VREMEVANJE: VRSTE IN PROCESI - GEOGRAFÍA - 2026

Preperevanje je struktura kamnin z mehansko dezintegracijo in kemične razgradnje. Številni se tvorijo pri visokih temperaturah in tlakih globoko v zemeljski skorji; ko so izpostavljeni nižjim temperaturam in pritiskom na površini in naletijo na zrak, vodo in organizme, se razkrojijo in zlomijo.

Žive stvari imajo tudi pomembno vpliv na vremenske vplive, saj vplivajo na kamnine in minerale z različnimi biofizičnimi in biokemičnimi procesi, katerih večina ni natančno znana.

Devil's Marbles, vremensko razpokana skala, Avstralija. Vir: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Cracked_boulder_DMCR.jpg

V bistvu obstajajo tri glavne vrste, skozi katere se izvajajo vremenske vplive; ta je lahko fizikalna, kemična ali biološka. Vsaka od teh različic ima posebne značilnosti, ki na različne načine vplivajo na skale; tudi v nekaterih primerih lahko pride do kombinacije več pojavov.

Fizično vremensko oz

Mehanski procesi zmanjšajo kamnine na postopno manjše drobce, kar posledično poveča površino, ki je izpostavljena kemičnemu napadu. Glavni mehanski postopki vremenskih vplivov so naslednji:

- Prenos.

- Dejanje mraza.

- toplotni stres zaradi gretja in hlajenja.

- Razširitev.

- Krčenje zaradi vlaženja z naknadnim sušenjem.

- Pritiski, ki jih povzroča rast kristalov soli.

Pomemben dejavnik mehanskih vremenskih vplivov je utrujenost ali večkratno ustvarjanje stresa, kar zmanjšuje toleranco do poškodb. Rezultat utrujenosti je, da se bo skala zlomila pri nižji stopnji napetosti kot primerek, ki ni bil utrujen.

Prenesi

Ko erozija odstrani material s površine, se omejujoč pritisk na spodnjih kamninah zmanjša. Nižji tlak omogoča, da se mineralna zrna nadalje ločijo in ustvarijo praznine; skala se širi ali širi in se lahko zlomi.

Na primer, v granitih ali drugih gostih kamnitih rudnikih je lahko sproščanje tlaka iz rudarskih rezov silovito in celo povzroči eksplozije.

Piling kupola v nacionalnem parku Yosemite, ZDA. Vir: Diliff, iz Wikimedia Commons

Zamrznite zlom ali geliranje

Voda, ki zaseda pore znotraj skale, se ob zamrznitvi poveča za 9%. Ta ekspanzija ustvarja notranji tlak, ki lahko povzroči fizični razpad ali zlom kamnine.

Željenje je pomemben postopek v hladnih okoljih, kjer se cikli zamrzovanja-odmrzovanja stalno pojavljajo.

Fizično prezračevanje betonskega "cairna". Vir: LepoRello , z Wikimedia Commons

Cikli ogrevanja in hlajenja (termoklastika)

Kamnine imajo nizko toplotno prevodnost, kar pomeni, da niso dobre pri odvajanju toplote s svojih površin. Ko se kamnine segrejejo, se zunanja površina poveča temperaturo precej bolj kot notranji del kamnine. Zaradi tega ima zunanji del večjo dilatacijo kot notranji.

Poleg tega skale, sestavljene iz različnih kristalov, kažejo diferencialno segrevanje: kristali s temnejšo barvo se segrevajo hitreje in hladijo počasneje kot svetlejši kristali.

Utrujenost

Te toplotne napetosti lahko povzročijo razpad kamnine in nastanek ogromnih kosmičev, školjk in plošč. Ponavljajoče segrevanje in hlajenje povzroči učinek, imenovan utrujenost, ki spodbuja toplotno vremensko vplivanje, imenovano tudi termoklastika.

Na splošno lahko utrujenost opredelimo kot učinek različnih procesov, ki zmanjšujejo toleranco materiala na poškodbe.

Skalne tehtnice

Piling ali obloga s toplotno obremenitvijo vključuje tudi nastanek skalnih lusk. Prav tako lahko intenzivna vročina, ki jo povzročijo gozdni požari in jedrske eksplozije, povzroči razpadanje kamna in se sčasoma zlomi.

Na primer, v Indiji in Egiptu so ogenj že vrsto let uporabljali kot orodje za črpanje v kamnolomih. Vendar so dnevna nihanja temperature, ki jih najdemo celo v puščavah, precej pod skrajnimi kraji, ki jih dosegajo lokalni požari.

Vlaženje in sušenje

Materiali, ki vsebujejo glino, kot sta blato in skrilavci, se ob vlaženju znatno razširijo, kar lahko povzroči nastanek mikro napak ali mikrofrastrukcij (mikro razpok) ali povečanje obstoječih razpok.

Poleg učinka utrujenosti cikli raztezanja in krčenja - povezani z vlaženjem in sušenjem - vodijo k vremenskim vplivom.

Vremevanje z rastjo kristalov soli ali halolastiko

V obalnih in sušnih regijah lahko solni kristali rastejo v fizioloških raztopinah, ki se koncentrirajo z izhlapevanjem vode.

Kristalizacija soli v vmesnih stenah ali porah kamnin povzroči napetosti, ki jih razširijo, kar vodi v zrnato razpadanje kamnine. Ta postopek je znan kot slano vreme ali halolastika.

Ko se kristali soli, ki nastanejo v poreh kamnine, segrejejo ali postanejo nasičeni z vodo, se razširijo in izvajajo pritisk na bližnje stene por; to povzroči toplotni stres ali hidratacijski stres (oziroma), ki prispevata k vremenskim vplivom skale.

Kemijsko vreme

Ta vrsta vremenskih razmer vključuje najrazličnejše kemične reakcije, ki delujejo na različne vrste kamnin v različnih podnebnih razmerah.

To veliko raznolikost lahko združimo v šest glavnih vrst kemijskih reakcij (vse, ki sodelujejo pri razpadanju kamnine), in sicer:

- Raztapljanje.

- Hidratacija.

- oksidacija in redukcija.

- Karbonacija.

- Hidroliza.

Raztapljanje

Mineralne soli lahko raztopimo v vodi. Ta postopek vključuje disociacijo molekul v njihove anione in katione ter hidracijo vsakega iona; to pomeni, da se ioni obdajajo z molekulami vode.

Raztapljanje na splošno velja za kemični postopek, čeprav ne vključuje dejanskih kemičnih transformacij. Ker se raztapljanje pojavlja kot začetni korak za druge kemične vremenske vplive, spada v to kategorijo.

Raztapljanje je enostavno obratno: ko raztopina postane prenasičena, nekaj raztopljenega materiala obori kot trdno snov. Nasičena raztopina ne more raztopiti trdnejših snovi.

Minerali se razlikujejo po topnosti in med najbolj topnimi v vodi so kloridi alkalnih kovin, kot so kamnita sol ali halit (NaCl) in kalijeva sol (KCl). Ti minerali najdemo le v zelo suhem podnebju.

Mavca ( caso ₄ .2H ₂ O) je tudi precej topna, medtem ko ima kremenov zelo nizko topnost.

Topnost mnogih mineralov je odvisna od koncentracije prostih vodikovih ionov (H ⁺ ) v vodi. H ⁺ ioni so merjene kot vrednosti pH, kar kaže na stopnjo kislosti ali alkalnosti vodne raztopine.

Hidratacija

Hidracijsko prezračevanje je postopek, ko minerali adsorbirajo molekule vode na njihovi površini ali jo absorbirajo, vključno z njimi v svojih kristalnih rešetkah. Ta dodatna voda ustvarja povečanje prostornine, kar lahko povzroči zlom kamnine.

V vlažnih podnebjih srednjih zemljepisnih širin so barve tal občutne razlike: opazimo jih lahko od rjavkaste do rumenkaste. Te obarvanosti povzročajo hidratacija hematita rdečega železovega oksida, ki se spremeni v oksidno goetit (železov oksihidroksid).

Vnos vode s strani glinenih delcev je tudi oblika hidracije, ki vodi do širjenja le-te. Potem, ko se glina suši, skorja razpoka.

Oksidacija in redukcija

Do oksidacije pride, ko atom ali ion izgubi elektrone, poveča svoj pozitivni naboj ali zmanjša negativni naboj.

Ena od obstoječih oksidacijskih reakcij vključuje kombinacijo kisika s snovjo. Raztopljeni kisik v vodi je običajno oksidacijsko sredstvo v okolju.

Oksidativna obraba vpliva predvsem na minerale, ki vsebujejo železo, čeprav lahko elementi, kot so mangan, žveplo in titan, tudi rjavijo.

Reakcija za železo - ki nastane, ko raztopljeni kisik v vodi pride v stik z minerali, ki vsebujejo železo - je naslednja:

4Fe ²⁺ + 3O ₂ → 2Fe ₂ O ₃ + 2e ^-

V tem izrazu e ^- predstavlja elektrone.

Železo (Fe ²⁺ ), ki ga najdemo v večini kamnin, ki tvorijo kamnine, se lahko spremeni v železno obliko (Fe ³⁺ ) s spreminjanjem nevtralnega naboja kristalne rešetke. Ta sprememba včasih povzroči propad in naredi mineral bolj nagnjen k kemičnim napadom.

Karbonacija

Karbonacija je tvorba karbonatov, ki so soli ogljikove kisline (H ₂ CO ₃ ). Ogljikov dioksid se raztopi v naravnih vodah in tvori ogljikovo kislino:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

Nato ogljikove disociira kisline v hidrirani vodikovih ionov (H ₃ O ⁺ ) in bikarbonata ion po naslednji reakciji:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

Ogljikova kislina napada minerale, ki tvorijo karbonate. Karbonacija prevladuje pri vremenskih vplivih apnenčastih kamnin (ki so apnenci in dolomiti); v njih je glavni mineral kalcit ali kalcijev karbonat (CaCO ₃ ).

Kalcit reagira z ogljikovo kislino in tvori kisli kalcijev karbonat Ca (HCO ₃ ) _2, ki se za razliko od kalcita v vodi zlahka raztopi. Zato so nekateri apnenci tako nagnjeni k raztapljanju.

Reverzibilne reakcije med ogljikovim dioksidom, vodo in kalcijevim karbonatom so zapletene. V bistvu je postopek mogoče povzeti na naslednji način:

CaCO ₃ + H ₂ O + CO ₂ ⇔Ca ₂ + + 2HCO ₃ ^-

Hidroliza

Na splošno je hidroliza - kemični razpad z delovanjem vode - glavni postopek kemičnega vremenskih razmer. Voda lahko razpade, raztopi ali spremeni občutljive primarne minerale v kamninah.

V tem postopku voda, disociirana na vodikove katione (H ⁺ ) in hidroksilni anioni (OH ^- ), neposredno reagira s silikatnimi minerali v kamninah in tleh.

Vodnikov ion se izmenjuje s kovinskim kationom silikatnih mineralov, običajno kalija (K ⁺ ), natrija (Na ⁺ ), kalcija (Ca ^{2 +)} ali magnezija (Mg ^{2 +} ). Sproščeni kation nato kombinira s hidroksilnim anionom.

Na primer, reakcija za hidrolizo minerala z imenom ortoklaza, ki ima kemijsko formulo KAlSi ₃ O ₈ , je naslednja:

2KAlSi ₃ O ₈ + 2H ⁺ + 2OH ^- → 2HAlSi ₃ O ₈ + 2KOH

Torej se ortoklaza pretvori v aluminozilno kislino, HAlSi ₃ O ₈ in kalijev hidroksid (KOH).

Ta vrsta reakcije ima temeljno vlogo pri oblikovanju nekaterih značilnih reliefov; na primer sodelujejo pri oblikovanju kraškega reliefa.

Biološko vreme

Nekateri živi organizmi napadajo kamnine mehansko, kemično ali s kombinacijo mehanskih in kemičnih procesov.

Rastline

Rastlinske korenine - zlasti drevesa, ki rastejo na ravnih skalnatih gredicah - lahko imajo biomehanski učinek.

Ta biomehanski učinek se pojavi, ko korenina raste, saj se poveča pritisk, ki ga izvaja na okolico. To lahko pripelje do loma kamnin koreninskega dna.

Biološka meteorizacija. Tetrameles nudiflora, ki raste na ruševinah templja v Angkorju v Kambodži. Vir: Diego Delso, delso.photo, licenca CC-BY-SA preko https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Ta_Phrom,_Angkor,_Camboya,_2013-08-16,_DD_41.JPG

Lišaji

Lišaji so organizmi, sestavljeni iz dveh simbiontov: glive (mikobiont) in alge, ki je na splošno cianobakterije (fikobiont). O teh organizmih so poročali kot kolonizatorji, ki povečujejo vremenske razmere.

Ugotovljeno je bilo na primer, da se stereokaulon vesuvianum namesti v tokove lave, kar uspe povečati svojo stopnjo vremenskih vplivov do 16-krat v primerjavi z nekloniziranimi površinami. Te stopnje se lahko podvojijo na vlažnih lokacijah, na primer na Havajih.

Opaženo je bilo tudi, da lišaji umirajo na skalnih površinah temen madež. Te lise absorbirajo več sevanja od okoliških svetlobnih področij kamnine in tako spodbujajo toplotno vremensko vplivanje ali termoklastiko.

Mytilus edulis školjkasta školjka. Vir: Andreas Trepte, iz Wikimedia Commons

Morski organizmi

Določeni morski organizmi strgajo površino kamnin in v njih izvrtajo luknje, kar spodbuja rast alg. Ti preluknjajoči se organizmi vključujejo mehkužce in gobice.

Primera te vrste organizmov sta modra školjka (Mytilus edulis) in rastlinojedi polži Cittarium pica.

Liche Stereocaulon vesuvianum je kolonizator, ki je nameščen v pretokih lave, na Kanarskih otokih Fuerteventura in Španiji Lanzarote. Vir: Lairich Rig preko https://commons.wikimedia.org/wiki/File:A_lichen_-_Stereocaulon_vesuvianum_-_geograph.org.uk_-_1103503.jpg

Kelacija

Kelacija je še en mehanizem za vremenske vplive, ki vključuje odstranjevanje kovinskih ionov in zlasti ionov aluminija, železa in mangana iz kamnin.

To dosežemo z vezanjem in sekvenciranjem organskih kislin (kot sta fulvična in huminska kislina), da nastanejo topni kompleksi organskih snovi in ​​kovin.

V tem primeru kelatna sredstva prihajajo iz produktov razgradnje rastlin in izločkov iz korenin. Kelacija spodbuja kemične vremenske vplive in prenos kovin v tleh ali kamninah.

Reference

1. Pedro, G. (1979). Caractérisation générale des processus de l'altération hydrolitique. Science du Sol 2, 93–105.
2. Selby, MJ (1993). Materiali in procesi Hillslope, 2. izd. S prispevkom APW Hodder. Oxford: Oxford University Press.
3. Stretch, R. & Viles, H. (2002). Narava in stopnja vremenskih vplivov lišajev na lavi teče na Lanzaroteju. Geomorphology, 47 (1), 87–94. doi: 10.1016 / s0169-555x (02) 00143-5.
4. Thomas, MF (1994). Geomorfologija v tropih: Študija vremenskih vplivov in denudacije v nizkih širinah. Chichester: John Wiley & Sons.
5. White, WD, Jefferson, GL in Hama, JF (1966) Kvarcitni kras v jugovzhodni Venezueli. International Journal of Speleology 2, 309–14.
6. Yatsu, E. (1988). Narava vremenskih razmer: uvod. Tokio: Sozosha.