Typy a procesy meteorizácie

zvetrávania Ide o rozklad hornín mechanickým rozpadom a chemickým rozkladom. Mnohé z nich vznikajú pri vysokých teplotách a tlakoch hlboko v zemskej kôre; keď sú vystavené nižším teplotám a tlakom na povrchu a stretávajú sa so vzduchom, vodou a organizmami, rozkladajú sa a zlomujú sa.

Živé bytosti majú tiež vplyvnú úlohu v zvetrávaní, pretože ovplyvňujú skaly a minerály prostredníctvom rôznych biofyzikálnych a biochemických procesov, z ktorých väčšina nie je podrobne známa..

V podstate existujú tri hlavné typy, ktorými dochádza k poveternostným vplyvom; Môže to byť fyzikálne, chemické alebo biologické. Každý z týchto variantov má špecifické vlastnosti, ktoré ovplyvňujú skaly rôznymi spôsobmi; dokonca, v niektorých prípadoch môže existovať kombinácia niekoľkých javov.

index

• 1 Fyzikálne alebo mechanické zvetranie
  • 1.1 Stiahnutie
  • 1.2 Zlomenina zmrazením alebo gélovaním
  • 1.3 Cykly ohrev-chladenie (termoklast)
  • 1.4 Zmáčanie a sušenie
  • 1.5 Meteorizácia rastom kryštálov soli alebo haloklastia
• 2 Chemická meteorizácia
  • 2.1 Rozpustenie
  • 2.2 Hydratácia
  • 2.3 Oxidácia a redukcia
  • 2.4 Uhlíkovanie
  • 2.5 Hydrolýza
• 3 Biologická meteorizácia
  • 3.1 Rastliny
  • 3.2 Lišajníky
  • 3.3 Morské organizmy
  • 3.4 Chelácia
• 4 Odkazy

Fyzické zvetrávanie alebo mechanika

Mechanické procesy zmenšujú skaly na postupne menšie fragmenty, čo zase zvyšuje povrch vystavený chemickému napadnutiu. Hlavné procesy mechanického zvetrávania sú tieto: \ t

- download.

- Činnosť mrazu.

- Tepelné napätie spôsobené vykurovaním a chladením.

- Rozšírenie.

- Zmršťovanie spôsobené zmáčaním s následným sušením.

- Tlaky vyvolané rastom kryštálov soli.

Dôležitým faktorom pri mechanickom zvetrávaní je únava alebo opakovaná tvorba napätia, ktorá znižuje toleranciu voči poškodeniu. Výsledkom únavy je, že hornina sa zlomí pri nižšej úrovni namáhania ako u neunavenej vzorky.

výtok

Keď erózia odstráni materiál z povrchu, zmenší sa obmedzujúci tlak na spodné skaly. Nižší tlak umožňuje, aby sa minerálne zrná oddelili viac a vytvorili dutiny; hornina sa rozširuje alebo rozširuje a môže sa zlomiť.

Napríklad v žulových baniach alebo iných hustých horninách môže byť uvoľnenie tlaku v dôsledku rezov na extrakciu prudké a dokonca môže spôsobiť výbuchy..

Zlomenina zmrazením alebo gélovaním

Voda, ktorá zaberá póry vo vnútri horniny, sa pri zmrazovaní rozširuje o 9%. Táto expanzia vytvára vnútorný tlak, ktorý môže spôsobiť fyzikálny rozpad alebo lom horniny.

Gelifikácia je dôležitým procesom v chladnom prostredí, kde sa neustále vyskytujú cykly zmrazovania a rozmrazovania.

Cykly ohrev-chladenie (termoklast)

Horniny majú nízku tepelnú vodivosť, čo znamená, že nie sú dobré pri odvádzaní tepla z povrchu. Keď sa skaly zahrejú, vonkajší povrch zvýši svoju teplotu oveľa viac ako vnútorná časť skaly. Z tohto dôvodu má vonkajšia časť väčšiu dilatáciu ako vnútorná časť.

Okrem toho, skaly zložené z rôznych kryštálov predstavujú rozdielne zahrievanie: tmavšie farebné kryštály sa zahrievajú rýchlejšie a pomalšie ako kryštály ľahšie..

únava

Tieto tepelné namáhania môžu spôsobiť rozpad horniny a tvorbu veľkých škvŕn, škrupín a plechov. Opakované zahrievanie a chladenie spôsobujú únavu, ktorá podporuje tepelné zvetrávanie, nazývané aj termoclastia.

Všeobecne možno únavu definovať ako účinok niekoľkých procesov, ktoré znižujú toleranciu materiálu na poškodenie.

Skalné váhy

Odlupovanie alebo výroba plechov tepelným namáhaním zahŕňa aj tvorbu skalných kameňov. Podobne intenzívne teplo, ktoré vzniká pri lesných požiaroch a jadrových výbuchoch, môže spôsobiť, že sa hornina rozpadne a nakoniec sa zlomí.

Napríklad v Indii a Egypte sa požiar používal mnoho rokov ako nástroj na ťažbu v kameňolomoch. Denné výkyvy teploty, ktoré sa nachádzajú aj v púšti, sú však hlboko pod hranicami lokálnych požiarov.

Zvlhčovanie a sušenie

Materiály obsahujúce íly - ako je bahno a bridlica - sa značne zväčšujú pri zvlhčovaní, čo môže vyvolať tvorbu mikrofalzov alebo mikrofrakcií (mikrotrhliny alebo rozšírenie existujúcich trhlín.

Okrem účinku únavy vedú cykly expanzie a zmršťovania spojené so zmáčaním a sušením k poveternostným vplyvom horniny..

Meteorizácia rastom kryštálov soli alebo haloklastia

V pobrežných a suchých oblastiach môžu kryštály soli rásť v roztokoch solí, ktoré sú koncentrované odparovaním vody.

Kryštalizácia soli v medzerách alebo póroch hornín vytvára napätie, ktoré ich rozširuje, čo vedie k granulovanej dezintegrácii horniny. Tento proces je známy ako zvetrávanie fyziologickým roztokom alebo haloklastia.

Keď sa kryštály soli vytvorené v póroch horniny zahrejú alebo nasýtia vodou, expandujú a vyvíjajú tlak na steny v blízkosti pórov; toto vytvára tepelné namáhanie alebo hydratačný tlak, ktorý prispieva k zvetrávaniu horniny.

Chemická meteorizácia

Tento typ zvetrávania zahŕňa širokú škálu chemických reakcií, ktoré pôsobia spoločne na mnohých rôznych typoch hornín v celom rozsahu poveternostných podmienok.

Táto veľká odroda môže byť zoskupená do šiestich typov hlavných chemických reakcií (všetky sa podieľajú na rozklade skaly), konkrétne:

- Rozpúšťanie.

- hydratácia.

- Oxidácia a redukcia.

- Sýtenie oxidom uhličitým.

- hydrolýza.

rozpustenie

Minerálne soli sa môžu rozpustiť vo vode. Tento proces zahŕňa disociáciu molekúl v ich aniónoch a katiónoch a hydratáciu každého iónu; to znamená, že ióny sú obklopené molekulami vody.

Všeobecne sa rozpúšťanie považuje za chemický proces, hoci nezahŕňa vhodné chemické premeny. Pretože rozpúšťanie nastáva ako prvý krok pri iných procesoch chemického zvetrávania, je zaradené do tejto kategórie.

Roztok sa ľahko obráti: keď je roztok presýtený, časť rozpusteného materiálu sa vyzráža ako pevná látka. Nasýtený roztok nemá schopnosť rozpúšťať sa pevnejšie.

Minerály sa líšia svojou rozpustnosťou a medzi najrozpustnejšie vo vode patria chloridy alkalických kovov, ako je kamenná soľ alebo halit (NaCl) a draselná soľ (KCl). Tieto minerály sa nachádzajú len vo veľmi suchých klimatických podmienkach.

Sadra (CaSO₄.2H₂O) je tiež celkom rozpustný, zatiaľ čo kremeň má veľmi nízku rozpustnosť.

Rozpustnosť mnohých minerálov závisí od koncentrácie vodíkových iónov (H⁺) vo vode. H ióny⁺ merajú sa ako hodnota pH, ktorá označuje stupeň kyslosti alebo zásaditosti vodného roztoku.

hydratácia

Zvlhčovanie zvetrávaním je proces, ktorý nastáva, keď minerály absorbujú molekuly vody na svojom povrchu alebo ich absorbujú, vrátane ich kryštálových mriežok. Táto prídavná voda vytvára nárast objemu, ktorý môže spôsobiť zlomeniny horniny.

Vo vlhkých klimatických pásmach stredných zemepisných šírok sú farby zeme prítomné / zobrazujú notoricky známe variácie: od hnedastej farby možno pozorovať až do žltkastej farby. Tieto sfarbenia sú spôsobené hydratáciou červeného hematitu oxidu železitého, ktorý prechádza do oxidom zafarbeného goethitu (oxyhydroxid železitý)..

Príjem vody ílovými časticami je tiež formou hydratácie, ktorá vedie k jej expanzii. Potom, ako hlinka schne, kôra praskne.

Oxidácia a redukcia

Oxidácia nastáva, keď atóm alebo ión stráca elektróny, zvyšuje ich kladný náboj alebo znižuje ich záporný náboj.

Jedna z existujúcich oxidačných reakcií zahŕňa kombináciu kyslíka s látkou. Kyslík rozpustený vo vode je bežným oxidačným činidlom v životnom prostredí.

Opotrebovanie oxidáciou ovplyvňuje hlavne minerály, ktoré obsahujú železo, aj keď prvky ako mangán, síra a titán môžu byť tiež oxidované.

Reakcia na železo, ktorá nastáva, keď sa rozpustený kyslík vo vode dostane do styku s minerálmi nesúcimi železo, je nasledovná:

4Fe²⁺ +  3O₂ → 2Fe₂O₃ + 2e^-

V tomto výraze e^-  predstavuje elektróny.

Železné železo (Fe²⁺) nachádzajúce sa vo väčšine minerálov tvoriacich horninu, je možné premeniť na železnú formu (Fe³⁺) zmena neutrálneho náboja kryštálovej mriežky. Táto zmena niekedy spôsobuje jej kolaps a robí minerál náchylnejší k chemickému útoku.

carbonation

Sýtenie je tvorba uhličitanov, čo sú soli kyseliny uhličitej (H₂CO₃). Oxid uhličitý sa rozpúšťa v prírodných vodách za vzniku kyseliny uhličitej:

CO₂  + H₂O → H₂CO₃

Následne sa kyselina uhličitá disociuje na hydratovaný vodíkový ión (H₃O⁺) a hydrogenuhličitanového iónu nasledujúcim postupom: \ t

H₂CO₃ + H₂O → HCO₃^-  +  H₃O⁺

Kyselina uhličitá napáda minerály tvoriace uhličitany. Sýtenie dominuje zvetrávaniu vápenatých hornín (vápencov a dolomitov); v týchto hlavných minerálnych látkach je kalcit alebo uhličitan vápenatý (CaCO)₃).

Kalcit reaguje s kyselinou uhličitou na uhličitan vápenatý, Ca (HCO)₃)₂ ktorý sa na rozdiel od kalcitu ľahko rozpúšťa vo vode. To je dôvod, prečo sú niektoré vápenca tak náchylné na rozpúšťanie.

Reverzibilné reakcie medzi oxidom uhličitým, vodou a uhličitanom vápenatým sú komplexné. Tento proces možno v podstate zhrnúť takto:

CaCO₃ + H₂O + CO₂⇔Ca₂+ + 2HCO₃^-

hydrolýza

Vo všeobecnosti je hydrolýza - chemické rozpadnutie pôsobením vody - hlavným procesom chemického zvetrávania. Voda sa môže rozkladať, rozpúšťať alebo modifikovať primárne minerály náchylné na horniny.

V tomto procese sa voda disociovaná v katiónoch vodíka (H⁺) a hydroxylové anióny (OH)^-) reaguje priamo so silikátovými minerálmi v skalách a pôdach.

Vodíkový ión sa vymieňa s kovovým katiónom silikátových minerálov, bežne draslíka (K⁺), sodíka (Na⁺), vápnik (Ca^{2 +)} alebo horčíka (Mg^{2 +}). Potom sa uvoľnený katión kombinuje s hydroxylovým aniónom.

Napríklad reakcia na hydrolýzu minerálu ortoclasy, ktorý má chemický vzorec KAlSi₃O₈, Je to nasledovné:

2KAlSi₃O₈ + 2H⁺ + 2OH^- → 2HAlSi₃O₈ + 2KOH

Takže ortokláza sa konvertuje na kyselinu hlinitokremičitú, HAlSi₃O₈ a hydroxid draselný (KOH).

Tento typ reakcií hrá zásadnú úlohu pri tvorbe niektorých charakteristických reliéfov; napríklad sa podieľajú na tvorbe krasového reliéfu.

Biologická meteorizácia

Niektoré živé organizmy napádajú skaly mechanicky, chemicky alebo kombináciou mechanických a chemických procesov.

rastliny

Korene rastlín - najmä tých stromov, ktoré rastú na plochých skalných lôžkach - môžu pôsobiť biomechanicky.

Tento biomechanický účinok nastáva, keď koreň rastie, pretože zvyšuje tlak, ktorý vyvíja v okolitom prostredí. To môže viesť k lomu skalného podložia.

lišajníky

Lišajníky sú organizmy tvorené dvoma symbiontmi: huba (mycobiont) a riasa, ktorá je zvyčajne cyanobaktéria (fycobiont). Tieto organizmy boli hlásené ako kolonizátory, ktoré zvyšujú zvetrávanie hornín.

Bolo napríklad zistené, že Stereocaulon vesuvianum je inštalovaný na lávových prúdoch, čo v porovnaní s nekolonizovanými povrchmi dokáže zvýšiť až 16-násobok rýchlosti zvetrávania. Tieto sadzby sa môžu vo vlhkých miestach zdvojnásobiť, ako na Havaji.

Bolo tiež poznamenané, že keď lišajníky umierajú, zanechávajú tmavé škvrny na povrchu skaly. Tieto škvrny absorbujú viac žiarenia ako okolité čisté oblasti horniny, čím podporujú tepelné zvetrávanie alebo termoklastovanie.

Morské organizmy

Niektoré morské organizmy škrabajú povrch hornín a perforujú ich, čím podporujú rast rias. Medzi tieto prenikavé organizmy patria mäkkýše a špongie.

Príkladmi tohto typu organizmov sú modré mušle (Mytilus edulis) a bylinožravec Cittarium pica.

chelation

Chelácia je ďalším mechanizmom zvetrávania, ktorý zahŕňa odstraňovanie iónov kovov a najmä iónov hliníka, železa a mangánu z hornín..

To sa dosahuje spojením a sekvestráciou organickými kyselinami (napr. Kyselinou fulvokyselinou a kyselinou humínovou) za vzniku rozpustných komplexov organicko-kovových látok..

V tomto prípade chelatačné činidlá pochádzajú z produktov rozkladu rastlín a zo sekrétov koreňov. Chelácia podporuje chemické zvetrávanie a prenos kovov v pôde alebo v skale.

referencie

1. Pedro, G. (1979). Caractérisation générale des processus de l'altération hydrolitique. Science du Sol 2, 93-105.
2. Selby, M. J. (1993). Hillslope materiály a procesy, 2. edn. S príspevkom A. P. W. Hoddera. Oxford: Oxford University Press.
3. Stretch, R. & Viles, H. (2002). Povaha a rýchlosť zvetrávania lišajníkmi na lávových prúdoch na Lanzarote. geomorfológie, 47 (1), 87-94. doi: 10,1016 / s0169-555x (02) 00143-5.
4. Thomas, M. F. (1994). Geomorfológia v trópoch: Štúdium zvetrávania a denudácie v nízkych zemepisných šírkach. Chichester: John Wiley & Sons.
5. White, W. D., Jefferson, G.L., a Hama, J.F. (1966) Quartzite kras v juhovýchodnej Venezuele. International Journal of Speleology 2, 309-14.
6. Yatsu, E. (1988). Povaha zvetrávania: Úvod. Tokio: Sozosha.