Paljud igapäevases kohtumises olevad kivid võivad tunduda purunematud ja muutumatud. Kivimites toimuvad siiski muutused. Ühte neist muutustest nimetatakse ilmastikuoludeks ning nii lühikese kui pika aja jooksul võib see kive mitmel viisil drastiliselt muuta.
Mis on kivimite ilmastikuolud?
Kivimite murenemine kirjeldab kivimite ja mineraalide nõrgenemise ja lagunemise protsessi. See võib juhtuda nii eluta kui ka elusate tegurite kaudu, nagu temperatuurimuutused, taimed ja loomad, happed, soolad ja tahke või vedel vesi. Kivimite murenemine toimub teatud aja jooksul. Maa pinnal olevad kivimid kipuvad ilmastikutingimusi muutma kiiremini kui maa all olevad. Ilmastik on üks mulla tootmist põhjustavatest protsessidest.
Mis on ilmastiku tüübid?
Erinevad ilmastikutingimused mõjutavad kive. Nende hulka kuuluvad füüsiline / mehaaniline ilmastikuolud, keemiline ja bioloogiline ilmastik.
Füüsiline või mehaaniline ilmastikuolud lagundavad kivimid tegelikult osadeks. Füüsilise ilmastiku üks meetod hõlmab vee külmutamist ja sulatamist. Vedelal kujul võib vesi libiseda kivimite mis tahes pooride või pragude vahel. Kui see vesi külmub, laieneb see nende kivimite sees. Maht võib kasvada kuni 10 protsenti, avaldades suurt mõju kividele. Seda nimetatakse jää kiilumiseks või krokteerimiseks, sest jää kiilub tegelikult aja jooksul kive laiali. Kui jää sulab ja moodustab taas vedelat vett, pühitakse kivimiosad pisikeste tükkidena läbi erosiooni. Vesi mängib füüsilises ilmastikus suurt rolli. See võib siseneda kivimi ja savi pooridesse, panna need paisuma ja seejärel ilmastiku ümber raskema kivimi vastu. Vesi tõstab kive veealustelt pindadelt ja kui nad alla tagasi kukuvad või teisi kive tabavad, võivad nad puruneda.
Sool võib põhjustada sellist ilmastikutingimust, mida nimetatakse kärgstruktuuriks. Põhjavesi imbub kapillaaride toimel kivipragudesse ja lõpuks aurustub. Nii saadakse soolakristallid, mis suurendavad kivimites survet. Lõpuks kivid lagunevad. See võib jätta soolakristallide auke, mis sarnanevad kärgedega. Soolakristalliseerumisest tingitud ilmastikutingimusi esineb sageli kuivas kliimas.
Äärmuslikud temperatuurid võivad mõjutada ka kivimite ilmastikutingimusi. Ühte füüsilise ilmastiku tüüpi nimetatakse termiliseks stressiks. See on tavaline tegur kõrbekliimas, kus päevased temperatuurid on väga kuumad, öösel võivad temperatuurid olla üsna jahedad. Kui selline metsik temperatuuride kõikumine toimub pika aja jooksul korduvalt, siis kivid lõpuks murenevad ja ketenduvad. Seda tegevust nimetatakse koorimiseks. Hõõrdumine on veel üks füüsilise ilmastiku tüüp, mille korral pidev kokkupuude tuule, vee või jääga hõõrdumisega paljastab kivimid ja lagundab neid.
Teine suur ilmastikutüüp on keemiline ilmastik. Keemiline ilmastik on sageli tingitud vee ja temperatuuri vastastikmõjust keskkonnas mineraalidega kivimites. Keemilise ilmastiku korral muutub kivimite tegelik molekulaarne koostis. Üks näide on see, kui süsinikdioksiid ühendub veega, tekitades karboniseerumise, mis annab süsinikhappe. Süsinikhape omakorda lahustab lubjakivi, mis aja jooksul muudab maa-alused lubjakivi koopad.
Oksüdeerumine on keemiline ilmastikutingimus, kus rauasisaldusega kivimid reageerivad hapniku ja veega, põhjustades roostetamist. Rooste värv on klassikaline punakasoranž värv rauas. See rooste kulutab kive. Niisutamisel muutuvad kivimi tegelikud keemilised sidemed vee imendumisest. Sel viisil muudab vesi anhüdriidi kipsiks. Hüdratatsioon viib ka kivide deformatsioonini. Dehüdratsiooni korral eemaldatakse vesi kivimist, näiteks kui vesi eemaldatakse limoniidist hematiidi moodustamiseks. Hüdrolüüsil muutuvad mineraalid happelise veega kokkupuutel lahuste, näiteks soolvee lahuse saamiseks. Keemiline ilmastikukate, päevakivi hüdrolüüs, muudab ka väga tavalised savimineraalid ja kvarts. Leeliselise päevakivi ehk ortoklaasi hüdrolüüsi tagajärjel võib tekkida ka kaoliniit ja muud ained. Kõik need keemilised protsessid toovad kaasa kivimite suurema ilmastiku. Keemiline ilmastik on tavalisem ja ilmneb troopilistes piirkondades kiiremini tänu soojusele ja vihmast tulenevale rohkele veele.
Bioloogiline ilmastik on teatud tüüpi ilmastik, mis tuleneb taimede, loomade ja isegi mikroobide mõjust. Näiteks puuseemned murravad aja jooksul kive, kui neist kasvavad küpsed puud. Puude juured levivad pidevalt ja tekitavad kivimites pragusid. Loomade, näiteks mutite kaevamine võib ka kive lõhkuda. Isegi maapealsed loomad võivad üle maa liikudes kive lõhkuda. Nii elusad kui ka lagunevad taimed ja seened mõjutavad kivimeid süsinikhappe tootmisega. Samblikus olevad seened töötlevad kivimite lagundamisel mineraalide eraldamiseks ja sümbiootilised vetikad saavad neist mineraalidest osa. See protsess põhjustab kivimites auke. Isegi pisikesed bakterid suudavad ilmastikutingimusi muuta ja kivimite mineraalainet muuta! Aja jooksul põhjustab kogu bioloogiliste organismide aktiivsus kivimite ilmastiku suurenemist.
Suhe ilmastiku ja erosiooni vahel
Kui kivimid on aja jooksul ilmastiku mõjul kulunud, võivad need tuul või veekogud minema pühkida. Seda protsessi nimetatakse erosiooniks. Erosioon kipub ilmnema Maa pinnal ilmnenud kivimites. Nii ilmastikuolud kui ka erosioon on valdavad kõikjal Maal ja nende kombinatsioon muudab pinda pika aja jooksul drastiliselt.
Märkimisväärsed näited ilmastikuoludest
Üle maailma on palju näiteid kivimite ilmastikust, sealhulgas mõned peamised vaatamisväärsused.
Kas teadsite, et maa peal asuva suurima kanjoni tegi vesi? Ameerika Ühendriikide Grand Canyon raiuti miljonite aastate jooksul praegusele kujule tänu kivide ilmastikutingimustele vee, täpsemalt Colorado jõe tõttu. Teine ilmastikunäide on koorimine, mis viib pinnavormideni, mida nimetatakse sündinud kivideks. Need kuppelstruktuurid kipuvad esinema troopilises keskkonnas; üks näide on Sugarloafi mägi Brasiilias.
Lubjakivi koopad on ilmastiku näide. Keemiline ilmastik moodustas Ameerika Ühendriikides Carlsbadi koobaste rahvuspargi tohutu koopasüsteemi.
Põhja-Ameerika Appalachi mäed olid kunagi kõrgemad kui Mount Everest. Ilmastik ja erosioon paljude miljonite aastate jooksul kandsid neid mägesid madalamasse siledamasse ahelasse, mis nad praegu on.
On hämmastav mõelda, et kemikaalide, taimede ja loomade ning igas suuruses mikroobide ilmastikuolud ning vihm ja tuul võivad maastikus nii tohutult muutuda!
Kuidas ilmastik mõjutab keskkonda
Kivimite murenemine mängib keskkonna tasakaalus otsustavat rolli. Kui kivid muutuvad teravatest esemetest siledamateks, on nad valmis panustama mulla tekitamisse. Lagunenud taimsed ja loomsed ained, bakterid ja vananenud mineraalid annavad viljakat mulda. Mida rohkem on mullas mitmesuguseid materjale, sealhulgas vananenud kivimitükke, seda viljakam on muld. See on oluline taimede kasvatamiseks ja sellisena on oluline nende põllumajandustootjate jaoks, kes kasvatavad inimestele ja loomadele söögiks mõeldud toitu. Kui muld ei sisalda laia segu nii bioloogilistest kui ka mineraalsetest komponentidest, ei ole see nii viljakas ja mõnel juhul võib selle viljakus üldse puududa.
Inimeste tegevus võib ilmastikutingimusi suurendada. Fossiilkütuste õhusaaste viib happevihmadeni, mis kulutab kive nagu marmor ja lubjakivi ning neist valmistatud hooneid või monumente. Fossiilkütuste tootmisel tekkiva õhusaaste vähendamine aitab vältida happevihmade keskkonnale tekitatavaid lisakahjustusi.
