Proces krasowienia obejmujący skały węglanowe (wapienie, dolomitydolomitdolomity), siarczany zawierające wapń (anhydrytyanhydrytanhydryty czy gipsygipsgipsy) oraz sole (sól kamiennasól kamienna, halitsól kamienna), należący do grupy procesów wietrzenia chemicznego, polega na rozpuszczaniurozpuszczanierozpuszczaniu skał przez roztworyroztwórroztwory (wodę z zawartością różnych związków chemicznych). W przypadku skał węglanowych istotny jest stopień nasycenia wody dwutlenkiem węgla (tlenkiem węgla(IV)), ponieważ skały wapienne rozpuszczają się tym łatwiej, im odczyn wody jest bardziej kwaśny (czyli im większa jest w wodzie zawartość dwutlenku węgla). W przypadku węglanów, rozpuszczaniu w wodzie podlega kwaśny węglan wapnia – Ca(HCOIndeks dolny 3₃)Indeks dolny 2₂, który jest produktem reakcji chemicznej pomiędzy węglanem wapnia lub magnezu, wodą i dwutlenkiem węgla. Proces ten można zapisać na przykład za pomocą wzoru chemicznego:

CaCOIndeks dolny 3₃ + HIndeks dolny 2₂O + COIndeks dolny 2  Indeks dolny koniec₂ → Ca (HCOIndeks dolny 3₃)Indeks dolny 2₂

W przypadku skał wapiennych (zbudowanych z węglanu wapnia) intensywność procesu krasowienia zależy zatem od nasycenia wody przez dwutlenek węgla – im nasycenie jest większe, tym roztwór ten jest bardziej agresywny. Wraz ze spadkiem temperatury woda ma większą możliwość nasycenia dwutlenkiem węgla (ryc. 1). Dlatego intensywność procesów rozpuszczania skał wapiennych i dolomitów rośnie wraz ze spadkiem temperatury wody. Podobnie wraz ze spadkiem temperatury wody rośnie intensywność rozpuszczania siarczanów wapnia, gipsu (ryc. 1) i anhydrytu. Natomiast zdolność rozpuszczania soli kamiennej przez wodę tylko w niewielkim stopniu zależy od jej temperatury i jest praktycznie stała (ryc. 2).

Czynnikiem jednakowo wpływającym na rozpuszczanie skał jest czas kontaktu roztworu wodnego ze skałą. Im jest on dłuższy, tym intensywność krasowienia jest większa. Możliwość nasycenia wody danym związkiem chemicznym jest ograniczona. Dlatego jeżeli woda przepływająca przez skały będzie w niej stagnowała, to szybciej roztwór nasyci się związkiem chemicznym (zmniejszy się jej agresywność), a intensywność rozpuszczania spadnie. Natomiast jeśli przez szczeliny w skale będzie ciągle przepływał słabo nasycony związkami mineralnymi roztwór wody, to jego agresywność będzie ciągle podobna, a rozpuszczanie będzie przebiegać w przybliżeniu w stałym tempie.

Z punktu widzenia kontaktu roztworu wody ze skałą ważne jest także jej uszczelinnienie (ilość przestrzeni – porów i szczelin) pomiędzy składnikami skały. Im będzie ono większe, tym większa będzie możliwość jej rozpuszczania (większe tempo krasowienia).

R1YReACx3UoRY1

Ilustracja przedstawia wykres zależności stężenia dwutlenku węgla w wodzie od jej temperatury. Na osi pionowej stężenie podano w g/kg i jego zakres zaczyna się na 0, a kończy na 4. Na osi poziomej podano temperaturę w stopniach Celsjusza, jej zakres – od 0 do 60. Czerwoną linią zaznaczono przebieg wykresu, ma on tendencję spadkową – dla temperatury 0 stopni stężenie wynosi około 3,3 grama na kilogram, a dla temperatury 60 stopni stężenie wynosi około 0,6 grama na kilogram.

Rl0jCJikXsl661

Ilustracja przedstawia wykres zależności rozpuszczalności soli kamiennej oraz gipsu (podane w gramach na 100 g wody) od temperatury. Linia oznaczająca rozpuszczalność soli kamiennej jest oznaczona na niebiesko i jej wykres ma tendencję wzrostową, ponieważ dla temperatury 0 stopni rozpuszczalność wynosi 34 gramy na 100 gramów wody, a dla temperatury 100 stopni około 42. Linia oznaczająca rozpuszczalność gipsu jest oznaczona na czerwono i ma tendencję malejącą – dla 0 stopni wynosi ona 20 gramów na 100 gramów wody, a dla 70 wynosi 0.

RvPviDrrM6Fu21

Wykres przedstawia informacje na temat rozpuszczalności próbek węglanów w kwasie octowym o stężeniu 0,2% w gramach. Oś pionowa ukazuje stopień rozpuszczalności (0‑24), oś dolna – temperaturę (30‑210), oś górna – ciśnienie w MPa (5‑69). Kolejno: dolomit drobno‑mulisty: 30 stopni C – 20, 10 stopni – 20, 15 stopni – 19, 20 stopni – 18, 40 stopni – 17, 50 stopni – 16, 60 stopni – 15. Dolomit polityczny: 5 stopni – 22, 10 stopni – 21, 15 stopni – 20, 20 stopni – 19, 30 stopni – 18, 50 stopni – 17, 60 stopni – 16. Wapień mikrytowy: 5 stopni – 21, 15 stopni – 20, 20 stopni – 19, 25 stopni – 15, 30 stopni – 14, 40 stopni – 13, 50 stopni – 11, 60 stopni – 10. Dolomit krystaliczno‑ziarnisty: 5 stopni – 21, 15 stopni – 19, 25 stopni – 18, 30 stopni – 12, 40 stopni – 10, 50 stopni – 9, 60 stopni – 8.

Słownik