Meteoriseringstyper og prosesser



den forvitring Det er dekomponering av bergarter ved mekanisk oppløsning og kjemisk nedbrytning. Mange dannes ved høye temperaturer og trykk dypt i jordskorpen; Når de blir utsatt for lavere temperaturer og trykk på overflaten og støter på luft, vann og organismer, dekomponerer og brytes de.

Levende vesener har også en innflytelsesrik rolle i forvitring, siden de påvirker bergarter og mineraler gjennom ulike biofysiske og biokjemiske prosesser, de fleste er ikke kjent i detalj..

I utgangspunktet er det tre hovedtyper gjennom hvilke forvitring finner sted; Dette kan være fysisk, kjemisk eller biologisk. Hver av disse varianter har spesifikke egenskaper som påvirker bergarter på forskjellige måter; selv i noen tilfeller kan det være en kombinasjon av flere fenomener.

index

  • 1 Fysisk eller mekanisk forvitring
    • 1.1 Last ned
    • 1.2 Fraktur ved frysing eller gelifraksjon
    • 1.3 Varmekjølingssykluser (termoklast)
    • 1.4 Vanning og tørking
    • 1.5 Meteorisering ved vekst av saltkrystaller eller haloklasti
  • 2 Kjemisk meteorisering
    • 2.1 Oppløsning
    • 2.2 Hydrering
    • 2.3 Oksidasjon og reduksjon
    • 2.4 Karbonering
    • 2,5 hydrolyse
  • 3 Biologisk meteorisering
    • 3.1 Planter
    • 3.2 Lichens
    • 3.3 Marine organismer
    • 3.4 Chelation
  • 4 referanser

Fysisk forvitring eller mekanikk

De mekaniske prosessene reduserer bergarter til gradvis mindre fragmenter, noe som igjen øker overflaten utsatt for kjemisk angrep. De viktigste mekaniske forvitringsprosessene er følgende:

- nedlasting.

- Virkningen av frost.

- Termisk stress forårsaket av oppvarming og kjøling.

- Utvidelsen.

- Krymping på grunn av fuktighet med etterfølgende tørking.

- Trykket utøves av veksten av saltkrystaller.

En viktig faktor ved mekanisk forvitring er tretthet eller gjentatt spenning, noe som reduserer toleransen for skade. Resultatet av tretthet er at steinen vil brudd på et lavere stressnivå enn en ikke-utmattet prøve.

utladning

Når erosjon fjerner materialet fra overflaten, reduseres inneslutningstrykket på de underliggende steinene. Det lavere trykket gjør at mineralkornene kan skille mer og lage hulrom; fjellet utvides eller dilaterer og kan sprekke.

For eksempel i granittminer eller andre tette bergarter, kan trykkutløsningen på grunn av kutt for utvinning være voldelig og til og med føre til eksplosjoner.

Frakt ved frysing eller gelifraksjon

Vannet som opptar porene i en stein, utvides med 9% ved frysing. Denne utvidelsen genererer et internt trykk som kan forårsake den fysiske oppløsningen eller brudd på fjellet.

Gelification er en viktig prosess i kalde omgivelser, hvor frysing og tining sykluser oppstår hele tiden.

Varme-kjøling sykluser (termoklast)

Stener har lav termisk ledningsevne, noe som betyr at de ikke er gode til å kjøre varme bort fra overflatene. Når fjellene er oppvarmet, øker den ytre overflaten sin temperatur mye mer enn den indre delen av fjellet. På grunn av dette har den eksterne delen større dilatasjon enn den indre delen.

I tillegg presenterer bergarter som består av forskjellige krystaller en differensiell oppvarming: de mørkere fargede krystallene varme raskere og avkjøles langsommere enn de lettere krystallene.

trøtthet

Disse termiske spenningene kan føre til at fjellet løsner seg og dannelsen av store skalaer, skall og ark. Gjentatt oppvarming og kjøling gir en effekt som kalles tretthet som fremmer termisk forvitring, også kalt termoklasti.

Generelt kan tretthet defineres som effekten av flere prosesser som reduserer toleransen til et materiale som skal skades.

Rock skalaer

Eksfolieringen eller produksjonen av ark ved termisk spenning inkluderer også generering av bergskalaer. På samme måte kan den intense varmen som genereres av skogbranner og ved atomeksploderinger føre til at steinen faller fra hverandre og til slutt bryter.

For eksempel i India og Egypt ble brann brukt i mange år som et utvinningsverktøy i steinbrudd. Daglige svingninger i temperatur, selv funnet i ørkener, ligger imidlertid godt under ekstremene som nås av lokale branner.

Fuktighet og tørking

Materialer som inneholder leire - som mudstone og skifer - utvides betydelig ved fukting, noe som kan indusere dannelsen av mikrofall eller mikrofrakturer (microcracks på engelsk), eller utvidelse av eksisterende sprekker.

I tillegg til effekten av tretthet, vil ekspansjons- og krympesyklusene - knyttet til fukting og tørking - føre til forvitring av fjellet.

Meteorisering ved vekst av saltkrystaller eller haloklasti

I kystområder og tørre områder kan saltkrystaller vokse i saltløsninger som er konsentrert ved fordampning av vann.

Krystallisasjonen av saltet i interstices eller porene på bergarter gir spenninger som utvider dem, og dette fører til den granulære disintegrasjon av fjellet. Denne prosessen er kjent som saltvannsforurensning eller haloklasti.

Når saltkrystaller dannet inne i steinens porer blir oppvarmet eller mettet med vann, ekspanderer de og utøver trykk mot veggene i nærliggende porene; Dette gir termisk stress eller hydratiseringsspenning (henholdsvis), noe som bidrar til forvitringen av fjellet.

Kjemisk meteorisering

Denne typen forvitring innebærer et bredt spekter av kjemiske reaksjoner, som virker sammen på mange forskjellige typer bergarter i hele spekteret av værforhold.

Denne store variasjonen kan grupperes i seks typer av hoved kjemiske reaksjoner (alle involvert i nedbrytning av fjellet), nemlig:

- Oppløsningen.

- hydrering.

- Oksidasjon og reduksjon.

- Karboniseringen.

- hydrolyse.

oppløsnings

Mineralsalter kan oppløses i vann. Denne prosessen involverer dissosiasjonen av molekylene i deres anioner og kationer, og hydreringen av hver ion; det vil si at ioner er omgitt av vannmolekyler.

Generelt er oppløsningen betraktet som en kjemisk prosess, selv om den ikke involverer egnede kjemiske transformasjoner. Da oppløsningen skjer som et innledende trinn for andre kjemiske værprosesser, inngår det i denne kategorien.

Løsningen reverserer enkelt: Når løsningen er overmettet, utfeller en del av det oppløste materialet som et fast stoff. En mettet løsning har ingen evne til å oppløse mer solid.

Mineralene varierer i deres løselighet og blant de mest oppløselige i vann er kloridene av alkalimetaller, som steinsalt eller halit (NaCl) og kaliumsalt (KCl). Disse mineralene finnes bare i svært tørre klima.

Gips (CaSO4.2H2O) er også ganske løselig, mens kvarts har en meget lav oppløselighet.

Løseligheten av mange mineraler avhenger av konsentrasjonen av hydrogenioner (H+) fritt i vannet. H ioner+ De blir målt som pH-verdien, som indikerer graden av surhet eller alkalitet i en vandig løsning.

hydrering

Hydrering forvitring er en prosess som oppstår når mineraler adsorberer vannmolekyler på overflaten eller absorberer det, inkludert dem i deres krystallgitter. Denne ekstra vann genererer en økning i volum som kan forårsake brudd på fjellet.

I fuktige klimaer med middels breddegrad presenterer fargene på bakken / presentasjonelle variasjoner: det kan observeres fra den brune fargen til den gulaktige. Disse fargestoffene er forårsaket av hydrering av rødt jernoksidhematitt, som går over til oksid-farget goetitt (jernoksyhydroksid).

Opptaket av vann av leirepartikler er også en form for hydrering som fører til utvidelsen av det. Da, som leiret tørker, sprekker barken.

Oksidasjon og reduksjon

Oksidasjon oppstår når et atom eller ion taper elektroner, øker sin positive ladning eller reduserer negativ ladning.

En av de eksisterende oksidasjonsreaksjonene innebærer kombinasjonen av oksygen med et stoff. Oksygen oppløst i vann er et vanlig oksidasjonsmiddel i miljøet.

Slitasje ved oksidasjon påvirker hovedsakelig mineralene som inneholder jern, selv om elementer som mangan, svovel og titan også kan oksyderes.

Reaksjonen for jern - som oppstår når oppløst oksygen i vannet kommer i kontakt med jernholdige mineraler - er som følger:

4Fe2+ +  3O2 → 2Fe2O3 + 2e-

I dette uttrykket e-  representerer elektronene.

Jernholdig jern (Fe2+) funnet i de fleste bergdannende mineraler kan omdannes til sin jernform (Fe3+) å endre den nøytrale ladningen på krystallgitteret. Denne forandringen forårsaker noen ganger sin sammenbrudd og gjør mineralet mer utsatt for kjemisk angrep.

karbonatisering

Karbonering er dannelsen av karbonater, som er saltene av karbonsyre (H2CO3). Kullsyre oppløses i naturlig vann for å danne karbonsyre:

CO2  + H2O → H2CO3

Deretter dissocieres karbonsyren i et hydratisert hydrogenjon (H3O+) og en bikarbonation, etter følgende reaksjon:

H2CO3 + H2O → HCO3-  +  H3O+

Karbonsyre angriper mineralene som danner karbonater. Karbonering dominerer forvitringen av kalkholdige bergarter (som er kalkstein og dolomitter); i disse er hovedmineralet kalsitt eller kalsiumkarbonat (CaCO3).

Kalsitt reagerer med karbonsyre for å danne kalsiumsyrekarbonat, Ca (HCO)3)2 som, i motsetning til kalsitt, oppløses lett i vann. Dette er grunnen til at noen limestones er så utsatt for oppløsning.

De reversible reaksjonene mellom karbondioksid, vann og kalsiumkarbonat er komplekse. I hovedsak kan prosessen oppsummeres som følger:

CaCO3 + H2O + CO2⇔Ca2+ + 2HCO3-

hydrolyse

Generelt er hydrolyse - kjemisk sammenbrudd ved vannbevegelse - den viktigste prosessen med kjemisk forvitring. Vann kan bryte ned, oppløse eller modifisere de primære mineralene som er utsatt for bergarter.

I denne prosessen ble vannet dissosiert i hydrogenkationer (H+) og hydroksylanioner (OH-) reagerer direkte med silikatmineraler i bergarter og jord.

Hydrogenionen utveksles med en metallisk kation av silikatmineralene, vanligvis kalium (K+), natrium (Na+), kalsium (Ca2 +) eller magnesium (Mg2 +). Deretter blir den frigjorte kation kombinert med hydroksylanionen.

For eksempel er reaksjonen for hydrolyse av mineralet kalt ortoklas, som har den kjemiske formel KAlSi3O8, Det er følgende:

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

Så ortoklas blir omdannet til aluminosilinsyre, HAlSi3O8 og kaliumhydroksyd (KOH).

Denne typen reaksjoner spiller en grunnleggende rolle i dannelsen av noen karakteristiske relieffer; for eksempel er de involvert i dannelsen av karstisk lettelse.

Biologisk meteorisering

Noen levende organismer angriper bergarter mekanisk, kjemisk eller ved en kombinasjon av mekaniske og kjemiske prosesser.

planter

Plantens røtter - spesielt de av trær som vokser på flate steinete senger - kan utøve en biomekanisk effekt.

Denne biomekaniske effekten skjer når roten vokser, fordi den øker trykket som utøves av det i omgivelsene. Dette kan føre til brudd på fjellrockene.

laver

Lichens er organismer som består av to symbionter: en sopp (mycobiont) og en alger som vanligvis er cyanobakterier (phycobiont). Disse organismene er rapportert som kolonisatorer som øker forvitringen av bergarter.

For eksempel har det blitt funnet at Stereocaulon vesuvianum Den er installert på lavastrømmer, og styrer å øke opptil 16 ganger sin værprosess i forhold til ukoloniserte overflater. Disse prisene kan doble på fuktige steder, som i Hawaii.

Det har også blitt bemerket at når de dør, legger de et mørkt sted på fjellets overflater. Disse stedene absorberer mer stråling enn de omkringliggende klare områdene av fjellet, og fremmer dermed termisk forvitring eller termoklasting.

Marine organismer

Visse marine organismer skraver overflaten av bergarter og perforerer dem, og fremmer veksten av alger. Disse piercing organismer inkluderer mollusker og svamper.

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

chelation

Chelation er en annen forvitringsmekanisme som innebærer fjerning av metallioner og spesielt av aluminium, jern og manganioner fra bergarter.

Dette oppnås gjennom forening og sekvestrering av organiske syrer (slik som fulvinsyre og huminsyre), for å danne oppløselige komplekser av organisk metallmateriale.

I dette tilfellet kommer chelateringsmidlene fra nedbrytningsproduktene til plantene og fra rotenes sekresjoner. Chelation fremmer kjemisk forvitring og overføring av metaller i jord eller stein.

referanser

  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 prosesser, 2. edn. Med bidrag fra A. P. W. Hodder. Oxford: Oxford University Press.
  3. Stretch, R. & Viles, H. (2002). Naturen og graden av forvitring av lav på lava flyter på Lanzarote. geomorfologi, 47 (1), 87-94. doi: 10,1016 / s0169-555x (02) 00143-5.
  4. Thomas, M. F. (1994). Geomorfologi i tropene: En studie av forvitring og denudasjon i lave bredder. Chichester: John Wiley & Sons.
  5. White, W. D., Jefferson, G. L., og Hama, J. F. (1966) Quartzite Karst i sørøst Venezuela. International Journal of Speleology 2, 309-14.
  6. Yatsu, E. (1988). Nature of Weathering: En introduksjon. Tokyo: Sozosha.