التجوية الكيميائية وأنواعها

ما هي التجوية الكيميائية

هي عملية مرتبطة بتدهور المعادن والصخور وتحللها وإضعافها في ظل البيئة المحيطة لها وهو نتيجة لتفاعلات كيميائية ناتجة عن تفاعلها مع الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والمياه بالإضافة إلى الأحماض وتعتبر

التجوية

السبب في الإختلافات بين الصخور والسبب الرئيسي في التكونات المميزة للكهوف مثلًا وهي أيضًا السبب في تشققات الهياكل الصخرية القديمة كتمثال أبو الهول في مصر .

أنواع التجوية الكيميائية

يوجد عدة أنواع مختلفة للتجوية الكيميائية ويختلف كل نوع عن الأخر في العديد من الخصائص ويمكن أن يتواجد أكثر من نوع مع الأخر فى نفس البيئة وأن يعملوا سويا على التأثير على الصخور والأملاح ويمكن أيضًا أن يتواجد نوع واحد فقط دون الآخرين ومن هذه الأنواع :

التكربن Carbonation

تتفاعل الأمطار عند تواجدها في الجو مع ثاني أكسيد الكربون الذي يكون حمض الكربونيك الذي له أثر كبير في إذابة بعض المعادن ومع أنه حمض ضعيف جدًا إلا أنه يتفاعل مع كربونات الكالسيوم الموجودة في الحجارة فيؤثر على الصخور والأحجار ويذيبها ويعتبر الحجر الجيري من أكثر أنواع الحجارة تأثرًا بالتكربن ومن أمثلة الحجر الجيري الذي تم كربنته الهياكل الشهيرة الموجودة بكارست جنوب الصين ويوجد الكارسيت في العديد من دول العالم متمثلًا في الكهوف والجداول المائية والتكوينات الصخرية المميزة .

الأكسدة Oxidation

الأكسجين هو العنصر الأساسي في تفاعلات الأكسدة والإختزال وهو يتفاعل مع الصخور من خلال عملية تسمى الأكسدة والأكسدة هنا في الصخور هي عملية تكوين الصدأ أو أكسيد الحديد والذي يحدث نتيجة تفاعل الأكسجين مع الحديد لتشكيل أكسيد الحديد أو ما يعرف بالصدأ وهو السبب الأساسي لتغيير لون الصخور وتحويلها إلى اللون الأحمر هذا بالإضافة إلى جعل المنطقة التي تعرضت للصدأ أكثر عرضة للكسر وأكثر هشاشة ومن المعادن التي تمتاز بنسبة حديد عالية تؤدي إلى تأثرها بالأكسدة البيروكسين والأمفيبول .

التأدرات Hydration

ويطلق عليها اسم الترطيب وذلك لما يتم من إمتصاص المعادن للمياه وأيضًا لما تحويه من التفاعل الكيميائيً للماء مع الصخور فتحوله إلى الصورة المائية منه وتغير التركيب الكيميائي للمعدن فيؤدي ذلك إلى زيادة حجم المعدن وطراوته وزيادة الفراغ فيه فعند إضافة الماء مثلًا H2O إلى كبريتات الكالسيوم CaSO4 يتم تكوين ثنائي هيدرات كبريتات الكالسيوم وهو يتحول من الأنهيدريت بإضافة الماء إلى الجبس وهو ما يمثل مركب جديد ومختلف وتوجد هذه العملية في نصب الرمال البيضاء في نيو مكسيكو .

التحلل المائي Hydrolysis

الماء من العناصر التي قد تؤدي إلى إذابة مادة ما وتغييرها كيميائيًا ويتم ذلك في عملية تسمى التحلل المائي وهي تعني تفاعل المياه والحمض الموجود به مع المعادن الموجودة داخل أنواع معينه من الصخور فيؤدي ذلك إلى تحللها فالطين مثلًا ينتج من الفلسبار وكذلك يتم تحويل معادن الصوديوم إلى محلول مياة ملحي ومن أشهر الأماكن الناتجة عن التحلل المائي المنحدرات المتوهجة الموجودة في إستراليا .

التحمض Acidification

التحمض عملية تعني التفاعل بين الصخور والأحماض كالمطر الحمضي مثلًا الذي ينتج عن الإحتراق الناتج من الوقود الإحفوري والفحم أو حتى البراكين وهو عبارة عن مياه تحتوي على حمض الكبريتيك والنيتريك التي تخلق تفاعلات بينها وبين الصخور عند الإصطدام به فيؤدي ذلك التفاعل إلى التغيير في تركيبته وتنعيمها وتآكل السطح . بالإضافة إلى المطر الحمضي توجد أيضًا مجموعة من الطحالب والفطريات التي تؤدي إلى التحمض ومن أمثالها الأشنات وهي تسبب تجوية سريعة وتغير لون الحجر ومن أشهر أمثلة التجوية الناتجة عن التحمض بسبب الطحالب والفطريات تمثال بوذا ليشان الصيني وتحول لونه إلى اللون الأسود .[1]

الإختزال REDUCTION

وهي عملية معاكسة لعملية الأكسدة ويقصد بها إزالة الأكسجين من الصخور أو العناصر والمعادن وتؤدي هذه العملية إلى التغير في لون التربة وتحويله إلى اللون الأخضر أو الأزرق أو حتى الرمادي وهي تقوم بتحويل الحديد إلى مركبات حديدية عند وجود المياه أما في حالة إنعدام الأكسجين أو نقصه يحدث الإختزال فيختزل الحديديك إلى حديدوز وذلك مثل :

2Fe2O3 (الهيماتيت) – O2 → 4FeO (أكسيد الحديدوز)[2]

الإذابة solubility

يعتبر الماء من المزيبات القوية في حالة إحتواءه على ثاني أكسيد الكربون أو إحتواءه على أملاح أو حتى بعض الأحماض العضوية حتى لو كانت أحماض خفيفة كالنيتريك أو الفسفوريك وتتزايد قابلية الأملاح للذوبان مع زيادة درجات الحرارة فيصبح المكان مهيأ لجزئ الماء للإرتباط بنفسه وإطلاق الأيونات ويمكن أن يؤدي ذلك إلى إنحلال الجبس إلى كبريتات في المياه ووجود كميات كبيرة من الكبريتات في المياه الطبيعية يؤدي إلى مهاجمة الأسمنت فيؤدي ذلك إلى إنهيار مقاومة الكريت بسرعة وقد يتم إعادة أنتاج الجبس في المياه المشبعة بالكبريتات عن طريق إستبدال الكالسيت في الحجر المسامي ويؤدي ذلك إلى تآكل الملح كتحويل الكالسيت إلى بيكربونات الكالسيوم CaCO3 مثلًا . [3]

أين تحدث التجوية الكيميائية

يمكن أن تحدث التجوية الكيميائية في الأماكن ذات المناخ الرطب والدافئ وهو ما يعتبر المناخ الأفضل لها وتحدث هذه العمليه بصورة أسرع في الأماكن التي تمتاز بدرجات الحرارة المرتفعة كالمناطق الإستوائية وأسرع كثيرًا من الأماكن الباردة وتواجد الماء وتعتبر التجوية الكيميائية خاصتًا عمليتي الأكسدة والتحلل المائي المرحلة الأولى في إنتاج التربية .[4]

عناصر التجوية

يوجد العديد من

عوامل التجوية الكيميائية

التي تؤثر على الصخور والمعادن منها :

• المناخ : حيث تؤثر درجات الحرارة والأمطار على الصخور ومعدل التجوية الكيميائية .
• التربة : حيث تؤثر التربة على معدل التجوية الكيميائية وذلك لأن التربة تحتفظ بمياه الأمطار وتعرض الصخور المغطاه بها لفترة أطول من التفاعلات الكيميائية مع المياه وذلك أكثر كثيرًا من الصخور التي لا تغطيها التربة هذا بالإضافة إلى إحتواء التربة على الكائنات الحية والبكتيريا والنباتات التي تزيد من حمضية البيئة المحيضة بالصخور .
• المعادن : للمعادن الموجودة في الصخور الموجوده في التربة دور كبير في التجوية حيث يمكن أن تساهم في سرعة التحلل وذلك أسرع من الصخور المعرضة للهواء .
• مدة التعرض : تزداد درجة التغير والإنحلال والتفكك كلما زادت فترة التعرض لعوامل التجوية .[6]

أنواع تجوية أخرى

يوجد العديد من أنواع التجوية التي تختلف كثيرًا عن التجوية الكيميائية وجميعهم يؤثرون على الأرض بطرق مختلفة وتأثيرات متنوعه فهناك التجوية البيولوجية والتجوية الفيزيائية و

الفرق بين التجوية الكيميائية والفيزيائية

مثلًا أن التجوية الفيزيائية تقوم على تغير الصخور بدون تواجد أي مكون كيميائي كشكل الأرض الناتج عن الحركة الأرضية الطبيعية أما التجوية البيولوجية فهي نتيجة لضعف الصخور والحيوانات والنباتات كنمو النباتات عبر الصخور مثلًا وجميع أنواع التجوية تعمل سويًا في عمليه تآكل الأرض وتغييرها .[1]

طرق تقليل التجوية

هناك عدة طرق يمكن إستخدامها لتقليل عملية التجوية ومحاولة السيطرة على التغيرات التي تحدث للصخور والمعادن ومن هذه الطرق :

• محاولة تقليل الشقوق الموجودة في الصخور الناتجة عن تسرب المياه إليها وتجمدها وذلك عن طريق إستخدام الملح فعند إنخفاض درجات الحرارة وتواجد الملح يمنع الملح الماء من التجمد فيمكن ملء الصخور به وحتى الأسمنت .
• يمكن أيضًا إستخدام حواجز الرياح لتقليل التجوية
• يمكن وضع مواد خاصة بمنع التسرب على الأسطح ومنع التحلل حيث يتم منع التجوية .
• إزالة الأعشاب الضارة بإستمرار .
• إزالة وتكسير الأشنات والطحالب وما ينتج عنها من تحلل .[5]