Tabela rodzajów wietrzenia. Jakie są rodzaje wietrzenia?

Określenie „wietrzenie” nie oddaje istoty procesu i nie ma bezpośredniego związku z działalnością wiatru.

Zwietrzenie(wietrzenie, degradacja) - proces niszczenia i przemiany skał i minerałów w warunkach przypowierzchniowych pod wpływem czynników fizykochemicznych atmosfery, hydrosfery i biosfery.

Czynniki atmosferyczne to:

1. Wahania temperatury (dobowe, sezonowe)

2. Czynniki chemiczne: O2, H2O, CO2

3. Kwasy organiczne (ulmowe, humusowe)

4. Aktywność życiowa organizmów

W zależności od czynników powodujących wietrzenie wyróżnia się kilka typów:

Tabela 1

Wietrzenie fizyczne

Fizyczne wietrzenie skał zachodzi bez zmiany ich składu chemicznego. Skała jest po prostu kruszona na fragmenty, których wielkość stopniowo maleje aż do piasku. Przykładem takiego zniszczenia fizycznego jest wietrzenie temperaturowe.

Wietrzenie temperaturowe. Wietrzenie temperaturowe następuje w wyniku gwałtownych wahań temperatury, powodując nierównomierną zmianę objętości skał i wchodzących w ich skład minerałów. Okresowe nagrzewanie i schładzanie skał podczas dobowych i sezonowych wahań temperatury prowadzi do powstawania pęknięć i ich rozpadu na bloki, które z kolei ulegają dalszemu kruszeniu. Im ostrzejsze wahania temperatury, tym intensywniejsze jest wietrzenie fizyczne i odwrotnie, w „łagodnym” klimacie mechaniczne niszczenie skał następuje niezwykle powoli. Wietrzenie temperaturowe jest najbardziej aktywne na pustyniach, półpustyniach i obszarach wysokogórskich, gdzie skały bardzo mocno się nagrzewają i rozszerzają w ciągu dnia, a w nocy ochładzają się i kurczą. Na intensywność i skutki wietrzenia wpływa także skład, struktura i kolor skały: skały polimineralne niszczą się szybciej niż skały monomineralne. Jest to znacznie ułatwione przez anizotropię i nierówne współczynniki rozszerzalności głównych minerałów skałotwórczych. Na przykład współczynnik rozszerzalności objętościowej kwarcu jest dwukrotnie większy niż ortoklaz.

Głębokość starzenia temperaturowego podczas dziennych wahań temperatury nie przekracza 50 cm, a podczas wahań sezonowych - kilka metrów.

Szczególnymi przypadkami wietrzenia temperaturowego są procesy złuszczania (łuszczenia), wietrzenia sferoidalnego i rozpadu ziaren.

Złuszczanie- jest to oddzielanie się od gładkiej powierzchni skał płatków lub grubych płyt równoległych do powierzchni skały podczas jej nagrzewania i schładzania, niezależnie od tekstury, struktury i składu skały.

Przy wietrzeniu sferoidalnym, początkowo kanciastym, spękane bloki skał w wyniku wietrzenia uzyskują zaokrąglony kształt.

Rozpad ziarna– osłabienie i oddzielenie ziaren skał gruboziarnistych, w wyniku czego skała się kruszy i tworzy grus lub piasek, składający się z niepowiązanych ze sobą ziaren różnych minerałów. Rozpad ziaren następuje wszędzie tam, gdzie odsłonięte są skały gruboziarniste.

Innym rodzajem wietrzenia fizycznego jest wietrzenie mrozowe, podczas którego skały ulegają zniszczeniu pod wpływem zamarzającej wody przedostającej się przez pory i pęknięcia. Kiedy woda zamarza, objętość lodu zwiększa się o 9%, co powoduje znaczne ciśnienie w skałach. W ten sposób łatwo ulegają kruszeniu skały o dużej porowatości, np. piaskowce, a także skały silnie spękane, w których pęknięcia są rozrywane klinami lodowymi. Wietrzenie mrozowe występuje najintensywniej na obszarach, gdzie średnia roczna temperatura jest bliska zeru. Jest to strefa tundry, a także obszary górskie na poziomie linii śniegu.

Krystalizacja soli– powstawanie i wzrost kryształów w pustkach i pęknięciach – przyczynia się do niszczenia skał, podobnie jak działanie klinów lodowych.

Produkty wietrzenia fizycznego. W wyniku wietrzenia fizycznego na powierzchni tworzą się fragmenty kątowe, które w zależności od wielkości dzielą się na: bloki - (> 20 cm); kruszony kamień – (20 – 1 cm); gruz – (1 – 0,2 cm); piasek – (2 – 0,1 mm); muł – (0,1 – 0,01 mm); pelit – (< 0.01 мм). Скопление этих продуктов приводит к формированию рыхлых осадочных горных пород.

Wietrzenie chemiczne

Podczas wietrzenia chemicznego dochodzi do niszczenia skał wraz ze zmianą ich składu chemicznego, głównie pod wpływem tlenu, dwutlenku węgla i wody, a także aktywnych substancji organicznych zawartych w atmosferze i hydrosferze.

Głównymi reakcjami powodującymi wietrzenie chemiczne są utlenianie, hydratacja, rozpuszczanie i hydroliza.

Utlenianie– jest to przejście pierwiastków o niskiej wartościowości do wysokiej wartościowości na skutek dodatku tlenu. Szczególnie szybko utleniają się siarczki, niektóre miki i inne minerały o ciemnej barwie.

Limonit jest najbardziej stabilną formą istnienia żelaza w warunkach powierzchniowych. Wszelkie rdzawe naloty i rdzawobrązowe zabarwienie skał wynikają z obecności wodorotlenków żelaza. Ponieważ żelazo jest stale obecne w składzie chemicznym wielu minerałów skałotwórczych, oznacza to, że podczas wietrzenia chemicznego tych minerałów Fe++ zamieni się w Fe+++, tj. limonit Utlenieniu ulega nie tylko Fe, ale także inne metale.

W warunkach braku tlenu proces zachodzi powrót do zdrowia, w którym metale o wysokiej wartościowości przekształcają się w związki o niższej wartościowości. Podobny proces najwyraźniej zachodzi w strefach utleniania złóż siarczkowych.

Ryż. 2. Strefa utleniania i redukcji rud siarczkowych

→ utlenianie → Siarczany → redukcja → Wtórne siarczki Me

Uwodnienie to chemiczny dodatek wody do minerałów skalnych, w wyniku którego powstają nowe minerały (wodorokrzemiany i wodorotlenki) o różnych właściwościach.

Fe2O3 + nH2O ® Fe2O3 ´ nH2O

hematyt limonit

CaSO4 + 2H2O ® CaSO4 ´ 2H2O

gips anhydrytowy

przemianie anhydrytu w gips zawsze towarzyszy znaczny wzrost objętości skały, co prowadzi do mechanicznego zniszczenia całej warstwy gipsowo-anhydrytowej.

Rozpuszczenie- zdolność cząsteczek jednej substancji do rozprzestrzeniania się w wyniku dyfuzji w innej substancji. Występuje z różną szybkością dla różnych skał i minerałów. Chlorki (halit NaCl, sylwin KCl itp.) mają największą rozpuszczalność. Siarczany i węglany są mniej rozpuszczalne.

Hydroliza– najważniejszy proces wietrzenia chemicznego, ponieważ W wyniku hydrolizy niszczone są krzemiany i glinokrzemiany, które stanowią połowę objętości zewnętrznej części skorupy kontynentalnej.

Hydroliza to metaboliczny rozkład substancji pod wpływem hydrolitycznej dysocjacji wody, któremu towarzyszy zniszczenie niektórych minerałów i powstanie innych. Najbardziej typowym przykładem jest hydroliza skaleni:

K + nH2O + CO2 ® K2CO3 + Al4(OH)8 + SiO2 ´ nH2O

ortoklaz w roztworze opal kaolinitowy

Dalsza hydroliza kaolinitu prowadzi do jego rozkładu i powstania laterytu:

Al4(OH)8 ® H2Al2O4 + SiO2 ´nH2O lateryt

Intensywność procesu hydrolizy, któremu towarzyszy rozpuszczanie i hydratacja, zależy od warunków klimatycznych: - w klimacie umiarkowanym hydroliza przechodzi do etapu tworzenia hydromików; - w wilgotnym, ciepłym klimacie - aż do etapu tworzenia się kaolinitu; - w klimacie subtropikalnym - aż do etapu formowania laterytu. Zatem krzemiany i glinokrzemiany ulegają zniszczeniu podczas hydrolizy; w ich miejscu gromadzą się minerały ilaste, a w wyniku wypierania kationów tworzą się wolne tlenki i wodorotlenki glinu, żelaza, krzemu i manganu.

Lateryty są cennymi rudami aluminium. Kiedy laterytowa skorupa wietrzenia zostanie wypłukana i ponownie osadzą się wodorotlenki glinu, tworzą się osady boksytu.

Etapy wietrzenia chemicznego

Zgodnie z podaną kolejnością wyróżnia się 4 etapy wietrzenia chemicznego;

1. Klastyczny, w którym skały zamieniają się w luźne produkty wietrzenia fizycznego;

2. Zwapniony eluw (sialit), gdy rozpoczyna się rozkład krzemianów, któremu towarzyszy usuwanie chloru, siarki i wzbogacanie skał węglanami;

3. Glina (etap kwaśny siallitowy), gdy trwa rozkład krzemianów i następuje eliminacja i usunięcie zasad (Ca, Mg, Na, K), a także powstawanie iłów kaolinowych na skałach kwaśnych i iłów nietronitowych na skałach zasadowych ;

4. Lateryty (allit), końcowy etap wietrzenia chemicznego, w którym następuje dalszy rozkład minerałów (tlenki i wodorotlenki glinu i żelaza - getyt, hydrogoetyt i gibbsyt, hydrargilit - zostają odszczepione i wyniesione).

Wietrzenie organiczne

Oddziaływanie świata organicznego na skały sprowadza się do ich fizycznego (mechanicznego) zniszczenia lub rozkładu chemicznego. Ważnym skutkiem wietrzenia organicznego (w połączeniu z wietrzeniem fizycznym i chemicznym) jest powstawanie gleby, której charakterystyczną właściwością jest jej żyzność.

Eluwium i skorupa wietrzenia

Eluwium- Są to produkty wietrzenia pozostające w miejscu ich powstania. Wszystkie produkty wietrzenia, które są przemieszczane z miejsca powstawania w dół zboczy bez udziału wymywania liniowego, Yu.A. Bilibin zaproponował telefon deluwium, A koluwium Yu.A. Bilibin nazwał odmianę koluwium, która osiągnęła podnóże zbocza i przestała się poruszać.

Przykład budowy współczesnego eluwu można przedstawić następująco (ryc. 4).

W normalnych warunkach górne warstwy eluwów są znacznie bardziej rozdrobnione niż te leżące poniżej. Wraz z głębokością produkty wietrzenia stają się coraz bardziej szorstkie. Najniższa warstwa składa się z kawałków, choć oddzielonych od skały, ale leży w miejscu formowania. Głębsze, masywne skały pękają jedynie poprzez pęknięcia, których liczba zmniejsza się wraz z głębokością.

Eluwium pozostaje i jest zachowane na spłaszczonych powierzchniach zlewni, a na zboczach zaczyna się poruszać pod ciężarem własnego ciężaru i staje się koluwium.

Ryż. 4. Struktura eluwu:

1 - Warstwa glebowo-wegetatywna; 2 - Horyzont laterytowy; 3 – horyzont kaolinowy; 4 — horyzont Hydromiki; 5 – Horyzont klastyczny

Przez skorupę wietrzenia rozumie się cały zespół produktów wietrzenia, które zalegają w miejscu powstania lub są przemieszczane na niewielkie odległości i zajmują znaczne obszary. Często termin „skorupa wietrzenia” jest używany, gdy wietrzenie osiągnęło stadium glinek kaolinowych lub laterytów.

Terminy „eluvium” i „skorupa wietrzejąca” są niemal synonimami. Rozróżnia się współczesną skorupę wietrzejącą i starożytną (skamieniałą lub zakopaną) skorupę, pokrytą młodymi skałami.

Skład i rodzaj skorupy wietrzenia zależy od składu podłoża skalnego, klimatu i etapu wietrzenia: 1 – klastyczny; 2 – Hydromika; 3 – Montmorylonit (nontronit); 4 – Kaolin; 5 – lateryt.

Geologiczna rola wietrzenia

1. Wietrzenie jest integralną (główną) częścią globalnego procesu - denudacji. Zarówno denudacja, jak i wietrzenie zachodzą selektywnie, tj. selektywnie. Różne skały i minerały w różnych warunkach klimatycznych ulegają zmianom klimatycznym z różną szybkością, co można zobaczyć na przykładzie prostej budowy fragmentu skorupy ziemskiej (ryc. 6).

Ryż. 6. Selektywność denudacji i wietrzenia

W wilgotnym klimacie wapienie ulegną intensywnemu rozpuszczaniu i ługowaniu, a w ich miejscu powstaną zagłębienia w reliefie, a w miejscach wyłaniania się granitów powstaną wyniesienia.

W suchym, gorącym klimacie granity będą ulegać erozji szybciej niż wapienie, a na powierzchni utworzą się zagłębienia w płaskorzeźbie.

2. wietrzenie to początek powstawania skał osadowych. Na powierzchni tworzą się różne skały klastyczne: tłuczeń, gruz, piasek. Gdzieś w morzu gromadzą się glinki kaolinowe wzbogacone w Al i osadzają się chemogeniczne osady Fe i Mn, Ca, Mg, które są wynoszone z lądu przez wody powierzchniowe i podziemne, a sole Na i K są w stanie rozpuszczalnym.

Tym samym w procesie wietrzenia początkowo skomponowane podłoże skalne różnicuje się na części składowe, których skład ulega stopniowemu uproszczeniu aż do pierwiastkowego.

3. Podczas wietrzenia powstają różne minerały: rudy siarczkowe, glinki kaolinowe, lateryty, materiały budowlane itp.

Bilet 8. Wietrzenie skał. Warunki i rodzaje manifestacji. Główne rodzaje skorup wietrzących

Zwietrzenie– zespół procesów niszczenia i przemian chemicznych skał w warunkach powierzchni ziemi lub w jej pobliżu pod wpływem atmosfery, wody i organizmów.

Procesy te przygotowują materiał do dalszej denudacji i akumulacji. Źródłami energii w procesach wietrzenia jest energia słoneczna oraz efekty fizykochemiczne atmosfery (tlen, azot i dwutlenek węgla) oraz hydrosfery. Klimat determinuje selektywny rozwój głównych genetycznych typów wietrzenia i wpływa na prędkość ich przepływu. Związane jest z tym powstawanie gleb i minerałów.

Hipergeneza– zniszczenie górnej części skały.

Warunki manifestacji:

1. Promieniowanie słoneczne (w zależności od szerokości geograficznej)

2. Tlen, azot i dwutlenek węgla

Wietrzenie, jego rodzaje

4. Świat organiczny

Właściwości samej natury:

1. Skład mineralogiczny

2. Gęstość

3. Cechy powierzchni (chropowata lub gładka)

4. Pojemność cieplna i przewodność cieplna skał

5. Nawilżanie (zwiększa pojemność cieplną i przewodność cieplną)

Rodzaje wietrzenia:

Wietrzenie fizyczne zwany rozpadem skały, któremu nie towarzyszą zmiany chemiczne w jej składzie. Dwa typy:

1. Temperatura– zachodzi bez udziału zewnętrznych wpływów mechanicznych i jest spowodowana zmianami temperatury. Duże znaczenie ma amplituda i szybkość zmian temperatury. Dlatego dzienne wahania temperatury podczas wietrzenia odgrywają większą rolę niż wahania sezonowe.

2. Mechaniczny- zachodzi pod wpływem czynników takich jak zamarznięcie wody w pęknięciach i porach skał, krystalizacja soli. Jest to ściśle powiązane z wietrzeniem temperaturowym. Szczególnie silnym i szybkim mechanicznym niszczycielem skał jest woda. Kiedy zamarza, powstaje ogromne ciśnienie → skała rozpada się na kawałki. Zjawisko to nazywa się mroźne wietrzenie. O jego intensywności decyduje nie amplituda, ale częstotliwość wahań temperatury wokół punktu zamarzania, tj. około 0°. Występuje głównie w krajach polarnych.

Działanie soli krystalizujących występuje w klimacie gorącym, suchym, gdzie w ciągu dnia, przy silnym nagrzaniu, wilgoć jest wyciągana na powierzchnię i zawarte w niej sole krystalizują (wilgoć zmineralizowana => krystalizacja soli => wzrost kryształów => sól zwietrzenie). W efekcie fizyczny wietrzenie, zwarte skały rozpadają się na fragmenty o ostrych kątach, o różnych kształtach i rozmiarach, tj. powstaje materiał, z którego powstają skały osadowe klastyczne - bloki, tłuczeń, gruz, piasek.

Manifestacje:

Złuszczanie- rodzaj wietrzenia fizycznego, któremu poddawane są skały pod wpływem temperatury i następuje w wyniku eksfoliacji skały (np. niektóre bazalty, głazy, zlepieńce).

Wietrzenie chemiczne wynik oddziaływania skał zewnętrznej części litosfery z aktywnymi chemicznie elementami atmosfery, hydrosfery i biosfery.

Największą aktywność chemiczną wykazują tlen, dwutlenek węgla, woda i kwasy organiczne. Powiązane jest działanie chemiczne tych substancji na skały. wietrzenie (radykalne zmiany w minerałach i skałach oraz powstawanie nowych minerałów i skał). Zmiany w pierwotnych minerałach i skałach, ich zniszczenie i rozluźnienie następuje w wyniku:

- rozwiązanie

- utlenianie

- nawodnienie

- hydroliza

W rezultacie chemia. wietrzenie wytwarza rozpuszczalne i drobno zdyspergowane produkty wietrzenia.

Wietrzenie skorupy– zespół pozostałości (niewypartych) produktów starzenia. Istnieje wiele klasyfikacji skorup wietrzących, większość autorów określa następujące typy:

1.Klastyczny– składający się z substancji chemicznych niezmienione lub nieznacznie zmienione fragmenty pierwotnej skały; w trudnych warunkach północy i wyżyn, a także na skalistych pustyniach.

2.Hydromika– słaby środek chemiczny zmian, ale zawierających materiały ilaste - hydromiki, które powstają w wyniku zmian w skaleniach i mikach. Charakterystyka obszarów zimnych i umiarkowanych z wieczną zmarzliną.

3. Montmorylonit– głęboka chemia. zmiany; Głównym minerałem ilastym jest montmorylonit. W regionach stepowych i półpustynnych.

4. Kaolinit.

5. Krasnoziemna.

6. lateryt.

Dwa ostatnie rodzaje skorupy powstają w wyniku długotrwałego i intensywnego wietrzenia z całkowitą zmianą pierwotnego składu pierwotnych skał.

Każdy rodzaj skorupy wietrzenia ma charakter strefowy. Pierwsze trzy są zapisane w klasyfikacji; kaolinit i czerwona ziemia są charakterystyczne dla strefy podzwrotnikowej; lateryt powstaje w gorącym i wilgotnym klimacie równikowym.

Wietrzenie biologiczne (organogeniczne). wytwarzają organizmy żywe (bakterie, grzyby, wirusy, zwierzęta kopiące, rośliny niższe i wyższe itp.).

Nie ma jednak potrzeby rozróżniania wietrzenia organogenicznego na niezależny typ, gdyż oddziaływanie organizmów na skały zawsze można sprowadzić do procesów niszczenia mechanicznego lub wietrzenia chemicznego.

Powiązane informacje:

Szukaj na stronie:

Zwietrzenie- proces niszczenia i zmiany stanu skał w warunkach powierzchni ziemi pod wpływem mechanicznych i chemicznych wpływów atmosfery, wód gruntowych i powierzchniowych oraz organizmów.

W zależności od charakteru środowiska, w którym zachodzi wietrzenie, rozróżnia się środowisko atmosferyczne i podwodne.

Ze względu na rodzaj oddziaływania wietrzenia na skały, dzieli się je na:

wietrzenie fizyczne, prowadzące jedynie do mechanicznego rozpadu skały na fragmenty;
wietrzenie chemiczne, podczas którego zmienia się skład chemiczny skały wraz z powstawaniem minerałów bardziej odpornych na warunki panujące na powierzchni ziemi;
wietrzenie organiczne (biologiczne), które sprowadza się do mechanicznego rozdrobnienia lub przemian chemicznych skał w wyniku życiowej działalności organizmów.
Unikalnym rodzajem wietrzenia jest powstawanie gleby, w którym szczególnie aktywną rolę odgrywają czynniki biologiczne.

Wietrzenie skał zachodzi pod wpływem wody (opadowej i gruntowej), dwutlenku węgla i tlenu, pary wodnej, powietrza atmosferycznego i gruntowego, sezonowych i dobowych wahań temperatury, aktywności życiowej makro- i mikroorganizmów oraz produktów ich rozkładu.

Na szybkość i stopień wietrzenia, siłę produktów wietrzenia oraz ich skład, oprócz wymienionych czynników, wpływ ma także rzeźba terenu i budowa geologiczna obszaru, skład i struktura skał macierzystych. Zdecydowana większość procesów wietrzenia fizycznego i chemicznego (utlenianie, sorpcja, hydratacja, koagulacja) zachodzi wraz z wyzwoleniem energii. Zazwyczaj typy V. działają jednocześnie, ale w zależności od klimatu dominuje jeden lub drugi z nich.

Wietrzenie fizyczne zachodzi głównie w klimacie suchym i gorącym i wiąże się z ostrymi wahaniami temperatury skał pod wpływem promieni słonecznych (nasłonecznienie) i późniejszym ochłodzeniem w nocy; szybka zmiana objętości powierzchniowych części skał prowadzi do ich pękania. Na terenach o częstych wahaniach temperatury w okolicach 0°C dochodzi do mechanicznego niszczenia skał pod wpływem mroźnej pogody; Kiedy woda, która wniknęła w pęknięcia, zamarza, jej objętość wzrasta, a skała pęka.

Rodzaje wietrzenia

v. chemiczne i organiczne charakterystyczne są głównie dla warstw o wilgotnym klimacie. Głównymi czynnikami zanieczyszczeń chemicznych jest powietrze, a zwłaszcza woda zawierająca sole, kwasy i zasady. Roztwory wodne krążące w górotworze, oprócz prostego rozpuszczania, są w stanie wywołać także złożone przemiany chemiczne

Wietrzenie skał jest procesem złożonym, co podkreśla kilka formy jego manifestacji:

Pierwsza forma - mechaniczne kruszenie skał i minerałów bez znaczącej zmiany ich właściwości chemicznych - nazywana jest wietrzeniem mechanicznym lub fizycznym.
Druga forma - przemiana chemiczna substancji, prowadząca do przekształcenia pierwotnych minerałów w nowe - nazywa się wietrzeniem chemicznym.
Trzecia forma - wietrzenie organiczne (biologiczno-chemiczne): minerały i skały ulegają przemianom fizycznym i głównie chemicznym pod wpływem życiowej aktywności organizmów i materii organicznej powstałej podczas ich rozkładu.

Środki zabezpieczające przed wietrzeniem kamienia w konstrukcjach:

Niezbędnym warunkiem długiej eksploatacji materiałów kamiennych w konstrukcjach jest ich właściwy dobór, biorąc pod uwagę środowisko eksploatacji, skład chemiczny i mineralogiczny oraz strukturę materiału. Jednak nawet najsilniejsze skały, z których wykonany jest materiał, ulegają zniszczeniu pod ciągłym wpływem mechanicznym i chemicznym czynników atmosferycznych i różnych mikroorganizmów.

Główne przyczyny wietrzenia materiałów z kamienia naturalnego w konstrukcjach: zamarzanie wody w porach i pęknięciach, powodujące naprężenia wewnętrzne; częste zmiany temperatury i wilgotności, powodujące pojawienie się mikropęknięć; działanie rozpuszczające wody i spadek wytrzymałości po nasyceniu wodą; korozja chemiczna pod wpływem gazów (O2, CO2 itp.) zawartych w atmosferze oraz substancji rozpuszczonych w wodzie gruntowej lub morskiej. Różne mikroorganizmy i rośliny (mchy, porosty), osiadając w porach i pęknięciach kamienia, wydobywają sole alkaliczne w celu ich odżywienia oraz wydzielają kwasy organiczne, powodując biologiczne zniszczenie kamienia.

Odporność materiałów na działanie warunków atmosferycznych jest tym większa, im mniejsza jest ich porowatość i rozpuszczalność. Dlatego wszelkie środki mające na celu ochronę materiałów kamiennych przed działaniem czynników atmosferycznych mają na celu ochronę ich przed działaniem wody i zwiększeniem gęstości powierzchniowej. Środki te mogą być konstruktywne lub chemiczne.

Strukturalnie chroniony Konstrukcjom przed wilgocią dokonuje się poprzez ułożenie odpowiednich odpływów wody, nadając materiałom kamiennym gładką powierzchnię i taki kształt, aby opadająca na nie woda nie zalegała i nie wnikała w materiał.

Do działań chemicznych obejmują utworzenie gęstej wodoodpornej warstwy na przedniej powierzchni kamienia lub jego hydrofobizację.

Jednym ze sposobów zwiększenia gęstości powierzchniowej jest fluacja, podczas której skały węglanowe impregnuje się solami kwasu wodorofluorokrzemowego (fluatami), np. flulatami magnezu. W wyniku zachodzącej reakcji:

2CaCO3 + MgSiF, = 2CaF2 + MgF2 + SiOa + 2CO2

w powierzchniowych porach kamienia uwalniają się praktycznie nierozpuszczalne fluorki wapnia i magnezu oraz krzemionka, co zmniejsza porowatość i nasiąkliwość warstwy wierzchniej i w pewnym stopniu zapobiega zabrudzeniu okładziny pyłem.

Niewęglanowe skały porowate poddaje się wstępnej obróbce wodnymi roztworami soli wapnia, np. chlorkiem wapnia, a po wysuszeniu - sodą, a następnie fluatem.

Hydrofobizacja, to znaczy impregnacja porowatego materiału kamiennego związkami hydrofobowymi (wodoodpornymi), które zapobiegają przenikaniu wilgoci do materiału, zwiększa również ich odporność na warunki atmosferyczne. Dobre rezultaty daje impregnacja cieczami krzemoorganicznymi i innymi materiałami polimerowymi, a także roztworami parafiny, stearyny czy mydeł metali (aluminium, cynku itp.) w łatwo odparowujących rozpuszczalnikach organicznych (benzyna, nafta lakiernicza itp.).

Trwałość porowatego kamienia znacznie zwiększa się poprzez impregnację jego warstwy wierzchniej roztworem monomeru, a następnie polimeryzację monomeru w porach kamienia podczas obróbki termokatalitycznej lub radiacyjnej.

Data publikacji: 2014-12-10; Czytaj: 2307 | Naruszenie praw autorskich do strony

Rodzaje wietrzenia

1.1. Wietrzenie temperaturowe

O mechanizmie wietrzenia temperaturowego decydują: dobowe i sezonowe wahania temperatury; różne współczynniki rozszerzalności cieplnej, ściskania i przewodności cieplnej minerałów;

Prowadzi to do wystąpienie stresu pomiędzy minerałami i przerwaniem sił adhezji. Ziarna mineralne w różnym stopniu wietrzenia temperaturowego ściskają się i rozszerzają, w związku z czym powstają siły ściskające i rozszerzające.

Ten proces wietrzenia temperaturowego jest szczególnie wyraźny w przypadku skał polimineralnych, a zwłaszcza granitów, sjenitów, gabr, gnejsów i łupków krystalicznych.

W przypadku kwarcu i kalcytu współczynnik temperaturowy rozszerzalności liniowej w kierunku prostopadłym do potrójnej osi jest dwukrotnie większy od współczynnika w kierunku równoległym do niej. Powstałe naprężenia miejscowe prowadzą do zniszczenia ziaren minerałów.

W rezultacie nawet skały monomineralne, takie jak piaskowce kwarcowe, kwarcyty, wapienie, piaskowce wapienne, marmury i inne, ulegają szybkiemu zniszczeniu na skutek wahań temperatury.

Na intensywność wietrzenia temperaturowego wpływają::

kolor skały: minerały o ciemnym kolorze nagrzewają się i schładzają szybciej i bardziej niż minerały bezbarwne. Dlatego ciemne skały ulegają szybszemu zniszczeniu.

wielkości ziaren minerałów wchodzących w jego skład. Im większe ziarna, tym szybciej się rozkładają.

Proces wietrzenia temperaturowego zachodzi najintensywniej na obszarach o ostrych kontrastach temperatur, suchym powietrzu i słabym rozwoju lub całkowitym braku roślinności.

Ze względu na czynnik temperaturowy i obecność wilgoci powierzchnia skał zaczyna się łuszczyć.

Z powierzchni odklejają się łuski lub płytki o różnej grubości. Proces ten jest szczególnie wyraźny w przypadku pojedynczych bloków lub głazów.

Wietrzenie temperaturowe aktywnie występuje na szczytach i zboczach gór, które nie są pokryte śniegiem ani lodem. Tutaj, dzięki dużemu nasłonecznieniu, powierzchnia dobrze i aktywnie nagrzewa się, a nocą ochładza się do ujemnych temperatur.

Pod wpływem zamarzniętej wody spękane i porowate skały łatwo pękają.

W obszarach gorących mechaniczne oddziaływanie na skały i ich rozpad następuje w wyniku wzrostu kryształów soli w pęknięciach kapilarnych i porach. W ciągu dnia powierzchnia skał mocno się nagrzewa, woda kapilarna przyciągana jest do powierzchni i odparowuje, a zawarte w niej sole krystalizują. Pod naciskiem rosnących kryształów pęknięcia i pory rozszerzają się.

Zamarzająca woda jest szczególnie silnym czynnikiem niszczącym podczas wietrzenia mechanicznego.

System korzeniowy drzew, traw, a także zwierząt (mrówki, dżdżownice, zwierzęta kopiące) wywierają silny wpływ mechaniczny na warstwy skalne.

Data publikacji: 2014-11-19; Przeczytaj: 227 | Naruszenie praw autorskich do strony

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0,001 s)…

Zwietrzenie- zespół procesów fizycznego i chemicznego niszczenia skał i wchodzących w ich skład minerałów w miejscu ich lokalizacji: pod wpływem wahań temperatury, cykli zamarzania oraz chemicznego działania wody, gazów atmosferycznych i organizmów.

Wietrzenie zachodzi w wyniku połączonego oddziaływania czynników atmosferycznych (czynników) z hydrosfery, atmosfery i biosfery na górną powłokę litosfery. W rezultacie tworzy się skorupa wietrzenia i produkty wietrzenia. Pogoda może wniknąć na głębokość do 500 metrów

Rodzaje wietrzenia

Istnieje kilka rodzajów wietrzenia, które mogą dominować w różnym stopniu:

Fizyczne lub mechaniczne (tarcie, lód, woda i wiatr)
Chemiczny
Biologiczne (organiczne)
Promieniowanie (jonizujące)

Fizyczne lub mechaniczne

Im większa różnica temperatur w ciągu dnia, tym szybciej zachodzi proces wietrzenia. Przyczyną wietrzenia mechanicznego jest także przedostawanie się wody w szczeliny, która po zamrożeniu zwiększa swoją objętość o 1/10 swojej objętości, co przyczynia się do jeszcze większego zwietrzenia skały. Jeśli bloki skalne wpadną np. do rzeki, to tam zostaną powoli rozdrobnione i rozdrobnione pod wpływem prądu. Błoto, wiatr, grawitacja, trzęsienia ziemi i erupcje wulkanów również przyczyniają się do fizycznego wietrzenia skał.

Mechaniczne kruszenie skał powoduje przejście i zatrzymanie przez skałę wody i powietrza, a także znaczne zwiększenie jej powierzchni, co stwarza korzystne warunki dla wietrzenia chemicznego. W wyniku kataklizmów skały mogą odrywać się od powierzchni, tworząc skały plutoniczne. Cały nacisk na nie wywierają boczne skały, dlatego skały plutoniczne zaczynają się rozszerzać, co prowadzi do rozpadu górnej warstwy skał.

Chemiczny

Wietrzenie chemiczne to połączenie różnych procesów chemicznych, w wyniku których następuje dalsze niszczenie skał i jakościowa zmiana ich składu chemicznego wraz z powstawaniem nowych minerałów i związków. Najważniejszymi czynnikami wietrzenia chemicznego są woda, dwutlenek węgla i tlen. Woda jest energetycznym rozpuszczalnikiem skał i minerałów. Główną reakcją chemiczną wody z minerałami skał magmowych jest hydroliza, która prowadzi do zastąpienia kationów metali alkalicznych i pierwiastków ziem alkalicznych sieci krystalicznej jonami wodoru zdysocjowanych cząsteczek wody:

KAlSi3O8+H2O → HAlSi3O8+KOH

Powstała zasada (KOH) tworzy w roztworze środowisko zasadowe, w którym następuje dalsze niszczenie sieci krystalicznej ortoklazu. W obecności dwutlenku węgla KOH zmienia się w postać węglanową:

2KOH+CO2=K2CO3+H2O

Oddziaływanie wody z minerałami skalnymi prowadzi także do hydratacji – dodawania cząsteczek wody do cząsteczek minerałów. Na przykład:

2Fe2O3+3H2O=2Fe2O3·3H2O

W strefie wietrzenia chemicznego powszechne są także reakcje utleniania, którym poddawanych jest wiele minerałów zawierających metale ulegające utlenieniu. Uderzającym przykładem reakcji utleniających podczas wietrzenia chemicznego jest interakcja tlenu cząsteczkowego z siarczkami w środowisku wodnym. Zatem podczas utleniania pirytu wraz z siarczanami i hydratami tlenków żelaza powstaje kwas siarkowy, który bierze udział w tworzeniu nowych minerałów.

2FeS2+7O2+H2O=2FeSO4+H2SO4;

12FeSO4+6H2O+3O2=4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3;

2Fe2(SO4)3+9H2O=2Fe2O3 3H2O+6H2SO4

Biogenny

Wietrzenie biogenne jest wywoływane przez organizmy żywe (bakterie, grzyby, wirusy, zwierzęta ryjące, rośliny niższe i wyższe, porosty). W procesie swojej życiowej aktywności oddziałują mechanicznie na skały (niszczenie i kruszenie skał poprzez wyrastanie korzeni roślin, podczas chodzenia, kopanie dołów przez zwierzęta). Szczególnie ważną rolę w wietrzeniu biogenicznym odgrywają mikroorganizmy.

Promieniowanie

Wietrzenie radiacyjne to niszczenie skał pod wpływem promieniowania lub promieniowania słonecznego.

Zwietrzenie

Wietrzenie radiacyjne wpływa na procesy wietrzenia chemicznego, biologicznego i fizycznego. Typowym przykładem skały podlegającej wietrzeniu radiacyjnemu jest regolit na Księżycu.

Produkty atmosferyczne

W wyniku działania czynników atmosferycznych tworzą się skorupy wietrzenia. Istnieją skorupy wietrzenia fizycznego i chemicznego.

Produktem wietrzenia w wielu obszarach Ziemi na powierzchni jest kurum. Produktami wietrzenia w określonych warunkach są tłuczeń kamienny, gruz, fragmenty „łupków”, frakcje piasku i gliny, w tym kaolin, less, a także pojedyncze fragmenty skał o różnych kształtach i rozmiarach w zależności od składu petrograficznego, czasu i warunków atmosferycznych.

Zobacz także

Notatki

Wietrzenie // Słownik geologiczny. T. 1. M.: Gosgeoltekhizdat, 1960. s. 141.
Polynov B.B. Wietrzejąca kora. M.: Wydawnictwo Akademii Nauk ZSRR, 1934. 242 s.

Spinki do mankietów

„Góra Śmierci” w pobliżu parku Corniche w Serowie w Petersburgu „Arch” w Utah (USA), przykład mechanicznego wietrzenia Skały w pobliżu jeziora Kolyvan na terytorium Ałtaju

Dzieje się przez cały czas. Odbywa się to poprzez procesy geologiczne o różnych kierunkach.

Góra Montserrat w Hiszpanii

Niektóre procesy geologiczne powstają pod wpływem:

atmosfera,
hydrosfera,
biosfera;

Inne są połączone z wnętrznościami Ziemi.

Grzbiet Doniecka

Jak czas niszczy kamień, możesz rozważyć na przykładzie Donbasu. Podczas procesu wietrzenia mocny Grzbiet Doniecka zamienił się w step.

Jadąc przez Donbas np. z Konstantinówki do Gorłowki – stolicy najstarszego zagłębia węglowego i dalej do Iłowackiej, czy inną trasą – z Ługańska do Szachtów – nigdzie nie ma szczególnie nierównego terenu.

W wyniku szybkich procesów górotwórczych warstwy osadów dewonu i karbonu uległy rozdrobnieniu w fałdy i rozerwaniu spękań, po których przemieszczały się poszczególne odcinki skorupy ziemskiej. Powstał potężny grzbiet doniecki, a współczesny krajobraz wąwozowo-stepowy w tamtym odległym czasie odpowiadał krajobrazowi górskiemu z wysokimi szczytami poszczególnych gór, z głębokimi, ponurymi wąwozami i burzliwymi strumieniami.

Teraz z tych gór nie zostało nic. Procesy zwietrzenie stopniowo niszczył skały tworzące grzbiet Doniecka, woda i wiatr wyładowywały z niego produkty wietrzenia, a teraz starożytne góry można oceniać jedynie po fałdach leżących głęboko pod ziemią.

Znając kierunek i nachylenie warstw tych zniszczonych podziemnych fałd, a geolodzy są w stanie je dokładnie określić, można w myślach zrekonstruować na papierze „fałdy powietrzne” i wyciągnąć z nich prawidłowe wnioski na temat starożytnej rzeźby Donbasu.

Rekonstrukcja mentalna zniszczonych fałd gór

Dokładne badanie warstw węglonośnych Donbasu pozwoliło zidentyfikować nawet dwieście warstw i warstw o różnej grubości. Oznacza to, że terytorium okupowane przez Donbas przeżyło aż dwieście wzlotów i upadków. Oznacza to, że dwieście razy z rzędu potężna roślinność rosła i ponownie znikała w głębinach starożytnych mórz.

Znaleziono złoża węgla:

w postaci gniazd znacznych rozmiarów,
w postaci warstw pokrywających rozległe obszary.

Osady pierwszego typu powstawały w zbiornikach zamkniętych – w dorzeczach jezior, natomiast drugiego typu – w ogromnych zbiornikach wodnych. Drugi rodzaj złóż obejmuje Donbas.

Rodzaje wietrzenia

Pod wpływem różnych rodzaje wietrzenia:

góry ulegały stopniowemu i niezauważalnemu zniszczeniu; w ten sam sposób stopniowo ogromne obszary lądu wypełniły się morzem i odwrotnie, dno morskie w wyniku jego wypiętrzenia stało się suchym lądem.

Historia Donbasu i wychodni rzeki Yellowstone (w północno-zachodnich Stanach Zjednoczonych) z piętnastoma horyzontami skamieniałych drzew dostarczają na to przekonujących dowodów.

Rzeka Yellowstone ze skalistymi brzegami ze skamieniałych drzew

Osady morskie często składały się w fałdy, tworząc wysokie góry.

Wpływ atmosfery na skały

Ekspozycja na atmosferę na skałach objawia się zmianą warunki temperaturowe i działanie wiatru.

Wahania temperatury niszczą skały

W wysokich regionach górskich i na pustyniach są ostre wahania temperatury w ciągu dnia, zwłaszcza latem; W południe słońce jest nieznośnie gorące, a w nocy robi się ostro zimno. W ciągu dnia kamień bardzo się nagrzewa, a w nocy ochładza.

Różnice te nie mogą nie wpłynąć na osłabienie połączenia pomiędzy poszczególnymi ziarnami minerałów tworzącymi skałę, a im większe ziarno i im ciemniejsza barwa skały, tym proces ten jest silniejszy.

Stopniowo na powierzchni kamienia tworzą się pęknięcia. Woda wnika w nie, nasyca skałę i zamarzając w chłodne dni zauważalnie zwiększa swoją objętość. Pęknięcia stają się coraz głębsze i szersze, aż w końcu kamień odrywa się od urwiska.

Zniszczenie skał

W cichą mroźną noc lub na wiosnę, gdy w górach topnieje śnieg, wyraźnie słychać trzask odrywanej skały, a następnie blok będzie grzechotał po kamiennym zboczu lub szeleścił, przesuwając się po piargu do jego krawędź. Zdarza się też, że ogromny blok w wyniku silnego przegrzania rozpada się na miejscu na osobne kawałki, niczym obrana pomarańcza na składowe plasterki.

Kamienie o różnym stopniu zniszczenia często spotyka się na górskich pustyniach, np. w Azji Środkowej, na Saharze Wschodniej, w górach Atlas (Afryka Północna), w górach Kaukazu i Krymu. Głazy i fragmenty kamienia o różnych kształtach są tak rozbijane przez pęknięcia, że kamień łatwo rozpada się pod delikatnym naciskiem dłoni.

Materac osobno

Istnieją również inne rodzaje pęknięć. Często obserwuje się je na granitach i nazywane są pęknięciami indywidualnymi, ponieważ wyraźnie rozbijają skałę w postaci bloków bloków. Skała, porozrywana pojedynczo przez pęknięcia, przypomina materace ułożone w nieładzie jeden na drugim. Stąd nazwa – osobny materac.

Pochodzenie tego rozdzielenia tłumaczy się faktem, że gdy stopiona magma ostygła w trzewiach ziemi, na skale utworzyły się poziome i pionowe pęknięcia. Kiedy skała pojawiła się na powierzchni ziemi, pęknięcia te pod wpływem procesów wietrzenia znacznie się poszerzyły i wyraźnie zaznaczyły oddzielenie się skały.

Zwietrzenie takie gruboziarniste rasy, podobnie jak niektóre rodzaje granitów, (więcej szczegółów :), czasami przebiega w bardzo osobliwy sposób. Geolodzy nazywają to łuszczeniem się skał. I rzeczywiście kawałki skały stopniowo zaczynają odpadać z powierzchni kamienia, jak łuski, w osobnych płytkach.

Materiał ten gromadzi się u podstawy głazu lub klifu, który stopniowo przybiera zaokrąglony kształt.

Pasta brązowa lub pustynna

Specjalny kształt zwietrzenie, który nie został jeszcze dostatecznie zbadany, reprezentuje powstawanie tzw opalenizna lub pustynny lakier. Obejmuje klify i pojedyncze kamienie szczególnie twardych i drobnoziarnistych skał z ponurą czarną powłoką. Przy pochmurnej pogodzie ten ponury kolor robi przygnębiające wrażenie i dopiero w promieniach słońca ożywa charakterystyczny wygląd pustyni.

Pustynna opalenizna pokrywa cienką warstwą tylko nasłonecznione obszary skały. Strona kamienia, z którą leży na ziemi, zwykle nie opala się. Ukrywając prawdziwy kolor kamienia i jego strukturę, pustynna opalenizna utrudnia w terenie identyfikację skał tworzących klify bez młotka geologicznego, ale po uderzeniu młotkiem ujawnia się dobrze znany granit lub inna skała czarny lakier depozytu.

Ale wyobrażenie o znaczeniu wietrzenia w życiu Ziemi będzie dalekie od pełnego, jeśli nie zapoznasz się z takimi formami reliefowymi, które pozwolą ci ocenić odległą przeszłość kraju, w którym są zachowane.

Na pustyni można zobaczyć oddzielne wzgórza w kształcie stołu, złożone z równoległych warstw skał. Choć wzgórza te położone są daleko od siebie, z tworzących się skał nietrudno wywnioskować, że stanowiły niegdyś jedną całość.

Teraz możemy się tylko domyślać, co do zanikłych warstw: oczywiście składały się one ze skał bardziej miękkich, mniej odpornych na procesy wietrzenia, zostały zmyte przez wodę, rozwiane przez wiatr – i tylko te samotne wzgórza pozostały niemymi świadkami odległej przeszłości. Tak ich nazywają pozostałości kamienia.

Takie formy reliefowe często nazywane są filarami, wieżami, igłami, stołami, grzybami itp., potwierdzając w ten sposób zewnętrzne podobieństwo do obiektów, które nam przypominają. Czasami filary wykazują podobieństwo do postaci lub twarzy osoby, wtedy nazywa się je „dziadkiem”, „starcem i kobietą”, „bratami”, „kamiennymi głupcami” itp.

Na pustyni Dzungaria, nad brzegiem rzeki Dyam, a także w północno-wschodnich Chinach i Xinjiangu obserwuje się znaczną różnorodność form terenu. Jest ich szczególnie dużo na jednym obszarze. Pod względem zewnętrznego podobieństwa miejscami przypominają ruiny miasta, z którego przetrwały jedynie pojedyncze wieże, zniszczone mury twierdzy, domy i ulice.

Miasto eolskie w Chinach

W powstaniu tych przedziwnych form reliefowych dużą rolę odegrał wiatr; nie bez powodu geolodzy nazywali ten wspaniały rejon pustyni Dzungarian „miastem eolicznym” (wg wierzeń starożytnych Greków władcą Eolów jest Eol). wiatry).

Ślady pracy wiatru w tworzeniu rzeźby są szczególnie widoczne na wysokich pasmach górskich, gdzie wiatr osiąga znaczną siłę, a także na pustyniach, gdzie może się przejaśnić. Na pustyniach zawsze wieją wiatry. Nie bez powodu mieszkańcy pustyni nazywają wiatr „władcą pustyni”, który bierze udział w procesach wietrzenia.

Proces wietrzenia na pustyni

Osłabienie połączenia pomiędzy poszczególnymi ziarnami minerałów tworzącymi skałę prowadzi do tego, że kamień stopniowo zaczyna się kruszyć. Wiatr pogłębia wietrzenie skał nie tylko wydmuchując pojedyncze niestabilne ziarna skały, ale także dalej ją niszcząc ciągłym uderzeniem niezliczonych ziaren piasku.

Stopniowo, nawet w granitach, powstają zagłębienia lub dmuchanie nisz jak nazywają je geolodzy. W skałach miękkich, takich jak margle, inaczej wapienie ilaste, a także w piaskowcach nisze osiągają czasami znaczne rozmiary, na przykład w okolicach Bachczysaraju (na Krymie) i Kisłowodzka, zwłaszcza na drodze do Skały Lermontowskiej.

Nisze w miękkich skałach występują nie tylko o znacznych rozmiarach i głębokości, ale czasami nawet przenikają przez poszczególne klify, utrudniając ruch wiatru. Taka jest na przykład Góra Pierścieniowa na lewym brzegu rzeki Podkumok - miejsce ciągłych wycieczek wczasowiczów do sanatoriów w Kisłowodzku.

Na stromych klifach w miękkich skałach można zaobserwować powstawanie drobnych nierówności, które powstają pod wpływem długotrwałego piasku i wiatru. Z wyglądu te nieregularności mogą ogólnie przypominać zarówno koronkę, jak i plaster miodu, tylko znacznie powiększone, stąd nazwa plaster miodu lub komórkowy, wietrzenie. Często spotykany jest w wychodniach skał marglistych, wapiennych i innych, np. w okolicach Bachczysaraju i Kisłowodzka.

W niektórych miejscach kamień wychodzi bezpośrednio na powierzchnię ziemi lub zalega płytko pod warstwą gleby. W krajach górzystych, w miejscach nawet płytkich wykopalisk, można prześledzić, jak gleba stopniowo zamienia się w skałę, na której leży. Więc kamień zamienił się w ziemię? Jak możesz być tego pewien?

Wpływ biosfery na proces wietrzenia

Porosty, mchy i inne rośliny zasiedlające bezpośrednio na gołym kamieniu i w pęknięciach skał, a zwłaszcza najmniejsze organizmy - bakterie wzmacniają proces wietrzenia. Skała, niszczona, coraz bardziej miażdżona, stopniowo zamienia się w glebę, na której następnie osadza się różnorodna roślinność. Szczątki roślinne i zwierzęce wzbogacają glebę w próchnicę.

Gleba jest produktem wietrzenia skał

Patrząc na szczyptę gleba, widać w nim najmniejsze przezroczyste ziarna piasku, kamyków, korzeni. A jeśli wymieszasz trochę ziemi w szklance wody, piasek szybko opadnie na dno szklanki i powoli zacznie się osadzać glina.

Piasek i glina- podstawa gleby. W zależności od przewagi piasku lub gliny w glebie nazywa się ją gliniastą, piaszczystą, gliniastą, piaszczystą itp.

Gleby są jednym z głównych zasobów naturalnych Ziemi. W naszym kraju rozległe obszary zajmują żyzne, szczególnie bogate gleby czarnoziemów.

Człowiek umiejętnie ingerując w życie gleby, w najbardziej złożone procesy w niej zachodzące, zwiększa żyzność gleby. Nie tylko ożywia zubożone gleby, ale nawet zamienia wyraźnie jałowe gleby w żyzne.

W poddanej Rosji nieudolne zarządzanie doprowadziło do zubożenia prowincji najbardziej produkujących zboże. Ziemia przestała przynosić owoce. Nikt nie wiedział, jak przywrócić żyzność gleby, ponieważ w tamtym czasie nie rozumiało jeszcze, czym jest gleba i jak powstała.

Wkład V.V. Dokuchaeva w naukę o glebie

Do czasu utalentowanego rosyjskiego naukowca, profesora, poczyniono wiele domysłów V. V. Dokuchaev(1846-1903) znakomicie nie rozwiązały poważnego problemu rolnictwa. Gleboznawstwo - nauka o glebie- pochodzi z Rosji. Gleboznawstwo jest podstawą światowej nauki o glebie.

Na starożytnych omszałych ścianach twierdzy Stara Ładoga, założonej przez Nowogrodzian w 1116 r., Dokuchaev rozwikłał tajemnicę powstawania gleby z kamienia.

Budowniczowie twierdzy Stara Ładoga zbudowali jej mury z „dzikiego kamienia” – wapienia, który znajdował się w pobliżu. Minęło wiele stuleci, a stara twierdza, przetrwawszy chwałę genialnego zwycięstwa Aleksandra Newskiego nad szwedzkimi najeźdźcami (1240), zamieniła się w zabytek historyczny, zniszczony przez bezlitosny czas.

Dokładnie badając zniszczone ściany, Dokuchaev odkrył na ich powierzchni ziemistą substancję, w której mocno zakorzeniona była różnorodna roślinność.

Skąd wzięła się ziemia na ścianach starej twierdzy? Czy to nie wiatr ją tu niósł?

Naukowiec pomyślał. NIE! Ziemista substancja znajdowała się nie tylko na kamieniach, ale także pomiędzy nimi. Oprócz tego znajdowały się tam ziarna i kawałki samego kamienia, z którego zbudowano mury twierdzy. Poszczególne kawałki były tak wyblakłe, że łatwo kruszyły się w dłoni.

Co się stało z kamieniem? Dlaczego stał się tak podatny nawet na palce? Kamień został zniszczony przez czas.

W ciągu setek lat kamień twierdzy Stara Ładoga zaczął przekształcać się w nową formację - glebę.

Obecnie trwa odbudowa twierdzy Stara Ładoga, która do połowy XX wieku zamieniła się w niemal ruinę. Powodem był czas i wietrzenie skał.

Wietrzenie skał pod wpływem klimatu (światło, ciepło, powietrze, woda), roślinności, zwierząt, zwłaszcza mikroorganizmów (więcej szczegółów :)) i człowieka prowadzi do powstania gleby.

Gleba sprzyja edukacji i zapewnia, bez czego istnienie świata zwierzęcego nie jest możliwe. Wynagradzając pracę ludzką, gleba jeszcze bardziej zwiększa znaczenie kamienia w życiu Ziemi.

Skały magmowe i metamorficzne po dotarciu na powierzchnię ulegają zniszczeniu. Są miażdżone, zamieniane w luźne skały, a ich skład chemiczny ulega zmianie.

Wietrzenie to proces mechanicznego niszczenia i przemian chemicznych skał i wchodzących w ich skład minerałów. Na skały wpływają wspólnie organizmy żywe, woda, gazy i wahania temperatury. Wszystkie te czynniki działają jednocześnie destrukcyjnie na skałę. W zależności od dominującego czynnika wyróżnia się trzy formy wietrzenia: fizyczne, chemiczne i biologiczne. Jednocześnie należy pamiętać, że każda zmiana składu chemicznego skały prowadzi do zmiany jej właściwości fizycznych.

Wietrzenie fizyczne to mechaniczne niszczenie skał bez zmiany składu chemicznego. Głównym czynnikiem wietrzenia fizycznego są wahania temperatur dobowych i sezonowych. Po podgrzaniu minerały zawarte w skale rozszerzają się. Ponieważ różne minerały mają różne współczynniki rozszerzalności objętościowej i liniowej, generowane jest lokalne ciśnienie, które powoduje pękanie skały. Proces ten zachodzi w punktach styku różnych minerałów i skał. Podczas naprzemiennego ogrzewania i chłodzenia pomiędzy kryształami tworzą się pęknięcia. Wnikając w drobne pęknięcia, woda wytwarza takie ciśnienie kapilarne, że nawet najtwardsze skały ulegają zniszczeniu. Kiedy woda zamarza, pęknięcia te stają się większe. W gorącym klimacie do szczelin dostaje się woda wraz z rozpuszczonymi solami, których kryształy również działają destrukcyjnie na skałę. W ten sposób w długim okresie czasu powstaje wiele pęknięć, prowadzących do całkowitego mechanicznego zniszczenia skały. Zniszczone skały nabywają zdolność przepuszczania i zatrzymywania wody. W wyniku fragmentacji masywnych skał znacznie zwiększa się całkowita powierzchnia, z którą stykają się woda i gazy, co powoduje, że zachodzą procesy chemiczne.

Wietrzenie chemiczne prowadzi do powstania nowych związków i minerałów, które różnią się składem chemicznym od minerałów pierwotnych. Przeprowadza się go pod wpływem wody z rozpuszczonymi solami i dwutlenkiem węgla, a także tlenu atmosferycznego. Wietrzenie chemiczne obejmuje następujące procesy: rozpuszczanie, hydrolizę, hydratację, utlenianie. Działanie rozpuszczalnikowe wody wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Gdy wzrasta na każde 10°C, szybkość reakcji chemicznych wzrasta 2,0...2,5 razy. Jeśli woda zawiera dwutlenek węgla, minerały ulegają szybszemu zniszczeniu w kwaśnym środowisku.

Zatem rozpuszczalność wapienia gwałtownie wzrasta w wyniku przejścia CaCO3 w bardziej rozpuszczalny wodorowęglan:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2.

Hydroliza to główna reakcja chemiczna minerałów skał magmowych z wodą. W tym przypadku kationy potasu, sodu, wapnia i magnezu w sieci krystalicznej glinokrzemianów zostają zastąpione kationami wodoru wody.

Nawodnienie to proces dodawania cząsteczek wody do minerałów.

Podczas hydratacji powierzchnia minerałów rozluźnia się, zwiększając w ten sposób działanie na nie roztworów wodnych i gazów.

Utlenianie to proces związany z działaniem tlenu atmosferycznego na minerały zawierające tlenek żelaza (II) lub inne pierwiastki zdolne do utleniania, na przykład:

4FeCO 3 + ZN 2 O + O 2 = 2Fe 2 O 3 ZN 2 O + 4CO 2.

W wyniku wietrzenia skał magmowych powstają tlenki, ponownie zdeponowane osady i rozpuszczalne sole.

Wietrzenie biologiczne to mechaniczne niszczenie i przemiana chemiczna skał pod wpływem organizmów żywych i produktów ich metabolizmu. Ten rodzaj wietrzenia jest związany z tworzeniem się gleby. Jeżeli podczas wietrzenia fizykochemicznego następuje jedynie przekształcenie skał magmowych w skały osadowe, to podczas wietrzenia biologicznego powstaje gleba, gromadzą się w niej składniki odżywcze roślin i materia organiczna.

W procesie glebotwórczym biorą udział bakterie, grzyby, promieniowce, rośliny zielone, a także różne zwierzęta (dżdżownice, koparki, owady itp.). Skały rozkładają się także pod wpływem licznych mikroorganizmów. Zatem bakterie nitryfikacyjne tworzą mocny kwas azotowy, a bakterie siarkowe tworzą kwas siarkowy, który energicznie rozkłada glinokrzemiany i inne minerały. Bakterie krzemianowe uwalniając kwasy organiczne i dwutlenek węgla, niszczą skalenie, fosforyty oraz przekształcają potas i fosfor do postaci dostępnej dla roślin.

Glony (okrzemki, niebieskozielone, zielone itp.) również niszczą skały. Szczególnie istotna jest rola okrzemek, które z glinokrzemianów wydobywają kwas krzemowy w celu budowy szkieletu.

Porosty osiadające na skałach niszczą je uwalniając specyficzne kwasy porostowe i dwutlenek węgla. Ponadto strzępki porostów są w stanie wniknąć w najdrobniejsze pory skał, co prowadzi do ich fizycznego zniszczenia. Pod porostami gromadzi się fosfor, potas, siarka i inne pierwiastki, których obecność warunkuje zasiedlanie na ich miejscu mchów, a następnie roślin wyższych. Mchy zatrzymują dużo wilgoci, co dodatkowo zwiększa niszczenie skał.

Rośliny zielone wydzielają kwasy organiczne i inne składniki odżywcze, które oddziałują z częścią mineralną, tworząc złożone związki organomineralne. Systemy korzeniowe selektywnie pobierają pierwiastki popiołu. Po obumieraniu roślin w górnych warstwach gleby gromadzą się azot, fosfor, potas, wapń, siarka i inne pierwiastki biogenne. Ponadto korzenie roślin, zwłaszcza drzew, wnikając w głąb skał przez pęknięcia, wywierają nacisk na skały i niszczą je mechanicznie.

Zatem pod wpływem wietrzenia fizycznego, chemicznego i biologicznego skały po zniszczeniu wzbogacają się w drobną ziemię, glinę i cząstki koloidalne, uzyskują zdolność absorpcji, stają się chłonne, przepuszczalne dla wody i powietrza; Gromadzą składniki odżywcze roślin i materię organiczną. Prowadzi to do pojawienia się istotnej właściwości gleby - żyzności, której nie mają skały.

Pytanie 1. Czym są skały i minerały?

Skały to ciała składające się z kilku minerałów. Ze względu na pochodzenie wyróżnia się skały magmowe, osadowe i metamorficzne. Minerały to ciała o jednorodnym składzie.

Pytanie 2. Czym różnią się skały i minerały?

Skały - składają się z minerałów o mniej lub bardziej stałym składzie. Minerały to z reguły jednorodne substancje krystaliczne o uporządkowanej strukturze wewnętrznej i określonym składzie, który można wyrazić odpowiednim wzorem chemicznym.

Pytanie 3. Jakie są rodzaje skał i minerałów?

Ze względu na pochodzenie skały dzieli się na trzy grupy: magmowe, osadowe i metamorficzne.

Pytanie 4. Czy skały i minerały zawsze ulegają zniszczeniu tylko pod wpływem sił natury?

Nie, są również niszczone przez ludzi podczas wydobywania minerałów.

Pytanie 5: Co to jest wietrzenie?

Wietrzenie to proces niszczenia skał i minerałów pod wpływem czynników fizycznych, chemicznych i biologicznych. W związku z tym rozróżnia się wietrzenie fizyczne, chemiczne i biogenne.

Pytanie 6. Jakie są rodzaje wietrzenia?

Wyróżnia się wietrzenie fizyczne, chemiczne i biogenne.

Pytanie 7: Jakie są główne przyczyny wietrzenia fizycznego?

Wietrzenie fizyczne jest związane z działaniem poruszającej się wody, wiatru oraz rozszerzalnością cieplną i kurczeniem się skał. W wyniku wietrzenia fizycznego powstają skały klastyczne.

Pytanie 8. Co to jest wietrzenie biogenne?

Wietrzenie biogenne to niszczenie skał i minerałów związane z działalnością roślin i zwierząt.

Pytanie 9. Co to jest wietrzenie technogeniczne?

Działalność gospodarcza człowieka prowadzi do technogennego (lub antropogenicznego) niszczenia skał.

Pytanie 10. Dlaczego siły atmosferyczne nazywane są siłami zewnętrznymi?

Siły atmosferyczne nazywane są zewnętrznymi, aby odróżnić je od sił wewnętrznych związanych z procesami zachodzącymi w wnętrznościach globu.

Pytanie 11. Jaka jest główna przyczyna wietrzenia chemicznego?

Wietrzenie chemiczne to rozpuszczanie skał i minerałów. Ten rodzaj wietrzenia wynika z faktu, że woda może rozpuścić wiele substancji i skał. Skały te obejmują wapień, gips i wiele soli.

Pytanie 12. Jak powstają skały klastyczne w procesie wietrzenia fizycznego?

W wyniku wietrzenia fizycznego podczas rozszerzalności cieplnej i kurczenia się skał, ulegają one zniszczeniu i powstają skały klastyczne.

Pytanie 13. Podaj przykłady procesów technogenicznych kształtujących topografię Ziemi.

Przykładem może być rozwój kopalni piasku, kamienia i innych kamieniołomów oraz kopalń węgla.

Pytanie 14. Podaj przykłady związku pomiędzy wywołanymi przez człowieka i naturalnymi procesami niszczenia skał.

W wyniku wydobycia piasku zmienia się bilans wodny terenu, ściany kamieniołomów zaczynają ulegać erozji przez strumienie, co powoduje osuwanie się skał i zalewanie dolnych poziomów kamieniołomu.

Pytanie 15. Na podstawie tekstu akapitu wykonaj diagram „Wietrzenie skał”.

Wietrzenie to proces niszczenia i zmiany skał i minerałów w warunkach przypowierzchniowych pod wpływem czynników fizykochemicznych atmosfery, hydrosfery i biosfery.

Zatem czynnikami atmosferycznymi są:

Wahania temperatury (dobowe, sezonowe);

Środki chemiczne - O2, H2O, CO2;

Kwasy organiczne: ulmowe i humusowe;

Aktywność życiowa organizmów.

Wietrzenie fizyczne

Wietrzenie temperaturowe. Wietrzenie temperaturowe następuje w wyniku gwałtownych wahań temperatury, powodując nierównomierną zmianę objętości skał i wchodzących w ich skład minerałów. Okresowe nagrzewanie i ochładzanie skał podczas dobowych i sezonowych wahań temperatury prowadzi do powstawania pęknięć i ich rozpadu na bloki, które z kolei ulegają dalszemu kruszeniu. Im ostrzejsze wahania temperatury, tym intensywniejsze wietrzenie fizyczne i odwrotnie, w „łagodnym” klimacie mechaniczne niszczenie skał następuje niezwykle powoli. Wietrzenie temperaturowe jest najbardziej aktywne na pustyniach, półpustyniach i obszarach wysokogórskich, gdzie skały bardzo mocno się nagrzewają i rozszerzają w ciągu dnia, a w nocy ochładzają się i kurczą. Na intensywność i skutki wietrzenia wpływa także skład, struktura i kolor skały: skały polimineralne niszczą się szybciej niż skały monomineralne. Jest to znacznie ułatwione przez anizotropię i nierówne współczynniki rozszerzalności głównych minerałów skałotwórczych.

Na przykład współczynnik rozszerzalności objętościowej kwarcu jest dwukrotnie większy niż ortoklaz.

Głębokość starzenia temperaturowego podczas dziennych wahań temperatury nie przekracza 50 cm, a podczas wahań sezonowych - kilka metrów.

Szczególnymi przypadkami wietrzenia temperaturowego są procesy złuszczania (łuszczenia), wietrzenia sferoidalnego i rozpadu ziaren.

Przy wietrzeniu sferoidalnym, początkowo kanciastym, spękane bloki skał w wyniku wietrzenia uzyskują zaokrąglony kształt.

Rozpad ziaren to osłabienie i oddzielenie ziaren w skałach gruboziarnistych, powodujące rozpad skały i utworzenie grusu lub piasku składającego się z niepowiązanych ziaren różnych minerałów. Rozpad ziaren następuje wszędzie tam, gdzie odsłonięte są skały gruboziarniste.

Innym rodzajem wietrzenia fizycznego jest mroźna pogoda, w którym skały niszczone są przez zamarzającą wodę wnikającą w pory i pęknięcia. Kiedy woda zamarza, objętość lodu zwiększa się o 9%, co powoduje znaczne ciśnienie w skałach. W ten sposób łatwo ulegają kruszeniu skały o dużej porowatości, na przykład piaskowce, a także skały silnie spękane, w których pęknięcia są rozrywane klinami lodowymi. Wietrzenie mrozowe występuje najintensywniej na obszarach, gdzie średnia roczna temperatura jest bliska zeru. Jest to strefa tundry, a także obszary górskie na poziomie linii śniegu.

Wietrzenie chemiczne

Głównymi reakcjami powodującymi wietrzenie chemiczne są utlenianie, hydratacja, rozpuszczanie i hydroliza.

Przykładowo: limonit jest najbardziej stabilną formą istnienia żelaza w warunkach powierzchniowych. Wszelkie rdzawe naloty i rdzawobrązowe zabarwienie skał wynikają z obecności wodorotlenków żelaza. Ponieważ żelazo jest stale obecne w składzie chemicznym wielu minerałów skałotwórczych, oznacza to, że podczas wietrzenia chemicznego tych minerałów Fe++ zamieni się w Fe+++, tj. limonit

Uwodnienie to chemiczny dodatek wody do minerałów skalnych, w wyniku którego powstają nowe minerały (wodorokrzemiany i wodorotlenki) o różnych właściwościach.

Fe 2 O 3 + nH 2 O → Fe 2 O 3 ´ nH 2 O

hematyt limonit

CaSO 4 + 2H 2 O → CaSO 4 ´ 2H 2 O

gips anhydrytowy

przemianie anhydrytu w gips zawsze towarzyszy znaczny wzrost objętości skały, co prowadzi do mechanicznego zniszczenia całej warstwy gipsowo-anhydrytowej.

Wietrzenie organiczne