PRODUKTY WIETRZENIA

Powstawanie różnych produktów wietrzenia determinowane jest przez szereg czynników
działających podczas tego procesu. Ogólne warunki powstawania różnych produktów rozpadu ilustruje poniższy schemat:
Produkty wietrzenia ogólnie dzieli się na :
  1. minerały ilaste,
  2. tlenki i wodorotlenki glinu, żelaza, tytanu i krzemu (tzw. trwałe produkty końcowe rozpadu),
  3. uwolnione jony.
Minerały ilaste oraz tlenki żelaza i glinu (najczęściej uwodnione) stanowią najbardziej
rozdrobnioną koloidalną fazę gleby. Są one najaktywniejszymi składnikami mineralnej frakcji gleby i posiadają ogromne znaczenie w kształtowaniu szeregu jej właściwości. Zagadnienia związane z mineralogią tych związków stanowią oddzielną, skomplikowaną gałąź wiedzy, wciąż jeszcze nie do końca poznaną. Na stronach poświęconych minerałom ilastym oraz tlenkom żelaza, glinu i tytanu podano wiadomości dotyczące ich budowy, cech makroskopowych oraz występowania. Poniżej przybliżone zostaną zagadnienia związane z ich genezą i specyficznymi właściwościami.

I. Geneza minerałów ilastych. Wtórne minerały glinokrzemianowe powstały w większości
z takich minerałów pierwotnych jak skalenie, miki, amfibole i pirokseny. Istnieją dwie drogi powstawania minerałów wtórnych:

II. Źródło ujemnych ładunków w minerałach ilastych. Na stronie poświeconej minerałom
ilastym, jako jedną z charakterystycznych cech tych minerałów wymieniono ich elektroujemność. Istnieją dwie możliwości powstawania ładunków ujemnych towarzyszących cząstkom minerałów ilastych:
  1. na krawędziach sieci krystalicznej minerałów ilastych znajdują się grupy hydroksylowe (-OH), związane z atomem krzemu lub glinu. Wchodzący w ich skład wodór związany jest z tlenem dość luźno (prawdopodobnie kowalentnie) i przy wysokich wartościach pH wykazuje tendencje do oddysocjowywania. Powierzchnia koloidu uzyskuje w ten sposób ładunek ujemny (niezrównoważony ładunek ujemny tlenu), który zrównoważony zostaje wskutek przyłączenia kationu zasadowego. Zjawisko to jest typowe dla minerałów ilastych o sieci dwuwarstwowej (typu 1:1). Również minerały o budowie trójwarstwowej wykazują podobne właściwości, zwłaszcza na narożach i krawędziach zniszczonych struktur krystalicznych. Powstałe w ten sposób ładunki ujemne są - przynajmniej częściowo - zależne od pH. W glebach średnio i silnie kwaśnych siła wiązania kowalencyjnego łączącego wodór z tlenem jest znaczna i ujemne ładunki na powierzchni sieci krystalicznej nie ujawniają się. Przy odczynie od pH 6 wzwyż siła wiązania kowalencyjnego słabnie i wodór może być łatwo zastępowany przez inne kationy.
  2. W sieci krystalicznej minerałów ilastych może dochodzić do tzw. izomorficznych podstawień jonowych. Istotą tego procesu jest zastępowanie danego atomu sieci krystalicznej innym, posiadającym zbliżony promień jonowy. W warstwie tetraedrów atom Si4+ może być podstawiany przez atom Al3+, natomiast w warstwie oktaedrów atom Al3+ może być podstawiany przez atomy Mg2+ lub Fe2+. W obu wypadkach pojawia się jedna wolna wartościowość ujemna. W przeciwieństwie do ładunków występujących na krawędziach kryształów, ładunki powstałe wskutek izomorficznych podstawień nie zależą od pH i określane są jako ładunki trwałe. Zjawisko podstawiania jonów występuje prawdopodobnie we wszystkich minerałach ilastych typu glinokrzemianowego, jednak ilość powstających ładunków ujemnych jest największa w minerałach o budowie trójwarstwowej.

  3. Zdolność minerałów ilastych do wymiany kationów z roztworem glebowym decyduje o ich ogromnym znaczeniu w kształtowaniu właściwości sorpcyjnych gleby. Stanowią one, obok związków próchniczych, podstawowy składnik kompleksu sorpcyjnego gleby. Na zdolności sorpcyjne gleb wpływ ma nie tylko ilość minerałów ilastych, ale także i
    ch jakość. Ilość kationów sorbowanych przez minerały ilaste zależy bowiem od ich powierzchni właściwej. Poszczególne minerały ilaste różnią się między sobą właściwościami, co ilustruje poniższa tabela:

Minerał

Odległość międzypakietowa

(nm)

Rodzaj struktury - pakiety

Powierzchnia właściwa

m2 . g-1

Pojemność wymienna kationów

mmol /100g

Kaolinit

0,72

1:1 - nie rozszerzająca się

14 - 23

0 - 15

Haloizyt

0,72

1:1 - nie rozszerzająca się

102

5 - 15

Hydrohaloizyt

1,01 - 0,95

1:1 - kurczące się

430

5 - 50

Illit

1,00

2:1 - nie rozszerzająca się

67 - 100

5 - 40

Wermikulit

1,40 - 1,50

2:1 - częściowo rozszerzająca się

10 - 300

100 - 170

Montmorillonit

0,96 - 2,14

2:1 - rozszerzająca się

600 - 800

60 - 130

Allofany

--------

bezpostaciowe

260

50 - 200

III. Tlenki i wodorotlenki żelaza glinu i tytanu. Badanie tej grupy minerałów jest jeszcze
bardziej skomplikowane niż badanie minerałów ilastych. Prawdopodobnie wykazują one podobne do minerałów ilastych właściwości: posiadają budowę krystaliczną, są nośnikami ładunków ujemnych i mają zdolność do wymiany kationów z roztworem glebowym. Ilość ujemnych ładunków jest jednak mniejsza niż w przypadku minerałów ilastych, dlatego też zdolności sorpcyjne tych minerałów są mniejsze. Tlenki i wodorotlenki żelaza, glinu i tytanu występują w glebie w postaci koloidalnego filmu, swoistego "płaszcza" na powierzchni cząstek mineralnych. Są bardzo trudne zarówno do wyseparowania jak i do zidentyfikowania. Wszystkie są skrajnie słabo rozpuszczalne w normalnych roztworach glebowych (pH 4 - 9) - ich rozpuszczalność mierzy się w milimolach na litr roztworu. Najbardziej pospolitymi minerałami należącymi do tej grupy są: IV. Uwolnione jony. W procesie wietrzenia dochodzi do uwolnienia ze zniszczonych struktur
krystalicznych szeregu jonów: magnezu, potasu, wapnia, fosforu, żelaza i in. Jony te zostają włączone do biogeochemicznego obiegu pierwiastków. Część z nich ulega wymyciu, część zaś wykorzystywana jest jako składniki pokarmowe roślin oraz w tworzeniu struktur krystalicznych minerałów wtórnych.


Powrót do strony głównej