Mindent tudni akarok

Időjárás-

Pin
Send
Share
Send


Időjárás- a sziklák és talajok, valamint az ásványi anyagok szétesésének folyamata a légkörrel való közvetlen vagy közvetett érintkezés révén. A terület időjárása "mozgás nélkül" történik. Ezzel szemben az erózió magában foglalja a kőzetek és ásványok mozgását és szétesését olyan folyamatok révén, mint a víz, a szél vagy a jég.

Az időjárás két fő típusa van: mechanikai (vagy fizikai) és kémiai. A mechanikus időjárási körülmények között szerepel a sziklák és a talaj lebontása a légköri viszonyok - például hő, víz, jég és nyomás - közvetlen érintkezéséből. A kémiai időjárási körülmények között szerepel a légköri vegyi anyagok vagy a biológiai úton előállított vegyi anyagok (más néven: biológiai mállás). A kémiai időjárási viszonyok megváltoztatják az alapanyag kémiai összetételét, a mechanikus időjárási viszonyok pedig nem. A kémiai és fizikai időjárási viszonyok gyakran kéz a kézben járnak. Például a mechanikus időjárási hatás által kihasznált repedések növelik a kémiai hatásnak kitett felületet. Ezenkívül a repedésekben található ásványi anyagokkal szembeni kémiai hatás elősegítheti a fizikai szétesés folyamatát.

A szikla- és üledék-ásványok kémiai behatását követő bomlástermékek, valamint az oldhatóbb részekből való kimosódás bomló szerves anyaggal kombinálható, hogy talaj képződjön. A talaj ásványi anyagtartalmát az alapanyag (vagy alapkőzet) határozza meg, amelyből az ásványok származnak. Az egyetlen kőzettípusból származó talajban gyakran hiányzik egy vagy több ásványi anyag a jó termékenység érdekében, míg a kőzetfajták keverékéből elárasztott talaj gyakran termékeny.

Mechanikai (fizikai) időjárási viszonyok

A mechanikus időjárás hatására a sziklák és a fa szétesik. Általában kisebb, szögletes anyagtöredékeket állít elő, ugyanolyan tulajdonságokkal, mint az eredeti alapanyag (például szikla).

Hőtágulás

A hőtágulást - más néven hagymabőr-időjárás, hámlás vagy termikus sokk - főként a hőmérsékletváltozás okozza. Gyakran előfordul forró területeken, például sivatagokban, ahol nagy a napi hőmérsékleti tartomány. A hőmérséklet magasan emelkedik a nap folyamán, miközben éjszaka néhány negatív fokig merül. Ahogy a szikla melegszik és nappal tágul, éjszaka lehűl és összehúzódik, a külső rétegek stressznek vannak kitéve. Ennek eredményeként a kőzet külső rétegei vékony lapokként leválnak. A hőtágulást fokozza a nedvesség jelenléte.

Fagy okozta időjárás

Izland déli részén található szikla, amely a fagyasztás és a kiolvadás hatására töredezett.

A fagy által kiváltott időjárási körülmények, bár gyakran a repedésekbe befogott fagyasztóvíz terjedésének tulajdoníthatók, általában függetlenek a víz-jég folyadék tágulásától. Régóta ismert, hogy a nedves talaj fagyáskor meghosszabbodik (vagy „fagyréteg”) a jéglencsék növekedésének eredményeként - a víz a befagyott területektől vékony filmek útján vándorol fel, hogy a növekvő jéglencsékhez gyűjtsenek. Ugyanez a jelenség fordul elő a sziklák pórusterületein. Növekszik, mivel vonzza a vizet, amely még nem fagyott be a környező pórusokból. A jégkristályok fejlődése gyengíti a kőzetet, amely idővel felbomlik.

Az ásványi felületek, a jég és a víz közötti intermolekuláris erők fenntartják ezeket a be nem fagyott fóliákat, amelyek szállítják a nedvességet és nyomást keltenek az ásványi felületek között, amikor a lencsék aggregálódnak. A kísérletek azt mutatják, hogy a porózus kőzetek, mint a kréta, a homokkő és a mészkő, a víz névleges fagyhőmérsékleten kissé 0 ° C alatti hőmérsékleten nem repednek, még akkor sem, ha hosszabb ideig ciklikusan vagy alacsony hőmérsékleten tartják, amire számíthatnánk, ha az időjárás következményei a víz fokozódása fagyás közben. A porózusabb kőzeteknél a gyors, jéglencse által kiváltott törés szempontjából kritikus hőmérsékleti tartomány -3 -6 ° C, lényegesen a fagypont hőmérséklete alatt.12

A fagyás által kiváltott időjárási hatás elsősorban olyan környezetben fordul elő, ahol sok a nedvesség, és a hőmérséklet gyakran ingadozik a fagypont felett és alatt, vagyis elsősorban az alpesi és periglaciális területeken. Ez a folyamat Dartmoor-ban, Anglia délnyugati részén látható, ahol a kitett gránit dombtetőket vagy tornyokat képez.

Fagy ék

A korábban domináns üzemmódnak tekintve a fagyévek továbbra is befolyásolhatják a nem porózus kőzet időjárási tényezőit, bár a legfrissebb kutatások azt bizonyították, hogy kevésbé fontosak, mint azt korábban gondolták. A jégkristályok növekedése, a jégkristályok növekedése, jégdaganatok vagy fagyás-olvadás akkor fordul elő, amikor a sziklák repedéseiben és illesztéseiben a víz megfagy és tágul. A tágulás során azt állították, hogy a táguló víz −22 ° C-on akár 21 megapascál (MPa) (2100 kilogramm erő / cm²) nyomást gyakorolhat, és ez a nyomás gyakran magasabb, mint a legtöbb kőzet ellenállása, ami a kőzetet okozza összetörni.12

Amikor az ízületekbe bejutott víz fagy, a táguló jég megszorítja a hézagok falát, és az ízületek mélyülését és kiszélesedését okozza. Ennek oka az, hogy a víz mennyisége tíz százalékkal növekszik, amikor lefagy.3

Amikor a jég felolvad, a víz tovább áramolhat a sziklába. Miután a hőmérséklet a fagy alá esik, és a víz ismét lefagy, a jég tovább növeli az ízületeket.

Az ismételt fagyasztás-olvadás meggyengíti a kőzeteket, amelyek végül az ízületek mentén szögletes darabbá szakadnak. A szögletes szikladarabok a lejtő lábánál gyűlnek össze, hogy talus lejtőt (vagy szikla lejtőt) képezzenek. A sziklák elosztását az illesztések mentén blokkoknak nevezzük blokk szétesésnek. A leválasztott kőtömbök ásványi szerkezetüktől függően különböző alakúak.

Nyomáskioldás

Gránit nyomáskioldása.

Nyomáscsökkentéskor (más néven kirakodás) a fedő anyagokat (nem feltétlenül kőzeteket) erózióval vagy más folyamatokkal távolítják el, aminek eredményeként a mögöttes kőzetek a felülettel párhuzamosan tágulnak és repednek. A fedő anyag gyakran nehéz, és az alatta lévő kőzetek nagy nyomást gyakorolnak alatta, például egy mozgó gleccseren. A nyomáskioldás hámlás kialakulását is okozhatja.

Behatoló ideges kőzetek (például gránit) mélyen a Föld felszínén alakulnak ki. Óriási nyomásnak vannak kitéve a felüljáró kőanyag miatt. Amikor az erózió eltávolítja a feletti kőanyagot, ezeket a behatoló kőzeteket ki vannak téve, és felszabadul a rájuk gyakorolt ​​nyomás. A nyomás csökkenésére adott válaszként a mögöttes kőzetek felfelé terjednek. A tágulás olyan feszültségeket hoz létre, amelyek a kőzet felületével párhuzamos töréseket okoznak. Idővel a kőzetlemezek a törések mentén eltűnnek a kitett szikláktól. A nyomáskioldást "hámlásnak" vagy "fóliának" is nevezik. Ezek a folyamatok batholitokat és gránit kupolakat eredményeznek, amint azt Dartmoorban megtalálják.4

Hidraulikus működés

A hidraulikus hatás a víz hatására utal, általában erős hullámoktól, amelyek a sziklafal repedéseibe rohannak. Ez a folyamat csapdába esik egy réteg levegőt a repedés alján, összenyomja azt és gyengíti a kőzetet. Amikor a hullám visszavonul, a beszorult levegő hirtelen robbanóerővel szabadul fel. A nagynyomású levegő robbanásveszélyes résszel elreped a töredékek a kőzet felszínén, és kiszélesíti a repedést, így több levegő csapdába esik a következő hullámban. Ez a progresszív pozitív visszacsatolás rendszer károsíthatja a sziklákat és gyors időjárást okozhat.

Sókristály növekedés (haloklasztika)

Építési kő sós időjárása Gozo-szigeten, Málta

A só kristályosodása, más néven haloklasztika, a sziklák szétesését okozza, amikor a sóoldatok repedésekbe és illeszkedésekbe jutnak a sziklákban, és elpárolognak, sókristályokat hagyva hátra. Ezek a sókristályok felmelegedés közben kiterjednek, és nyomást gyakorolnak a körülvevő kőzetre.

A só kristályosodása akkor is megtörténhet, ha az oldatok kőzeteket bontanak le. Például a mészkő és a kréta sóoldatokat képeznek nátrium-szulfátból vagy nátrium-karbonátból, amelyekből a nedvesség elpárolog és megfelelő sókristályaik képződnek.

A kő szétesésekor a leghatékonyabb sók a nátrium-szulfát, magnézium-szulfát és kalcium-klorid. Ezen sók némelyike ​​akár háromszor vagy még ennél is is megnövekedhet.

A sókristályosodással járó időjárást általában száraz éghajlattal társítják, ahol az erős hevítés gyors párolgást okoz, sókristályok kialakulásához vezet. Ez a part menti területeken is gyakori, és a tengeri falak méhsejtköveiben példa a sós időjárásra.

Biotikus időjárási viszonyok

Az élő szervezetek hozzájárulhatnak a mechanikai időjáráshoz, valamint a kémiai időjárási hatásokhoz (lásd alább a „biológiai” időjárást). A zuzmók és a mohák lényegében csupasz sziklafelületeken nőnek, és nedvesebb vegyi mikrokörnyezetet hoznak létre. Ezeknek az organizmusoknak a kőzet felületéhez történő kötődése elősegíti a kőzet felszíni mikrorétegének fizikai és kémiai lebontását. Nagyobb mértékben a hasadékban és a növény gyökerében csíráló palánták fizikai nyomást gyakorolnak, és útvonalat biztosítanak a vízhez és a kémiai beszivárgáshoz. A tenyésztett állatok és rovarok zavarják az alapkőzet felületével szomszédos talajréteget, tovább növelve a víz- és savszivárgást, valamint az oxidációs folyamatoknak való kitettséget.

Az állatok által okozott biotikus időjárás egy másik ismert példája a Piddock néven ismert kagyló. Ezek a széntartalmú kőzetekbe unalmasnak talált állatok (például a Flamborough Head mészkő sziklái) tovább száguldtak a sziklafalba.

Kémiai időjárás

A kémiai időjárási körülmények között szerepel a kőzet kémiai összetételének megváltozása, amely gyakran a formájának lebontásához vezet.

Megoldás

Időjárási körülmények között a kőzetek ásványi anyagai oldódnak vízben, és az oldhatóság függ a pH-tól és a hőmérséklettől.

Az eső természetesen enyhén savas, mivel a légköri szén-dioxid feloldódik az esővízben, gyenge szénsavat eredményezve. A szennyezetlen környezetben a csapadék pH-ja 5,6 körül van. Savas eső akkor fordul elő, ha gázok, például kén-dioxid és nitrogén-oxidok vannak jelen a légkörben. Ezek az oxidok az esővízben erősebb savak előállítására reagálnak, és a pH-t 4,5-re vagy akár 4,0-re is csökkenthetik.

Kén-dioxid (SO2) a vulkáni kitörésekből vagy fosszilis tüzelőanyagokból esővíznek való kénsavvá válhat, ami az eső kőzetek oldatát okozhatja.

Az egyik legismertebb megoldási időjárási eljárás a karbonizálás, amelyben a légköri szén-dioxid az oldat időjárására vezet. A karbonizáció olyan kőzeteken történik, amelyek kalcium-karbonátot tartalmaznak, mint például a mészkő és a kréta. Ez akkor fordul elő, amikor az eső szén-dioxiddal vagy szerves savval kombinálódik, és így gyenge szénsavat képez, amely a kalcium-karbonáttal (például mészkővel) reagál és kalcium-hidrogén-karbonátot képez. Ez a folyamat felgyorsítja a hőmérséklet csökkenését, ezért a jeges időjárási viszonyok nagy jellemzője.

A reakciók a következők:

CO2 + H2O -> H2CO3
szén-dioxid + víz -> szénsav
H2CO3 + CaCO3 -> Ca (HCO3)2
szénsav + kalcium-karbonát -> kalcium-bikarbonát

Hidratáció

A hidratálás a kémiai időjárás egyik formája, amely magában foglalja a H erős kötődését+ és OH- ionok az ásvány atomjaihoz és molekuláihoz. Például az ásványi anyrit a gipszet képezi, miközben ezek az ionok a hidratáció során kapcsolódnak.

Amikor a szikla ásványi anyagok felveszik a vizet, annak térfogata növekszik, ezáltal fizikai feszültségeket teremt a kőzetben. Ennek egyik példája a vas-oxidok vashidroxidokká történő átalakulása. A hidratálás felületi pehelyképződéshez, forgáshoz és pontozáshoz vezethet.5

Egy frissen törött kőzet differenciális kémiai időjárást mutat (valószínűleg többnyire oxidáció), amely befelé halad. Ezt a homokkődarabot jégcsapdában találták Angelica közelében, New Yorkban.

Hidrolízis

A hidrolízis egy kémiai időjárási folyamat, amely befolyásolja a szilikát ásványokat (szilíciumot, oxigént és fémet tartalmazó vegyületek). Ilyen reakciókban a tiszta víz kissé ionizálódik és reagál szilikát ásványokkal. Példa reakcióra:

mg2SiO4 + 4H+ + 4OH -> 2Mg2+ + 4OH + H4SiO4
olivin (forsterit) + négy ionizált vízmolekula -> ionok oldatban + kovasav oldatban

Ez a reakció az eredeti ásvány teljes feloldódását eredményezi, feltételezve, hogy elegendő mennyiségű víz áll rendelkezésre a reakció végrehajtásához. A fenti reakció azonban bizonyos mértékben megtévesztő, mivel a tiszta víz ritkán működik hidrogénatomként+ donor. A szén-dioxid azonban könnyen feloldódik vízben, gyenge savat és H-t képezve+ donor.

mg2SiO4 + 4CO2 + 4H2O -> 2 mg2+ + 4HCO3 + 4H4SiO4
olivin (forszterit) + szén-dioxid + víz -> magnézium- és hidrogénkarbonát-ionok oldatban + kovasav oldatban

Ez a hidrolízis reakció sokkal gyakoribb. A szénsavat a szilikátos időjárási körülmények között fogyasztják, és a bikarbonát miatt lúgosabb oldatokat eredményeznek. Ez fontos reakció a CO mennyiségének szabályozásában2 a légkörben és befolyásolhatja az éghajlatot.

Az alumínium-szilikátok, amikor azokat hidrolízisreakciónak vetik alá, másodlagos ásványt termelnek, nem pedig egyszerűen felszabadítják a kationokat.

2KAlSi3O8 + 2H2CO3 + 9H2O -> Al2Si2O5(OH)4 + 4H4SiO4 + 2K+ + 2HCO3
ortokláz (alumínium-szilikát földpát) + szénsav + víz -> kaolinit (agyag ásvány) + kovasav oldatban + kálium- és bikarbonát-ionok oldatban

Oxidáció

Az időjárási folyamat különféle fémek kémiai oxidációját vonhatja maga után. A leggyakrabban a Fe oxidációja figyelhető meg2+ (vas) oxigénnel és vízzel kombinálva Fe képződik3+ hidroxidok és oxidok, például goetit, limonit és hematit. Az érintett sziklák vöröses-barna színűvé válnak a felületen, amely könnyen morzsolódik és gyengíti a kőzetet. Ezt a folyamatot jobban nevezik "rozsdásodásnak".

Szulfátosodás

A kén-dioxid hozzáadása a mészkőhöz olyan gipszet (kalcium-szulfátot) eredményez, amely jobban oldódik, mint a kalcium-karbonát, és könnyen oldódik, és a következő esőben elmossa. Az épület esőtől védett területein a gipszkéreg felhalmozódhat és becsaphatja a fosszilis tüzelőanyagok égéséből származó koromrészecskéket.

Biológiai

Számos növény és állat elősegítheti a kémiai időjárást a savas vegyületek felszabadítása révén.

A biológiai időjárási reakciók leggyakoribb formája a fák által kiválasztott vegyületek (például savak) felszabadulása, hogy lebontják az elemeket, például az alumíniumot és a vasat a környező talajban. Ezek az elemek mérgezőek lehetnek és ronthatják a növény növekedését, ha egyedül hagyják őket. A lebontást követően az ilyen elemeket könnyebben elmoshatja az esővíz, és a kelátképző vegyületek extrém felszabadulása könnyen befolyásolhatja a környező kőzeteket és talajokat azáltal, hogy ezek az elemek a talajból kiszivárognak, úgynevezett podszolizáció.

Épületek és szobrok időjárása

A mészkőből készült épületek különösen érzékenyek az időjárásra. A gyomok néha csírázhatnak az épületek ereszcsatornain is, ahol a szél hozta őket. Ahogy növekednek, gyökereiket az épület központi kőalapzatába ültetik, és tovább kényszerítik az utat. Ennek következtében a szikla hosszú ideig kipirosodik, amikor szemtanúja lehet annak, hogy apró darabok összeomlanak.

Ezenkívül a szobrot és a díszítő elemeket súlyosan károsíthatja az időjárási viszonyok, különösen a levegőben lévő szennyező anyagok által okozott savas esők által súlyosan érintett területeken.

Lásd még

  • Erózió
  • Ásványi
  • Szikla (geológia)
  • Talaj
  • Időjárás

Megjegyzések

  1. 1.0 1.1 J. B. Murton, R. Peterson, J.-C. Ozouf, Tudomány, 314, 1127, 2006.
  2. 2.0 2.1 J. G. Dash, A. W. Rempel, J. S. Wettlaufer, Rev. Mod. Phys. 78, 695, 2006.
  3. ↑ "A víz tágulása befagyás után" Kérdezze meg a tudósot: Környezettudományi Archívum. Newton. 2004. december. Letöltve: 2008. március 7.
  4. ↑ David McConnell, "Időjárás és talajok: Fizikai időjárási viszonyok", Jó föld, 2001. szeptember 9. Letöltve: 2008. március 7.
  5. ↑ "Időjárás" beolvasva 2008. március 7-én.

Irodalom

  • Gore, Pamela J.W. 1998-2004. "A sziklák időjárása és az üledék kialakulása" Georgia Perimeter College. Beérkezett 2008. március 7-én.
  • McConnell, David. 2001. "Időjárás és talaj" A jó föld. Beérkezett 2008. március 7-én.
  • Pidwirney, Michael. 1999-2006. "Bevezetés a litoszférába: időjárási viszonyok" Physical Geography.net. Beérkezett 2008. március 7-én.

Pin
Send
Share
Send