Meteoriseringstyper og processer

den forvitring det er nedbrydning af klipper ved mekanisk nedbrydning og kemisk nedbrydning. Mange er dannet ved høje temperaturer og tryk dybt i jordskorpen; når de udsættes for lavere temperaturer og tryk på overfladen og støder på luft, vand og organismer, dekomponerer og bryder de dem.

Levende væsener har også en indflydelsesrig rolle i forvitring, da de påvirker sten og mineraler gennem forskellige biofysiske og biokemiske processer, hvoraf de fleste er ikke kendt i detaljer.

Dybest set er der tre hovedtyper, hvorigennem forvitring finder sted; Dette kan være fysisk, kemisk eller biologisk. Hver af disse varianter har specifikke egenskaber, der påvirker klipperne på forskellige måder; selv i nogle tilfælde kan der være en kombination af flere fænomener.

indeks

• 1 Fysisk eller mekanisk forvitring
  • 1.1 Download
  • 1.2 Fraktur ved frysning eller gelifraktion
  • 1.3 Varme-kølecykler (termoklast)
  • 1.4 befugtning og tørring
  • 1.5 Meteorisering ved vækst af saltkrystaller eller haloklasti
• 2 Kemisk meteorisering
  • 2.1 Opløsning
  • 2.2 Hydration
  • 2.3 Oxidering og reduktion
  • 2.4 Karbonering
  • 2,5 hydrolyse
• 3 Biologisk meteorisering
  • 3.1 Planter
  • 3.2 lichens
  • 3.3 Marine organismer
  • 3.4 Chelation
• 4 referencer

Fysisk forvitring eller mekanik

De mekaniske processer reducerer klipperne til gradvist mindre fragmenter, hvilket igen øger overfladen udsat for kemisk angreb. De vigtigste mekaniske forvitringsprocesser er følgende:

- downloade.

- Virkningen af ​​frost.

- Termisk stress forårsaget af opvarmning og afkøling.

- Udvidelsen.

- Krympningen på grund af befugtning med efterfølgende tørring.

- Trykket udøves af væksten af ​​saltkrystaller.

En vigtig faktor i mekanisk forvitring er træthed eller gentagen stressgenerering, hvilket reducerer tolerance for skade. Resultatet af træthed er, at klippen vil brække på et lavere stressniveau end en ikke-trænet prøve.

udledning

Når erosion fjerner materialet fra overfladen, falder indeslutningstrykket på de underliggende klipper. Det lavere tryk gør det muligt for mineralkornene at adskille mere og skabe hulrum; klippen udvider eller dilaterer og kan bryde sammen.

For eksempel i granitminer eller andre tætte klipper kan udslip af tryk på grund af udskæringer til ekstraktion være voldsom og endda forårsage eksplosioner.

Fraktur ved frysning eller gelifraktion

Vandet, der optager porerne inde i en sten, udvides med 9% ved frysning. Denne ekspansion genererer et indre tryk, der kan forårsage den fysiske nedbrydning eller brud på klippen.

Gelifikation er en vigtig proces i kolde omgivelser, hvor frysning og optøningscykler sker konstant.

Varme-kølecykler (termoklast)

Klipper har lav varmeledningsevne, hvilket betyder, at de ikke er gode til at køre varmen væk fra deres overflader. Når bjergene opvarmes, øges den ydre overflade sin temperatur meget mere end den indvendige del af klippen. På grund af dette lider den ydre del mere dilatation end den indre del.

Derudover frembringer klipperne sammensat af forskellige krystaller en differentiel opvarmning: de mørkere farvede krystaller opvarmer hurtigere og afkøles langsommere end de lysere krystaller.

træthed

Disse termiske belastninger kan forårsage nedbrydning af klippen og dannelsen af ​​store skalaer, skaller og plader. Gentagen opvarmning og afkøling medfører en effekt kaldet træthed, der fremmer termisk vejrbehandling, også kaldet termoklasti.

Generelt kan træthed defineres som effekten af ​​flere processer, som reducerer tolerancen for et materiale til skade.

Rock skalaer

Udskillingen eller produktionen af ​​plader ved termisk stress indbefatter også dannelsen af ​​rockeskalaer. På samme måde kan den kraftige varme, der frembringes af skovbrande og ved nukleare eksplosioner, få klippen til at falde fra hinanden og til sidst bryde.

For eksempel blev der i Indien og Egypten brugt i mange år som et ekstraktionsværktøj i stenbrud. Men de daglige udsving i temperaturen, der endda findes i ørkener, ligger langt under yderpunkterne ved lokale brande.

Fugt og tørring

Materialer, der indeholder ler såsom sten og ler Schist ekspandere betydeligt, når det vædes, som kan inducere dannelsen af ​​mikrofrakturer eller microfaults (mikrorevner på engelsk) eller ekspansion af eksisterende revner.

Ud over effekten af ​​træthed fører ekspansions- og krympningscyklusserne - forbundet med befugtning og tørring - til vejrforvitring af klippen.

Meteorisering ved vækst af saltkrystaller eller haloklasti

I de kyst- og tørre områder kan saltkrystaller vokse i saltopløsninger, der koncentreres ved fordampning af vand.

Krystallisationen af ​​saltet i bjergets mellemrum eller porer frembringer spændinger, som udvider dem, og det fører til granulatets nedbrydning af klippen. Denne proces er kendt som saltvandskvejr eller haloklasti.

Når saltkrystallerne dannet inde i klippens porer opvarmes eller mættes med vand, udvider de og udøver tryk mod væggene i nærliggende porer; dette frembringer termisk stress eller hydratiseringsspænding (henholdsvis), hvilket bidrager til vejrbestandningen af ​​klippen.

Kemisk meteorisering

Denne form for forvitring indebærer en lang række kemiske reaktioner, der virker sammen om mange forskellige slags sten i hele vejen.

Denne store variation kan grupperes i seks typer af vigtigste kemiske reaktioner (alle involveret i nedbrydning af klippen), nemlig:

- Opløsningen.

- hydrering.

- Oxidering og reduktion.

- Carbonering.

- hydrolyse.

opløsning

Mineralsaltene kan opløses i vand. Denne proces involverer dissociationen af ​​molekylerne i deres anioner og kationer og hydrering af hver ion; det vil sige, ionerne er omgivet af vandmolekyler.

Generelt betragtes opløsningen som en kemisk proces, selvom den ikke indebærer egnede kemiske transformationer. Da opløsningen forekommer som et indledende trin til andre kemiske forvitringsprocesser, indgår den i denne kategori.

Opløsningen reverserer let: Når opløsningen er overmættet, udfældes en del af det opløste materiale som et faststof. En mættet opløsning har ingen evne til at opløse mere solidt.

Mineraler varierer i deres opløselighed og blandt de vandopløselige chlorider er alkalimetaller, såsom stensalt eller halite (NaCl) og kaliumsalt (KCI). Disse mineraler findes kun i meget tørre klimaer.

Gips (CaSO₄.2H₂O) er også ret opløseligt, mens kvarts har en meget lav opløselighed.

Opløseligheden af ​​mange mineraler afhænger af koncentrationen af ​​hydrogenioner (H⁺) frit i vandet. Hionerne⁺ de måles som pH-værdien, hvilket angiver graden af ​​surhed eller alkalitet af en vandig opløsning.

hydrering

Hydrering forvitring er en proces, der opstår, når mineraler adsorberer vandmolekyler på deres overflade eller absorberer det, herunder dem i deres krystalgitter. Denne ekstra vand genererer en stigning i volumen, der kan forårsage bruddet af klippen.

I fugtige klimaer med mellemstore breddegrader fremstår jordens farver / vise berygtede variationer: Det kan ses fra den brune farve indtil den gullige. Disse farvninger skyldes hydrering af rød jernoxidhematit, som passerer til oxidfarvet goethit (jernoxidhydroxid).

Optag af vand med lerpartikler er også en form for hydrering, der fører til udvidelsen af ​​det. Så, som leret tørrer, rev barken op.

Oxidering og reduktion

Oxidation opstår, når et atom eller en ion taber elektroner, øger deres positive ladning eller reducerer deres negative ladning.

En af de eksisterende oxidationsreaktioner involverer kombinationen af ​​oxygen med et stof. Oxygen opløst i vand er et almindeligt oxidationsmiddel i miljøet.

Slid ved oxidation påvirker hovedsageligt de mineraler, der indeholder jern, selvom elementer som mangan, svovl og titan også kan oxideres.

Reaktionen for jern - som opstår, når opløst oxygen i vandet kommer i kontakt med jernbærende mineraler - er som følger:

4Fe²⁺ +  3O₂ → 2Fe₂O₃ + 2e^-

I dette udtryk e^-  repræsenterer elektronerne.

Jernholdigt jern (Fe²⁺) fundet i de fleste stendannende mineraler kan omdannes til sin jernform (Fe³⁺), der ændrer den neutrale ladning af krystalgitteret. Denne ændring forårsager undertiden sin sammenbrud og gør mineralet mere udsat for kemiske angreb.

kulsyre

Carbonering er dannelsen af ​​carbonater, som er salte af kulsyre (H₂CO₃). Kuldioxid opløses i naturlige farvande for at danne kulsyre:

CO₂  + H₂O → H₂CO₃

Derefter dissocieres kulsyre til en hydratiseret hydrogenion (H₃O⁺) og en bicarbonation efter den følgende reaktion:

H₂CO₃ + H₂O → HCO₃^-  +  H₃O⁺

Kulsyre angriber de mineraler, der danner karbonater. Carbonation dominerer forvitringen af ​​kalkholdige sten (som er kalksten og dolomitter); i disse er det primære mineral calcit eller calciumcarbonat (CaCO₃).

Calcite reagerer med kulsyre til dannelse af calciumsyrecarbonat, Ca (HCO)₃)₂ som i modsætning til calcit opløses let i vand. Derfor er nogle limestones så tilbøjelige til opløsning.

De reversible reaktioner mellem kuldioxid, vand og calciumcarbonat er komplekse. I det væsentlige kan processen opsummeres som følger:

CaCO₃ + H₂O + CO₂⇔Ca₂+ + 2HCO₃^-

hydrolyse

Generelt er hydrolyse - kemisk nedbrydning ved vandhandling - den vigtigste proces med kemisk forvitring. Vand kan nedbryde, opløse eller modificere de primære mineraler, der er modtagelige for sten.

I denne proces dissocierede vandet i hydrogenkationer (H⁺) og hydroxylanioner (OH^-) reagerer direkte med silikatmineraler i sten og jord.

Hydrogenionen udveksles med en metallisk kation af silicatmineralerne, almindeligvis kalium (K⁺), natrium (Na⁺), calcium (Ca^{2 +)} eller magnesium (Mg^{2 +}). Derefter kombineres den frigivne kation med hydroxylanionen.

For eksempel er reaktionen for hydrolyse af mineralet kaldet orthoclase, som har den kemiske formel KAlSi₃O₈, Det er følgende:

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

Så orthoclase omdannes til aluminosilicinsyre, HAlSi₃O₈ og kaliumhydroxid (KOH).

Denne type reaktioner spiller en afgørende rolle i dannelsen af ​​nogle karakteristiske relieffer; for eksempel er de involveret i dannelsen af ​​karstic relief.

Biologisk meteorisering

Nogle levende organismer angriber sten mekanisk, kemisk eller ved en kombination af mekaniske og kemiske processer.

planter

Planternes rødder - især de af træer, der vokser på flade stenige senge - kan udøve en biomekanisk effekt.

Denne biomekaniske effekt sker, når roden vokser, fordi den øger det tryk, der udøves af det i omgivelserne. Dette kan føre til brud på grundfjeldene.

lav

Lichens er organismer, der består af to symbionter: en svamp (mycobiont) og en alger, der normalt er cyanobakterier (phycobiont). Disse organismer er blevet rapporteret som kolonisatorer, der forøger forvitringen af ​​sten.

For eksempel har det vist sig, at Stereocaulon vesuvianum den er installeret på lavastrømme, der styrer op til 16 gange dens forvitringshastighed sammenlignet med ukoloniserede overflader. Disse satser kan fordobles på fugtige steder som i Hawaii.

Det er også blevet bemærket, at når grøderne dør, forlader de en mørk plet på overfladen af ​​klippen. Disse pletter absorberer mere stråling end de omkringliggende klare områder af klippen, og fremmer dermed termisk vejr eller termokladning.

Marine organismer

Visse marine organismer skraber overfladen af ​​klipperne og perforerer dem og fremmer algernes vækst. Disse piercerende organismer omfatter bløddyr og svampe.

Eksempler på denne type organismer er den blå musling (Mytilus edulis) og herbivore gastropod Cittarium pica.

kelation

Chelation er en anden form for forvitring, der involverer fjernelse af metalioner og især af aluminium, jern og manganioner fra stenarter.

Dette opnås gennem forening og sekvestrering med organiske syrer (såsom fulvinsyre og huminsyre) til dannelse af opløselige komplekser af organisk metalstof.

I dette tilfælde kommer chelateringsmidlerne fra nedbrydningsprodukterne af planterne og fra røddernes udskillelser. Chelation fremmer kemisk forvitring og overførsel af metaller i jord eller sten.

referencer

1. Pedro, G. (1979). Caractérisation générale des processus de l'altération hydrolitique. Science du Sol 2, 93-105.
2. Selby, M.J. (1993). Hillslope Materialer og processer, 2. edn. Med bidrag fra A. P. W. Hodder. Oxford: Oxford University Press.
3. Stretch, R. & Viles, H. (2002). Naturen og graden af ​​forvitring af lav på lava strømmer på Lanzarote. geomorfologi, 47 (1), 87-94. doi: 10,1016 / s0169-555x (02) 00143-5.
4. Thomas, M. F. (1994). Geomorfologi i troperne: En undersøgelse af forvitring og tilbedelse i lave bredder. Chichester: John Wiley & Sons.
5. White, W. D., Jefferson, G. L., og Hama, J. F. (1966) Quartzite Karst i det sydøstlige Venezuela. International Journal of Speleology 2, 309-14.
6. Yatsu, E. (1988). Nature of Weathering: En introduktion. Tokyo: Sozosha.