Meteorizacija: tipai ir procesai
Apsauga nuo akmenų yra akmenų skilimas mechaniniu skilimu ir cheminiu skaidymu. Daugelis jų susidaro esant aukštai temperatūrai ir slėgiui, esančiam giliai žemės plutoje; Kai jie susiduria su žemesne temperatūra ir slėgiu ant paviršiaus ir susiduria su oru, vandeniu ir organizmais, jie suskaido ir lūžia.
Gyvos būtybės taip pat daro įtaką atmosferos poveikiui, nes jos veikia akmenis ir mineralus įvairiais biofiziniais ir biocheminiais procesais, kurių dauguma nėra išsamiai žinomi.
Iš esmės yra trys pagrindiniai tipai, kuriais vyksta atmosferos reiškiniai; Tai gali būti fizinė, cheminė ar biologinė. Kiekvienas iš šių variantų pasižymi specifinėmis savybėmis, kurios veikia įvairiais būdais; netgi kai kuriais atvejais gali būti kelių reiškinių derinys.
Fizinė arba mechaninė atmosfera
Mechaniniai procesai sumažina uolieną į mažesnius fragmentus, o tai savo ruožtu padidina paviršių, veikiantį cheminės atakos metu. Pagrindiniai mechaniniai meteorologiniai procesai yra šie:
- Atsisiųsti.
- šalčio poveikis.
- Šildymas ir aušinimas.
- Plėtra.
- susitraukimas dėl drėkinimo ir vėlesnio džiovinimo.
- slėgis, kurį daro druskos kristalų augimas.
Svarbus mechaninio atmosferos veiksnio veiksnys yra nuovargis arba pakartotinis įtempių susidarymas, kuris sumažina toleranciją žalai. Nuovargio rezultatas yra tas, kad uolieną lūžs mažesnis įtempių lygis nei neištirpusio bandinio.
Atsisiųsti
Kai erozija pašalina medžiagą iš paviršiaus, sumažėja gruntinis akmenų slėgis. Mažesnis slėgis leidžia mineraliniams grūdams atskirti daugiau ir sukurti tuštumą; uola plečiasi arba plečiasi ir gali lūžti.
Pavyzdžiui, granito kasyklose ar kitose tankiose uolienose spaudimas dėl ištraukimo gali būti smurtinis ir netgi sukelti sprogimus.
Lūžimas užšaldant arba geliu
Vanduo, užimantis poras akmens viduje, užšalimo metu plečiasi 9%. Šis išplėtimas sukuria vidinį slėgį, kuris gali sukelti roko fizinį suskaldymą arba lūžimą.
Gelifikacija yra svarbus procesas šaltoje aplinkoje, kur nuolat vyksta užšalimo ir atšildymo ciklai.
Šildymo-aušinimo ciklai (termoclast)
Akmenys turi mažą šilumos laidumą, o tai reiškia, kad jie nėra geri karščio nuo jų paviršių. Kai uolos yra šildomos, išorinis paviršius padidina temperatūrą daug daugiau nei vidinė uolos dalis. Dėl šios priežasties išorinė dalis patiria daugiau dilatacijos nei vidinė dalis.
Be to, skirtingų kristalų sud ÷ tyje esantis uolienų šildymas yra skirtingas: tamsesn ÷ s spalvos kristalai greičiau kaitinami ir v ÷ liau nei švelnesni kristalai.
Nuovargis
Šie terminiai įtempiai gali sukelti roko dezintegraciją ir didžiulių svarstyklių, kriauklių ir lakštų susidarymą. Pakartotinis šildymas ir aušinimas sukuria efektą, vadinamą nuovargiu, skatinančiu terminį atmosferą, dar vadinamą termoclastija.
Apskritai nuovargis gali būti apibrėžiamas kaip kelių procesų, kurie sumažina medžiagos toleranciją, poveikis.
Roko svarstyklės
Plokščių sluoksniavimasis arba terminis įtempimas taip pat apima roko skalių gamybą. Be to, intensyvi miškų gaisrų ir branduolinių sprogimų sukeliama šiluma gali sukelti roko susiskaidymą ir galiausiai nutraukti.
Pavyzdžiui, Indijoje ir Egipte gaisras daugelį metų buvo naudojamas kaip karjerų gavybos įrankis. Tačiau kasdieniniai temperatūros svyravimai, pastebėti netgi dykumose, yra gerokai žemesni už kraštutinumus, kuriuos pasiekia vietiniai gaisrai.
Drėkinimas ir džiovinimas
Medžiagos, kurių sudėtyje yra molio, pvz., Purvinas ir skalūnas, žymiai padidėja, kai drėkina, o tai gali sukelti mikrokristalų arba mikrokristalų susidarymą (mikrokristalai anglų kalba) arba išplėsti esamus įtrūkimus.
Be nuovargio poveikio, išsiplėtimo ir susitraukimo ciklai, susiję su drėkinimu ir džiovinimu, sukelia uolieną.
Meteorizacija augant druskos kristalams arba haloklastijai
Pakrančių ir sausų regionų druskos kristalai gali augti druskos tirpaluose, kurie koncentruojami garinant vandenį.
Druskos kristalizacija uolienose ar porose sukelia įtampą, kuri juos išplėsti, ir tai lemia roko granuliuotą dezintegraciją. Šis procesas yra žinomas kaip druskos oras arba haloklastija.
Kai druskos kristalai, susidarę akmens porose, yra šildomi arba prisotinti vandeniu, jie plečiasi ir daro spaudimą netoliese esančių porų sienoms; tai sukelia šiluminį stresą arba hidratacijos stresą (atitinkamai), kurie prisideda prie uolienų.
Cheminė meteorizacija
Šio tipo atmosferos veiksniai apima įvairias chemines reakcijas, kurios veikia kartu su daugeliu skirtingų tipų uolų visomis oro sąlygomis.
Ši didelė įvairovė gali būti suskirstyta į šešias pagrindines chemines reakcijas (kurios dalyvauja roko skaidyme), būtent:
- Nutraukimas.
- Hidratacija.
- oksidacija ir sumažinimas.
- Karbonizacija.
- Hidrolizė.
Išskaidymas
Mineralinės druskos gali būti ištirpintos vandenyje. Šis procesas apima molekulių disociaciją jų anijonuose ir katijonuose ir kiekvieno jono hidrataciją; tai yra, jonai yra apsupti vandens molekulių.
Apskritai tirpalas laikomas cheminiu procesu, nors jame nėra tinkamų cheminių transformacijų. Kadangi tirpinimas vyksta kaip pirmasis žingsnis kitiems cheminiams atmosferos procesams, jis įtrauktas į šią kategoriją.
Tirpalas lengvai pasukamas: kai tirpalas yra pernelyg prisotintas, dalis ištirpintos medžiagos nusėda kaip kieta medžiaga. Sotusis tirpalas nesugeba ištirpinti kietesnės medžiagos.
Mineralai skiriasi jų tirpumu, o tarp vandenyje tirpiausių yra šarminių metalų, tokių kaip akmens druska arba halito (NaCl) ir kalio druskos (KCl) chloridai. Šie mineralai randami tik labai sausuose klimatuose.
Gipsas (CaSO 4 .2H2O) taip pat yra gana tirpus, o kvarcas turi labai mažą tirpumą.
Daugelio mineralų tirpumas priklauso nuo laisvųjų vandenilio jonų (H +) koncentracijos vandenyje. H + jonai matuojami kaip pH vertė, kuri rodo vandeninio tirpalo rūgštingumo laipsnį arba šarmingumą.
Hidratacija
Drėkinamasis oras yra procesas, kuris vyksta, kai mineralai adsorbuoja vandens molekules ant jų paviršiaus arba sugeria jį, įskaitant jų kristalų groteles. Šis papildomas vanduo padidina tūrį, kuris gali sukelti roko lūžį.
Drėgnuose vidutinio pločio klimatuose dirvožemio spalvos / brangūs variantai: nuo rusvos spalvos iki gelsvos spalvos. Šios spalvos atsiranda dėl raudonojo geležies oksido hematito, kuris pereina į oksido spalvos goetitą (geležies oksihidroksidą), hidrataciją.
Vandens įsisavinimas molio dalelėmis taip pat yra hidratacijos forma, kuri lemia jo išplitimą. Tada, kaip molis džiūsta, žievė įtrūksta.
Oksidacija ir redukcija
Oksidacija vyksta, kai atomas ar jonas praranda elektronus, padidina jų teigiamą krūvį arba mažina jų neigiamą krūvį.
Viena iš esamų oksidacijos reakcijų yra deguonies derinimas su medžiaga. Vandenyje ištirpęs deguonis yra įprastas oksidatorius aplinkoje.
Nusidėvėjimas oksidacijos metu daugiausia susijęs su mineralais, kuriuose yra geležies, nors tokie elementai kaip manganas, siera ir titanas taip pat gali būti oksiduojami.
Geležies reakcija, kuri atsiranda, kai vandenyje ištirpęs deguonis liečiasi su geležies turinčiais mineralais, yra toks:
4Fe2 + + 3O 2 → 2Fe 2 O 3 + 2–
Šioje frazėje e- reiškia elektronus.
Geležies geležis (Fe2 +), aptinkamas daugumoje uolienų formuojančių mineralų, gali būti paverstas į jo geležies formą (Fe3 +), keičiant neutralų kristalinės grotelės krūvį. Šis pakeitimas kartais sukelia jo žlugimą ir daro mineralinę medžiagą labiau linkę į cheminę ataką.
Karbonizavimas
Karbonizacija yra karbonatų, kurie yra anglies rūgšties (H2CO3) druskos, susidarymas. Anglies dioksidas ištirpsta natūraliuose vandenyse, kad susidarytų anglies rūgštis:
CO 2 + H2O → H 2CO 3
Vėliau anglies rūgštis disocijuoja į hidratuotą vandenilio joną (H 3 O +) ir bikarbonato joną, sekančią tokią reakciją:
H 2CO 3 + H20 → HCO3 - + H3O +
Anglies rūgštis atakuoja mineralus, sudarančius karbonatus. Karbonizacija dominuoja kalkių akmenų (kurios yra kalkakmeniai ir dolomitai) atmosferoje; šiais pagrindiniais mineralais yra kalcitas arba kalcio karbonatas (CaCO 3 ).
Kalcitas reaguoja su anglies rūgštimi, kad susidarytų kalcio rūgšties karbonatas, Ca (HCO 3 ) 2, kuris, skirtingai nei kalcitas, lengvai ištirpsta vandenyje. Štai kodėl kai kurie kalkakmeniai yra taip linkę ištirpti.
Grįžtamosios reakcijos tarp anglies dioksido, vandens ir kalcio karbonato yra sudėtingos. Iš esmės šis procesas gali būti apibendrintas taip:
CaCO3 + H20 + CO 2 ⇔ Ca 2 + + 2HCO 3 -
Hidrolizė
Apskritai, hidrolizė - cheminis suskirstymas pagal vandens poveikį - yra pagrindinis cheminio poveikio procesas. Vanduo gali suskaidyti, ištirpinti ar modifikuoti pirminius mineralus, kurie yra jautrūs akmenims.
Šiame procese dislokuotas vanduo vandenilio katijonuose (H +) ir hidroksilo anijonuose (OH-) tiesiogiai reaguoja su silikatiniais mineralais uolose ir dirvožemiuose.
Vandenilio jonas keičiamas metalo katijonu iš silikatinių mineralų, paprastai kalio (K +), natrio (Na +), kalcio (Ca2 +) arba magnio (Mg2 +). Tada išleistas katijonas yra derinamas su hidroksilo anijonu.
Pavyzdžiui, reakcija į mineralinės medžiagos, vadinamos ortoklaze, hidrolizę, kurios cheminė formulė KAlSi 3 O 8, yra tokia:
2KAlSi3O8 + 2H + + 2OH- → 2HAlSi3O8 + 2KOH
Taigi ortoklasas paverčiamas aliuminio silicio rūgštimi, HAlSi3O8 ir kalio hidroksidu (KOH).
Šio tipo reakcijos atlieka esminį vaidmenį formuojant kai kuriuos būdingus reljefus; pavyzdžiui, jie dalyvauja formuojant karstinį reljefą.
Biologinė meteorizacija
Kai kurie gyvi organizmai mechaniškai, chemiškai ar mechaniniais ir cheminiais procesais sukelia akmenis.
Augalai
Augalų šaknys - ypač tos, kurios auga ant plokščių uolų, gali turėti biomechaninį poveikį.
Šis biomechaninis efektas atsiranda, kai šaknis auga, nes padidina jo poveikį aplinkai aplinkoje. Tai gali sukelti šaknų sluoksnių uolienų lūžimą.
Kerpės
Kerpės yra organizmai, sudaryti iš dviejų simbiontų: grybelio (mikobionto) ir dumblių, kurios paprastai yra cianobakterijos (phycobiont). Šie organizmai buvo pranešti kaip kolonizatoriai, didinantys akmenų atmosferą.
Pavyzdžiui, buvo nustatyta, kad „ Stereocaulon vesuvianum“ yra įrengtas lavos srautuose ir sugebėjo padidinti iki 16 kartų didesnį oro sąlygą nei lyginant su nekonkuruotais paviršiais. Šios normos gali padvigubėti drėgnose vietose, kaip Havajai.
Taip pat buvo pažymėta, kad kai kerpės miršta, ant uolos paviršių jie palieka tamsų dėmę. Šios dėmės sugeria daugiau spinduliuotės nei supančios akmeninės zonos, tokiu būdu skatindamos šilumą ir termoplastiką.
Jūros organizmai
Kai kurie jūrų organizmai nulaužia uolų paviršių ir perforuoja juos, skatindami dumblių augimą. Šie perforuojantys organizmai apima moliuskus ir kempines.
Tokio tipo organizmų pavyzdžiai yra mėlynas moliuskas ( Mytilus edulis ) ir žolėžis skrandis Cittarium pica .
Chelacija
Chelatas yra dar vienas atsparumo atmosferai mechanizmas, kuris apima metalo jonų pašalinimą, o ypač iš aliuminio, geležies ir mangano jonų iš uolų.
Tai pasiekiama sujungiant ir sulaikant organines rūgštis (pvz., Fulvino rūgštį ir humino rūgštį), kad susidarytų tirpūs organinių-metalinių medžiagų kompleksai.
Tokiu atveju chelatiniai agentai yra gaunami iš augalų skilimo produktų ir šaknų išskyrų. Chelacija skatina cheminį orą ir metalų perkėlimą į dirvą ar uolą.
