Monet jokapäiväisissä kohtaamisissa olevat kivet saattavat tuntua murtumattomilta ja muuttumattomilta. Kivet kuitenkin muuttuvat. Yhtä näistä muutoksista kutsutaan sään vaikutukseksi, ja se voi sekä lyhyellä että pitkällä ajanjaksolla muuttaa dramaattisesti kiviä monin tavoin.
Mikä on kivien sää?
Kivien sää kuvaa kivien ja mineraalien heikentymistä ja hajoamista. Tämä voi tapahtua sekä elottomien että elävien tekijöiden, kuten lämpötilan muutosten, kasvien ja eläinten, happojen, suolojen ja veden, kiinteiden tai nestemäisten, kautta. Kivien sää kestää tietyn ajan. Maapallon kivien sääolosuhteet ovat yleensä nopeampia kuin maan alla. Sään sää on yksi prosesseista, jotka johtavat maaperän tuotantoon.
Mitkä ovat sään vaikutukset?
Erilaiset sään vaikutukset vaikuttavat kiviin. Näitä ovat fyysinen / mekaaninen sään, kemiallinen ja biologinen sään.
Fyysinen tai mekaaninen säänkesto hajottaa kivet osiin. Yksi fyysisen sään sääntelymenetelmä sisältää veden jäätymisen ja sulattamisen. Nestemäisessä muodossa vesi voi liukastua kivien huokosten tai halkeamien väliin. Jos tämä vesi jäätyy, se laajenee näiden kivien sisällä. Tilavuus voi kasvaa jopa 10 prosenttia, mikä aiheuttaa suurta painetta kiville. Tätä kutsutaan jään kiilautumiseksi tai kryofraktoinniksi, koska jää kiilaa kiviä erilleen ajan myötä. Kun jää sulaa ja muodostaa jälleen nestemäistä vettä, kiven osat pyyhkäistään pieninä paloina eroosion kautta. Vedellä on tärkeä rooli fyysisessä säässä. Se voi päästä kiven ja saven huokosiin, saada ne turpoamaan ja sitten sääolosuhteet kovemmaksi kallioksi niiden ympärille. Vesi nostaa kiviä vedenalaisilta pinnoilta, ja kun ne putoavat takaisin alas tai osuvat muihin kiviin, ne voivat rikkoutua.
Suola voi johtaa eräänlaiseen säähän, jota kutsutaan kennomaiseksi. Pohjavesi imeytyy kapillaaritoiminnolla kalliohalkeamiin ja lopulta haihtuu. Tämä tuottaa suolakiteitä, jotka lisäävät paineita kivissä. Lopulta kivet hajoavat. Tämä voi jättää kuoppia suolakiteitä, jotka muistuttavat hunajakennoja. Suolakiteytymisen aiheuttama säänkesto esiintyy usein kuivassa ilmastossa.
Äärimmäiset lämpötilat voivat vaikuttaa myös kivien säähän. Yhden tyyppistä fyysistä säätä kutsutaan lämpöjännitykseksi. Tämä on yleinen tekijä autiomaassa, jossa päivälämpötilat ovat erittäin kuumia, kun taas yölämpötilat voivat olla melko viileitä. Kun tämä villi lämpötilan heilahdus tapahtuu toistuvasti pitkän ajan kuluessa, kivet lopulta murenevat ja hiutuvat. Tätä toimintaa kutsutaan kuorinnaksi. Hankautuminen on toinen fyysisen sään syy, jossa jatkuva altistuminen tuulen, veden tai jään kitkalle paljastaa asteittain kiviä ja hajottaa niitä.
Toinen merkittävä säänkestotyyppi on kemiallinen sää. Kemiallinen sää johtuu usein ympäristön veden ja lämpötilan vuorovaikutuksesta kivien mineraalien kanssa. Kemiallisessa sään vaikutuksessa kivien varsinainen molekyylirakenne muuttuu. Yksi esimerkki on, kun hiilidioksidi yhdistyy veteen ja luo hiilihapotusta, mikä tuottaa hiilihappoa. Hiilihappo puolestaan liuottaa kalkkikiveä, mikä ajan mittaan tekee maanalaisista kalkkikiviluolista.
Hapettuminen on eräänlainen kemiallinen sää, jossa rautapitoiset kivet reagoivat hapen ja veden kanssa, mikä johtaa ruosteeseen. Ruoste esiintyy klassisena punertavan oranssina värisenä raudassa. Tämä ruoste kuluttaa kiviä. Nesteytyksessä kiven todelliset kemialliset sidokset muuttuvat veden imeytymisestä. Vesi muuttaa anhydriitin kipsiksi tällä tavalla. Nesteytys johtaa myös kiven muodonmuutoksiin. Kuivumisessa vesi poistetaan kivestä, esimerkiksi kun vesi poistetaan limoniitista hematiitin muodostamiseksi. Hydrolyysissä mineraalit muuttuvat, kun ne altistetaan happamalle vedelle liuosten, kuten suolavesiliuoksen, valmistamiseksi. Kemiallinen sään aiheuttama maasälpä hydrolyysi tekee myös hyvin yleisiä savimineraaleja ja kvartsia. Emäksisen maasälpä- tai ortoklaasihydrolyysi voi myös johtaa kaoliniitin ja muiden aineiden muodostumiseen. Kaikki nämä kemialliset prosessit johtavat kivien sään lisääntymiseen. Kemiallinen sää on yleisempää ja esiintyy nopeammin trooppisilla alueilla, johtuen lämmöstä ja runsaasta sateesta.
Biologinen sään on eräänlainen sää, joka johtuu kasvien, eläinten ja jopa mikrobien vaikutuksista. Esimerkiksi puiden siemenet hajottavat ajan myötä kiviä, kun ne kasvavat kypsiksi puiksi. Puiden juuret leviävät jatkuvasti ja tekevät halkeamia kiviin. Eläinten, kuten moolien, kaivaminen voi myös hajottaa kiviä. Jopa maanpäälliset eläimet voivat hajottaa kiviä, kun ne kulkevat maan yli. Sekä elävät että hajoavat kasvit ja sienet vaikuttavat kiviin tuottamalla hiilihappoa. Jäkälän sienet pyrkivät hajottamaan kiviä mineraalien vapauttamiseksi, ja symbioottiset levät nauttivat näistä mineraaleista. Tämä prosessi johtaa reikiin kivissä. Pienetkin bakteerit voivat säätä ja muuttaa kivien mineraalipitoisuutta! Ajan myötä kaikki biologisten organismien vaikutukset johtavat kivien sään lisääntymiseen.
Sään ja sään eroosiota
Kun kivet kuluvat sään myötä ajan myötä, tuuli tai vesimuodot voivat pyyhkiä ne pois. Tätä prosessia kutsutaan eroosioksi. Eroosiota esiintyy yleensä kivillä, jotka ovat sietäneet maapallon pintaa. Sekä sää että eroosiot ovat yleisiä kaikkialla maapallolla, ja niiden yhdistelmä muuttaa pintaa dramaattisesti pitkiä aikoja.
Merkittäviä esimerkkejä sään vaikutuksista
On olemassa monia esimerkkejä kivien säästä ympäri maailmaa, mukaan lukien jotkut tärkeimmät maamerkit.
Tiesitkö, että maan suurin kanjoni tehtiin vedestä? Yhdysvaltojen Grand Canyon veistettiin nykyiseen muotoonsa miljoonien vuosien ajan, johtuen kivien, erityisesti Colorado-joen, sään aiheuttamasta säästä. Toinen esimerkki sään vaikutuksesta on kuorinta, joka johtaa maastonmuotoihin, joita kutsutaan syntymäkoviksi. Näitä kupolirakenteita esiintyy yleensä trooppisissa ympäristöissä; yksi esimerkki on Sugarloaf Mountain Brasiliassa.
Kalkkikiviluolat ovat esimerkkejä sään vaikutuksesta. Kemiallinen sää muodosti Carlsbad Cavernsin kansallispuiston valtavan luolajärjestelmän Yhdysvalloissa.
Appalakkien vuoret Pohjois-Amerikassa olivat aikoinaan korkeammat kuin Mount Everest. Sään ja eroosion myötä monien miljoonien vuosien ajan nämä vuoret olivat nykyään alemmassa, tasaisemmassa ketjussa.
On hämmästyttävää ajatella, että kemikaalien, kasvien ja eläinten sekä kaiken kokoisten mikrobien sateet ja sade ja tuuli voivat tehdä niin valtavia muutoksia maisemaan!
Kuinka sää vaikuttaa ympäristöön
Kivien säällä on ratkaiseva merkitys ympäristön tasapainossa. Kun kivet sietävät terävistä esineistä tasaisempiin, ne ovat valmiita myötävaikuttamaan maaperän muodostamiseen. Rappeutuneet kasvi- ja eläinaineet, bakteerit ja haalistuneet mineraalit tuottavat hedelmällistä maaperää. Mitä enemmän maaperässä on erilaisia materiaaleja, mukaan lukien haalistuneet kalliopalat, sitä hedelmällisempi maaperä on. Tämä on tärkeää kasvien kasvattamiselle ja sinänsä on tärkeää viljelijöille, jotka kasvattavat ruokaa ihmisille ja eläimille syötäväksi. Jos maaperä ei sisällä laajaa sekä biologisten että mineraalisten komponenttien seosta, se ei ole yhtä hedelmällistä, ja joissakin tapauksissa siitä voi puuttua minkäänlaista hedelmällisyyttä.
Ihmisen toiminta voi lisätä sään vaikutusta. Fossiilisten polttoaineiden ilman pilaantuminen johtaa happosateisiin, jotka kuluttavat kiviä, kuten marmoria ja kalkkikiveä, sekä niistä valmistettuja rakennuksia tai monumentteja. Fossiilisten polttoaineiden tuotannossa syntyvän ilman pilaantumisen vähentäminen voi auttaa estämään happosateiden aiheuttamat ympäristövahingot.