Що таке силікатне вивітрювання?

Існує три форми вивітрювання, що становлять фізичні, хімічні та біологічні процеси. Хоча вивітрювання можна сплутати з ерозією, є незначні відмінності. Ерозія відбувається з руйнуванням, транспортуванням та осадженням матеріалу, тоді як вивітрювання змінює або дезінтегрує матеріал у вихідному положенні. Силікатне вивітрювання може допомогти сформувати поверхню Землі, регулювати глобальний та хімічний цикли і навіть визначити надходження поживних речовин в екосистеми.

Якщо ви виходите на вулицю і берете каміння на своєму задньому дворі, швидше за все, ви тримаєте каміння, що містить силікатні мінерали. Силікати складають приблизно 95 відсотків земної кори та мантії і є головним компонентом магматичних порід - кристалічних або склоподібних порід, що утворюються в результаті охолодження та затвердіння магми. Мінерали з цим поєднанням кремнію та кисню також містяться, хоча і не так багато, в осадових породах (утворених інші фрагменти гірських порід і цементовані між собою) та метаморфічні породи (утворені нагріванням та тиском існуючих скеля).

Основним складом всіх силікатних мінералів є кремній-кисневий тетраедр - тверда речовина, обмежена багатокутниками з чотирма гранями. Композиція включає центральний катіон кремнію, пов'язаний з чотирма атомами кисню, які розташовані в кутах правильного тетраедра. Приблизно 25 відсотків усіх відомих мінералів і 40 відсотків найпоширеніших - це силікати. Зв'язки, що зв'язують кремній та кисень, розвиваються протилежним чином зарядженими іонами та спільними електронами.

•••Зображення Flickr.com, люб’язно надано Леонардо Агіаром

Поверхня Землі формується внаслідок атмосферних впливів або від фізичних, хімічних або біологічних факторів. Ці фактори можуть діяти окремо або як об’єднані сили. Фізичне вивітрювання спричинює розпад гірського матеріалу без присутності розпаду. Теплове розширення - поперемінний процес заморожування та розморожування, як це видно в північній частині Сполучених Штатів та більшості Канади - є основним джерелом фізичного вивітрювання. Хімічне вивітрювання відбувається, коли мінеральний склад породи змінюється.

На думку Сігурдура Р. Гісласон, Інститут наук про Землю (Ісландія) та Ерік Х. Oelkers, Géochimie et Biogéochimie Experimentale (Франція), "силікатне вивітрювання (хімічне вивітрювання) вважається, що він контролює клімат, споживаючи атмосферний вуглекислий газ (СО2) "протягом геологічного часу масштаб. Зрештою СО2 зберігається в океані як карбонати. Третина силікатного вивітрювання є результатом вивітрювання на вулканічних островах і континентах. Атмосферний потік споживання СО2 значною мірою зумовлений частково високими показниками вивітрювання базальту. З кожним підвищенням температури на один градус показники хімічного вивітрювання збільшуються приблизно на 10 відсотків. Але більшість силікатів розчиняються невідповідно вивітрюванню, оскільки вони приєднуються до інших мінералів, таких як глини. Ці суспендовані силікати, що переносяться в океани, є високореактивними в океанічних водах і, отже, залежать від клімату.

•••Зображення Flickr.com, люб’язно надано flydime

З гірських порід, оголених на поверхні Землі, приблизно 90 відсотків становлять силікати. Приблизно чверть цієї породи є нав'язливою - наприклад, граніт - чверть екструзивно - вулканічна - а інша половина метаморфічна і "Докембрій" - період часу, який триває приблизно від 4 мільярдів років тому (приблизний вік найдавніших відомих порід) до 542 мільйонів років тому. Будучи силікатним макіяжем, вулканічна порода витримує найшвидшу погоду. Але для вивітрювання силікатів для стабілізації атмосферного СО2 знадобиться понад 1 мільйон років, хоча силікатне вивітрювання прискорює видалення СО2. З огляду на цей часовий проміжок - придушення рослинності та темпи вивітрювання - рівні CO2 повернуться вище рівня доіндустріального часу.