VÄDRING: TYPER OCH PROCESSER - GEOGRAFÍA - 2025

Den vittring är fördelningen av stenar genom mekanisk sönderdelning och kemisk nedbrytning. Många bildas vid höga temperaturer och tryck djupt i jordskorpan; när de utsätts för lägre temperaturer och tryck på ytan och möter luft, vatten och organismer, sönderdelas de och spricker.

Levande saker har också en inflytelserik roll i väderutveckling, eftersom de påverkar stenar och mineraler genom olika biofysiska och biokemiska processer, av vilka de flesta inte är kända i detalj.

Devil's Marbles, en väderkrackad sten, Australien. Källa: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Cracked_boulder_DMCR.jpg

Det finns i princip tre huvudtyper genom vilka väderbildning sker; detta kan vara fysiskt, kemiskt eller biologiskt. Var och en av dessa varianter har specifika egenskaper som påverkar stenar på olika sätt; även i vissa fall kan det finnas en kombination av flera fenomen.

Fysisk förvitring eller

Mekaniska processer reducerar stenarna till gradvis mindre fragment, vilket i sin tur ökar ytan som utsätts för kemisk attack. De viktigaste mekaniska väderprocesserna är följande:

- Nedladdningen.

- Frosten.

- Termisk spänning orsakad av värme och kyla.

- Utvidgningen.

- Krympning på grund av vätning med efterföljande torkning.

- Trycket som utövas av tillväxt av saltkristaller.

En viktig faktor i mekanisk väderutveckling är trötthet eller upprepad stressgenerering, vilket minskar toleransen för skador. Resultatet av trötthet är att berget spricker vid en lägre spänningsnivå än ett icke-utmattat prov.

Ladda ner

När erosion tar bort material från ytan minskar det begränsande trycket på de underliggande stenarna. Det lägre trycket gör att mineralkornen kan separera ytterligare och skapa tomrum; sten expanderar eller expanderar och kan spricka.

Till exempel i granit eller andra täta berggruvor kan tryckutsläpp från gruvskärningar vara våldsamma och till och med orsaka explosioner.

Exfoliation Dome i Yosemite National Park, USA. Källa: Diliff, från Wikimedia Commons

Frys fraktur eller gelning

Vattnet som upptar porerna i en sten expanderar med 9% när det är fryst. Denna utvidgning genererar inre tryck som kan orsaka fysisk sönderdelning eller sprick i berget.

Gelning är en viktig process i kalla miljöer där frys-tin-cykler konstant uppstår.

Fysisk väderutveckling av en konkret "varde". Källa: LepoRello. , från Wikimedia Commons

Uppvärmningskylningscykler (termoklasti)

Bergarter har låg värmeledningsförmåga, vilket innebär att de inte är bra på att leda värme bort från ytorna. När stenar värms upp ökar ytan i temperaturen mycket mer än den inre delen av berget. Av denna anledning har den yttre delen större utvidgning än den inre.

Dessutom visar stenar som består av olika kristaller differentiell uppvärmning: kristaller med en mörkare färg värmer upp snabbare och svalnar långsammare än ljusare kristaller.

Trötthet

Dessa termiska spänningar kan orsaka bergsönderfall och bildning av enorma flingor, skal och ark. Upprepad uppvärmning och kylning ger en effekt som kallas trötthet som främjar termisk väderbildning, även kallad termoklasti.

I allmänhet kan trötthet definieras som effekten av olika processer som minskar materialets tolerans mot skador.

Rock skalor

Termisk spänningsavlagring eller -folie inkluderar också generering av stenflingor. På samma sätt kan den intensiva värme som genereras av skogsbränder och kärnkraftsexplosioner orsaka att sten faller isär och så småningom går sönder.

I Indien och Egypten användes till exempel eld under många år som ett utvinningsverktyg i stenbrott. Dagliga temperaturfluktuationer, som finns även i öknar, ligger emellertid långt under ytterligheter som lokala bränder når.

Vätning och torkning

Lerinnehållande material - såsom lersten och skiffer - expanderar avsevärt vid vätning, vilket kan inducera bildning av mikrorelaterade mikrofrakturer (mikrokrackor) eller utvidgningen av befintliga sprickor.

Förutom effekten av utmattning leder expansions- och krympningscykler - i samband med vätning och torkning - till bergväder.

Väder ut genom tillväxt av saltkristaller eller haloklasti

I kust- och torra regioner kan saltkristaller växa i saltlösningar som koncentreras genom avdunstning av vattnet.

Kristallisationen av saltet i bergens mellanrum eller porer producerar spänningar som breddar dem, och detta leder till bergens granulära sönderdelning. Den här processen är känd som saltvattenväder eller haloklasti.

När saltkristallerna som bildas i bergens porer upphettas eller mättas med vatten, expanderar de och utövar tryck mot närliggande porväggar; detta producerar värmestress eller hydratiseringsspänning (respektive), som båda bidrar till bergens förvitring.

Kemisk vittring

Denna typ av väderkraft involverar en mängd olika kemiska reaktioner, som verkar tillsammans på många olika bergarter över hela klimatförhållandet.

Denna stora variation kan grupperas i sex huvudtyper av kemiska reaktioner (alla inblandade i nedbrytning av berg), nämligen:

- Upplösning.

- Hydrering.

- Oxidation och reduktion.

- Kol.

- Hydrolys.

Upplösning

Mineralsalter kan lösas i vatten. Denna process involverar dissociation av molekylerna i deras anjoner och katjoner, och hydrering av varje jon; dvs jonerna omger sig själva med vattenmolekyler.

Upplösning betraktas generellt som en kemisk process, även om den inte involverar faktiska kemiska transformationer. Eftersom upplösning sker som ett första steg för andra kemiska väderprocesser, faller den in i denna kategori.

Upplösning vändes lätt: när lösningen blir övermättad fälls en del av det lösta materialet ut som ett fast ämne. En mättad lösning har inte förmågan att lösa mer fast material.

Mineraler varierar i sin löslighet och bland de mest lösliga i vattnet är kloriderna i alkalimetallerna, såsom bergsalt eller halit (NaCl) och kaliumsalt (KCl). Dessa mineraler finns endast i mycket torrt klimat.

Gips ( CaSO ₄ .2H ₂ O) är också ganska lösligt, medan kvarts har en mycket låg löslighet.

Lösligheten för många mineraler beror på koncentrationen av fria vätejoner (H ⁺ ) i vattnet. H ⁺ joner mäts som pH-värdet, vilket indikerar graden av surhet eller alkalitet hos en vattenlösning.

Hydra

Hydration weathering är en process som uppstår när mineraler adsorberar vattenmolekyler på deras yta eller absorberar den, inklusive dem i deras kristallgitter. Detta ytterligare vatten skapar en volymökning som kan orsaka att bergarterna spricker.

I fuktiga klimat med medelstora breddegrader uppvisar markens färger betydande variationer: den kan observeras från brunaktig till gulaktig. Dessa färgningar orsakas av hydratisering av den rödaktiga järnoxidhematiten, som förvandlas till en oxidfärgad goetit (järnoxyhydroxid).

Upptaget av vatten av lerpartiklarna är också en form av hydrering som leder till expansionen av densamma. Sedan leran torkar sprickar skorpan.

Oxidation och reduktion

Oxidation sker när en atom eller jon tappar elektroner, ökar sin positiva laddning eller minskar dess negativa laddning.

En av de befintliga oxidationsreaktionerna involverar kombinationen av syre med ett ämne. Löst syre i vatten är ett vanligt oxidationsmedel i miljön.

Oxidativt slitage påverkar i första hand järnhaltiga mineraler, även om element som mangan, svavel och titan också kan rost.

Reaktionen för järn - som uppstår när upplöst syre i vatten kommer i kontakt med järnhaltiga mineraler - är som följer:

4Fe ²⁺ + 3O ₂ → 2Fe ₂ O ₃ + 2e ^-

I detta uttryck representerar e ^- elektroner.

Järnjärn (Fe ²⁺ ) som finns i de flesta bergbildande mineraler kan omvandlas till dess järnform (Fe ³⁺ ) genom att ändra den neutrala laddningen av kristallgitteret. Denna förändring får ibland att den kollapsar och gör mineralet mer benäget för kemisk attack.

kolsyrning

Karbonatisering är bildandet av karbonater, vilka är salter av kolsyra (H ₂ CO ₃ ). Koldioxid upplöses i naturliga vatten för att bilda kolsyra:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

Därefter, kolsyra dissocierar till en hydratiserad vätejon (H ₃ O ⁺ ) och en bikarbonatjon, efter följande reaktion:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

Kolsyra attackerar mineraler som bildar karbonater. Karbonering dominerar väderutbrottet av kalkhaltiga bergarter (som är kalkstenar och dolomiter); i dessa är huvudmineralen kalcit eller kalciumkarbonat (CaCO ₃ ).

Calcite reagerar med kolsyra och bildar surt kalciumkarbonat, Ca (HCO ₃ ) _2, som till skillnad från kalcit lätt upplöses i vatten. Det är därför vissa kalkstenar är så benägna att upplösas.

De reversibla reaktionerna mellan koldioxid, vatten och kalciumkarbonat är komplexa. I huvudsak kan processen sammanfattas enligt följande:

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

Hydrolys

Generellt sett är hydrolys - den kemiska nedbrytningen genom vattenverkan - den huvudsakliga processen för kemisk väderbildning. Vatten kan bryta ner, lösa upp eller modifiera mottagliga primära mineraler i stenar.

I denna process reagerar vatten som är dissocierat till vätkatjoner (H ⁺ ) och hydroxylanjoner (OH ^- ) direkt med silikatmineraler i stenar och jord.

Vätejonet byts ut med en metallkatjon av silikatmineralerna, vanligtvis kalium (K ⁺ ), natrium (Na ⁺ ), kalcium (Ca2 ⁺⁾ eller magnesium (Mg ^{2 +} ). Den frisatta katjonen kombineras sedan med hydroxylanjonen.

Till exempel, reaktionen för hydrolys av mineralet kallas ortoklas, som har den kemiska formeln Kalsi ₃ O ₈ , är följande:

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

Så ortoklas omvandlas till aluminosilicic syra, HAlSi ₃ O _8, och kaliumhydroxid (KOH).

Denna typ av reaktion spelar en grundläggande roll i bildandet av några karakteristiska lättnader; till exempel är de involverade i bildandet av karst-lättnaden.

Biologisk väderbitning

Vissa levande organismer attackerar stenar mekaniskt, kemiskt eller genom en kombination av mekaniska och kemiska processer.

växter

Växtrötter - särskilt de av träd som växer på platta steniga bäddar - kan ha en biomekanisk effekt.

Denna biomekaniska effekt uppstår när roten växer, när trycket som den utövar på dess omgivande miljö ökar. Detta kan leda till sprickor i rotbädden.

Biologisk meteorisering. Tetrameles nudiflora växer på en tempelruin i Angkor, Kambodja. Källa: Diego Delso, delso.photo, CC-BY-SA-licens via https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Ta_Phrom,_Angkor,_Camboya,_2013-08-16,_DD_41.JPG

lavar

Lavar är organismer som består av två symbionter: en svamp (mycobiont) och en alga som generellt är cyanobakterier (phycobiont). Dessa organismer har rapporterats som kolonisatorer som ökar bergvädret.

Till exempel har det visat sig att Stereocaulon vesuvianum är installerat på lavaflöden, vilket lyckas förbättra dess väderkraft upp till 16 gånger jämfört med icke-koloniserade ytor. Dessa priser kan fördubblas på fuktiga platser, till exempel på Hawaii.

Det har också noterats att när lavar dör lämnar de en mörk fläck på stenytorna. Dessa fläckar absorberar mer strålning än de omgivande ljusa områdena i berget, vilket främjar termisk väderbildning eller termoklasti.

Mytilus edulis är en stenborrig mussla. Källa: Andreas Trepte, från Wikimedia Commons

Marina organismer

Vissa marina organismer skraper ytan på stenar och borrade hål i dem och främjar tillväxten av alger. Dessa piercingorganismer inkluderar blötdjur och svampar.

Exempel på denna typ av organismer är blåmusslan (Mytilus edulis) och den växtätande gastropoden Cittarium pica.

Laven Stereocaulon vesuvianum är en kolonisator som installeras i lavaflöden, Kanarieöarna Fuerteventura och Lanzarote i Spanien. Källa: Lairich Rig via https://commons.wikimedia.org/wiki/File:A_lichen_-_Stereocaulon_vesuvianum_-_geograph.org.uk_-_1103503.jpg

kelering

Chelation är en annan väderkraftsmekanism som innebär att metalljoner avlägsnas och i synnerhet aluminium-, järn- och manganjoner från stenar.

Detta uppnås genom bindning och sekvestrering av organiska syror (såsom fulvinsyra och huminsyra) för att bilda lösliga organiska material-metallkomplex.

I detta fall kommer kelateringsmedlen från nedbrytningsprodukter från växter och utsöndringar från rötter. Chelation uppmuntrar kemisk väderbildning och metallöverföring i jord eller sten.

referenser

1. Pedro, G. (1979). Caractérisation générale des processus de l'altération hydrolitique. Science du Sol 2, 93–105.
2. Selby, MJ (1993). Hillslope Materials and Processes, 2nd edn. Med ett bidrag från APW Hodder. Oxford: Oxford University Press.
3. Stretch, R. & Viles, H. (2002). Naturen och hastigheten för väderbitning av lavar på lavaflöden på Lanzarote. Geomorfologi, 47 (1), 87–94. doi: 10.1016 / s0169-555x (02) 00143-5.
4. Thomas, MF (1994). Geomorfologi i tropikerna: En studie av väderföring och avvisning på låga breddegrader. Chichester: John Wiley & Sons.
5. White, WD, Jefferson, GL och Hama, JF (1966) kvartsitkarst i sydöstra Venezuela. International Journal of Speleology 2, 309–14.
6. Yatsu, E. (1988). The Weathering: En introduktion. Tokyo: Sozosha.