Типы и процессы метеоризации

выветривание это разложение горных пород путем механического разрушения и химического разложения. Многие образуются при высоких температурах и давлениях глубоко в земной коре; при воздействии более низких температур и давлений на поверхность и при столкновении с воздухом, водой и организмами они разлагаются и разрушаются.

Живые существа также играют влиятельную роль в выветривании, поскольку они влияют на горные породы и минералы посредством различных биофизических и биохимических процессов, большинство из которых подробно не известны..

В основном есть три основных типа, через которые происходит выветривание; Это может быть физическое, химическое или биологическое. Каждый из этих вариантов имеет специфические характеристики, которые по-разному влияют на камни; даже в некоторых случаях может быть сочетание нескольких явлений.

индекс

• 1 Физическое или механическое выветривание
  • 1.1 Скачать
  • 1.2 Перелом при замораживании или гелеобразовании
  • 1.3 Циклы нагрева-охлаждения (термокласт)
  • 1.4 Смачивание и сушка
  • 1.5 Метеоризация за счет роста кристаллов соли или галокластии
• 2 Химическая метеоризация
  • 2.1 Растворение
  • 2.2 Гидратация
  • 2.3 Окисление и восстановление
  • 2.4 Газирование
  • 2.5 Гидролиз
• 3 Биологическая метеоризация
  • 3.1 Растения
  • 3.2 Лишайники
  • 3.3 Морские организмы
  • 3.4 Хелатирование
• 4 Ссылки

Физическое выветривание или механика

Механические процессы превращают камни в более мелкие фрагменты, что, в свою очередь, увеличивает поверхность, подверженную химическому воздействию. Основные механические процессы выветривания следующие:

- скачать.

- Действие мороза.

- Тепловой стресс, вызванный нагревом и охлаждением.

- Расширение.

- Усадка из-за смачивания с последующей сушкой.

- Давление, оказываемое ростом кристаллов соли.

Важным фактором механического выветривания является усталость или повторяющиеся нагрузки, которые снижают устойчивость к повреждениям. Результатом усталости является то, что порода будет разрушаться при более низком уровне напряжения, чем неутомленный образец.

разряд

Когда эрозия удаляет материал с поверхности, ограничивающее давление на подстилающие породы уменьшается. Более низкое давление позволяет минеральным зернам больше отделяться и создавать пустоты; камень расширяется или расширяется и может сломаться.

Например, в гранитных рудниках или других плотных породах сброс давления из-за разрезов для добычи может быть сильным и даже вызывать взрывы.

Перелом при замерзании или гелеобразовании

Вода, которая занимает поры в скале, увеличивается на 9% при замерзании. Это расширение создает внутреннее давление, которое может вызвать физическое разрушение или разрушение породы..

Гелирование является важным процессом в холодных условиях, где циклы замораживания и оттаивания происходят постоянно.

Циклы нагрева-охлаждения (термокласт)

Камни имеют низкую теплопроводность, что означает, что они не способны отводить тепло от своих поверхностей. Когда камни нагреваются, внешняя поверхность повышает свою температуру намного больше, чем внутренняя часть породы. Из-за этого внешняя часть страдает от большей дилатации, чем внутренняя часть.

Кроме того, камни, состоящие из разных кристаллов, имеют дифференциальный нагрев: кристаллы более темного цвета нагреваются быстрее и охлаждаются медленнее, чем более светлые кристаллы..

усталость

Эти термические напряжения могут вызвать разрушение породы и образование огромных чешуек, раковин и листов. Повторный нагрев и охлаждение вызывают эффект, называемый усталостью, который способствует тепловому выветриванию, также называемому термокластией..

Обычно усталость можно определить как влияние нескольких процессов, которые снижают устойчивость материала к повреждениям..

Каменные весы

Пилинг или производство листов термическим напряжением также включает образование каменных чешуек. Кроме того, интенсивное тепло, генерируемое лесными пожарами и ядерными взрывами, может привести к разрушению породы и, в конечном итоге, ее разрушению..

Например, в Индии и Египте огонь много лет использовался в качестве инструмента для добычи в карьерах. Однако ежедневные колебания температуры, даже в пустынях, значительно ниже экстремальных значений, достигаемых местными пожарами..

Увлажнение и сушка

Материалы, содержащие глины, такие как аргиллит и сланец, значительно смачиваются при смачивании, что может вызвать образование микрошариков или микротрещин (микротрещины на английском) или расширение существующих трещин.

В дополнение к эффекту усталости циклы расширения и усадки, связанные с увлажнением и сушкой, приводят к выветриванию породы..

Метеоризация путем роста кристаллов соли или галокластия

В прибрежных и засушливых районах кристаллы соли могут расти в солевых растворах, которые концентрируются в результате испарения воды.

Кристаллизация соли в междоузлиях или порах пород вызывает напряженность, которая расширяет их, и это приводит к зернистому распаду породы. Этот процесс известен как физиологическое выветривание или галокластия.

Когда кристаллы соли, образовавшиеся внутри пор породы, нагреваются или насыщаются водой, они расширяются и оказывают давление на стенки соседних пор; это вызывает тепловое напряжение или напряжение гидратации (соответственно), которые способствуют выветриванию породы.

Химическая метеоризация

Этот тип выветривания включает в себя широкий спектр химических реакций, которые взаимодействуют на многих различных типах породы в полном диапазоне погодных условий..

Это большое разнообразие может быть сгруппировано в шесть типов основных химических реакций (все участвуют в разложении породы), а именно:

- Роспуск.

- гидратация.

- Окисление и восстановление.

- Карбонизация.

- гидролиз.

растворение

Минеральные соли могут быть растворены в воде. Этот процесс включает диссоциацию молекул в их анионах и катионах и гидратацию каждого иона; то есть ионы окружены молекулами воды.

Обычно растворение считается химическим процессом, хотя он не включает в себя надлежащие химические превращения. Поскольку растворение происходит как начальный этап для других процессов химического выветривания, оно включено в эту категорию.

Раствор легко переворачивается: когда раствор перенасыщен, часть растворенного материала осаждается в виде твердого вещества. Насыщенный раствор не способен растворять более твердое вещество.

Минералы различаются по своей растворимости, и наиболее растворимыми в воде являются хлориды щелочных металлов, таких как каменная соль или галит (NaCl) и калиевая соль (KCl). Эти минералы встречаются только в очень сухом климате.

Гипс (CaSO₄.2H₂О) также достаточно растворим, в то время как кварц обладает очень низкой растворимостью.

Растворимость многих минералов зависит от концентрации ионов водорода (Н⁺) бесплатно в воде. Ионы Н⁺ они измеряются как значение рН, которое указывает на степень кислотности или щелочности водного раствора..

гидратация

Гидратационное выветривание - это процесс, который происходит, когда минералы адсорбируют молекулы воды на своей поверхности или поглощают ее, в том числе внутри кристаллических решеток. Эта дополнительная вода вызывает увеличение объема, что может привести к разрушению породы.

Во влажном климате средних широт цвета земли имеют / демонстрируют пресловутые различия: от коричневатого до желтоватого. Эти окраски вызваны гидратацией красного гематита оксида железа, который переходит в гетит оксида цвета (оксигидроксид железа).

Поглощение воды глинистыми частицами также является формой гидратации, которая приводит к ее расширению. Затем, когда глина высыхает, кора трескается.

Окисление и восстановление

Окисление происходит, когда атом или ион теряют электроны, увеличивая их положительный заряд или уменьшая их отрицательный заряд..

Одна из существующих реакций окисления включает сочетание кислорода с веществом. Кислород, растворенный в воде, является распространенным окислителем в окружающей среде..

Износ при окислении влияет в основном на минералы, содержащие железо, хотя такие элементы, как марганец, сера и титан, также могут быть окислены.

Реакция на железо, которая происходит, когда растворенный в воде кислород вступает в контакт с железосодержащими минералами, заключается в следующем:

4Fe²⁺ +  3О₂ → 2Fe₂О₃ + 2e^-

В этом выражении е^-  представляет электроны.

Черное железо (Fe²⁺), найденные в большинстве породообразующих минералов, могут быть преобразованы в железную форму (Fe³⁺) изменение нейтрального заряда кристаллической решетки. Это изменение иногда вызывает его разрушение и делает минерал более подверженным химическому воздействию..

карбонизация

Карбонизация - это образование карбонатов, которые представляют собой соли углекислоты (H₂Колорадо₃). Диоксид углерода растворяется в природных водах с образованием углекислоты:

Колорадо₂  + H₂O → H₂Колорадо₃

Затем углекислота диссоциирует на гидратированный ион водорода (Н₃О⁺) и бикарбонат-ион, следуя следующей реакции:

H₂Колорадо₃ + H₂O → HCO₃^-  +  H₃О⁺

Углекислота воздействует на минералы, образующие карбонаты. Карбонизация доминирует в выветривании известковых пород (известняков и доломитов); в них основным минералом является кальцит или карбонат кальция (CaCO₃).

Кальцит вступает в реакцию с угольной кислотой с образованием карбоната кальциевой кислоты Ca (HCO)₃)₂ который, в отличие от кальцита, легко растворяется в воде. Вот почему некоторые известняки так подвержены растворению.

Обратимые реакции между диоксидом углерода, водой и карбонатом кальция являются сложными. По сути, этот процесс можно резюмировать следующим образом:

CaCO₃ + H₂O + CO₂⇔Ca₂+ + 2HCO₃^-

гидролиз

В целом, гидролиз - химическое разрушение под действием воды - является основным процессом химического выветривания. Вода может разрушать, растворять или модифицировать первичные минералы, восприимчивые к камням..

В этом процессе вода диссоциирует на катионы водорода (Н⁺) и гидроксильные анионы (ОН^-) непосредственно реагирует с силикатными минералами в породах и почвах.

Ион водорода обменивается с металлическим катионом силикатных минералов, обычно калия (K⁺), натрий (Na⁺), кальций (Ca²⁺⁾ или магний (Mg^{2 +}). Затем выпущенный катион объединяется с гидроксильным анионом.

Например, реакция гидролиза минерала называется ортоклаз, который имеет химическую формулу KAlSi₃О₈, Это следующее:

2KAlSi₃О₈ + 2H⁺ + 2OH^- → 2ХалСи₃О₈ + 2КОН

Таким образом, ортоклаз превращается в алюмосиликатную кислоту HAlSi₃О₈ и гидроксид калия (КОН).

Этот тип реакций играет фундаментальную роль в формировании некоторых характерных рельефов; например, они участвуют в формировании карстового рельефа.

Биологическая метеоризация

Некоторые живые организмы воздействуют на горные породы механически, химически или в результате сочетания механических и химических процессов..

растения

Корни растений, особенно деревьев, растущих на плоских каменистых грядках, могут оказывать биомеханический эффект.

Этот биомеханический эффект происходит, когда корень растет, потому что он увеличивает давление, оказываемое им в окружающей среде. Это может привести к разрушению горных пород.

лишайников

Лишайники - это организмы, состоящие из двух симбионтов: гриба (микобионта) и водорослей, которые обычно являются цианобактериями (фикобионта). Эти организмы были зарегистрированы как колонизаторы, которые увеличивают выветривание горных пород..

Например, было установлено, что Stereocaulon vesuvianum он установлен на потоках лавы, способствуя увеличению скорости выветривания в 16 раз по сравнению с неколонизированными поверхностями. Эти показатели могут удвоиться во влажных местах, как на Гавайях.

Также было отмечено, что, когда лишайники умирают, они оставляют темное пятно на поверхности скалы. Эти пятна поглощают больше радиации, чем окружающие чистые участки породы, тем самым способствуя тепловому выветриванию или термопласту.

Морские организмы

Некоторые морские организмы очищают поверхность камней и перфорируют их, способствуя росту водорослей. Эти проникающие организмы включают моллюсков и губок.

Примерами организмов этого типа являются голубая мидия (Mytilus edulis) и травоядное брюхоногое Циттариум Пика.

комплексообразования

Хелатирование представляет собой еще один механизм выветривания, который включает удаление ионов металлов и, в частности, ионов алюминия, железа и марганца из горных пород..

Это достигается за счет объединения и секвестрации органическими кислотами (такими как фульвокислота и гуминовая кислота) с образованием растворимых комплексов органического металлического вещества..

В этом случае хелатирующие агенты происходят из продуктов разложения растений и из выделений корней. Хелатирование способствует химическому выветриванию и переносу металлов в почве или камне..

ссылки

1. Педро Г. (1979). Общая характеристика процесса гидролитики. Наука дю Соль 2, 93-105.
2. Selby, M.J. (1993). Hillslope Материалы и процессы, 2-е изд. С участием А. П. В. Ходдера. Оксфорд: издательство Оксфордского университета.
3. Stretch, R. & Viles, H. (2002). Природа и скорость выветривания лишайниками на лавовых потоках на Лансароте. геоморфология, 47 (1), 87-94. doi: 10.1016 / s0169-555x (02) 00143-5.
4. Томас, М. Ф. (1994). Геоморфология в тропиках: исследование выветривания и денудации в низких широтах. Чичестер: Джон Вили и сыновья.
5. Уайт У. Д., Джефферсон Дж. Л. и Хама Дж. Ф. (1966) Кварцитовый карст в юго-восточной Венесуэле. Международный журнал спелеологии 2, 309-14.
6. Яцу Е. (1988). Природа выветривания: Введение. Токио: Созоша.