Mange klipper i hverdagens møder kan virke ubrydelige og uforanderlige. Sten gennemgår dog ændringer. En af disse ændringer kaldes forvitring, og over både korte og lange perioder kan den drastisk ændre klipper på en række måder.
Hvad er forvitring af klipper?
Forvitring af klipper beskriver processen med svækkelse og nedbrydning af klipper og mineraler. Dette kan ske via både ikke-levende og levende faktorer, såsom temperaturændringer, planter og dyr, syrer, salte og vand, hvad enten det er fast eller flydende. Forvitring af klipper finder sted over en periode. Klipper på jordens overflade har en tendens til at vejre hurtigere end dem under jorden. Forvitring er en af de processer, der fører til jordproduktion.
Hvad er typerne af forvitring?
Forskellige typer forvitring påvirker klipper. Disse inkluderer fysisk / mekanisk forvitring, kemisk forvitring og biologisk forvitring.
Fysisk eller mekanisk forvitring bryder faktisk klipper ned i bits. En metode til fysisk vejrlig involverer frysning og optøning af vand. I flydende form kan vand glide mellem eventuelle porer eller revner i klipper. Hvis dette vand fryser, vil det ekspandere inde i disse klipper. Volumenet kan stige så meget som 10 procent, hvilket lægger stort pres på sten. Dette kaldes iskile eller kryofrakturering, fordi is faktisk kiler klipper fra hinanden over tid. Når isen tøer og danner flydende vand igen, vil dele af klippen fejes væk som små stykker gennem erosion. Vand spiller en vigtig rolle i fysisk forvitring. Det kan trænge ind i porerne af sten og ler, få dem til at svulme op og derefter blive hårdere sten omkring dem. Vand løfter klipper fra undervandsoverflader, og når de falder ned igen eller rammer andre klipper, kan de knække.
Salt kan føre til en form for forvitring kaldet bikageforvitring. Grundvand siver ind i stenrevner ved kapillær handling og fordamper til sidst. Dette giver saltkrystaller, som øger trykket i klipper. Til sidst bryder klipperne ned. Dette kan efterlade grove saltkrystaller, der ligner bikager. Forvitringen fra saltkrystallisationsforvitring findes ofte i tørre klimaer.
Ekstreme temperaturer kan også påvirke klippernes forvitring. En type fysisk forvitring kaldes termisk stress. Dette er en almindelig faktor i ørkenklimaer, hvor dagtimerne er meget varme, mens natttemperaturen kan være ret kølig. Når denne vilde sving af temperaturer finder sted gentagne gange over en lang periode, vil klipper til sidst smuldre og flage. Denne handling kaldes eksfoliering. Slid er en anden type fysisk vejrlig, hvor konstant udsættelse for friktion fra vind, vand eller is gradvis udsætter sten og nedbryder dem.
En anden vigtig form for forvitring er kemisk forvitring. Kemisk forvitring skyldes ofte samspillet mellem vand og temperatur i et miljø med mineraler i klipper. I kemisk forvitring ændres den faktiske molekylære sammensætning af klipper. Et eksempel er når kuldioxid kombineres med vand, hvilket skaber kulsyre, som giver kulsyre. Kulsyre vil til gengæld opløse kalksten, som med tiden danner underjordiske kalkstenhuler.
Oxidation er en type kemisk forvitring, hvor klipper med jernindhold reagerer med ilt og vand, hvilket fører til rust. Rust præsenterer som den klassiske rødorange farve i jern. Denne rust vil bære sten. Under hydrering ændres de faktiske kemiske bindinger af en klippe fra optagelsen af vand. Vand ændrer anhydrit til gips på denne måde. Hydrering fører også til bjergdeformation. Ved dehydrering fjernes vand fra sten, såsom når vand fjernes fra limonit for at danne hæmatit. I hydrolyse skifter mineraler, når de udsættes for surt vand for at fremstille opløsninger, såsom saltvandsløsning. Kemisk forvitring, via hydrolyse af feldspat, gør også de meget almindelige lermineraler og kvarts. Hydrolyse af alkalifeldspat eller orthoclase kan også resultere i dannelsen af kaolinit og andre stoffer. Alle disse kemiske processer fører til øget forvitring af klipper. Kemisk forvitring er mere almindelig og forekommer hurtigere i tropiske områder på grund af varme og rigeligt vand fra regn.
Biologisk forvitring er en form for forvitring, der skyldes plante-, dyre- og endda mikrobiel påvirkning. For eksempel vil træfrø over tid bryde klipper fra hinanden, når de vokser til modne træer. Træernes rødder spreder sig konstant og skaber revner i klipper. Gravning af dyr som mol kan også nedbryde sten. Selv dyr over jorden kan nedbryde klipper, når de rejser over land. Både levende og rådnende planter og svampe påvirker klipper ved at producere kulsyre. Svampe i lav arbejder på at nedbryde klipper for at frigive mineraler og symbiotiske alger deltager i disse mineraler. Denne proces fører til huller i klipperne. Selv små bakterier kan modstå og ændre mineralindholdet i klipper! Over tid fører al aktivitet fra biologiske organismer til øget forvitring af klipper.
Forholdet mellem forvitring og erosion
Når klipper nedbrydes af forvitring over tid, kan de fejes væk af vind eller vandmasser. Denne proces kaldes erosion. Erosion har tendens til at forekomme i klipper forvitret på jordens overflade. Både forvitring og erosion er udbredt overalt på Jorden, og kombinationen af dem ændrer overfladen drastisk over lange perioder.
Bemærkelsesværdige eksempler på forvitring
Der er mange eksempler på forvitring af klipper rundt om i verden, herunder nogle store vartegn.
Vidste du, at den største kløft på jorden blev lavet af vand? Grand Canyon i USA blev hugget ud i sin nuværende form gennem millioner af år på grund af forvitring af klipper ved vand, specielt Colorado-floden. Et andet eksempel på forvitring er eksfoliering, der fører til landformer kaldet bornhardts. Disse kuplede strukturer har tendens til at forekomme i tropiske miljøer; et eksempel er Sugarloaf Mountain i Brasilien.
Kalkstenhuler er et eksempel på forvitring. Kemisk forvitring dannede det enorme hulesystem i Carlsbad Caverns National Park i USA.
Appalachian Mountains i Nordamerika var engang højere end Mount Everest. Forvitring og erosion i mange millioner år bar disse bjerge ned i den nedre, glattere kæde, som de er i dag.
Det er forbløffende at tænke, at forvitring fra kemikalier, planter og dyr og mikrober af enhver størrelse og regn og vind kan gøre så enorme ændringer i landskabet!
Hvordan forvitring påvirker miljøet
Forvitring af klipper spiller en afgørende rolle i balancen i miljøet. Når klipper forvitres fra skarpe genstande til glattere, er de klar til at bidrage til fremstilling af jord. Forfaldne planter og dyr, bakterier og forvitrede mineraler giver frugtbar jord. Jo flere slags materialer i jord der er, inklusive forvitrede stenstykker, jo mere frugtbar bliver jorden. Dette er vigtigt for dyrkning af planter, og som sådan er det vigtigt for landmændene, der dyrker mad til mennesker og dyr at spise. Hvis jord ikke indeholder en bred blanding af både biologiske og mineralkomponenter, vil den ikke være så frugtbar og i nogle tilfælde måske mangler nogen fertilitet overhovedet.
Menneskelig handling kan øge forvitringshastigheden. Luftforurening med fossilt brændstof fører til sur regn, som nedbryder klipper som marmor og kalksten og eventuelle bygninger eller monumenter lavet af dem. At reducere forureningen i luften fra produktion af fossile brændstoffer kan hjælpe med at forhindre yderligere skader på miljøet fra sur regn.