- Fyysinen sää tai
- ladata
- Jäädyttää murtuma tai hyytelöiminen
- Lämmitys-jäähdytysjaksot (lämpömuovaus)
- Väsymys
- Kalliovaa'at
- Kostutus ja kuivaus
- Säänkestäminen suolakiteiden kasvun tai haloklastian avulla
- Kemiallinen sää
- Liukeneminen
- nesteytys
- Hapetus ja pelkistys
- karbonatisoituminen
- Hydrolyysi
- Biologinen sää
- kasvit
- jäkälät
- Meren eliöt
- Kelaatio
- Viitteet
Sään on jakautuminen kiviä mekaanisen hajoamisen ja kemiallinen hajoaminen. Monet muodostuvat korkeissa lämpötiloissa ja paineissa syvälle maankuoreen; Kun ne altistetaan alhaisemmille lämpötiloille ja paineille pinnalla ja kohtaavat ilmaa, vettä ja organismeja, ne hajoavat ja murtuvat.
Elävillä asioilla on myös vaikutusvalta säässä, koska ne vaikuttavat kiviin ja mineraaleihin erilaisten fysikaalisten ja biokemiallisten prosessien kautta, joista useimpia ei tunneta yksityiskohtaisesti.
Devil's Marbles, sään säröillä oleva rock, Australia. Lähde:
Periaatteessa on kolme päätyyppiä, joiden kautta sää tapahtuu; tämä voi olla fysikaalista, kemiallista tai biologista. Jokaisella näistä muunnoksista on erityisiä ominaisuuksia, jotka vaikuttavat kiviin eri tavoin; Joissakin tapauksissa voi olla yhdistelmä useita ilmiöitä.
Fyysinen sää tai
Mekaaniset prosessit vähentävät kivet vähitellen pienemmiksi paloiksi, mikä puolestaan kasvattaa kemialliselle hyökkäykselle altistuvaa pinta-alaa. Tärkeimmät mekaaniset säänkestämisprosessit ovat seuraavat:
- Lataa.
- Pakkasen toiminta.
- Lämmityksen ja jäähdytyksen aiheuttama lämpörasitus.
- Laajennus.
- Kostumisen aiheuttama kutistuminen ja sitä seuraava kuivaus.
- Suolakiteiden kasvun aiheuttamat paineet.
Tärkeä tekijä mekaanisessa säänkestävyydessä on väsymys tai toistuva stressinmuodostus, mikä vähentää vaurioiden sietokykyä. Väsymyksen seurauksena kallio murtuu alhaisemmalla jännitysasteella kuin väsymätön näyte.
ladata
Kun eroosio poistaa materiaalin pinnalta, rajoittuva paine alla oleviin kiviin vähenee. Alemman paineen ansiosta mineraalijyvät voivat erottua edelleen ja luoda tyhjiä; kallio laajenee tai laajenee ja voi murtua.
Esimerkiksi graniitti- tai muissa tiheissä kivikaivoksissa paineen vapautuminen kaivosleikkauksista voi olla voimakasta ja jopa aiheuttaa räjähdyksiä.
Kuorintakuppi Yosemiten kansallispuistossa, USA. Lähde: Diliff, Wikimedia Commonsista
Jäädyttää murtuma tai hyytelöiminen
Vesi, joka miehittää kivin huokoset, laajenee 9% jäätyessään. Tämä paisuminen luo sisäisen paineen, joka voi aiheuttaa kallion fyysisen hajoamisen tai murtumisen.
Geeliytyminen on tärkeä prosessi kylmissä olosuhteissa, joissa jäätymis- ja sulamisjaksoja esiintyy jatkuvasti.
Betonin "cairn" fyysinen sää. Lähde: LepoRello., Wikimedia Commonsista
Lämmitys-jäähdytysjaksot (lämpömuovaus)
Kivillä on alhainen lämmönjohtavuus, mikä tarkoittaa, että ne eivät ole hyviä johtamaan lämpöä pois pinnastaan. Kun kiviä lämmitetään, ulkopinnan lämpötila nousee paljon enemmän kuin kallion sisäosa. Tästä syystä ulkoinen osa kärsii suuremmasta laajentumisesta kuin sisäinen osa.
Lisäksi erilaisista kiteistä koostuvilla kivillä on erilainen kuumennus: tummemmalla värillä kiteet kuumenevat nopeammin ja jäähtyvät hitaammin kuin vaaleammat kiteet.
Väsymys
Nämä lämpöjännitykset voivat aiheuttaa kivien hajoamista ja valtavien hiutaleiden, kuorien ja levyjen muodostumista. Toistuva lämmitys ja jäähdytys tuottaa väsymykseksi kutsutun vaikutuksen, joka edistää lämpöä, jota kutsutaan myös lämpömuovaukseksi.
Yleisesti väsymys voidaan määritellä erilaisten prosessien vaikutuksiksi, jotka vähentävät materiaalin sietokykyä vaurioille.
Kalliovaa'at
Lämpörasituskuorinta tai -levy sisältää myös kivihiutaleiden muodostumisen. Samoin metsäpalojen ja ydinräjähdysten aiheuttama voimakas lämpö voi aiheuttaa kivien hajoamisen ja lopulta hajoamisen.
Esimerkiksi Intiassa ja Egyptissä paloa käytettiin useita vuosia louhintatyökaluna. Jopa aavikoissa havaitut päivittäiset lämpötilanvaihtelut ovat kuitenkin selvästi paikallisten tulipalojen saavuttamien ääripäiden alapuolella.
Kostutus ja kuivaus
Savia sisältävät materiaalit - kuten lietnekivi ja liuske - laajenevat huomattavasti kastuessaan, mikä voi aiheuttaa mikrovirheiden tai mikrohalkeamien (mikrohalkeamia) tai olemassa olevien halkeamien lisääntymisen.
Väsymyksen vaikutuksen lisäksi paisumis- ja kutistumiskierrot - jotka liittyvät kostumiseen ja kuivumiseen - johtavat kallion säähän.
Säänkestäminen suolakiteiden kasvun tai haloklastian avulla
Rannikko- ja kuivilla alueilla suolakiteet voivat kasvaa suolaliuoksissa, jotka konsentroidaan haihduttamalla vettä.
Suolan kiteytyminen kivien rakoihin tai huokosiin tuottaa jännityksiä, jotka laajentavat niitä, ja tämä johtaa kiveen rakeiseen hajoamiseen. Tätä prosessia kutsutaan suolaliuoskestäväksi tai halolastiksi.
Kun kallion huokosiin muodostetut suolakiteet lämmitetään tai kyllästyvät vedellä, ne laajenevat ja kohdistavat painetta läheisiä huokosseinämiä vastaan; tämä tuottaa lämpörasitusta tai vastaavasti nesteytysrasitusta, jotka molemmat vaikuttavat kallion säänkestämiseen.
Kemiallinen sää
Tämäntyyppiseen sääoloon liittyy monenlaisia kemiallisia reaktioita, jotka toimivat yhdessä monen tyyppisissä kivimuodoissa ilmasto-olosuhteissa.
Tämä suuri lajike voidaan ryhmitellä kuuteen kemiallisten reaktioiden päätyyppiin (kaikki osallistuvat kiven hajoamiseen), nimittäin:
- Liukeneminen.
- Hydraatio.
- Hapettuminen ja pelkistys.
- Hiilihappo.
- Hydrolyysi.
Liukeneminen
Mineraalisuolat voidaan liuottaa veteen. Tämä prosessi sisältää molekyylien dissosioitumisen niiden anioneihin ja kationeihin sekä kunkin ionin hydraation; ts. ionit ympäröivät itsensä vesimolekyyleillä.
Liukenemista pidetään yleensä kemiallisena prosessina, vaikka siihen ei liity todellisia kemiallisia muutoksia. Koska liukeneminen tapahtuu alkuvaiheena muille kemiallisille sääprosesseille, se kuuluu tähän luokkaan.
Liukeneminen kääntyy helposti: kun liuos tulee ylikylläiseksi, osa liuenneesta aineesta saostuu kiinteänä aineena. Kyllästetyllä liuoksella ei ole kykyä liuottaa kiinteää ainetta.
Mineraalien liukoisuus vaihtelee, ja vesiliukoisimpiin joukossa ovat alkalimetallikloridit, kuten kivisuola tai halogeniitti (NaCl) ja potasasuola (KCl). Näitä mineraaleja löytyy vain erittäin kuivilta ilmasto-olosuhteilta.
Kipsi (CaSO 4, 2H 2 O) on myös melko liukoinen, kun taas kvartsilla on erittäin heikko liukoisuus.
Monien mineraalien liukoisuus riippuu vapaiden vetyionien (H +) pitoisuuksista vedessä. H + -ionit mitataan pH-arvona, joka osoittaa vesiliuoksen happamuus- tai emäksisyysasteen.
nesteytys
Kosteussäästö on prosessi, joka tapahtuu, kun mineraalit adsorboivat vesimolekyylejä niiden pinnalle tai imevät sen mukaan lukien ne kidehilansa sisällä. Tämä lisävesi lisää tilavuutta, joka voi aiheuttaa kallion murtumisen.
Keskipituusasteiltaan kosteassa ilmastossa maaperän väri vaihtelee huomattavasti: se voidaan havaita ruskehtavasta kellertävään. Nämä värit johtuvat punaisen rautaoksidihematiitin hydraatiosta, joka muuttuu oksidiväriseksi goetiitiksi (raudan oksihydroksidiksi).
Savihiukkasten vedenotto on myös eräs hydraatiomuoto, joka johtaa sen laajenemiseen. Sitten saven kuivuessa kuori halkeilee.
Hapetus ja pelkistys
Hapettuminen tapahtuu, kun atomi tai ioni menettää elektroneja lisäämällä positiivista varaustaan tai vähentämällä negatiivista varaustaan.
Yksi olemassa olevista hapetusreaktioista sisältää hapen yhdistämisen aineeseen. Veteen liuennut happi on yleinen hapettava aine ympäristössä.
Hapettuminen kuluu pääasiassa rautaa sisältävissä mineraaleissa, vaikka elementit, kuten mangaani, rikki ja titaani, voivat myös ruostua.
Raudan reaktio, joka tapahtuu, kun veteen liuennut happi joutuu kosketuksiin rautaa sisältävien mineraalien kanssa, on seuraava:
4Fe 2+ + 3O 2 → 2Fe 2 O 3 + 2e -
Tässä lausekkeessa e - edustaa elektroneja.
Rautarauta (Fe 2+), jota esiintyy useimmissa kiviä muodostavissa mineraaleissa, voidaan muuttaa ferri-muotoonsa (Fe 3+) muuttamalla kidehilan neutraalia varausta. Tämä muutos aiheuttaa joskus sen romahtamisen ja tekee mineraalista alttiimman kemialliselle hyökkäykselle.
karbonatisoituminen
Karbonointi on muodostumista karbonaatit, jotka ovat suoloja hiilihapon (H 2 CO 3). Hiilidioksidi liukenee luonnollisissa vesissä hiilihapon muodostamiseksi:
CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
Sen jälkeen, hiilihappo dissosioituu osaksi hydratoitua vety-ioni (H 3 O +) ja bikarbonaatti-ionia, jälkeen seuraavan reaktion:
H 2 CO 3 + H 2 O → HCO 3 - + H 3 O +
Hiilihappo hyökkää mineraaleihin muodostaen karbonaatteja. Hiilihappo hallitsee kalkkikivien (jotka ovat kalkkikiviä ja dolomiiteja) säänkestävyyttä; näissä päämineraalina on kalsiitti tai kalsiumkarbonaatti (CaCO 3).
Kalsiitti reagoi hiilihapon kanssa muodostaen happaman kalsiumkarbonaatin, Ca (HCO 3) 2, joka, toisin kuin kalsiitti, liukenee helposti veteen. Siksi jotkut kalkkikivet ovat niin alttiita liukenemiselle.
Palautuvat reaktiot hiilidioksidin, veden ja kalsiumkarbonaatin välillä ovat monimutkaisia. Pohjimmiltaan prosessi voidaan tiivistää seuraavasti:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ⇔ Ca 2 + + 2 HCO 3 -
Hydrolyysi
Yleensä hydrolyysi - kemiallinen hajoaminen veden vaikutuksesta - on kemiallisen säävaiheen pääprosessi. Vesi voi hajottaa, liuottaa tai modifioida kiville alttiita primäärimineraaleja.
Tässä prosessissa vesi dissosioitui vetykationeiksi (H +) ja hydroksyylianioneiksi (OH -) reagoi suoraan kivien ja maaperän silikaattimineraalien kanssa.
Vetyioni vaihdetaan metallikationi on silikaattimineraaleja, yleisesti kalium (K +), natrium (Na +), kalsium (Ca 2 +), tai magnesium (Mg 2 +). Vapautunut kationi yhdistyy sitten hydroksyylianionin kanssa.
Esimerkiksi, reaktio hydrolyysissä mineraali kutsutaan ortoklaasi, jolla on kemiallinen kaava kalsi 3 O 8, on seuraava:
2KAlSi 3 O 8 + 2H + + 2OH - → 2HAlSi 3 O 8 + 2KOH
Joten ortoklaasi muunnetaan aluminosilicic happo, HAlSi 3 O 8, ja kaliumhydroksidia (KOH).
Tämän tyyppisellä reaktiolla on perustavanlaatuinen rooli joidenkin ominaisten helpotuksien muodostumisessa; Esimerkiksi he osallistuvat karstaavapauden muodostumiseen.
Biologinen sää
Jotkut elävät organismit hyökkäävät kiviä mekaanisesti, kemiallisesti tai yhdistämällä mekaanisia ja kemiallisia prosesseja.
kasvit
Kasvien juurilla - etenkin tasaisissa kivisängyissä kasvavien puiden juurilla - voi olla biomekaaninen vaikutus.
Tämä biomekaaninen vaikutus ilmenee juuren kasvaessa, kun sen ympäristöön kohdistuva paine kasvaa. Tämä voi johtaa juurikalvon murtumiseen.
Biologinen meteorisaatio. Tetrameles nudiflora kasvaa temppelin raunioilla angkorissa, Kambodžassa. Lähde: Diego Delso, delso.photo, CC-BY-SA -lisenssi kautta
jäkälät
Jäkälät ovat organismeja, jotka koostuvat kahdesta symbiontista: sienestä (mycobiont) ja levästä, joka on yleensä sinileviä (phycobiont). Näiden organismien on ilmoitettu olevan kolonisaattoreita, jotka lisäävät kallion säänkestävyyttä.
Esimerkiksi on havaittu, että Stereocaulon vesuvianum on asennettu laavavirtauksiin, mikä onnistuu parantamaan sen säänopeutta jopa 16 kertaa verrattuna ei-kolonisoituihin pintoihin. Nämä hinnat voivat kaksinkertaistua kosteissa paikoissa, kuten Havaijilla.
On myös huomattu, että kun jäkälät kuolevat, ne jättävät tumman tahran kivipinnoille. Nämä täplät absorboivat enemmän säteilyä kuin kallion ympäröivät valoalueet, mikä edistää lämpöä tai lämpöä.
Mytilus edulis kivi-tylsä simpukka. Lähde: Andreas Trepte, Wikimedia Commonsista
Meren eliöt
Tietyt merieliöt kaapivat kivien pintaa ja reikiä niissä edistäen levien kasvua. Näihin lävistäviin organismeihin kuuluvat nilviäiset ja sienet.
Esimerkkejä tämän tyyppisistä organismeista ovat sininen simpukka (Mytilus edulis) ja nurmikasvien ruohokasvi Cittarium pica.
Jäkälän Stereocaulon vesuvianum kolonisaattori, joka on asennettu laavavirtoihin, Kanariansaarten Fuerteventuran ja Espanjan Lanzaroten alueisiin. Lähde: Lairich Rig kautta
Kelaatio
Kelatointi on toinen säänkestävyysmekanismi, joka käsittää metalli-ionien ja erityisesti alumiini-, rauta- ja mangaani-ionien poistamisen kivistä.
Tämä saavutetaan sitoutumalla ja sekvestrimalla orgaanisilla hapoilla (kuten fulvohapolla ja humiinihapolla) liukoisten orgaanisen aine-metalli-kompleksien muodostamiseksi.
Tässä tapauksessa kelatoivat aineet ovat peräisin kasvien hajoamistuotteista ja juurten erityksistä. Kelatointi kannustaa kemiallisiin sääolosuhteisiin ja metallien siirtymiseen maaperään tai kallioon.
Viitteet
- Pedro, G. (1979). Caractérisation générale des processus de l'altération hydrolitique. Science du Sol 2, 93–105.
- Selby, MJ (1993). Hillslope-materiaalit ja prosessit, 2. painos. APW Hodderin myötävaikutuksella. Oxford: Oxford University Press.
- Stretch, R. & Viles, H. (2002). Laavavirtaisten jäkälien sään luonne ja nopeus virtaa Lanzarotella. Geomorfologia, 47 (1), 87–94. doi: 10.1016 / s0169-555x (02) 00143-5.
- Thomas, MF (1994). Geomorfologia tropiikissa: Tutkimus säänkestävyydestä ja denudaatiosta matalilla leveysasteilla. Chichester: John Wiley ja pojat.
- Valkoinen, WD, Jefferson, GL ja Hama, JF (1966) kvartsiitti-karsta Kaakkois-Venezuelassa. International Journal of Speleology 2, 309–14.
- Yatsu, E. (1988). Sääolosuhteet: Johdanto. Tokio: Sozosha.