1 / 28

Trošenje

Trošenje. čvrsta stijena → trošena stijena → tlo. fizičko trošenje kemijsko trošenje endogeni okoliš → egzogeni okoliš. Fizičko trošenje -bez promjene kemizma minerala i stijena

kale
Download Presentation

Trošenje

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Trošenje čvrsta stijena → trošena stijena → tlo • fizičko trošenje • kemijsko trošenje • endogeni okoliš → egzogeni okoliš

  2. Fizičko trošenje • -bez promjene kemizma minerala i stijena • -termalne ekspanzije i kontrakcije, led , vjetar, korijenje biljaka, gravitacija,… • -dominira u aridnim i polarnim klimama • -stvaranje prvih pukotina, usitnjavanje stijena – povećavanje spec. površine čestica

  3. 2. Kemijsko trošenje • -promjena kemizma minerala i stijena • -promjena volumena, ispiranje • -voda + otopljeni plinovi (O2, CO2, H2S,…) + otopljene krutine (organske i anorganske) • otapanje • hidratacija i hidroliza • hidratacija – absorpcija vode • hidroliza – kemijska reakcija s vodom koja proizvodi H+ ili OH- ione • oksidacija • (adsorpcija kationa na površinu formiranih koloidnih čestica)

  4. 3. Biološki doprinos trošenju -fizičko trošenje -kemijsko trošenje -ciklus C, N,… -utjecaj na pH -utjecaj na redox-potencijal -kompleksiranje organskim kompleksima

  5. Bowenov niz – Goldichev niz Temperatura ~1200°C (Mg,Fe)2SiO4 CaAl2Si2O8 XY(Si,Al)2O6 X=Ca, Na, Mg, Fe2+ Y=Al, Fe3+, Cr, Mg, Fe2+, Mn XY2Z5(Si, Al, Ti)8O22(OH, F)2 X =Na, K Y=Na, Ca, Fe2+, Li, Mn2+, Al, Mg Z =Fe3+, Mn3+,Cr3+, Al,Ti NaAlSi3O8 K(Mg,Fe)3AlSi3O10(F,OH)2 KAlSi3O8 KAl2(AlSi3O10)(F,OH)2 ~600°C

  6. Što sve utječe na trošenje? • otpornost minerala na trošenje • Goldichev niz • općenito podložnost trošenju raste u smjeru sulfidi, karbonati→silikati →oksidi • veličina zrna i struktura stijene • veličina zrna – relativna specifična površina • pukotine (zrnate (granit) vs. porfirne stijene (basalt)) • -klima • -količina padalina • -temperatura • reljef i drenaža terena • erozija • zadržavanje vode

  7. -trošenjem stijena elementi postaju dostupni u okolišu -redistribucija elemenata ovisi o kemijskim svojstvima samog elementa kao i o svojstvima medija koji ga transportira Faze: -čvrsta (imobilna) -tekuća (mobilna) -plinovita (mobilna) -u prirodnim vodama mobilnost elementa ovisi prvenstveno njegovoj topljivosti -npr. Na i Cl – jako topljivi Si – netopljiv ostali elementi – između (topljivost ovisi o različitim parametrima) -sastav vode, pH, Eh, formiranje kompleksa, adsorpcija na koloidne čestice

  8. Produkti trošenja • Rezidualni primarni minerali • Sekundarni minerali nastali tijekom trošenja • Otopljene (mobilne) vrste • Rezidualni primarni minerali • svi minerali su topljivi • gips, halit, kalcit (lako topljivi) → nisu rezidualni minerali • kvarc, cirkon, Ti-oksidi, spineli (teško topljivi – mala brzina otapanja) → rezidualni minerali • barit – teško topljiv, ali podložan eroziji zbog male tvrdoće → nije rezidualni mineral

  9. 2. Sekundarni minerali nastali tijekom trošenja • minerali nastali tijekom trošenja uglavnom su manji od 2 mm • uglavnom nastaju minerali glina te Fe-Al-Mn oksidi i hidroksidi • fazna analiza (XRD, elektronski mikroskop, infracrvena ili Raman spektroskopija)li • glina vs. minerali glina čestice dimenzija ispod 2 mm bez obzira na sastav grupa hidratiziranihalumosilikata uglavnom slojevite strukture te dimenzija ispod 2 mm

  10. Minerali glina iz skupine filosilikata - dvije vrste slojeva - razlika u sastavu i u koordinaciji 1) TETRAEDRIJSKI (T) SLOJ - Si-tetraedri 2) OKTAEDRIJSKI (O) SLOJ - Al-oktaedri - gibbsitni sloj - dioktaedrijske gline (2/3) - Mg-oktaedri - brucitni sloj - trioktaedrijske gline (3/3) Tetraedrijski sloj Oktaedrijski sloj Si/O = 1/2,5 Al/OH = 1/3

  11. Dvoslojne gline (T-O) • Troslojne gline (T-O-T) • Gline s mješovitim tipovima slojeva Dvoslojne gline (T-O) • T i O slojevi vežu se preko zajedničkog atoma kisika i OH-skupine • broj OH skupina smanjuje se za jedan prilikom stvaranja veze • npr. kaolinit • O-sloj: Al + 3OH • T-sloj: Si + 2,5 O prilikom povezivanja T-O slojeva gubi se jedna OH-skupina Formula kaolinita: SiO2,5 Al(OH)2 /×2 Al2Si2O5(OH)4 Struktura kaolinita

  12. Troslojne gline (T-O-T) • T i O slojevi vežu se preko zajedničkog atoma kisika i OH-skupine • broj OH skupina smanjuje se za jedan prilikom stvaranja veze • npr. pirofilit • 1 O-sloj: Al + 3OH • 2 T-sloja: 2 (Si + 2,5 O) prilikom povezivanja T-O slojeva gubi se OH-skupina Formula pirofilita: 2(SiO2,5) Al(OH) /×2 Al2Si4O10(OH)4 -minerali glina imaju širok raspon kemijskog sastava budući da su tertraedrijskom i oktaedrijskom sloju moguće zamjene (npr. O:Al3+ ↔ Fe3+, Cr3+, Fe2+, Mg2+, Li+, itd; T:Si4+ ↔ Al3+ ). -rezultat je smanjenje poz. naboja tj. višak neg. naboja - adsorpcija kationa na vanjsoj površini tetraedrijskog sloja -dvoslojne gline - ograničena zamjena kationa u oktaedrijskim i tetraedrijskim koordinacijama -troslojne gline - širok raspon zamjena

  13. Kapacitet ionske izmjene (CEC - “cation exchange capacity”) • Određivanje CEC-a: • 100 g gline osušimo • osušenu glinu tretiramo zasićenom otopinom NaCl (pH = 7) • glinu tretiramo zasićenom otopinom KCl te mjerimo količinu oslobođenih Na+ iona • rezultat izražavamo u meq/100g

  14. Minerali glina kao indikator uvjeta trošenja • kaolinit (Al2Si2O5(OH)4) • - nizak pH + voda (doprinosi izluživanju K, Na, Ca, Mg,…) • humidna klima, rudničke vode, hidrotermalna aktivnost • montmorilonit ((Na,Ca)0.33(Al,Mg)2(Si4O10)(OH)2·nH2O) • neutralan do alkalan pH + nepotpuno izluživanje K, Na, Ca, Mg,… • teren sa smanjenom drenažom, poplavljeni tereni, djelomična evaporacija, semi-aridna klima • može predstavljati i međuprodukt trošenja feromagnezijskih minerala (ultrabazičnih stijena) u kaolinit • ilit ((K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,(H2O)]) • - dubokomorski sedimenti • - kopneni facijesi • vermikulit ((Mg, Al)3(Al,Si)4O10(OH)2·4H2O) • - Mg-vermikulit uglavnom je produkt trošenja bazičnih stijena • - Al-vermikulit uglavnom je produkt trošenja tinjaca i drugih alumosilikata u humidnoj klimi

  15. Oksidi i hidroksidi željeza i aluminija -limonit (Fe2O3 × nH2O) -hematit (Fe2O3) -goethit (Fe2O3 × H2O ili FeO(OH)) -gibsit (Al2O3 × 3H2O ili Al(OH)3) -diaspor (Al2O3 × H2O ili AlO(OH)) -jarosit (KFe3+3(OH)6(SO4)2) goethit limonit

  16. 3. Otopljene (mobilne) vrste • karbonati → Ca2+, Mg2+, HCO3-, CO32- • silikati→ alkalni, zemnoalkalni elementi, silicijska kiselina (silica) • Ca, Mg – bazične, ultrabazične stijene • Ca je mobilniji od Mg (Mg se adsorbira na gline te ulazi u strukturu montmorilonita i klorita) • Na, K – kisele stijene • Na je mobilniji od K (K se adsorbira na gline te ulazi u strukturu ilita)

  17. Nastanak tla Tlo je prirodni materijal sastavljen od minerala i organskih vrsta, diferenciran u horizonte različite debljine, a razlikuje se od materijala koji se nalazi ispod njega u morfološkim i biološkim karakteristikama, kemijskim osobinama te sastavu i fizičkom izgledu. Tlo nastaje trošenjem ishodišnih stijena kombinacijom fizičkih, kemijskih i bioloških procesa.

  18. Razvoj profila tla -slojevi tla razlikuju se od ishodišne stijene, a razlikuju se i međusobno -razlika u boji i teksturi, pH, količini org. tvari, kapacitetu izmjene, granulometrijskom sastavu, mineralnom sastavu,… -debljina slojeva (horizonata) varira od nekoliko cm do nekoliko metara

  19. Horizonti u tlu - svi horizonti ne moraju biti razvijeni -nezrela tla nemaju horizont B -erozija može ukloniti horizont O, A, itd. -detaljnim proučavanjem horizonti se mogu podijeliti na podhorizonte (A1, A2, A3,…) -prema nekim podjelama O =A0, A=A1 i E=A2 -R=matični supstrat R

  20. Horizont O -gotovo čista, djelom raspadnuta, organska tvar

  21. Horizont A -tamno obojeni horizont, sastoji se od humusa i mineralnih zrna -horizont karakteriziran djelomičnim izluživanjem/ispiranjem. -Ispiranje je praćeno procjeđivanjem vode s površine u dublje slojeve. Neke vrste se ispiru u ionskom obliku u otopini (Ca, Na, K, Mg,…), a neke se transportiraju u vidu koloida (Fe,Al-hidroksidi, H4SiO4). -glavni katalizator izluživanja je humus (kompleksna i vrlo otporna smjesa smeđih do tamnosmeđih amorfnih i koloidnih tvari nastalih uglavnom raspadom biljaka. Neke sastojke humusa mogu sintetizirati i organizmi koji žive u tlu). -organske kiseline i organski kompleksi koji nastaju u humusu bakterijskom aktivnošću te CO2 nastao raspadom humusa također doprinose izluživanju u horizontu A. -sniženi pH doprinosi raspadu minerala te mobilizaciji metala adsorbiranih na mineralima glina, Fe i Al-okside/hidrokside te organsku tvar. -u kojim uvjetima će se željezo mobilizirati u otopini, a ne u koloidu?

  22. Horizont E -svjetlo obojeni horizont s malo organske tvari -horizont karakteriziran intezivnimizluživanjem/ispiranjem. -ovaj horizont može nedostajati u suhim klimama ili mladim tlima.

  23. Horizont B -smeđe do narančasto obojen horizont. -otopljene i koloidne vrste (gline, hidroksidi, silicijska kiselina) mogu biti odložene u ovom horizontu. -crvena boja ukazuje na prisustvo Fe-oksida -moguće su i manje količine organske tvari

  24. Horizont C -svjetliji od horizonta B -malo ili potpuno bez org. tvari. -rastresiti dio matiĉnogsupstratabezznakovapedogenetskih procesa karakterističnih za ostale horizonte -može predstavljati trošeni stijenski materijal in situ ili materijal transportiran vodenim tokovima, vjetrom, gravitacijom,… - anorganski procesi trošenja stijena uvijek su izraženi na većim dubinama od dubina formiranja tla. Važnost razlikovanja horizonata prilikom uzorkovanja: -ukoliko radimo prospekciju metala koji su sadržani u rezidualnim mineralima (Ti, Cr, Zr,…) tada ćemo uzorkovati horizont A. -ukoliko radimo prospekciju mobilnih metala tada ćemo uzorkovati horizont B u kojem su se ti metali pretaložili.

  25. Faktori koji utječu na formiranje tla -izvorišna stijena (kemizam) -klima (količina padalina i temperatura) -biološka aktivnost -reljef (erozija, vodno lice) -vrijeme (juvenilna vs. zrela tla) -horizont A – 10-ak godina -horizont B – stoljeća do tisuće godina

More Related