Vrste in procesi meteorizacije

The preperevanje gre za razgradnjo kamnin z mehanskim razpadom in kemično razgradnjo. Mnogi so nastali pri visokih temperaturah in pritiskih globoko v zemeljski skorji; ko so izpostavljeni nižjim temperaturam in tlakom na površini ter naletijo na zrak, vodo in organizme, se razgradijo in zlomijo.

Tudi živa bitja imajo pomembno vlogo pri preperevanju, saj vplivajo na kamnine in minerale z različnimi biofizičnimi in biokemičnimi procesi, od katerih jih večina ni podrobno znana..

V osnovi obstajajo tri glavne vrste, skozi katere potekajo vremenske razmere; To je lahko fizikalno, kemijsko ali biološko. Vsaka od teh različic ima posebne značilnosti, ki na različne načine vplivajo na kamenje; celo v nekaterih primerih lahko pride do kombinacije več pojavov.

Indeks

• 1 Fizično ali mehansko preperevanje
  • 1.1 Prenos
  • 1.2 Zlom z zamrzovanjem ali gelifikacijo
  • 1.3 Ogrevalni in hladilni cikli (termoklast)
  • 1.4 Vlaženje in sušenje
  • 1.5 Meteorizacija z rastjo kristalov soli ali haloklastij
• 2 Kemična meteorizacija
  • 2.1 Razpustitev
  • 2.2 Hidracija
  • 2.3 Oksidacija in redukcija
  • 2.4 Karbonacija
  • 2.5 Hidroliza
• 3 Biološka meteorizacija
  • 3.1 Rastline
  • 3.2 Lišajevi
  • 3.3 Morski organizmi
  • 3.4 Chelation
• 4 Reference

Fizično vreme ali. \ T mehansko

Mehanski postopki zmanjšajo kamenje v postopoma manjše fragmente, kar povečuje površino, izpostavljeno kemičnemu napadu. Glavni mehanski postopki preperevanja so naslednji:

- Prenesi.

- Dejanje zmrzali.

- Toplotna obremenitev zaradi ogrevanja in hlajenja.

- Širitev.

- Krčenje zaradi omočenja z naknadnim sušenjem.

- Pritiski, ki jih povzroča rast kristalov soli.

Pomemben dejavnik mehanskega preperevanja je utrujenost ali ponavljajoče se napetost, ki zmanjšuje toleranco na poškodbe. Posledica utrujenosti je ta, da se bo kamen zlomil pri nižji stopnji stresa kot ne-utrujen vzorec.

Prenesi

Ko erozija odstrani material s površine, se omejevalni pritisk na spodnje skale zmanjša. Nižji pritisk omogoča, da mineralna zrna ločijo več in ustvarijo praznine; kamnina se razširi ali razširi in se lahko zlomi.

Na primer, v rudnikih granitov ali drugih gostih kamninah je sproščanje tlaka zaradi kosov za ekstrakcijo lahko nasilno in celo povzroči eksplozije.

Zlom z zamrzovanjem ali gelifikacijo

Voda, ki zaseda pore v kamnini, se pri zamrzovanju širi za 9%. Ta ekspanzija ustvarja notranji tlak, ki lahko povzroči fizični razpad ali lom skale.

Gelifikacija je pomemben proces v hladnih okoljih, kjer se cikli zamrzovanja in odmrzovanja stalno pojavljajo.

Krogi ogrevanja in hlajenja (termoklast)

Kamnine imajo nizko toplotno prevodnost, kar pomeni, da niso dobre pri odvajanju toplote od njihovih površin. Ko se skale ogrevajo, zunanja površina poveča svojo temperaturo veliko več kot notranji del skale. Zaradi tega zunanji del trpi večjo dilatacijo kot notranji del.

Poleg tega kamni, sestavljeni iz različnih kristalov, predstavljajo diferencialno segrevanje: temnejši barvni kristali se hitreje segrejejo in se hladijo počasneje kot svetlejši kristali..

Utrujenost

Te toplotne obremenitve lahko povzročijo razkroj kamnin in nastanek velikih skal, lupin in listov. Ponavljajoče se ogrevanje in hlajenje povzročata učinek, imenovan utrujenost, ki pospešuje toplotno preperevanje, imenovano tudi termoklastija.

Na splošno lahko utrujenost definiramo kot učinek več procesov, ki zmanjšujejo toleranco materiala na poškodbe.

Rock lestvice

Piling ali proizvodnja listov s toplotnim stresom vključuje tudi ustvarjanje skalnih kamnin. Prav tako lahko intenzivna toplota, ki jo povzročajo gozdni požari in jedrske eksplozije, povzroči, da se kamen razpade in se sčasoma zlomi.

Na primer, v Indiji in Egiptu je bil požar več let uporabljen kot orodje za ekstrakcijo v kamnolomih. Vendar pa so dnevna nihanja temperature, ki jih najdemo celo v puščavah, precej pod ekstremi, ki jih dosegajo lokalni požari.

Vlaženje in sušenje

Materiali, ki vsebujejo gline, kot so blato in skrilavci, se znatno razširijo po vlaženju, kar lahko povzroči nastanek mikroplastov ali mikrofraktur (mikro razpoke v angleščini) ali razširitev obstoječih razpok.

Poleg učinka utrujenosti cikli raztezanja in krčenja - povezani z omočenjem in sušenjem - vodijo do preperevanja skale..

Meteorizacija z rastjo kristalov soli ali haloklastij

V obalnih in sušnih območjih lahko kristali soli rastejo v solnih raztopinah, ki so koncentrirane z izhlapevanjem vode.

Kristalizacija soli v vmesnih mejah ali porah kamnin povzroča napetosti, ki jih razširjajo, kar vodi do zrnatih razpok kamnin. Ta postopek je znan kot slane vremenske razmere ali haloklastije.

Ko se kristali soli, ki nastanejo v porah skale, segrejejo ali nasičijo z vodo, se razširijo in pritiskajo na stene bližnjih por; to povzroča toplotni stres ali stres hidracije (oziroma), ki prispevata k preperevanju skale.

Kemična meteorizacija

Ta vrsta preperevanja vključuje veliko različnih kemičnih reakcij, ki delujejo skupaj na različnih vrstah kamnin v celotnem razponu vremenskih razmer.

To veliko sorto lahko razvrstimo v šest tipov glavnih kemijskih reakcij (vse, ki so vključene v razgradnjo skale), in sicer:

- Razpad.

- Hidracija.

- Oksidacija in redukcija.

- Karbonacija.

- Hidroliza.

Razpustitev

Mineralne soli lahko raztopimo v vodi. Ta postopek vključuje disociacijo molekul v njihovih anionih in kationih ter hidracijo vsakega iona; to pomeni, da so ioni obdani z vodnimi molekulami.

Na splošno se raztapljanje šteje za kemijski proces, čeprav ne vključuje ustreznih kemičnih transformacij. Ker se raztapljanje pojavlja kot začetni korak za druge postopke kemičnega preperevanja, je vključeno v to kategorijo.

Raztopina se zlahka obrne: ko je raztopina preveč nasičena, se del raztopljenega materiala obori kot trdna snov. Nasičena raztopina nima sposobnosti, da bi se raztopila trdnejša.

Minerali se razlikujejo po topnosti in med najbolj topnimi v vodi so kloridi alkalijskih kovin, kot so kamena sol ali halit (NaCl) in kalijeva sol (KCl). Te minerale najdemo le v zelo sušnih podnebjih.

Mavec (CaSO₄.2H₂O) je tudi precej topen, medtem ko ima kvarc zelo nizko topnost.

Topnost mnogih mineralov je odvisna od koncentracije vodikovih ionov (H⁺) prosto v vodi. H ioni⁺ merijo se kot vrednost pH, ki kaže stopnjo kislosti ali alkalnosti vodne raztopine.

Hidracija

Hidracijska preperevanja so proces, ki se pojavi, ko minerali adsorbirajo molekule vode na svoji površini ali pa jih absorbirajo, vključno z njimi v kristalnih rešetkah. Ta dodatna voda ustvarja povečanje prostornine, ki lahko povzroči zlom skale.

V vlažnih podnebjih srednjih zemljepisnih širin so barve na tleh / prikazane zloglasne razlike: opazimo jo lahko od rjavkaste do rumenkaste. Te barve povzroča hidratacija rdečega železovega oksida hematita, ki prehaja v oksitno obarvan goethit (železov oksidhidroksid)..

Vnos vode z glinastimi delci je tudi oblika hidracije, ki vodi do njenega širjenja. Potem, ko se glina posuši, se lubje razpokne.

Oksidacija in redukcija

Oksidacija se pojavi, ko atom ali ion izgubi elektrone in poveča svoj pozitivni naboj ali zmanjša njihov negativni naboj.

Ena od obstoječih reakcij oksidacije vključuje kombinacijo kisika s snovjo. Kisik, raztopljen v vodi, je običajen oksidant v okolju.

Obrabljenost zaradi oksidacije vpliva predvsem na minerale, ki vsebujejo železo, čeprav se lahko oksidirajo tudi elementi, kot so mangan, žveplo in titan..

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

4Fe²⁺ +  3O₂ → 2Fe₂O₃ + 2e^-

V tem izrazu e^-  predstavlja elektrone.

Železo (Fe²⁺), ki jih najdemo v večini kamninastih mineralov, lahko pretvorimo v njeno železno obliko (Fe³⁺) spreminjanje nevtralnega naboja kristalne rešetke. Ta sprememba včasih povzroči njen propad in naredi mineral bolj nagnjen k kemičnemu napadu.

Karbonacija

Karbonacija je tvorba karbonatov, ki so soli ogljikove kisline (H₂CO₃). Ogljikov dioksid se raztopi v naravnih vodah in tvori ogljikovo kislino: \ t

CO₂  + H₂O → H₂CO₃

Nato se karbonska kislina disociira v hidratiziran vodikov ion (H₃O⁺) in bikarbonatni ion, ki sledi naslednji reakciji:

H₂CO₃ + H₂O → HCO₃^-  +  H₃O⁺

Ogljikova kislina napade minerale, ki tvorijo karbonate. Karbonacija prevladuje pri preperevanju apnenčastih kamnin (ki so apnenci in dolomiti); pri tem je glavni mineral kalcit ali kalcijev karbonat (CaCO₃).

Kalcit reagira s karbonsko kislino in tvori karbonat kalcijeve kisline, Ca (HCO)₃)₂ ki se za razliko od kalcita raztopi v vodi. Zato so nekateri apnenci tako nagnjeni k raztapljanju.

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

CaCO₃ + H₂O + CO₂.Ca₂+ + 2HCO₃^-

Hidroliza

Na splošno je hidroliza - kemična razgradnja z vodnim delovanjem - glavni proces kemičnega preperevanja. Voda lahko razpade, raztopi ali spremeni primarne minerale, ki so dovzetni za kamenje.

V tem procesu se voda disociira v vodikovih kationih (H⁺) in hidroksil anioni (OH^-) reagira neposredno s silikatnimi minerali v kamninah in tleh.

Vodikov ion se zamenja s kovinskim kationom silikatnih mineralov, običajno s kalijem (K⁺), natrij (Na⁺), kalcij (Ca^{2 +)} ali magnezija (Mg^{2 +}). Nato se sproščeni kation kombinira s hidroksilnim anionom.

Na primer, reakcija za hidrolizo minerala, imenovanega orthoclase, ki ima kemijsko formulo KAlSi₃O₈, To je naslednje:

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

Tako se ortoklaz pretvori v aluminosilično kislino, HAlSi₃O₈ in kalijev hidroksid (KOH).

Ta vrsta reakcij igra temeljno vlogo pri oblikovanju nekaterih značilnih reliefov; na primer, sodelujejo pri oblikovanju kraškega reliefa.

Biološka meteorizacija

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

Rastline

Korenine rastlin - zlasti drevesa, ki rastejo na ravnih skalnatih posteljah - lahko imajo biomehanski učinek.

Ta biomehanski učinek se zgodi, ko koren raste, ker poveča pritisk, ki ga povzroča v okolju. To lahko povzroči zlom kamnin.

Lišaji

Lišaji so organizmi, sestavljeni iz dveh simbiontov: gliva (mikobiont) in alg, ki so ponavadi cianobakterije (phycobiont). O teh organizmih so poročali kot o kolonizatorjih, ki povečujejo preperevanje kamnin.

Na primer, ugotovljeno je bilo, da Stereocaulon vesuvianum nameščen je na tokove lave, s čimer je uspelo povečati do 16-kratno stopnjo preperevanja v primerjavi z nekoloniziranimi površinami. Te stopnje se lahko podvojijo na vlažnih mestih, kot na Havajih.

Ugotovljeno je bilo tudi, da, ko umrejo lišaji, pustijo temno mesto na površini skale. Ta mesta absorbirajo več sevanja, kot so okolice jasna območja skale, s čimer spodbujajo toplotno preperevanje ali termoklastiranje.

Morski organizmi

Nekateri morski organizmi strgajo površino kamenja in jih perforirajo, kar spodbuja rast alg. Ti prodajni organizmi vključujejo mehkužce in spužve.

Primeri te vrste organizmov so modra klapavica (Mytilus edulis) in rastlinojedega polža Cittarium pica.

Chelation

Kelacija je še en mehanizem preperevanja, ki vključuje odstranjevanje kovinskih ionov in zlasti aluminijevih, železovih in manganovih ionov iz kamnin..

To se doseže z združevanjem in sekvestracijo organskih kislin (kot je fulvinska kislina in humična kislina), da se tvorijo topni kompleksi organskih kovinskih snovi..

V tem primeru kelirna sredstva prihajajo iz produktov razgradnje rastlin in iz izločkov korenin. Chelation spodbuja kemično preperevanje in prenos kovin v zemljo ali skalo.

Reference

1. Pedro, G. (1979). Caractérisation générale des processus de l'altération hydrolitique. Science du Sol 2, 93-105.
2. Selby, M.J. (1993). Materiali in procesi Hillslope, 2. edn. S prispevkom A. P. W. Hodderja. Oxford: Oxford University Press.
3. Stretch, R. & Viles, H. (2002). Narava in hitrost preperevanja z lišaji na lavi teče na Lanzarote. Geomorfologija, 47 (1), 87-94. doi: 10.1016 / s0169-555x (02) 00143-5.
4. Thomas, M. F. (1994). Geomorfologija v tropih: študija preperevanja in denudacije v nizkih širinah. Chichester: John Wiley & Sons.
5. White, W. D., Jefferson, G. L., in Hama, J. F. (1966) Kvarcitni kras v jugovzhodni Venezueli. Mednarodni speleološki časopis 2, 309-14.
6. Yatsu, E. (1988). Narava preperevanja: Uvod. Tokio: Sozosha.