Molte rocce negli incontri quotidiani possono sembrare indistruttibili e immutabili. Le rocce, tuttavia, subiscono cambiamenti. Uno di questi cambiamenti è chiamato alterazione causata dagli agenti atmosferici e, sia per brevi che per lunghi periodi di tempo, può alterare drasticamente le rocce in diversi modi.
Che cos'è l'invecchiamento delle rocce?
L'erosione delle rocce descrive il processo di indebolimento e rottura di rocce e minerali. Ciò può avvenire tramite fattori sia non viventi che viventi, come variazioni di temperatura, piante e animali, acidi, sali e acqua, sia solida che liquida. L'erosione delle rocce avviene per un periodo di tempo. Le rocce sulla superficie terrestre tendono a invecchiare più velocemente di quelle sotterranee. L'invecchiamento è uno dei processi che portano alla produzione del suolo.
Quali sono i tipi di agenti atmosferici?
Diversi tipi di agenti atmosferici colpiscono le rocce. Questi includono l'erosione fisica/meccanica, l'alterazione chimica e l'alterazione biologica.
Gli agenti atmosferici fisici o meccanici in realtà frantumano le rocce in frammenti. Un metodo di invecchiamento fisico comporta il congelamento e lo scongelamento dell'acqua. In forma liquida, l'acqua può scivolare tra i pori o le crepe nelle rocce. Se quest'acqua si congela, si espanderà all'interno di quelle rocce. Il volume può aumentare fino al 10 percento, esercitando una grande pressione sulle rocce. Questo è chiamato incuneamento del ghiaccio, o criofrattura, perché il ghiaccio in realtà incunea le rocce nel tempo. Quando il ghiaccio si scioglierà e formerà di nuovo acqua liquida, parti della roccia verranno spazzate via come piccoli pezzi dall'erosione. L'acqua svolge un ruolo importante nell'erosione fisica. Può entrare nei pori della roccia e dell'argilla, farli gonfiare e quindi alterare la roccia più dura intorno a loro. L'acqua solleva le rocce dalle superfici sottomarine e quando cadono o colpiscono altre rocce, possono rompersi.
Il sale può portare a un tipo di invecchiamento chiamato invecchiamento a nido d'ape. Le acque sotterranee penetrano nelle fessure della roccia per azione capillare e alla fine evaporano. Questo produce cristalli di sale, che aumentano la pressione nelle rocce. Alla fine le rocce si romperanno. Questo può lasciare pozzi di cristalli di sale che assomigliano a favi. L'alterazione causata dagli agenti atmosferici da cristallizzazione del sale si trova spesso nei climi secchi.
Anche le temperature estreme possono influenzare l'erosione delle rocce. Un tipo di invecchiamento fisico è chiamato stress termico. Questo è un fattore comune nei climi desertici, in cui le temperature diurne sono molto calde, mentre le temperature notturne possono essere piuttosto fresche. Quando questo selvaggio sbalzo di temperatura si verifica ripetutamente per un lungo periodo di tempo, le rocce alla fine si sgretolano e si sfaldano. Questa azione è chiamata esfoliazione. L'abrasione è un altro tipo di alterazione fisica in cui l'esposizione costante all'attrito di vento, acqua o ghiaccio espone gradualmente le rocce e le rompe.
Un altro dei principali tipi di agenti atmosferici è l'invecchiamento chimico. L'erosione chimica spesso deriva dall'interazione dell'acqua e della temperatura in un ambiente con i minerali nelle rocce. Nell'erosione chimica, l'effettiva composizione molecolare delle rocce cambia. Un esempio è quando l'anidride carbonica si combina con l'acqua, creando carbonatazione, che produce acido carbonico. L'acido carbonico a sua volta dissolverà il calcare, che nel tempo crea grotte calcaree sotterranee.
L'ossidazione è un tipo di alterazione chimica in cui le rocce con contenuto di ferro reagiscono con ossigeno e acqua, portando alla ruggine. La ruggine si presenta come il classico colore rosso-arancio del ferro. Questa ruggine consumerà le rocce. Nell'idratazione, i legami chimici effettivi di una roccia cambieranno dall'assorbimento dell'acqua. L'acqua trasforma l'anidrite in gesso in questo modo. L'idratazione porta anche alla deformazione della roccia. Nella disidratazione, l'acqua viene rimossa dalla roccia, come quando l'acqua viene rimossa dalla limonite per formare ematite. Nell'idrolisi, i minerali cambiano quando esposti all'acqua acida per creare soluzioni, come la soluzione di acqua salata. L'erosione chimica, attraverso l'idrolisi del feldspato, produce anche i minerali argillosi e il quarzo molto comuni. L'idrolisi del feldspato alcalino, o ortoclasio, può anche portare alla formazione di caolinite e altre sostanze. Tutti questi processi chimici portano ad un aumento dell'erosione delle rocce. L'erosione chimica è più comune e si verifica più velocemente nelle regioni tropicali, a causa del calore e dell'abbondante acqua piovana.
L'invecchiamento biologico è un tipo di invecchiamento che deriva da influenze di piante, animali e persino microbi. Ad esempio, i semi degli alberi nel tempo spezzeranno le rocce mentre crescono in alberi maturi. Le radici degli alberi si diffonderanno continuamente e creeranno crepe nelle rocce. Anche gli animali scavatori come le talpe possono abbattere le rocce. Anche gli animali in superficie possono abbattere le rocce mentre viaggiano sulla terra. Sia le piante che i funghi viventi e in decomposizione influenzano le rocce producendo acido carbonico. I funghi nei licheni lavorano per abbattere le rocce per rilasciare minerali e le alghe simbiotiche prendono parte a quei minerali. Questo processo porta a buchi nelle rocce. Anche i batteri più piccoli possono alterare e alterare il contenuto di minerali delle rocce! Nel tempo tutta l'attività degli organismi biologici porta ad un aumento dell'erosione delle rocce.
Relazione tra agenti atmosferici ed erosione
Quando le rocce vengono consumate dagli agenti atmosferici nel tempo, possono essere spazzate via dal vento o dai corpi idrici. Questo processo è chiamato erosione. L'erosione tende a verificarsi nelle rocce esposte alle intemperie sulla superficie terrestre. Sia gli agenti atmosferici che l'erosione sono prevalenti ovunque sulla Terra e la loro combinazione cambia drasticamente la superficie per lunghi periodi di tempo.
Esempi notevoli di agenti atmosferici
Ci sono molti esempi di alterazione delle rocce in tutto il mondo, inclusi alcuni importanti punti di riferimento.
Sapevi che il canyon più grande della terra è stato creato dall'acqua? Il Grand Canyon negli Stati Uniti è stato scolpito nella sua forma attuale nel corso di milioni di anni, a causa dell'erosione delle rocce da parte dell'acqua, in particolare del fiume Colorado. Un altro esempio di invecchiamento è l'esfoliazione che porta a forme del terreno chiamate Bornhardts. Queste strutture a cupola tendono a trovarsi in ambienti tropicali; un esempio è il Pan di Zucchero in Brasile.
Le grotte calcaree sono un esempio di agenti atmosferici. L'erosione chimica ha formato l'immenso sistema di grotte del Carlsbad Caverns National Park, negli Stati Uniti.
I Monti Appalachi nel Nord America un tempo erano più alti del Monte Everest. Gli agenti atmosferici e l'erosione, nel corso di molti milioni di anni, hanno ridotto queste montagne nella catena più bassa e più liscia che sono oggi.
È incredibile pensare che gli agenti atmosferici causati da sostanze chimiche, piante, animali e microbi di qualsiasi dimensione, pioggia e vento possano apportare cambiamenti così enormi al paesaggio!
Come gli agenti atmosferici influenzano l'ambiente
L'erosione delle rocce svolge un ruolo cruciale nell'equilibrio dell'ambiente. Quando le rocce passano da oggetti appuntiti a oggetti più lisci, sono pronte a contribuire alla formazione del suolo. La materia vegetale e animale in decomposizione, i batteri e i minerali alterati producono terreni fertili. Più tipi di materiali ci sono nel terreno, inclusi pezzi di roccia alterata, più fertile sarà il terreno. Questo è importante per la coltivazione delle piante, e come tale è importante per gli agricoltori che coltivano cibo per l'uomo e gli animali. Se il terreno non contiene un'ampia miscela di componenti sia biologici che minerali, non sarà altrettanto fertile e in alcuni casi potrebbe mancare di qualsiasi fertilità.
L'azione umana può aumentare il tasso di invecchiamento. L'inquinamento atmosferico da combustibili fossili porta alla pioggia acida, che logora rocce come marmo e calcare e tutti gli edifici o monumenti realizzati con essi. Ridurre l'inquinamento atmosferico dovuto alla produzione di combustibili fossili può aiutare a prevenire ulteriori danni all'ambiente causati dalle piogge acide.