L' alterazione dei silicati , che costituiscono il 97% delle rocce nella crosta terrestre , è un importante fenomeno geologico. È all'origine della formazione:
L'alterazione dei silicati è un insieme di reazioni che consumano grandi quantità di CO 2(pozzo o "pompa CO 2 Il che lo rende un processo importante per comprendere l'evoluzione dei climi passati ( paleoclimatici ) e attuali.
È un processo che avviene principalmente nella fase acquosa. Dopo aver attraversato terreni poco profondi, l'acqua carica di anidride carbonica (CO 2) e gli acidi organici, come gli acidi umico e fulvico , acidificano e attaccano i silicati nel suolo e nel sottosuolo, soprattutto nei luoghi dove l'acqua ristagna (contatto suolo / sottosuolo, crepe nel terreno). seminterrato…). Per alterazione, gli ioni dei minerali silicati (Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2 + …) vengono in parte sostituiti da ioni H + . Gli ioni non sostituiti (alluminio, ferro ferrico e parte della silice) si ricristallizzano sul posto.
Le misurazioni di laboratorio dell'alterazione del potenziale cristallino concordano bene con la serie di dissoluzione Goldich (in) che indica che gli ultimi minerali formati dalla differenziazione magmatica ( serie di reazioni Bowen ) sono i più stabili nei confronti degli agenti atmosferici meteorici . Questi risultati sperimentali ottenuti in laboratorio non rispecchiano appieno i processi di dissoluzione che avvengono in natura, mediamente dieci volte più veloci, soprattutto a causa del deterioramento microbico .
| Minerale | Formula chimica | Durata della vita (in anni) |
|---|---|---|
| Anortite (Ca) | CaAl 2 Si 2 O 8 | 112 |
| Nefelina | Na 3 KAl 4 Si 4 O 16 | 211 |
| Diopside | CaMgSi 2 O 6 | 6.800 |
| Enstatite | Mg 2 Si 2 O 6 | 8.800 |
| Albite (Na) | NaAlSi 3 O 8 | 80.000 |
| Feldspato di potassio | KAlSi 3 O 8 | 520.000 |
| Forsterite | Mg 2 SiO 4 | 600.000 |
| Moscovita | KAl 2 (AlSi 3 O 10 ) (OH, F) 2 | 2.700.000 |
| Quarzo | SiO 2 | 34.000.000 |
Prendendo l'esempio di un minerale silicato della crosta terrestre , appartenente alla famiglia dei feldspati , il plagioclasio , e considerando il polo calcico dei plagioclasi, l' anortite (CaAl 2 Si 2 O 8 ), il bilancio della sua alterazione è il seguente:
2 CaAl 2 Si 2 O 8 + 4 CO 2+ 6 H 2 O→ 2 Ca 2+ + 4 HCO 3 - + Si 4 O 10 Al 4 (OH) 8 .Anortite consumando acqua e CO 2disciolto in acqua rilascia ioni calcio , ioni bicarbonato e produce la più semplice delle argille, la caolinite : Si 4 O 10 Al 4 (OH) 8 .
Va notato che questo consumo di 4 CO 2per rilasciare 2 Ca 2+ è il doppio di quello richiesto per la dissoluzione dei carbonati:
CaCO 3 + CO 2+ H 2 O→ Ca 2+ + 2 HCO 3 - ,dove solo una CO 2è necessario per la dissoluzione di uno ione Ca 2+ . Allo stesso modo, ma nella direzione opposta, la precipitazione dei carbonati, un processo che emette anidride carbonica, produce solo CO 2da uno ione Ca 2+ :
Ca 2+ + 2 HCO 3 - → CaCO 3 + CO 2+ H 2 O.È questo elevato consumo di CO 2 che conferisce agli agenti atmosferici dei silicati un ruolo importante nell'evoluzione geologica del clima.
Nella scala temporale geologica i periodi caldi sono favorevoli a questa alterazione e quindi alla cattura, a lungo termine, di grandi quantità di CO 2.. Tali fenomeni sono stati analizzati durante gli eventi ipertermici del Paleogene , come la transizione Thermal Maximum Paleocene-Eocene ( PETM ) ci sono circa 56 milioni di anni. La durata di questi processi di cattura della CO 2emessa durante il rapido riscaldamento della Terra è dell'ordine di almeno 100.000 anni ( PETM ).