إلى جانب تلك السيرورات الفيزيائية وغيرها، يحصل في نفس الوقت طيف واسع من التفاعلات الكيميائية. ويقترن بعض التفاعلات الكيميائية بأنشطة المتعضيات المكروية والكبيرة، في حين أن التفاعلات الأخرى ى هي تفاعلات لاحيوية كلياً.
والحلمهة (hydrolysis) هي مصطلح عام يُطلق على السيرورات التي يكون فيها الماء متفاعلاً أساسياً. وتؤدي تفاعلات الحلمهة المختلفة دوراً رئيسياً في مفاعيل العوامل الجوية المؤثّرة في الصخور والمعدنيات. وأحد الأمثلة الشائعة يتعلق بمعدنيات مخلفات بركانية، هي فلسبار الأورتوكلاز (orthoclase fieldspar)، ويخص تكوين الصلصال المعدني كاولينايت (kaolinite. يُعتبر الأورثو كلاز (سليكات ألمنيوم البوتاسيوم) هنا المعدن الرئيسي، ويُعتبر ناتج مفاعيل العوامل الجوية، أي الكاولينايت، المعدن الثانوي:
 

KAlSi₃O₅ هو الأورثوكلاز، و ₄(Al₂Si₂O₅ (OH هو الكاولينايت، و H₄SiO₄ هو حمض السليسيك silicic acid في هذا التفاعل، يتحرر السليكون من التربة بصيغة حمض السليسيك في نفس الوقت الذي يتكون فيه الصلصال المعدني. ويؤدي المزيد من الحلمهة إلى مزيد من إزالة السليكون، وتكون النتيجة النهائية تكوين هدروكسيد الألمنيوم بصيغة الجبسايت gibbsite:
 

3(Al(OH هو الجبسايت.

تتصف سلسلة مفاعيل العوامل الجوية هذه بأهمية خاصة في المناخ المداري الماء نحو الرطب بسبب غزارة الأمطار ودرجات الحرارة العالية عند قيم pH بين 2 و9، يبقى حمض السليسيك ( 9.7 = pK _a1 ) بصيغة كاملة البروتونات وتساوي قابليته للانحلال في .. وتؤدي المدة الطويلة اللازمة لجعله ينحل في الماء، إضافة إلى التحولات المعدنية المرافقة، إلى تكوين تربة حمراء خالية من السليكا وغنية بالكاولينايت وأكاسيد الألمنيوم المُميَّه والحديد أيضاً. وتبعاً لخواص تلك التربة النوعية، تسمى لاترايت (laterite) أو أوكسيسول (oxisol) أو لاتوسول (latosols).
ويمكننا القيام بمزيد من التعميم واستقصاء معدنيات سليكات الألمنيوم الرئيسية بوصفها مجموعة تتأثر هذه المجموعة بالعوامل الجوية فتكون واحداً أو أكثر من الصلصالات المعدنية الثانوية وفقاً لما هو ملخص في التفاعل 3.17:
 

يُري كلٌّ من التفاعلين الخاص والعام أن الماء وأيونات الهدرونيوم هي العوامل الجوية هنا. ثمة عدة مصادر طبيعية لأيونات الهدرونيوم، منها ثاني أكسيد الكربون المتحرر في التربة بفعل تنفس المتعضيات المكروية، وحموض منخفضة الكتلة المولية تنتج عن تفكك المادة العضوية التي في التربة. وفي بعض الحالات، تتعزز المصادر الطبيعية للهدرونيوم بحموض ناجمة عن أنشطة بشرية أهمها حمض النتروجين الذي تعطيه الأسمدة، وحمض الكبريت وحمض النتروجين الموجودان في مياه الأمطار في مناطق معينة من العالم.
ونظراً إلى أن الحلمهة تتضمن استهلاك أيونات الهدروجين وتحرير قلويات وأيونات معادن أرض قلوية موجبة من قبل المعدنيات، فإنه ليس من المفاجئ أن ينزع عامل حموضة طين (يسمى عامل حموضة السحج abrasion pH) نواتج مفاعيل العوامل الجوية الثانوية إلى أن يكون أقل إلى حد ما من ذاك المقاس في المعدنيات الرئيسية الموافقة المسحوقة (الجدول (3.17. فيما يخص المعدنيات الرئيسية غير المتأثّرة بالعوامل الجوية، يكون عامل الحموضة محكوماً إلى حد بعيد بقابلية الانحلال المنخفضة لأيونات المعدن الموجبة في المحلول المحيط. وفي أثناء فعل العوامل الجوية، تُزال تلك الأيونات الموجبة، وتنزع خواص نواتج الصلصال المعدني الحمضية إلى حد ما إلى التحكم في خواص الطين الحمضية القاعدية.
 

وفي كثير من الأحيان، تُسهم المخلبة (Chelation) كثيراً في مفاعيل العوامل الجوية الكيميائية. إن الحديد والألمنيوم هما عنصران رئيسيان تعتبر قابلية انحلالهما في الماء بصيغ غير معقدة صغيرة جداً (انظر المثال 1.13 ومع ذلك لوحظ في كثير من أنواع التربة دليل على انحلال هائل لهذين العنصرين في الماء. وقد أُثبت أن هذا ناجم عن تكون معقدات عضوية قابلة للانحلال. فعلى سبيل المثال، في غابات المناطق المعتدلة يقترن انتقال الحديد والألمنيوم، من طبقات التربة العلوية إلى الطبقات المنخفضة، بتسهيل الانحلال بواسطة المخلَبة مع ربيطات تشتق من مادة التربة العضوية. وتُري الحسابات والقياسات المجراة على محاليل التربة أن أكثر من 90% من الحديد والألمنيوم القابلين للانحلال توجد بصيغة معقدات عضوية. وتتضمن الربيطات التي تكون معقدات مع أيونات المعدن أجناساً لاعضوية، لكن ما هو أهم هي الربيطات المشتقة من مصادر حيوية والمقترنة غالباً بتفكك مواد النباتات والمتعضيات المكروية الميتة. وتتعقد أيونات الحموض السالبة، التي من قبيل حمض الليمونيك Citric acid)، مع الحديد والألمنيوم بقوة، وهي تمثّل، إضافة إلى ذلك، مصادر لأيونات الهدروجين وحمض الدبال والحمض الحنطي أيضاً هما ربيطتان هامتان قابلتان التعقد مع المعادن وتعملان على تسريع مفاعيل العوامل الجوية (انظر المقطع 2.13) .
خُذْ صخرة من بيئة سطحية أثَّرت فيها مفاعيل الهواء والماء الجوية. يتضمن الجدول 4.17 نسب تراكيز حسبت بقسمة تركيز العنصر في مادة موجودة على سطح صخرة وغيَّرتها العوامل الجوية على تركيز نفس العنصر في جزء داخلي من الصخرة حديث التفتت. يشير ابتعاد هذه النسب عن الواحد كثيراً إلى أن تراكماً رئيسياً (نسبة كبيرة) أو فقداً (نسبة صغيرة) للعنصر قد حصل بفعل العوامل الجوية. وفيما يخص الصخرة العارية المكشوفة، يحصل مفعول العوامل الجوية بأدنى سماكة، وتكون التغيرات الكيميائية صغيرة نسبياً، ويعود ذلك إلى سيرورات حلمهة لاحيوية إلى حد بعيد، وفقاً لما ذكر آنفاً. أما في حالة الصخرة المغطاة بالأشنة، فيكون مفعول العوامل الجوية أعمق كثيراً، ويرافق ذلك فقد لمعظم الكالسيوم وتراكم للحديد في الطبقة التي أثرت فيها العوامل الجوية. فالأشنة هي متعضيات مكروية تدخل في تركيبها مكونات طحلبية وفطرية. ويتعلق الفطر بسطح الصخرة أو التربة ويستخرج منه مغذيات يستهلكها الطحلب. لذا تستطيع الطحلب القيام بالتركيب الضوئي وتكوين كربوهدرات وجزيئات عضوية أخرى يتصف بعضها بخواص المخلبة. وتعزز هذه العوامل المخلبية معدل مفاعيل العوامل الجوية الكيميائية. ومن الثابت أن التغيرات الكيميائية التي تنجم عن التفاعلات المخلبية تختلف عن تلك المقترنة بالحلمهة وحدها.
الجدول 4.17 نسب التراكيز في بازلت بركان هاواي الذي ثار في عام 1907). كانت الصخرة المكشوفة نظيفة تماماً من الأشنة، في حين أن جزءاً من نفس مادة الصخرة كان مغطى بأشنة ستريوكولون البركانية( Stereocaulonvulcani)
 

والأكسدة والإرجاع هما سيرورة كيميائية أخرى من سيرورات العوامل الجوية الكيميائية. تحصل الأكسدة عندما تكون مادة معدنية رئيسية، تحتوي على عنصر قابل للأكسدة موجود في حالة أكسدة منخفضة، مكشوفة للجو. تؤدي الزيادة الناتجة في حالة الأكسدة إلى اختلال توازن شحنة المادة المعدنية، ويمكن أن يحصل اكتساب أو فقد لعناصر أخرى موجودة في المركب، وذلك بغية الحفاظ على الحيادية. والنتيجة . تكوين معدنيات ثانوية بخواص مختلفة. تُنتج أكسدة الحديد الموجود في المعدن الرئيسي بيوتايت (biotite) طبقة الصلصال المعدني فرميكولايت (vermiculite) بنسبة 1:2. وفي أثناء أكسدة الحديد (II) والحديد (III)، يُفقد البوتاسيوم والعلاقة التالية تُري التحويل بشكله المثالي:
 

الطرف الأيسر هو البيوتايت، والطرف الأيمن هو الفرميكولايت.

وتوفّر لنا معدنيات أخرى تحتوي على الحديد مثالاً آخر. تعتبر خواص الإرجاع والأكسدة لأكسيد الحديد المائي مسؤولة عن كثير من التغيرات في كيمياء المعدنيات. وضمن ظروف الأكسدة، الصيغة المستقرة لأكسيد الحديد هي ,Fe بصيغة الهايماتايت (haematite) أو بصيغ ،مميَّهة، بافتراض الصيغة البسيطة FeOOH والمعروفة بالغوتايت (goethite) أو الليمونايت (limonite). إن هذه المعدنيات غير قابلة للانحلال في الماء إلى حد بعيد، لكن ضمن ظروف الإرجاع، يمكن أن تذوب بوصفها أجناس حديد (II) لتترسب بعدئذ في نفس المكان أو غيره في ظروف أكسدة. حينما تحرينا مخططات PE/PH، لاحظنا أن هذا السلوك مفضل ترموديناميكيا (الشكل 10.م1).
في معظم النقاشات الخاصة بكيمياء الإرجاع والأكسدة، يتركز الاهتمام في الحديد بسبب وفرته (الجدول (2.17 في قشرة الأرض. إلا أن كيمياء كثير من العناصر الأخرى (مثلاً المنغنيز والزرنيخ والكروم) تتصف بمكونات إرجاع وأكسدة هامة أيضاً. حتى لو كان عنصر معين غير خاضع مباشرة إلى الأكسدة والإرجاع، فإن سلوكه البيئي يمكن أن يتأثر على نحو غير مباشر بتغيرات في صيغة عنصر رئيسي من قبيل الحديد. وعندما يكون الحديد موجوداً بصيغة لامتبلورة لأكسيد الحديد (III) المائي، تمتز معادن وأجناس لامعدنية أخرى أو تترسب معاً بوصفها شوائب ضمن المادة الصلبة. وإذا تغيَّرت الظروف وأُرجع الحديد إلى صيغة قابلة للانحلال، تحررت العناصر المترسبة وذهبت فوراً إلى المحلول.
تُسهم تفاعلات التمييه في مفاعيل العوامل الجوية الفيزيائية وفقاً لما هو مبين آنفاً، لكنها تؤدي أيضاً إلى حدوث تغيرات كيميائية لمعدنيات معينة. وتفاعلا تمييه الهايماتيت Fe₂O₃ لتكوين الغوتايت FeOOH ، وتمييه الأنهدرايت CaSO₄ لتكوين الجبس   CaSO_4 ^. H₂Oهما مثالان على ذلك:
 

وتغيّر تفاعلات مبادلة الأيونات طبيعة العناصر "المتوفرة" في مواقع التبادل السطحي على غرويات التربة. ويمكن أيضا لتغيرات بنيوية فعلية أن تقترن أيضاً بمبادلة أيونات. وهذا هام جداً للمعدنيات الصلصالية حيث يغيّر استبدال أيون في طبقة داخلية بآخر المسافة بين الطبقات ومن ثُمَّ الخواص الكيميائية والفيزيائية للصلصال. يشابه الإليت illite، وهو صلصال معدني 1:2 ، المونتموريلنايت باستثناء أن معظم المبادلات المتماثلة شكليا تنجم عن حلول ³⁺A1 محل ⁴⁺Si في الطبقة الرباعية الوجوه (انظر المقطع 6.14). يُضاف إلى ذلك أنه يُستعاض عن الأيون الموجب ²⁺Ca بالأيون ⁺K الذي يرتبط بقوة بالطبقة الرباعية الوجوه المجاورة. تؤدي هذه التغيرات الكيميائية إلى تكون نوع جديد من الصلصال ذي خواص مختلفة، منها تدني المقدرة على مبادلة الأيونات الموجبة CEC ومقاومة التمدد الفيزيائي الناجم عن البلل.
يمكن لجميع سيرورات العوامل الجوية الفيزيائية والكيميائية التي ناقشناها أن تحصل معاً في نفس الوقت أو في سلسلة متداخلة، وأن تتبادل التأثيرات فيما بينها في أثناء حصولها. والنتيجة النهائية لمفاعيل العوامل الجوية في الصخور على مدى مدد طويلة هي تكوين مادة مسحوقة دقيقة تُصنف على أنها تربة. ويمكن لمعدل تكوين التربة أن يصل حتى 1 أو 2 سنتيمتر 1200 حتى 2600 طن للهكتار) كل 100 عام في المناخات الدافئة الرطبة، وأقل من ذلك كثيراً في المناطق الجافة المعتدلة. يمكن مقارنة ذلك بمعدلات التأكل التي تزيد عليها غالباً بمئات المرات.
وتتصف سيرورات تكوين التربة وتطورها بأنها مستمرة وجارية. وناتجها النهائي ليس مادة مستقرة، بل مادة تخضع إلى مزيد من التغير نتيجة لعوامل طبيعية أو لأنشطة بشرية. وتمثل التغيرات التي تحصل في الوقت الحاضر موضوعاً عظيم الأهمية لأولئك الذين يدرسون بيئة اليابسة.