حجم سنگ را افزایش می دهد در نتیجه اندازه آن تغییر می کند.

برخی از مواد موجود در سنگ ها به طور مستقیم در آب محلول هستند. مواد محلول در اثر عمل مداوم آب حذف می شوند و سنگ دیگر جامد نمی ماند و دارای سوراخ ها، شیارها یا سطح ناهمواری می شود که در نهایت تکه تکه می شود یا تجزیه می شود. هنگامی که آب با انحلال اسیدهای آلی و معدنی اسیدی می شود، عمل هیدرولیز به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

کربناته شدن

کربناته شدن مخلوط آب با دی اکسید کربن، برای تولید اسید کربنیک است. کربناته شدن زمانی اتفاق می‌ افتد که کانی‌ های سنگی با اسید کربنیک ضعیف واکنش نشان می‌ دهند. در اثر این واکنش آب با دی اکسید کربن موجود در جو ترکیب می شود. اسید کربنیک باعث تجزیه و حل کردن مواد معدنی موجود در سنگ می شود.

مواد محلول توسط آب های زیرزمینی شسته می شوند و یون های محلول در منابع آب زیرزمینی ذخیره می شوند. سنگ هایی مانند سنگ آهک و فلدسپات این نوع هوازدگی شیمیایی را بیشتر تجربه می کنند. این نوع هوازدگی در شکل گیری غارها، بسیار اهمیت دارد.

اکسیداسیون

اکسیداسیون نوع دیگری از هوازدگی شیمیایی است. اکسیداسیون به نام زنگ زدگی نیز شناخته می شود و فرآیندی است که در آن کانی های سنگی یک یا چند یون یا اتم را در حضور اکسیژن از دست می دهند. هنگامی که مواد معدنی موجود در سنگ  اکسید می شوند، در برابر هوا مقاومت کمتری خواهند داشت. اکسیژن از طریق فرآیند اکسیداسیون با مواد دیگر ترکیب می شود و باعث از بین رفتن یون ها یا اتم ها می شود.

به عنوان مثال، فلز آهن زنگ می زند، زیرا یون های آن با از دست دادن یک الکترون از شکلی به شکل دیگر تغییر می کنند. وقتی آهن اکسیده می شود قرمز یا زنگ زده می شود. به روشی مشابه، کانی ‌های آهن‌ دار در سنگ ‌ها با از دست دادن یون‌ هایی که ساختار و اندازه آن را از شکلی به شکل دیگر تغییر می ‌دهد، چنین فرآیندی را طی می ‌کنند. بنابراین فرسودگی سنگ ها با اکسیداسیون تسریع می شود، زیرا اکسیدهای حاصل از مواد اولیه ضعیف تر هستند. تغییر رنگ سنگ، نمونه بارز تجزیه سنگ از فرآیند اکسیداسیون است.

کاهش

فرآیند حذف اکسیژن، برعکس فرآیند اکسیداسیون است. این فرآیند در تغییر رنگ خاک به خاکستری، آبی یا سبز بسیار اهمیت دارد. در شرایط آب اضافی یا غرقابی (کمتر یا بدون اکسیژن) در محیط فرآیند کاهش صورت می گیرد.