сні уявлення з теорії розчинів з області фізичної хімії.
Дані таблиці 1 показують, що карбонат кальцію, з якого складаються вапняк, мармур і крейда, в дистильованої воді практично не розчиняється, так само як і доломіт.
Таблиця 1 - Розчинність солей [2, с.18]
СольТемпература, 0 СРастворімость, г/лв дистильованої водевілі воді, що містить СО 2 СаСО 3 160,013160,05-0,06СаСО 3 · MgCО 3 250,015? 0,030,12625СaSO 4 182.02202.02252.1NaCl10357.2
Розчинність зазначених карбонатів значно вища в воді, що містить вуглекислий газ, але, тим не менш, вона набагато нижче, ніж розчинність сірчанокислого кальцію, з якого складаються гіпс і ангідрит, і тим більше хлористого натрію (кам'яна сіль). Навіть при температурі, значно нижчою, ніж зазначена для інших солей, розчинність хлористого натрію на кілька порядків вище [2].
Карбонат кальцію зустрічається в природі у вигляді мінералів кальциту і арагоніта. Арагоніт трохи більш розчинний у воді, ніж кальцит, але різниця практично незначна. Наведені в таблиці дані про розчинність карбонату кальцію і подвійний вуглекислої солі кальцію і магнію (доломіт), на жаль, важко порівняти, оскільки для подвійної солі вказана розчинність в воді, що містить вчетверо більше вуглекислого газу, ніж у випадку карбонату кальцію.
. 2 Процес розчинення карбонатних порід
Найбільш істотна відмінність карбонатного карсту від інших літологічних типів полягає в особливому ході ін?? цесса розчинення карбонатних порід. Карбонатні породи практично розчинні лише в воді, що містить вільну вуглекислоту або ж інші мінеральні та органічні кислоти. Крім цього розчинність карбонатних порід може підвищуватися, якщо у воді містяться деякі солі, наприклад NaCl.
Процес розчинення вапняку в воді, що містить вільну вуглекислоту, відбувається досить складно. Він являє собою сукупність різних хімічних перетворень, тісно пов'язаних між собою. Найбільш істотні з них наступні [3]:
СаСО 3 (тверд.)? СаСО з (розчинений.)
СаСО з (розчинений.)? Са 2+ + СО 3
СО 2 (возд.)? СО 2 (водн.)
СО 2 (водн.) + Н 2 О? Н 2 СО 3
Н 2 СО 3? Н + + НСО 3 -
Н + + СО 3? НСО 3 -
У цій взаємодії рівноваг швейцарський карстовед А. Бёглі виділив чотири фази, послідовно вступають у дію. У першій фазі вапняк розширюється у воді безпосередньо, без жодної участі міститься у воді вуглекислоти. У другій фазі Н + - іон вугільної кислоти асоціює з СОз-іоном першої фази. У третій фазі у вугільну кислоту та її іони перетворюється фізично розчинений у воді С0 2. Це початок ланцюгової реакції, кінцевим підсумком якої буде подальше розчинення вапняку. Загальна кількість вапняку, розчиненого в другу і третю фази, визначається початковим вмістом С0 2 у воді. Швидкість реакції та обміну речовини в третій фазі висока. Вона збільшується з підвищенням температури. При підвищенні температури на 10 ° С швидкість реакції приблизно подвоюється. Четверта фаза практично починається після завершення трьох попередніх і до кінця контролює хід подальшого розчинення вапняку. СО 2 повітря, яка на початку четвертої фази знаходиться в максимумі нерівноваги з СО 2 у воді, поступово в неї дифундує. Численні умови рівноваги, визначають хід процесів в четвертій фазі. Вапняк може розчинятися лише до тих пір, поки не наступить рівновага між С0 2 в повітрі і в насиченому розчині бікарбонату кальцію. Швидкість розчинення вапняку лімітується швидкістю дифузії, яка дуже мала. Тому потрібно багато часу, щоб була досягнута гранична концентрація С0 2. При підвищенні температури спостерігається значне прискорення дифузії і рівновага досягається раніше.
Висока швидкість процесів в трьох перших фазах визначає їх швидке дію на вапняк. Тому навіть на дуже крутих укосах з оголеного вапняку під дією швидко стікала вода встигають утворюватися розділення гострими ребрами паралельні жолобки - желобкові Карри. Під дією четвертої фази виникають борознисті Карри і тріщинні Карри. При дощових опадах дію трьох перших фаз подовжується, оскільки весь час домішуються агресивні води [3].
3.3 Агресивність гірських вод
Агресивність природних вод по відношенню до карбонатних порід може бути пов'язана не тільки з CO 2 і H 2 CO 3, але і з багатьма іншими мінеральними і органічними кислотами. Чинники, що створюють умови для утворення кислих агресивних вод, є значною мірою ландшафтними. До числа цих факторів відносяться: атмосферні опади, хімічний склад яких відповідає сильнокислая, кислих і лужних розчинів; кислі грунти збільшують pH інфільтраційних вод за рахунок катіон...
