VRIJEME: VRSTE I PROCESI - GEOGRAFIJE - 2026

Vremenske prilike su propadanje stijena mehaničkim raspadom i kemijskim raspadanjem. Mnogi se formiraju pri visokim temperaturama i pritiscima duboko u zemljinoj kori; izloženi nižim temperaturama i pritiscima na površini i susreću se sa zrakom, vodom i organizmima, oni se raspadaju i lome.

Živa bića također imaju utjecajnu ulogu u utjecaju vremenskih prilika, jer utječu na stijene i minerale različitim biofizičkim i biokemijskim procesima, od kojih većina nije detaljno poznata.

Devil's Marbles, stijena pukotina, Australija. Izvor:

U osnovi postoje tri glavne vrste kroz koje se provodi vrijeme. to može biti fizičko, kemijsko ili biološko. Svaka od ovih varijanti ima specifične karakteristike koje na različite načine utječu na stijene; čak i u nekim slučajevima može postojati kombinacija nekoliko pojava.

Fizičko vrijeme ili

Mehanički postupci smanjuju stijene u postupno manje fragmente, što zauzvrat povećava površinu izloženu kemijskom napadu. Glavni mehanički procesi vremenskih utjecaja su sljedeći:

- Preuzimanje.

- Akcija mraza.

- Toplinski stres uzrokovan zagrijavanjem i hlađenjem.

- Širenje.

- Skupljanje uslijed vlaženja s naknadnim sušenjem.

- Pritisci izvršeni rastom kristala soli.

Važan čimbenik mehaničkih vremenskih prilika je umor ili opetovano stvaranje stresa, što smanjuje toleranciju na oštećenja. Rezultat umora je da će se stijena lomiti na nižoj razini naprezanja od uzorka koji nije umoran.

preuzimanje datoteka

Kad erozija ukloni materijal s površine, opadajući pritisak na donjim stijenama opada. Niži tlak omogućava da se mineralna zrna dalje odvajaju i stvaraju praznine; stijena se širi ili širi i može se lomiti.

Na primjer, u granitima ili drugim gustim rudnicima stijena, oslobađanje tlaka iz rudarskih rezova može biti nasilno i čak izazvati eksplozije.

Piling kupola u nacionalnom parku Yosemite, SAD. Izvor: Diliff, iz Wikimedia Commons

Zamrzavanje prijeloma ili geliranje

Voda koja zauzima pore unutar stijene širi se za 9% kada se smrzne. To širenje stvara unutarnji pritisak koji može uzrokovati fizički raspad ili lomljenje stijene.

Željenje je važan proces u hladnim okruženjima gdje se ciklusi smrzavanja i odmrzavanja stalno javljaju.

Fizičko vrijeme od betona "betona". Izvor: LepoRello, s Wikimedia Commons

Ciklusi grijanja i hlađenja (termoklastika)

Stijene imaju malu toplinsku vodljivost, što znači da nisu dobre u provođenju topline daleko od svojih površina. Kada se stijene zagrijavaju, vanjska se površina povećava znatno više od unutarnjeg dijela stijene. Iz tog razloga, vanjski dio trpi veću dilataciju od unutarnjeg.

Uz to, stijene sačinjene od različitih kristala pokazuju različito zagrijavanje: kristali tamnije boje zagrijavaju se brže i hlade sporije od svjetlijih kristala.

Umor

Ti toplinski naponi mogu uzrokovati raspad stijena i stvaranje ogromnih pahuljica, školjki i limova. Ponavljano zagrijavanje i hlađenje stvara učinak zvan umor koji potiče termičke vremenske uvjete, koji se nazivaju i termoklastika.

Općenito, umor se može definirati kao učinak različitih procesa koji smanjuju toleranciju materijala na oštećenja.

Kamenite ljestvice

Toplinski piling ili folija također uključuje stvaranje ljuskica. Isto tako, intenzivna vrućina koju generiraju šumski požari i nuklearne eksplozije mogu uzrokovati da se stijena raspadne i na kraju sruši.

Na primjer, u Indiji i Egiptu vatra se dugi niz godina koristila kao alat za vađenje u kamenolomima. Međutim, dnevne oscilacije temperature, koje se nalaze čak iu pustinjama, znatno su ispod krajnosti koje su postigli lokalni požari.

Vlaženje i sušenje

Materijali koji sadrže glinu - poput kamenca i škriljaca - znatno se proširuju nakon vlaženja, što može izazvati stvaranje mikro rasjeda ili mikrofrakture (mikropukotina) ili povećanje postojećih pukotina.

Uz učinak umora, ciklusi širenja i skupljanja - povezani s vlaženjem i sušenjem - dovode i do vremenskih neprilika.

Vremenski propadanje rastom kristala soli ili halolastikom

U obalnim i sušnim regijama kristali soli mogu rasti u fiziološkim otopinama koncentriranim isparavanjem vode.

Kristalizacija soli u međuprostorima ili porama stijena proizvodi naprezanja koja ih proširuju, a to dovodi do zrnatog raspada stijene. Ovaj je postupak poznat i kao slano vrijeme ili halolastika.

Kada se kristali soli formirani unutar pora stijene zagrijavaju ili postaju zasićeni vodom, oni se šire i vrše pritisak na stijenke pora u blizini; ovo stvara toplinski stres ili hidratacijski stres (respektivno), koji doprinose vremenskim utjecajima stijene.

Kemijsko vrijeme

Ova vrsta vremenskih prilika uključuje širok raspon kemijskih reakcija, djelujući zajedno na različite stijene u različitim klimatskim uvjetima.

Ova velika raznolikost može se grupirati u šest glavnih vrsta kemijskih reakcija (sve uključene u raspadanje stijena), naime:

- otapanje.

- Hidratacija.

- Oksidacija i redukcija.

- Carbonation.

- Hidroliza.

Otapanje

Mineralne soli mogu se otopiti u vodi. Ovaj postupak uključuje disocijaciju molekula na njihove anione i katione i hidrataciju svakog iona; to jest, ioni se okružuju molekulama vode.

Otapanje se općenito smatra kemijskim procesom, iako ne uključuje stvarne kemijske transformacije. Kako se otapanje javlja kao početni korak za ostale kemijske procese vremenskih utjecaja, to spada u ovu kategoriju.

Otapanje se lako poništava: kad otopina postane zasićena, neki se otopljeni materijal taloži u obliku krute tvari. Zasićena otopina nema sposobnost otapanja čvršće tvari.

Minerali se razlikuju u svojoj topljivosti, a među najviše topljivih u vodi su kloridi alkalnih metala, poput kamene soli ili halita (NaCl) i kalijeve soli (KCl). Ovi minerali nalaze se samo u vrlo sušnim klimama.

Gips (Caso ₄.2H ₂ O) također je vrlo topljiv, a kvarcni ima vrlo nisku topivost.

Topljivost mnogih minerala ovisi o koncentraciji slobodnih vodikovih iona (H ⁺) u vodi. Ioni H ⁺ mjere se kao pH vrijednost koja označava stupanj kiselosti ili lužine vodene otopine.

hidratacija

Hidracijsko vrijeme je proces koji se događa kada minerali apsorbiraju molekule vode na njihovoj površini ili ih apsorbiraju, uključujući ih unutar svojih kristalnih rešetki. Ta dodatna voda stvara povećanje volumena što može dovesti do pucanja stijene.

U vlažnoj klimi srednjih geografskih širina boje tla pokazuju značajne razlike: može se primijetiti od smeđe do žućkaste boje. Ove boje nastaju uslijed hidratacije hematita crvenog željeznog oksida, koji se pretvara u gotidit u boji oksida (željezni oksihidroksid).

Unos vode od glinenih čestica također je oblik hidratacije koji dovodi do širenja iste. Zatim, dok se glina suši, kora pukne.

Oksidacija i redukcija

Oksidacija nastaje kada atom ili ion izgube elektrone, povećavajući svoj pozitivni naboj ili smanjujući svoj negativni naboj.

Jedna od postojećih reakcija oksidacije uključuje kombiniranje kisika s tvarima. Otopljeni kisik u vodi uobičajeno je oksidacijsko sredstvo u okolišu.

Oksidativno trošenje uglavnom utječe na minerale koji sadrže željezo, iako elementi poput mangana, sumpora i titana također mogu hrđati.

Reakcija na željezo - koja nastaje kada otopljeni kisik u vodi dođe u kontakt sa mineralima koji sadrže željezo - je sljedeća:

4Fe ²⁺ + 3O ₂ → 2Fe ₂ O ₃ + 2e ^-

U ovom izrazu e ^- predstavlja elektrone.

Željezno željezo (Fe ²⁺), koje se nalazi u većini minerala koji formiraju stijenu, može se pretvoriti u njegov oblik željeza (Fe ³⁺) mijenjanjem neutralnog naboja kristalne rešetke. Ova promjena ponekad uzrokuje kolaps i čini mineral sklonijim kemijskim napadima.

karbonizacija

Karbonacija je stvaranje karbonata, koji su soli ugljične kiseline (H ₂ CO ₃). Ugljični dioksid se otapa u prirodnim vodama i stvara ugljičnu kiselinu:

CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃

Nakon toga, ugljična kiselina disocira u hidratiranom iona vodika (H ₃ O ⁺) i iona bikarbonata, nakon sljedećoj reakciji:

H ₂ CO ₃ + H ₂ O → HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

Ugljična kiselina napada minerale formirajući karbonate. Karbonacija dominira vremenskim utjecajem vapnenačkih stijena (to su vapnenci i dolomiti); u njima je glavni mineral kalcit ili kalcijev karbonat (CaCO ₃).

Kalcit reagira s ugljičnom kiselinom kako bi tvorio kiseli kalcijev karbonat, Ca (HCO ₃) _2, koji se za razliku od kalcita lako rastvara u vodi. Zbog toga su neki vapnenci toliko skloni otapanju.

Reverzibilne reakcije između ugljičnog dioksida, vode i kalcijevog karbonata su složene. U osnovi se postupak može sažeti na sljedeći način:

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

Hidroliza

Općenito, hidroliza - kemijski raspad djelovanjem vode - glavni je proces kemijskog presušivanja. Voda se može razgraditi, otopiti ili izmijeniti osjetljive primarne minerale u stijenama.

Pri tom procesu voda disocirana u vodikove katione (H ⁺) i hidroksil anione (OH ^-) reagira izravno sa silikatnim mineralima u stijenama i tlima.

Vodikov ion se izmjenjuje s metalnim kationom silikatnih minerala, obično kalijem (K ⁺), natrijom (Na ⁺), kalcijem (Ca2 ⁺⁾ ili magnezijem (Mg2 ⁺). Oslobođeni kation tada se kombinira s hidroksil anionom.

Na primjer, reakcija hidrolize minerala zove ortoklas, koja ima kemijsku formulu KAlSi ₃ O ₈, kao što je na slijedeći način:

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

Tako ortoklas se prevodi u aluminosilicic kiseline HAlSi ₃ O _8, i kalij hidroksida (KOH).

Ova vrsta reakcije igra temeljnu ulogu u stvaranju nekih karakterističnih reljefa; na primjer, oni su uključeni u formiranje krškog reljefa.

Biološko vrijeme

Neki živi organizmi napadaju stijene mehanički, kemijski ili kombinacijom mehaničkih i kemijskih procesa.

Bilje

Korijenje biljaka - posebno drveće koje raste na ravnim stjenovitim krevetima - može pokazati biomehanički učinak.

Taj se biomehanički učinak javlja kako korijen raste, kako raste pritisak koji on vrši na okolno okruženje. To može dovesti do loma stijena korijenskog korita.

Biološka meteorizacija. Tetrameles nudiflora koja raste na ruševini hrama u Angkoru u Kambodži. Izvor: Diego Delso, delso.photo, CC-BY-SA Licenca putem

lišajevi

Lišajevi su organizmi sastavljeni od dva simbionta: gljiva (mikobiont) i alge koja je općenito cijanobakterija (phycobiont). Ovi organizmi prijavljeni su kao kolonizatori koji povećavaju vremenske uvjete na stijenama.

Na primjer, ustanovljeno je da se Stereocaulon vesuvianum instalira na tokove lave, uspijevajući povećati brzinu vremenskih prilika i do 16 puta u usporedbi s nekoloniziranim površinama. Te se cijene mogu udvostručiti na vlažnim lokacijama, poput Havaja.

Također je primijećeno da kako lišajevi umiru, ostavljaju tamnu mrlju na stijenama. Te mrlje apsorbiraju više zračenja od okolnih svjetlosnih područja stijene, promičući na taj način termičke vremenske uvjete ili termoklastiku.

Mytilus edulis je kamenita dagnja. Izvor: Andreas Trepte, iz Wikimedia Commons

Morski organizmi

Neki morski organizmi strugaju po površini stijena i probuđuju rupe u njima, potičući rast algi. Ti pirsing organizmi uključuju mekušce i spužve.

Primjeri ove vrste organizama su plava dagnja (Mytilus edulis) i biljojeda gastropod Cittarium pica.

Lišak Stereocaulon vesuvianum je kolonizator koji se ugrađuje u tokove lave, Kanarski otoci Fuerteventura i Španjolska Lanzarote. Izvor: Lairich Rig putem

Chelation

Kelacija je još jedan mehanizam za vremenske utjecaje koji uključuje uklanjanje iona metala, a posebno iona aluminija, željeza i mangana iz stijena.

To se postiže vezanjem i odvajanjem organskih kiselina (poput fulvicne kiseline i huminske kiseline), čime se dobivaju topljivi kompleksi organskih tvari-metala.

U ovom slučaju, helatni agensi potječu od produkata raspadanja biljaka i izlučevina iz korijena. Kelacija potiče kemijsko vrijeme i prijenos metala u tlo ili stijene.

Reference

1. Pedro, G. (1979). Caractérisation générale des processus de l'altération hydrolitique. Science du Sol 2, 93–105.
2. Selby, MJ (1993). Materijali i procesi brežuljka, 2. izd. Uz prilog APW Hodder. Oxford: Oxford University Press.
3. Stretch, R. i Viles, H. (2002). Priroda i stopa vremenskih prilika koje lišaji lava teku na Lanzaroteu. Geomorphology, 47 (1), 87–94. doi: 10.1016 / s0169-555x (02) 00143-5.
4. Thomas, MF (1994). Geomorphology in the Tropics: Study of Weathering and Denudation in Low Latitudes. Chichester: John Wiley & Sinovi.
5. White, WD, Jefferson, GL i Hama, JF (1966.) Kvarcitni krš u jugoistočnoj Venezueli. Međunarodni časopis za speleologiju 2, 309–14.
6. Yatsu, E. (1988). Priroda vremenskih prilika: uvod. Tokio: Sozosha.